樊向松，鄭東宏，張守龍

(上海核工程研究設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200233)

某核電廠常規(guī)島汽輪機(jī)主汽門(Main Steam Valve,MSV)為國外進(jìn)口設(shè)計(jì)制造，采用高壓主汽聯(lián)合調(diào)節(jié)汽門，定位銷為圓柱形軸銷，總計(jì)68條，其中16條主汽門和支架定位銷在工廠內(nèi)已定位安裝好，其余與錨固板連接部分需在現(xiàn)場定位后配制，但其余銷孔廠家也提前完成配鉆、鉸孔[1]，同時(shí)所有定位銷也全部運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場。在現(xiàn)場配制大尺寸定位銷，要求不允許修改已加工好的銷孔，并且上下部分不出現(xiàn)錯(cuò)口偏差，施工難度大，一旦發(fā)生問題，影響也大。此種工藝要求，國內(nèi)沒有先例，沒有經(jīng)驗(yàn)借鑒。進(jìn)口廠家反饋的工藝是制作定心套，采用人工配制，保證上下孔同心，并預(yù)留2 mm的余量，利用鉸刀鉸孔，以保證上下銷孔同心。制造廠施工條件好、環(huán)境好，而現(xiàn)場在汽缸、主汽門定位后，施工空間狹小，機(jī)械布置困難，如果采用人工操作，則在保證光潔度、圓柱度方面有困難，同時(shí)全部采用人工配制大量大尺寸定位銷，勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工時(shí)間長，效率低。若采用機(jī)械操作，則沒有成熟經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，一旦出現(xiàn)任何細(xì)微偏差，將造成設(shè)備損傷，出現(xiàn)更多問題。因此本文將探索一種新的機(jī)械鉆孔、鉸孔方法，既能提高效率、減少勞動(dòng)強(qiáng)度，又能實(shí)現(xiàn)上下同心一致，不出現(xiàn)錯(cuò)口，以填補(bǔ)此類領(lǐng)域?qū)嵺`的空白。

1 工藝難度分析

主汽門安裝的工藝要求定位銷只有在主汽門最終底板定位后才能進(jìn)行安裝。在制造廠車間內(nèi)，其定位銷配鉆工藝如下：

1)使用磁座鉆在定心套中配鉆；

2)采用定心套夾具配鉆銷孔，預(yù)防加工時(shí)出現(xiàn)偏心；

3)直接將孔徑鉆鉸到65 mm較為困難，一般先將孔徑鉆到63 mm，然后再制作定心套[2]，如圖1所示，然后逐漸增大鉆頭的尺寸，將定位銷孔加工到設(shè)計(jì)尺寸。

圖1 定心套示意圖

在制造廠內(nèi)鉆孔時(shí)，由于環(huán)境、空間和工具等條件良好，易于進(jìn)行加工、配制，能保證質(zhì)量，但在現(xiàn)場配鉆定位銷孔存在諸多不便，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1)現(xiàn)場加工余量不足。常規(guī)情況下為保證配鉆質(zhì)量，銷孔上部應(yīng)預(yù)留2 mm的余量，現(xiàn)場先根據(jù)上部銷孔位置配鉆下部銷孔，孔徑達(dá)到63 mm后，再用鉸刀將孔徑加工到要求的尺寸。因上部銷孔孔徑已全部加工到65 mm，現(xiàn)場已沒有修刮余量,要求上部已定型的銷孔不能進(jìn)行任何修改，每個(gè)定心套尺寸必須嚴(yán)格控制，并準(zhǔn)備足夠的備件，一旦發(fā)生磨損，將造成鉆孔偏心，因此每次鉸孔時(shí)不能損傷上部的銷孔壁面，工藝控制難度大，質(zhì)量難以保證。

2)現(xiàn)場施工環(huán)境、空間和工具不足。由于設(shè)備已定位在基礎(chǔ)上，空間狹小，且在汽缸加裝保溫層后進(jìn)行大尺寸的定位銷孔施工，配制各種特制規(guī)格、型號的鉆頭、鉸刀難度很大。

3)配鉆數(shù)量多，現(xiàn)場人工勞動(dòng)強(qiáng)度大。52個(gè)銷孔的孔徑已在制造廠內(nèi)加工到65 mm，其中16個(gè)65 mm×110 mm(孔徑×長度，下同)的銷孔在車間制造時(shí)已配鉆安裝好，現(xiàn)場需以65 mm的孔徑為基準(zhǔn)，配鉆20個(gè)65 mm×160 mm以及32個(gè)65 mm×200 mm的銷孔。

