危永福 蔣 飛

(二重集團(tuán)(德陽(yáng))重型裝備股份有限公司核電石化事業(yè)部，四川 618013)

AP1000鍛造主管道尺寸檢驗(yàn)方法研究

危永福 蔣 飛

(二重集團(tuán)(德陽(yáng))重型裝備股份有限公司核電石化事業(yè)部，四川 618013)

綜合運(yùn)用各種檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)AP1000鍛造主管道及波動(dòng)管進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)。通過(guò)激光跟蹤儀采集數(shù)據(jù)點(diǎn)的控制和計(jì)算機(jī)作圖的比對(duì)得出理論結(jié)構(gòu)尺寸，采用劃樣的方法對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行科學(xué)的復(fù)核，保證產(chǎn)品最終尺寸的有效驗(yàn)收。通過(guò)激光測(cè)量的數(shù)據(jù)建立3D模型。并對(duì)各個(gè)模型進(jìn)行虛擬裝配，計(jì)算得出主管道坡口加工的數(shù)據(jù)。

尺寸檢驗(yàn);厚度;彎曲半徑;方法

AP1000是西屋公司開(kāi)發(fā)的一種兩環(huán)路1 000 MW非能動(dòng)壓水反應(yīng)堆核電，具有第三代先進(jìn)輕水堆簡(jiǎn)單、安全、可靠和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。核島設(shè)備中的主管道是唯一從國(guó)內(nèi)采購(gòu)的核島主設(shè)備，相關(guān)檢驗(yàn)方案無(wú)任何經(jīng)驗(yàn)可借鑒。根據(jù)設(shè)計(jì)文件，結(jié)合后期安裝工況，通過(guò)過(guò)程檢驗(yàn)和最終檢驗(yàn)的合理安排、高精度測(cè)厚儀的運(yùn)用、激光建模、不同方法的尺寸復(fù)核，完成了主管道的尺寸檢驗(yàn)。

1 測(cè)量工具要求

所使用的測(cè)量工具和設(shè)備應(yīng)納入核電設(shè)備管理體系，及時(shí)申報(bào)、定期校驗(yàn)，以確保檢測(cè)設(shè)備具有規(guī)定的檢測(cè)能力。測(cè)量工具和設(shè)備應(yīng)處于良好的工作狀態(tài)，均應(yīng)按我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢定合格并在有效期內(nèi);所有參檢的自制工裝、夾具均需檢查驗(yàn)收，達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求后方可使用，測(cè)量報(bào)告

中應(yīng)明確溫度、濕度條件及所用測(cè)量?jī)x器的名稱、精度等。

2 主要尺寸的檢測(cè)要點(diǎn)

(1)主管道(熱段、冷段、波動(dòng)管)測(cè)量前，應(yīng)擺放在水平工作臺(tái)上，通過(guò)調(diào)整兩端和彎曲段最高點(diǎn)、最低點(diǎn)與水平臺(tái)距離來(lái)保證兩端管口中心線、彎曲段中心線水平度一致，其周圍保留合適的測(cè)量空間，以便合理使用激光跟蹤儀/三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x。為減少測(cè)量誤差，應(yīng)采用一種與本規(guī)程所述不同的測(cè)量方法對(duì)主管道及波動(dòng)管主要結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行復(fù)核，尺寸復(fù)核次數(shù)至少兩次。主要結(jié)構(gòu)尺寸包含:總長(zhǎng)、總高、彎曲角度、彎曲半徑。根據(jù)制造流程，尺寸檢測(cè)次數(shù)多，涉及多個(gè)制造階段，如:管坯加工后、彎曲階段、固溶后、拋磨后、焊接后等多個(gè)階段。

(2)工件內(nèi)外徑可采用內(nèi)、外徑千分尺檢測(cè)。端部壁厚用游標(biāo)卡尺測(cè)量，中間壁厚用超聲波測(cè)厚儀測(cè)量，測(cè)厚儀測(cè)量前須用同材質(zhì)材料進(jìn)行標(biāo)定(為降低測(cè)量誤差，采用待測(cè)工件本體上標(biāo)定)。所有內(nèi)、外徑測(cè)量點(diǎn)應(yīng)用記號(hào)筆做出清晰可識(shí)的標(biāo)記，所有的壁厚測(cè)量點(diǎn)應(yīng)用網(wǎng)格圖做出標(biāo)記，每個(gè)網(wǎng)格應(yīng)進(jìn)行編號(hào)。工件內(nèi)徑也使用激光跟蹤儀進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。

(3)工件彎曲半徑、彎曲角度、總長(zhǎng)總高等幾何尺寸采用激光跟蹤儀進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量工件彎曲半徑、彎曲角度時(shí)，對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)格劃分、標(biāo)記和編號(hào)。測(cè)量點(diǎn)位置和測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)在尺寸報(bào)告中對(duì)應(yīng)一致。粗糙度根據(jù)測(cè)量區(qū)域不同選用對(duì)比試塊法或者粗糙度儀讀取。

