CN114203319B - 高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置及方法，其中装置包括调节平台和动力头，调节平台上方安装有X轴滑台，X轴滑台上方滑动连接有Y轴滑台，Y轴滑台上方滑动连接有Z轴滑台；动力头滑动连接于Z轴滑台，Z轴滑台通过动力头调节机构调节动力头的竖直位置。加工方法包括去除焊疤、调垂直度和同心度、加工导向孔、加工底孔和台阶孔、加工螺纹。本发明的有益效果为：加工难度小，操作简洁，本发明提供的加工装置和加工方法适用于高温气冷堆蒸汽发生器管子管板胀接后的内孔定位和加工，满足节流组件安装接口加工需要。

Description

高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置及方法

技术领域

本发明涉及蒸汽发生器加工技术领域，尤其涉及一种高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置及方法。

背景技术

高温气冷堆核电站蒸汽发生器为螺旋盘管直流蒸汽发生器，蒸汽发生器的入口为过冷水，出口为过热蒸汽。在蒸汽发生器的换热管束中，二次侧的换热介质存在相变，即会发生汽—液两相流动。为了防止出现汽—液两相流动的不稳定性，通常需要在给水入口处加装节流组件，以确保蒸汽发生器在正常运行时不会发生两相流动的不稳定，使二次侧给水流量与换热管束的换热量相匹配，进而使得蒸汽发生器出口处的蒸汽温度趋于一致。当蒸汽发生器的换热管束发生泄漏而堵管时，节流组件一方面起到限流的作用，另一方面可通过调节相应换热管束给水入口节流组件的阻尼来改变给水流量的分配，使得蒸汽发生器出口处的蒸汽温度趋于一致。因此节流组件的可靠安装就尤为重要。

高温气冷堆核电站蒸汽发生器节流组件安装接口21需要在管子(即换热管)与管板完成焊接、强度胀接和密封焊、入口联箱形成空间后，在蒸汽发生器为立式状态下进行加工。加工状态由下部开口向上加工，如图1所示，人员需进入所标的云线区域20内进行螺纹加工，加工空间狭小，管口不圆及存在偏心，加工难度大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置及方法，适用于高温气冷堆蒸汽发生器管子管板胀接后的内孔定位和加工，满足节流组件安装接口加工的需要。

本申请的一方面实施例提出一种高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置，包括调节平台和动力头，所述调节平台上方安装有X轴滑台，X轴滑台上方滑动连接有Y轴滑台，Y轴滑台上方滑动连接有Z轴滑台；所述动力头滑动连接于Z轴滑台，Z轴滑台通过动力头调节机构调节动力头的竖直位置，动力头的输出端连接有夹具，输出端通过驱动机构连接并驱动旋转。

在一些实施例中，所述X轴滑台上通过X轴滑动丝杠连接有X轴调节手柄，X轴滑动丝杠螺纹连接有X轴滑块，X轴滑块上端固定连接Y轴滑台；所述Y轴滑台上通过Y轴滑动丝杠连接有Y轴调节手柄，Y轴滑动丝杠螺纹连接有Y轴滑块，Y轴滑块上端固定连接Z轴滑台；所述Z轴滑台上通过Z轴滑动丝杠连接有Z轴调节手柄，Z轴滑动丝杠的侧部螺纹连接有Z轴滑块，Z轴滑块固定连接动力头。

在一些实施例中，所述动力头固定连接于Z轴滑块的侧部。

在一些实施例中，所述动力头下端通过传动箱连接驱动机构，动力头固定连接传动箱的壳体，驱动机构连接于传动箱上端，驱动机构随着动力头同时升降。

在一些实施例中，所述驱动机构为伺服电机。

在一些实施例中，还包括床身，所述床身上端通过支座连接调节平台。

在一些实施例中，所述支座为竖直调节支座。

本申请的另一方面实施例提出一种高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工方法，利用上述的高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置，包括如下步骤：

步骤A，去除接口处换热管管口与管板之间的焊疤；

步骤B，夹具内装夹合适的芯棒，调整芯棒的垂直度以及与换热管管口的同心度；

步骤C，取出芯棒，在夹具内装夹导向孔成型刀，伸入换热管内加工导向孔；

步骤D，取出导向孔成型刀，装夹成型刀，伸入换热管内依次加工底孔和台阶孔；

步骤E，取出成型刀，装夹丝锥，伸入换热管内加工螺纹。

在一些实施例中，所述步骤A中，在夹具内装夹倒角刀，利用倒角刀去除孔口焊疤。

在一些实施例中，所述步骤B中，调整好芯棒的垂直度以及与管口的同心度之后，锁紧X轴滑台和Y轴滑台，仅允许芯棒在Z轴方向移动。

本发明的有益效果为：加工难度小，操作简洁，本发明提供的加工装置和加工方法适用于高温气冷堆蒸汽发生器管子管板胀接后的内孔定位和加工，满足节流组件安装接口加工需要。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，

