秦曉光

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.141

摘 要：壓力容器作為核電廠關鍵設備之一，在安裝調(diào)試期間的很多工作都是為后續(xù)機組運行后工作的一個實踐，冷態(tài)試驗（即水壓試驗）所試驗的壓力為22.8 MPa，是機組正常運行壓力15.4 MPa的1.5倍。壓力容器密封性能完好主要是由兩道密封圈及主螺栓拉伸的預緊力所體現(xiàn)的，因此拉伸的預緊力及少量的調(diào)整在開、關蓋工作中顯得尤其重要，該文主要闡述的就是22.8 MPa壓力下，主螺栓的拉伸及調(diào)整。

關鍵詞：調(diào)試 水壓試驗 拉伸 調(diào)整

中圖分類號：TH136 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0141-03

冷態(tài)水壓試驗是機組調(diào)試的一個重大節(jié)點，標志著一回路及其相關主系統(tǒng)調(diào)試工作的結束。冷態(tài)水壓試驗的壓力是22.8 MPa，是正常運行時主回路水壓的1.5倍，這么高的壓力是對一回路系統(tǒng)承壓邊界的考驗，其中，壓力容器的頂蓋密封作為主回路重要的壓力邊界，密封圈的尺寸之大，主螺栓的數(shù)量之多，決定了壓力容器的扣蓋工作必須倍加細心，既要保證單個主螺栓的伸長量，也要保證整圈螺栓拉伸調(diào)整的對稱性和均勻性。3/4#機組壓力容器的主螺栓拉伸機依然采用與1/2#類似的單體拉伸機，分為4顆螺栓作為一組進行拉伸工作。提到主螺栓的拉伸，關鍵的專用工具就是用于緊固的拉伸機。

文章主要內(nèi)容分為兩部分，一是拉伸機的簡單介紹；二是對冷態(tài)水壓試驗的拉伸工作介紹。

1 拉伸機的組成、原理及部件功能

該拉伸系統(tǒng)主要由4臺單體螺栓拉伸機、1個液壓泵站及控制臺裝置和1套連接管線組成。

1.1 單體拉伸機的結構

該設備主要通過4部分實現(xiàn)其功能，它們分別是主螺栓抱緊裝置、主螺栓拉伸裝置以及螺母旋轉(zhuǎn)裝置和拉伸量位置數(shù)據(jù)測量裝置（單位：mm）。

主螺栓抱緊裝置：該部分通過閉鎖油缸驅(qū)動6塊卡盤的上下運動來實現(xiàn)主螺栓上部與螺栓拉伸機拉桿部分的抱合及打開功能。該裝置就是通過6塊上下聯(lián)接的卡盤來傳遞拉伸裝置的拉伸力。

主螺栓拉伸裝置：該部分由兩部分組成，拉桿和拉伸油缸。拉桿通過上面提到的主螺栓抱緊裝置與主螺栓相聯(lián)結，可以同步運動；而拉伸油缸則通過活塞的向上運動來托著拉桿向上運動，實現(xiàn)對主螺栓的拉伸作用。

主螺母旋轉(zhuǎn)裝置：該部分是通過一個電機及一套相互嚙合的齒輪來帶動主螺栓上的主螺母進行旋松或旋緊的旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)主螺母的轉(zhuǎn)動功能。

拉伸量測量裝置：該部分通過位于拉桿中心位置的拉伸測量桿、拉桿頂部的電子測量表來實現(xiàn)對拉伸量的跟蹤測量。

1.2 液壓泵站及控制臺裝置

該套設備是液壓泵站及控制柜的集合體。液壓泵站提供4臺單體螺栓拉伸機動作所需的高壓及低壓液壓油，以及各部分所需提供的電源?？刂乒駥崿F(xiàn)對4臺單體螺栓拉伸機的遠程操作，實現(xiàn)自動和手動功能的實現(xiàn)；同時可以對壓力容器開關蓋工作中每根螺栓一次拉伸的拉伸量進行記錄和分析計算，工作結束后可儲存、打印。

1.3 連接管線

共有4根連接管線來連接液壓泵站及4臺單體螺栓拉伸機，每根連接管線內(nèi)部包括1根電纜和1根高壓油管、1根低壓油管。電纜與設備依靠活接頭插拔式連接；兩根油管的連接方式是螺紋連接。控制臺與各拉伸機的電氣連接是采用快速插頭的連接方式，快速插頭內(nèi)包含了電源線、現(xiàn)場總線、緊急停止線、現(xiàn)場測量線。每個拉伸機的拉伸量測量通過現(xiàn)場測量線送到控制臺上的顯示屏上。緊急停止線把控制臺與4個拉升機的緊急停止開關連接。緊急停止開關主要有兩種，一是在泵站上的控制柜；二是每臺拉伸機操作箱上有一緊急停止開關。一旦其中一個被啟動，則拉伸功能立即停止。