3 具體檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法

3.1 熱段內(nèi)徑、外徑和端部壁厚測(cè)量

以熱段A為例。

3.1.1 熱段A管道內(nèi)徑、外徑測(cè)量

主管道熱段A共設(shè)9個(gè)直徑測(cè)量環(huán)和2個(gè)管嘴高度測(cè)量位置。如圖1所示:A-A、B-B、HH、I-I測(cè)量0°－180°方向和 90°－270°方向的內(nèi)徑、外徑尺寸;C-C、G-G的內(nèi)外徑尺寸可根據(jù)管嘴實(shí)際情況調(diào)整測(cè)量方位，并在尺寸檢查報(bào)告中注明;D-D、E-E、F-F通過(guò)測(cè)量外徑計(jì)算橢圓度。H1、H2的具體測(cè)量位置應(yīng)按圖示進(jìn)行起始測(cè)量。3.1.2 熱段A端部?jī)?nèi)徑和壁厚測(cè)量

熱段A端部應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)整段長(zhǎng)度加180 mm范圍內(nèi)每隔50 mm測(cè)量一個(gè)截面的內(nèi)徑和厚度。每個(gè)截面應(yīng)測(cè)量0°－180°、45°－225°、90°－270°、135°－ 315°4 個(gè)方向的內(nèi)徑值和 0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和 315°等 8 個(gè)點(diǎn)的厚度。

3.2 冷段管道內(nèi)徑、外徑和端部壁厚測(cè)量

以冷段2A為例。

3.2.1 冷段管道內(nèi)徑、外徑測(cè)量

冷段共設(shè)7個(gè)直徑測(cè)量環(huán)和1個(gè)管嘴高度測(cè)量位置。如圖2所示:A-A、B-B、G-G測(cè)量0°－180°方向和 90°－270°方向的內(nèi)徑、外徑尺寸;C-C、D-D、E-E、F-F通過(guò)測(cè)量外徑計(jì)算橢圓度。H的具體測(cè)量位置應(yīng)按圖示進(jìn)行起始測(cè)量。

3.2.2 冷段端部?jī)?nèi)徑和端部壁厚測(cè)量

冷段端部應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)整段長(zhǎng)度加150 mm范圍內(nèi)每隔50 mm測(cè)量一個(gè)截面的內(nèi)徑和厚度。每個(gè)截面應(yīng)測(cè)量 0°－180°、45°－225°、90°－270°、135°－315°4 個(gè)方向的內(nèi)徑值和 0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和 315°等8 個(gè)點(diǎn)的厚度。

3.3 波動(dòng)管內(nèi)徑、外徑和端部壁厚測(cè)量

圖1 熱段A內(nèi)、外徑測(cè)量圖Figure 1 Measure drawing of inner diameter and outer diameter for hot section A

圖2 冷段2A內(nèi)、外徑測(cè)量圖Figure 2 Measure drawing of inner diameter and outer diameter for cold section 2A

波動(dòng)管內(nèi)徑和外徑測(cè)量，以波動(dòng)管02、波動(dòng)管03為例。

3.3.1 波動(dòng)管02內(nèi)徑和外徑測(cè)量

波動(dòng)管02共設(shè)7個(gè)直徑測(cè)量環(huán)。如圖3所示:A-A、G-G 測(cè)量 0°－180°方向和 90°－270°方向的內(nèi)徑、外徑尺寸;B-B、C-C、D-D、E-E、F-F 通過(guò)測(cè)量外徑計(jì)算橢圓度。

3.3.2 波動(dòng)管03內(nèi)徑和外徑測(cè)量

波動(dòng)管03共設(shè)11個(gè)直徑測(cè)量環(huán)。如圖4所示:A-A、K-K 測(cè)量 0°－180°方向和 90°－270°方向的內(nèi)徑、外徑尺寸;B-B、C-C、D-D、E-E、F-F、GG、H-H、I-I、J-J通過(guò)測(cè)量外徑計(jì)算橢圓度。

3.4 波動(dòng)管端部?jī)?nèi)徑和端部壁厚測(cè)量

每件波動(dòng)管應(yīng)從理論端部起，向彎管處方向至少100 mm范圍，及調(diào)整段長(zhǎng)度范圍每隔30 mm測(cè)量一個(gè)截面的內(nèi)徑和厚度。每個(gè)截面應(yīng)測(cè)量0°－180°、45°－225°、90°－270°、135°－315°4個(gè)方向的內(nèi)徑值和 0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°等8個(gè)點(diǎn)的厚度。端部測(cè)量數(shù)據(jù)和彎曲段壁厚需用于橢圓度、壁厚增厚率和減薄率計(jì)算并作為驗(yàn)收條件。波動(dòng)管管段2和管段3直段軸線夾角通過(guò)激光跟蹤儀進(jìn)行測(cè)量。