其中：

图1为现有技术中高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工位置的示意图；

图2为本发明实施例中高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置的立体结构示意图；

图4为本发明实施例中高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工方法中去除换热管管口焊疤之前的示意图；

图5为本发明实施例中高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工方法中去除换热管管口焊疤之后的示意图；

图6为高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口的其中一个换热管通过本发明实施例的加工方法精加工后的示意图；

附图标记：

1-夹具；2-动力头；3-驱动机构；4-传动箱；5-Y轴滑台；6-Y轴滑动丝杠；7-Y轴调节手柄；8-X轴滑台；9-X轴调节手柄；10-调节平台；11-支座；12-床身；13-Z轴调节手柄；14-Z轴滑动丝杠；15-Z轴滑台；16-Z轴滑块；17-Y轴滑块；18-X轴滑块；19-X轴滑动丝杠；20-云线区域；21-安装接口；22-换热管；23-管板；24-焊疤；25-导向孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的高温气冷堆节流组件安装接口加工装置及加工方法。

如图2-3所示，本申请的一方面实施例提出一种高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置，包括床身12、调节平台10和动力头2，床身12上端通过支座11连接调节平台10。

调节平台10上方安装有X轴滑台8，X轴滑台8上方滑动连接有Y轴滑台5，Y轴滑台5上方滑动连接有Z轴滑台15；动力头2滑动连接于Z轴滑台15的侧部，Z轴滑台15通过动力头调节机构调节动力头2的竖直位置，动力头2的输出端连接有夹具1，输出端通过驱动机构3连接并驱动旋转。

X轴滑台8上通过X轴滑动丝杠19连接有X轴调节手柄9，X轴滑动丝杠19螺纹连接有X轴滑块18，X轴滑块18上端固定连接Y轴滑台5；Y轴滑台5上通过Y轴滑动丝杠6连接有Y轴调节手柄7，Y轴滑动丝杠6螺纹连接有Y轴滑块17，Y轴滑块17上端固定连接Z轴滑台15；Z轴滑台15上通过Z轴滑动丝杠14连接有Z轴调节手柄13，Z轴滑动丝杠14的侧部螺纹连接有Z轴滑块16，Z轴滑块16的侧部固定连接动力头2。

动力头2下端通过传动箱4连接驱动机构3，动力头2固定连接传动箱4的壳体，驱动机构3连接于传动箱4上端，驱动机构3随着动力头2同时升降。

在一些实施例中，驱动机构3为伺服电机。

在一些实施例中，支座11为可竖直调节支座，如千斤顶。

本申请的另一方面实施例提出一种高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工方法，利用上述的高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置，包括如下步骤：

1、管子内径测量：加工前测量换热管22在25mm深度处直径，并记录；

2、管口打磨：在夹具1内装夹倒角刀，利用倒角刀去除换热管22与管板23之间胀焊后定位胀段的管口焊疤24，打磨深度约23mm，不可超过25mm，控制倒角处下端直径约为15mm，打磨至定位芯棒能顺利通过。需要指出的是，所打磨的深度及宽度既不宜太大也不宜太小，如果打磨的宽度太大的话，影响焊缝的最小泄漏通道(通常不低于管子壁厚的2/3)，如果打磨的宽度太小的话，定位芯棒以及刀具将无法通过，影响后续的加工，所以打磨至定位芯棒能顺利通过即可。所有管口的焊疤24全部去除。如图4、5所示，为焊疤24去除前后的对比图。

3、换热管孔定位找正：制作一系列直径和梯度不等的定位芯棒。用试管刷对换热管22内壁进行清理，根据25mm深度处孔径尺寸，选配合适的定位芯棒，用夹具1装夹，定位芯棒***深度约50mm。需要指出的是，在定位芯棒***深度的中间位置测量孔径尺寸，能够保证所选取的定位芯棒符合换热管的尺寸。将定位芯棒的垂直度以及与换热管22管口的同心度调节至要求的公差范围内，然后锁紧设备水平方向的移动(即锁紧X轴滑台8和Y轴滑台5)，仅允许定位芯棒在垂直进给方向(即Z轴方向)上的移动。

其中，垂直度的调节方法为：***合适的定位芯棒，将滑台Z轴摇至加工位置，锁紧；将百分表搭在定位芯棒尾部(X轴方向)，滑动滑台Y轴，观察表针变化情况；设置程序，将Z轴上升至40mm高度处，滑动滑台Y轴，将表针示值与在尾部时示值比较，相差0.02mm内，视为满足要求；定位芯棒Y轴方向的调整，重复上述步骤。所要达到的要求为X轴、Y轴方向的示值误差均在0.02mm内，能够保证定位芯棒的垂直度满足后续的加工要求，保证加工精度。

同心度的调节方法为：关闭机床，将百分表搭在定位芯棒上部，转动Z轴，通过调节平台10调整X、Y轴，当表针示值周向跳动≤0.02mm时，锁紧滑台X、Y轴。需要特别指出，当表针示值周向跳动≤0.02mm时，此时定位芯棒和换热管的同心度最佳，能够保证后续的导向孔成型刀和成型刀精准的对换热管进行加工，能够最大程度的保证加工精度。