2 拉伸前的準備工作

主要包括螺栓的目視檢查、法蘭面間隙測量、拉伸前的簡單介紹、初始數(shù)據(jù)的測量等幾項關鍵性的步驟。

2.1 主螺栓參數(shù)介紹

主螺栓數(shù)量：56顆；

主螺栓中心圓直徑：Φ4170mm；

主螺栓螺紋：M155×4；

主螺栓總高度：（1 675±1.5）mm。

對于使用前的主螺栓，需要確認上、下位置螺紋表面是否有明顯的毛刺、撞擊痕跡、鋼絲刷絲削等異常，以及螺母上的螺紋外觀質(zhì)量是否完好，同時墊片應標識出箭頭，防止安裝期間墊片方向錯誤引起的返工。

2.2 測量壓力容器法蘭間隙

法蘭面間隙的測量主要是為了保證頂蓋就位于堆芯后，法蘭面一周的間隙應該是相對均勻的，一旦出現(xiàn)一個點的數(shù)值與其他位置的差異多大（≥1mm），則需要查明差異原因，并立即進行處理。一般的，在壓力容器0°、90°、180°、270°這4個點，用專用的量塊測量頂蓋和筒體的法蘭面間隙。測量間隙有兩個作用，具體如下。

（1）作為拉伸前的間隙記錄，與拉伸完成后的間隙值做差值，可以得出頂蓋的下壓量。

（2）檢查堆內(nèi)構件是否安裝到位，如果內(nèi)部的堆內(nèi)構件安裝錯誤的話，就會造成法蘭間隙不均勻。

2.3 4臺螺栓拉伸機的聯(lián)動試驗和人員培訓

由于運輸過程的顛簸會造成一些連接部件松動和傳感器的接觸不良，另外，RX廠房里灰塵很多，會影響傳感器的靈敏度。所以，將5臺螺栓拉伸機（一臺備用）運至R廠房20m平臺后，需要做拉伸機的聯(lián)動試驗，先做其中4臺的聯(lián)動試驗，然后再換上備用的。每次拉伸機使用前，為了確保設備的正常運行，需要在試驗臺架上模擬拉伸機的工作，待模擬試驗設備正常運行后，再將拉伸機對應的吊至第一組壓力容器的頂蓋1#、15#、29#、43#主螺栓上。

在拉伸機使用前，首先向所有參與此次拉伸工作的成員講解拉伸機的操作、工作原理、使用注意事項等內(nèi)容進行理論培訓，并現(xiàn)場講解，這一系列的前期準備為扣蓋工作的順利進行奠定了基礎。從吊裝到拉伸完畢后的調(diào)整，對于每一位現(xiàn)場跟蹤人員都具有良好的指導作用，尤其是在拉伸機出現(xiàn)故障，進行檢查及處理的時候，為今后的實際工作帶來了很大的幫助。

2.4 主螺栓旋入螺栓孔、裝芯桿和測量初始值

主螺栓和螺栓孔的清洗、毛刺的檢查是一個很需要心細的工作，由于文章中講的是主螺栓的拉伸和調(diào)整，在此就不做贅述。用螺栓旋轉(zhuǎn)裝置將56顆主螺栓擰入螺栓孔后，再每個退擰一圈，是因為螺孔的最后一道螺紋涉及退刀槽。

裝入芯桿測量初始值，由于拉伸值的測量，都是由人工用深度千分尺來完成的，為了避免人因失誤，使測量結果盡可能精確，以下兩點在拉伸工作中屢次得到應用。

（1）采用兩人獨立測量，再進行數(shù)據(jù)比對，比較兩份數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)差值在0.02 mm以內(nèi)視為正常；若超過0.02 mm，即重新測量。

（2）同一顆螺栓，每次測量時要把深度千分尺放在同一個位置。避免主螺栓頂部表面不平整造成的影響，測量方法如圖3所示。

3 拉伸

由于壓力容器的主螺栓尺寸較大，為M155×4，使用常規(guī)的扳手緊固的方式無法旋緊，因此，采取另外一種緊固方式拉伸進行密封。首先，將測量桿放入螺栓孔中測量原始的數(shù)據(jù)，由專用的拉伸機定位在需要拉伸的螺栓上部，通過液壓機構對拉伸機本體的油缸實施加壓，油缸的動作帶動了拉伸機下部的抓爪進而將螺栓提起，后續(xù)由拉伸機將螺母旋緊，油缸卸壓，抓爪松開螺栓，待14組螺栓全部拉伸完成后，開始第一遍數(shù)據(jù)測量記錄，第二遍拉伸工作步驟與第一遍相同，待2～3遍拉伸完成后，將初始值與最后一遍拉伸相對比，按照冷態(tài)水壓試驗的拉伸量（1.64±0.05）mm核實，如未達到此要求，需要進行手動的調(diào)整。