2 解決方案

進(jìn)口機(jī)組廠家的設(shè)計(jì)方案在現(xiàn)場實(shí)施時(shí)存在的諸多困難，沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒。本文認(rèn)為采用機(jī)械操作更為適宜，一方面能提高效率，提高光潔度，另一方面能節(jié)省大量人力。如果能成功完成，將探索出一條工藝思路，為國內(nèi)同類情況提供支持。在具體操作時(shí)關(guān)鍵要解決兩個(gè)問題：(1)不損傷上部銷孔內(nèi)壁，保證上下兩部分同心；(2)控制轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械鉸孔時(shí)的速度，不能損壞鉸刀和銷孔內(nèi)壁。為解決上述兩個(gè)問題，我們采用以下方法。

2.1 工具配制

為保證完成主汽門定位銷現(xiàn)場鉆孔、鉸孔工作的順利實(shí)施，首先準(zhǔn)備了如下通用工具：內(nèi)徑千分尺，0～300 mm；外徑千分尺，50～75 mm；磁棒，直徑15 mm；力矩扳手，750～2 000 Nm；吸塵器；空壓機(jī)；調(diào)整螺栓，10 mm×150 mm(直徑×長度)。并準(zhǔn)備了如下消耗性材料：煤油、白布、棉紗、600號砂紙、潤滑脂、防咬劑、橡膠手套、紅丹粉、透平油等。與此同時(shí)咨詢、查閱了磁座鉆的功能、速度性能等信息，分析磁力鉆機(jī)械鉆孔、鉸孔是否會影響鉆孔光潔度，是否會損壞鉸刀。最終確定購置歐寶多功能磁座鉆MOD.OB-100，設(shè)備慢速檔為28 r/min和66 r/min，較低的速度既能保證光潔度，又不損傷鉸刀。

具體工具配制過程如下：

1)鉆孔專用工具的制作。測量地腳螺栓頂部到主汽門支座上表面的距離，確定磁座鉆的位置；用H型鋼支撐磁座鉆的底座，底座一側(cè)和汽門支座接觸，用汽門支座的螺栓固定，另一側(cè)作為磁座鉆的吸附面。底座四周用鐵板進(jìn)行加固，底座的高度為測量的數(shù)據(jù)，底座的寬度為磁座鉆吸盤的寬度。

2)定心套的制作。測量主汽門支座上在制造廠內(nèi)已配鉆好的銷孔深度，確定定心套的高度。為防止鉆孔過程中定心套隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)，定心套的外徑設(shè)定為64.98～65.00 mm，定心套開孔直徑根據(jù)鉆頭的規(guī)格進(jìn)行加工。為確保鉆孔過程中中心位置不出現(xiàn)偏差，預(yù)先加工配制多個(gè)備件，鉆孔過程中及時(shí)取出碎屑。為防止取出定心套時(shí)損傷成品銷孔的受力面，在每個(gè)定心套頂面法蘭加工3個(gè)M8的頂絲螺紋孔，每個(gè)孔相隔120°。分別加工定心套各5套，尺寸如表1所示。鉆孔時(shí)依次更換鉆頭及配套的定心套。

表1 定心套尺寸(單位：mm)

3)鉆頭的配制。為確保鉆孔效果和連續(xù)施工，依次采用直徑為16 mm、30 mm、45 mm、55 mm、64.5 mm的鉆頭。由于磁座鉆的高度和需要配鉆的銷孔深度已超過標(biāo)準(zhǔn)鉆頭的長度，需要根據(jù)測量的具體尺寸定制特殊長度的鉆頭?，F(xiàn)場實(shí)際配鉆工藝如圖2所示。

2.2 銷孔配鉆工藝實(shí)施

現(xiàn)場進(jìn)行銷孔配鉆的加工工藝流程如圖3所示。使用內(nèi)徑為16 mm的定心套和外徑16 mm的鉆頭配套鉆孔，在使用8號定心套后不需要其他定心套，直接用外徑64.5 mm的鉆頭鉆孔。

圖3 現(xiàn)場銷孔配鉆加工工藝流程圖

銷孔配鉆工藝過程如下：

1)銷孔清理。清理定位銷及汽門支座上廠家鉆配完成的銷孔，用煤油和棉紗清理直徑65 mm的定位銷，將清理好的定位銷放入專用的木箱中。用壓縮空氣對汽門支座上廠家鉆配好的銷孔進(jìn)行吹掃，吹掃完成后用棉紗蘸煤油清理銷孔，再用圓銼刀去除銷孔上表面的毛刺，用600號砂紙打磨銷孔內(nèi)圓，防止定心套安裝時(shí)發(fā)生偏斜。用膠皮覆蓋完成清理的銷孔，防止異物掉入。