4、导向孔加工：取出定位芯棒，在夹具1内装夹导向孔成型刀，对换热管22内壁进行加工，作为后续工序的定心基准。导向孔加工深度约60mm。

具体操作方法为：将切削液装满放入换热管22内，将夹具1擦拭干净，装夹Ф13.3自定心铰刀，以深度基准块(厚度13mm)对刀后锁紧，编辑程序，检验刀具跳动≤0.02mm后，拉开切削液，根据程序，进行加工。需要特别指出，检验刀具跳动的幅度≤0.02mm能够保证导向孔成型刀的加工精度。所选用的自定心铰刀的尺寸略小于倒角处下端直径的尺寸，能够保证其顺利伸入和在管内的转动。

5、螺纹底孔及台阶孔加工：取出导向孔成型刀，装夹成型刀，具体操作方法参照步骤4，手动模式对刀，控制深度满足图纸要求，伸入换热管22内依次加工底孔和台阶孔。其中成型刀分为粗加工用台阶铰刀和精加工用台阶铰刀，利用粗加工用台阶铰刀加工完螺纹底孔和台阶孔后，再装夹精加工用台阶铰刀进行底孔和台阶孔的加工。加工后的状态如图6所示。

“切断位置”即总深度(H)的计算：深度基准块尺寸为13mm，塞尺0.5mm，对刀时主轴上升位置数值a，则H＝13+0.5+25+a＝38.5+a(mm)。

6、攻丝：取出成型刀，装夹专用的丝锥，伸入换热管22内加工螺纹，具体操作方法参照步骤4，程序选择攻丝。

7、检验：去除毛刺，检验、清洗、防锈。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工方法，其特征在于，利用高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置，包括如下步骤：

步骤A，去除接口处换热管管口与管板之间的焊疤；其中，在夹具内装夹倒角刀，利用倒角刀去除孔口焊疤，打磨深度约23mm，不可超过25mm，控制倒角处下端直径为15mm，打磨至定位芯棒能顺利通过；

步骤B，夹具内装夹合适的芯棒，调整芯棒的垂直度以及与换热管管口的同心度；其中，调整好芯棒的垂直度以及与管口的同心度之后，锁紧X轴滑台和Y轴滑台，仅允许芯棒在Z轴方向移动；

垂直度的调节方法为：***合适的定位芯棒，将滑台Z轴摇至加工位置，锁紧；将百分表搭在定位芯棒尾部的X轴方向，滑动滑台Y轴，观察表针变化情况；设置程序，将Z轴上升至40mm高度处，滑动滑台Y轴，将表针示值与在尾部时示值比较，相差0.02mm内，视为满足要求；定位芯棒Y轴方向的调整，重复上述步骤，X轴、Y轴方向的示值误差均在0.02mm内；

同心度的调节方法为：关闭机床，将百分表搭在定位芯棒上部，转动Z轴，通过调节平台调整X、Y轴，当表针示值周向跳动≤0.02mm时，锁紧滑台X、Y轴；

步骤C，取出芯棒，在夹具内装夹导向孔成型刀，伸入换热管内加工导向孔；

步骤D，取出导向孔成型刀，装夹成型刀，伸入换热管内依次加工底孔和台阶孔；

步骤E，取出成型刀，装夹丝锥，伸入换热管内加工螺纹；

其中，高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工装置包括：调节平台和动力头，所述调节平台上方安装有X轴滑台，X轴滑台上方滑动连接有Y轴滑台，Y轴滑台上方滑动连接有Z轴滑台；所述动力头滑动连接于Z轴滑台，Z轴滑台通过动力头调节机构调节动力头的竖直位置，动力头的输出端连接有夹具，输出端通过驱动机构连接并驱动旋转；

所述X轴滑台上通过X轴滑动丝杠连接有X轴调节手柄，X轴滑动丝杠螺纹连接有X轴滑块，X轴滑块上端固定连接Y轴滑台；

所述Y轴滑台上通过Y轴滑动丝杠连接有Y轴调节手柄，Y轴滑动丝杠螺纹连接有Y轴滑块，Y轴滑块上端固定连接Z轴滑台；

所述Z轴滑台上通过Z轴滑动丝杠连接有Z轴调节手柄，Z轴滑动丝杠的侧部螺纹连接有Z轴滑块，Z轴滑块固定连接动力头，所述动力头固定连接于Z轴滑块的侧部，所述动力头下端通过传动箱连接驱动机构，动力头固定连接传动箱的壳体，驱动机构连接于传动箱上端，驱动机构随着动力头同时升降。

2.根据权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工方法，其特征在于，所述驱动机构为伺服电机。

3.根据权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工方法，其特征在于，还包括床身，所述床身上端通过支座连接调节平台。

4.根据权利要求3所述的高温气冷堆蒸汽发生器节流组件安装接口加工方法，其特征在于，所述支座为竖直调节支座。

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