4 手動調(diào)整

手動拉伸的原理是，手動模式下將拉伸機升壓，使螺栓伸長，利用手動調(diào)整螺母和棘輪扳手手工撥動螺母，使螺母前進（拉伸量不足時）或者螺母后退（拉伸過量時），等手動螺母操作完成后，再將拉伸機系統(tǒng)降壓、活塞復位，這樣螺栓的拉伸量就有了相應的增加或者減少，對于不需要調(diào)整的螺栓不要撥動螺母，拉伸量就不會改變。主要的調(diào)整步驟如下。

（1）根據(jù)拉伸結果確定需要手動螺栓拉伸的序號。

（2）確定不合格螺栓的拉伸量到合格范圍的中間值的差值。

拉伸量小的需要增加拉伸量，拉伸量大的需要減少拉伸量，需要增加的值記錄為正值，需要減少的值記錄為負值。計算方法為：拉伸量不夠的最大值減去現(xiàn)有拉伸量，拉伸量超出時用現(xiàn)有拉伸量減去最小值。

（3）控制臺將螺栓拉伸機打到手動模式。

將每臺螺栓拉伸機的手動擰進螺母按照表格中數(shù)值的正、負擰緊或反向轉(zhuǎn)動，直到擰不動為止，目的是消除手動調(diào)整的齒輪機構的空行程。

需要說明的是：由于擴建機組的拉伸機手動調(diào)節(jié)期間沒有固定的刻度盤，經(jīng)過查找設備資料，針對手動調(diào)節(jié)，特制了一個專用的刻度尺，只要在手動調(diào)整過程中將刻度尺的中心向上，旋轉(zhuǎn)5個單位（mm），即手動調(diào)整了0.01 mm。

直至全部數(shù)據(jù)經(jīng)過測量后合格，否則按照上述描述重新進行調(diào)整。

5 控制臺油壓的設定

在用螺栓拉伸機關蓋的時候，4臺拉伸機分14組拉伸螺栓，為了使在每遍拉伸完成后各個螺栓的拉伸量比較趨于一致，先后每組拉伸時所需的油壓是不一樣的。因為每拉伸擰緊一組螺栓之后，法蘭面都要被壓縮，法蘭面都會向下降，之前拉伸的螺栓的伸長量就會變小，所以，14組螺栓拉伸的時候所需要的油壓應該是逐漸遞減。在這次關蓋的操作中，第一遍拉時選了一個系數(shù)6%，分三級油壓拉伸，即：（1+6%）P、P、（1-6%）P。結果第一遍下來時拉伸量相差很大，第一組的拉伸量最小而最后一組的伸長量最大。這個系數(shù)6%取小了，應該取得更大，避免出現(xiàn)首尾拉伸量相差過大，為后面兩遍的拉伸工作增添難度。

6 拉伸中的注意事項

通過此次拉伸工作，總結幾點在今后的拉伸工作中需要的事項如下。

（1）泵站的操作人員要明確，避免因人因?qū)е碌膮?shù)變動，影響工作進度；（2）使用最大的拉伸力時單體拉伸機的操作人員要注意觀察是否螺母是否會轉(zhuǎn)動，如未變化，則需要再增加拉伸力的數(shù)值，一般以5 bar為一個梯度；（3）檢查拉伸機就位時，與頂蓋接觸的探頭指示燈明亮，同時注意吊裝期間對它的保護；（4）單體設備的高低壓油管全部裸露在外，吊裝期間也要小心；（5）拉伸的過程中工作人員盡量遠離設備，防止意外發(fā)生；（6）操作前必須先使活塞復位；（7）在連接油管時應先對快速接頭進行檢查，防止因接頭故障導致的油壓無法建立。

7 結語

主螺栓拉伸工作在3/4#機組中已進行過多次，每次拉伸工作都為今后的工作提供了寶貴的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，同時能夠使堆芯的工作更加安全順利。

參考文獻

[1] 拉伸機運行維護手冊[S].2007.

[2] 反應堆壓力容器主螺栓、螺母技術要求[S].2006.