圖3 波動(dòng)管02內(nèi)、外徑測(cè)量圖Figure 3 Measure drawing of inner diameter and outer diameter for fluctuating pipe 02

4 主管道和波動(dòng)管彎曲段壁厚的測(cè)量

在管道整個(gè)彎曲區(qū)域及彎曲段向直段過(guò)渡的500 mm(熱段A、熱段B、冷段和波動(dòng)管01、05長(zhǎng)直段側(cè)，波動(dòng)管 02、03、04)或 120 mm(冷段和波動(dòng)管01、05的短直段側(cè))區(qū)域內(nèi)，在軸向方向上劃100 mm寬的網(wǎng)格線(如圖5、圖6所示，圓周方向劃線應(yīng)以內(nèi)弧和外弧中心線為基準(zhǔn))。在網(wǎng)格線每個(gè)截面上測(cè)量 0°、180°、45°、225°、90°、270°、135°、315°共8個(gè)點(diǎn)的壁厚值。在工件上對(duì)每個(gè)測(cè)量截面位置進(jìn)行記錄，以便復(fù)測(cè)。

5 管嘴及凸臺(tái)參數(shù)的測(cè)量

(1)使用千分尺對(duì)管嘴(凸臺(tái))內(nèi)、外徑進(jìn)行測(cè)量。

(2)使用鋼板尺及直角尺對(duì)管嘴(凸臺(tái))高度進(jìn)行測(cè)量。

圖4 波動(dòng)管03內(nèi)、外徑測(cè)量圖Figure 4 Measure drawing of inner diameter and outer diameter for fluctuating pipe 03

圖5 熱段B壁厚測(cè)量圖Figure 5 Measure drawing of hot section B wall thickn ess

(3)使用角度樣板對(duì)管嘴(凸臺(tái))過(guò)渡圓角進(jìn)行測(cè)量。

(4)管嘴(凸臺(tái))角度及空間尺寸通過(guò)激光跟蹤儀/三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量。

6 工件彎曲半徑及角度的檢測(cè)

6.1 工件彎曲半徑的檢測(cè)

通過(guò)計(jì)算內(nèi)弧半徑與外徑的平均值得到中心線彎曲半徑。內(nèi)弧半徑與外弧半徑通過(guò)激光跟蹤儀/三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量確定，工件彎曲半徑測(cè)量應(yīng)在固溶熱處理后，拋磨之前進(jìn)行。

6.2 工件彎曲角度的檢測(cè)

工件彎曲角度通過(guò)激光跟蹤儀/三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量確定。通過(guò)激光跟蹤儀/三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x確定兩側(cè)直段的軸線，根據(jù)軸線夾角確定彎曲角度。直段軸線確定方法應(yīng)從起弧點(diǎn)開(kāi)始向直段方向每隔100 mm或30 mm選擇一個(gè)截面(具體視直段長(zhǎng)短選擇)，每個(gè)截面選擇 0°、180°、45°、225°、90°、270°、135°、315°8 個(gè)點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)。起弧點(diǎn)應(yīng)通過(guò)激光跟蹤儀/三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x確定，工件彎曲角度測(cè)量應(yīng)在固溶熱處理后，拋磨之前進(jìn)行。

7 結(jié)論

經(jīng)過(guò)AP1000依托項(xiàng)目?jī)商字鞴艿赖闹圃?，科學(xué)、合理地安排了檢驗(yàn)工序，較好地處理了關(guān)聯(lián)尺寸間要求的關(guān)系，保證了產(chǎn)品最終尺寸要求。實(shí)踐表明，主管道的檢驗(yàn)方法科學(xué)有效，對(duì)后續(xù)主管道核電國(guó)產(chǎn)化有一定的指導(dǎo)意義，為設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝創(chuàng)造了有利條件。

圖6 波動(dòng)管05壁厚測(cè)量圖Figure 6 Measure drawing of fluctuating pipe 05 wall thickness

［1］徐杜，蔣永平.采用數(shù)字同步技術(shù)的軸類零件尺寸光電檢測(cè)［J］.光電工程，2004，31(8):45 －48.

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編輯 傅冬梅

Research on Dimensional Test Method of AP1000 Forging Main Tube

Wei Yongfu，Jiang Fei

By applying of various kinds of testmethods and apparatuses，dimensional test of AP1000 forgingmain tube and fluctuating pipe have been conducted.Theoretical structure size has been worked out by combining control of data points gathered by laser trackerwith computer drawing comparison，and checked bymarking scientifically to guarantee effective acceptance of product final size.Further 3D models have been established by lasermeasure datum and each model has been carried out virtual assembly to work outmachining data ofmain tube groove.

dimensional test;thickness;bending radius;method

TL36

B

2013—10—29