2)主汽門錨固板鉆配銷孔。將1號定心套放入汽門支座的銷孔內(nèi)，安裝磁座鉆底座，將磁座鉆吸附在底座上。操作磁座鉆緩慢鉆孔，鉆孔過程中密切觀察作業(yè)情況，當(dāng)鐵屑從定心套中出來時(shí)，更換2號短程定心套鉆孔，及時(shí)清理定心套底部和錨固板上鉆孔時(shí)累積的鐵屑[3]。清理干凈后用深度尺測量其深度，當(dāng)深度達(dá)到圖紙要求時(shí)，停止鉆孔作業(yè)。用直徑16 mm孔鉆完成作業(yè)后，用磁棒和壓縮空氣清理孔內(nèi)的鐵屑。鉆孔過程中，及時(shí)冷卻鉆頭，避免鉆頭過熱。

3)鉆孔。在鉆配好直徑16 mm銷孔的基礎(chǔ)上依次更換直徑30 mm、45 mm規(guī)格的鉆頭，在3～8號定心套導(dǎo)向下依次鉆孔。鉆孔過程中用深度尺測量鉆孔深度，并及時(shí)清理定心套底部和錨固板上鉆孔時(shí)累積的鐵屑。最后，去掉定心套，直接用直徑64.5 mm的鉆頭沿著直徑55 mm的孔中心鉆孔，控制鉆頭的進(jìn)給力和速度，確保光潔度滿足要求。直徑64.5 mm銷孔鉆配結(jié)束后，徹底清理孔內(nèi)的鐵屑。

4)鉸孔。為避免鉸孔出現(xiàn)偏斜，鉸刀選用機(jī)用鉸刀，以提高加工精度。實(shí)施時(shí)依次用直徑64.6 mm、64.8 mm、65 mm鉸刀鉸孔，控制磁座鉆以最低速度28 r/min鉸孔，并用透平油冷卻鉸刀。鉸孔完畢后清理孔內(nèi)鐵屑。

5)安裝。在定位銷表面涂抹防咬劑，用銅棒將定位銷輕輕敲入銷孔內(nèi)。

6)其他情況。有4個(gè)定位銷位于主汽門汽端特殊位置，機(jī)械配鉆無法照常進(jìn)行，需額外采取措施，割除預(yù)先安裝的小管道，讓出空間，然后根據(jù)實(shí)際情況，配制專用支墩以支撐磁力鉆，最后進(jìn)行人工操作。

2.3 質(zhì)量控制措施

本文所述工藝過程質(zhì)量控制措施如下：

1)鉆孔前需要測量定心套的加工尺寸，將偏差控制在0.05 mm以內(nèi)，按需進(jìn)行內(nèi)外倒角，避免卡澀；

2)定心套安裝前，必須對廠家在廠內(nèi)鉆配好的銷孔進(jìn)行全面清理，保證干凈，無毛刺、雜物；

3)鉆孔過程中必須使用磁座鉆的最低轉(zhuǎn)速28 r/min，并控制好力矩，避免力矩過大，損壞鉆頭和鉸刀等設(shè)備；

4)必須按照銷孔直徑由小到大的順序依次鉆配，避免鉆頭和鉸刀因力矩過載而損壞；

5)定心套的更換必須用頂絲取出，不能強(qiáng)制用尖銳工具撬出，以防損傷定心套或成品銷孔的工作面。

3 結(jié) 論

本文針對核電機(jī)組尺寸大、數(shù)量多的主汽門和錨固板的圓柱型定位銷的現(xiàn)場配制過程進(jìn)行了探索，在上部銷孔無加工余量、配鉆銷孔無錯(cuò)邊調(diào)整的情況下，對加工工藝進(jìn)行了分析、探索、實(shí)踐。通過測量設(shè)備尺寸，制作各種規(guī)格的定心套，準(zhǔn)備各類規(guī)格尺寸的鉆頭、鉸刀，選擇合適的磁力鉆，以制造廠家已配鉆好的支座銷孔為基準(zhǔn)，在不對支座銷孔進(jìn)行擴(kuò)孔的條件下完成了機(jī)械配鉆錨固板的鉆孔和鉸孔工作過程。同時(shí)對該加工工藝出現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行修正和優(yōu)化，最終找到了最佳方式。本文所述工作為消化吸收進(jìn)口設(shè)備技術(shù)、解決后續(xù)同類問題提供了借鑒。