王蕾

摘 要：本文重點(diǎn)介紹堆芯中子通量系統(tǒng)專用工具在現(xiàn)場施工過程中發(fā)揮的重要作用。文中結(jié)合現(xiàn)場施工的實(shí)際情況，對(duì)施工過程中的典型專用工具逐一進(jìn)行介紹，對(duì)比專用工具相對(duì)常規(guī)工具的優(yōu)勢，分析了沒有使用專用工具的影響，部分專用工具的作用更是常規(guī)工具所無法達(dá)到的。在設(shè)備安裝過程中正確使用專用工具為保證現(xiàn)場施工的質(zhì)量與提高安裝工作效率提供了重要保障。

關(guān)鍵詞：專用工具;堆芯中子通量測量系統(tǒng);中子通量管

1.前言

CPR1000堆型的堆芯中子通量測量系統(tǒng)，由50個(gè)通道組成，他們被分成5組，每組十個(gè)通道，每十個(gè)通道配備一只微型裂變室，共5只微型裂變室，各由一臺(tái)機(jī)械-電氣驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)。該系統(tǒng)中中子通量管是用來保證指套管能夠順利的從反應(yīng)堆堆腔貫穿件側(cè)穿入到壓力容器貫穿件內(nèi)的通道，從而測量堆芯內(nèi)部中子通量分布數(shù)據(jù)和壓力容器內(nèi)水位。

為了使堆芯中子通量系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備在安裝中達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的施工精度要求，并且能夠提高施工進(jìn)度，在進(jìn)行堆芯中子通量系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備安裝中使用了多種專用工具。這些專業(yè)工具在設(shè)備安裝中起到了不可或缺的作用。本文重點(diǎn)講述了幾種專用工具的使用及其優(yōu)勢，從而體現(xiàn)了在進(jìn)行核島設(shè)備安裝時(shí)使用專用工具所帶來的重要意義。

2.中子通量系統(tǒng)專用工具的使用

2.1 中子通量管焊接支撐工具

在壓力容器就位前通過環(huán)吊引入反應(yīng)堆堆腔中子通量管支架和過渡支撐結(jié)構(gòu)，壓力容器安裝在反應(yīng)堆堆腔，將反應(yīng)堆堆腔中子通量管支架臨時(shí)就位在反應(yīng)堆堆腔的鋼平臺(tái)上，隨著中子通量管的引入，在反應(yīng)堆堆腔中子通量管支架上安裝帶有PVC保護(hù)的臨時(shí)支架管，用于臨時(shí)固定中子通量管，并確保中子通量管和臨時(shí)支架管之間沒有接觸，在第一層中子通量管（最低層）全部引入后，使用臨時(shí)支架管將第二層過渡支撐結(jié)構(gòu)臨時(shí)就位在安裝位置。

將中子通量管焊接支撐工具固定在中子通量管貫穿件堆腔側(cè)的地面上，調(diào)整支架確保中子通量管處于正確的軸線位置和標(biāo)高。該處提到中子通量管焊接支撐工具即為專用工具，其作用是保證中子通量管在焊接時(shí)處于正確的標(biāo)高與位置。該工具設(shè)計(jì)為多層的組合件，可以根據(jù)中子通量管的引入和焊接進(jìn)度逐步按層安裝與拆除。

在進(jìn)行中子通量管安裝、焊接過程中，如不能保證中子通量管處于正確的標(biāo)高與軸線位置，將導(dǎo)致指套管不能夠順利的從反應(yīng)堆堆腔貫穿件側(cè)穿入到壓力容器貫穿件內(nèi)，從而可能無法測量堆芯內(nèi)部中子通量分布數(shù)據(jù)和壓力容器內(nèi)的水位。故在進(jìn)行中子通量管與壓力容器貫穿件管組對(duì)、焊接時(shí)保證其處于正確的標(biāo)高與軸線位置是非常重要的。

相對(duì)于常規(guī)工具的優(yōu)勢：常規(guī)做法只能通過腳手架或者其他架子來進(jìn)行控制，但并不能精確的將中子通量管控制在理論標(biāo)高與軸線位置上。而中子通量管焊接支撐工具不同，該工具是模擬貫穿件的功能，層間和管卡二方面起到定位中子通量管的作用，使中子通量管能夠按照安裝位置正確就位，確保中子通量管的安裝精度，故該專用工具在中子通量管安裝中是不可缺少的。

2.2壓力容器貫穿件管檢查測規(guī)

在壓力容器貫穿件管與中子通量管焊接前，需要對(duì)壓力容器貫穿件管的內(nèi)徑和直線度進(jìn)行檢查。用專用測規(guī)檢查壓力容器貫穿件管的內(nèi)徑和直線度，通過為合格。

檢查壓力容器貫穿件的內(nèi)徑和直線度也是為了保證指套管能夠順利的穿過壓力容器貫穿件進(jìn)入壓力容器內(nèi)部，故此項(xiàng)檢查起著至關(guān)重要的作用。

相對(duì)于常規(guī)工具的優(yōu)勢：由于壓力容器貫穿件長超過1m，且內(nèi)徑尺寸非標(biāo)準(zhǔn)尺寸，無對(duì)應(yīng)常用工具，且使用常規(guī)工具無法同時(shí)檢查小管的內(nèi)徑和直線度。該測規(guī)作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的量塊，用來檢查需要檢查的設(shè)備，既解決了無法測量小管徑內(nèi)直線度問題又提高了工作效率。

2.3中子通量管焊接用的行程限位器

在進(jìn)行中子通量管與壓力容器貫穿件管組對(duì)過程中，要求中子通量管端部與壓力容器貫穿件管內(nèi)凹臺(tái)有4mm的間隙，中子通量管焊接用的行程限位器是用來保證中子通量管端部與壓力容器貫穿件管內(nèi)凹臺(tái)有4mm間隙的專用工具。

在進(jìn)行中子通量管與壓力容器貫穿件管焊接時(shí)可能因受熱引起插入端膨脹，而導(dǎo)致中子通量管管端與壓力容器內(nèi)凹臺(tái)抵觸后產(chǎn)生應(yīng)力集中，對(duì)焊縫處造成額外的應(yīng)力，產(chǎn)生裂紋。故此預(yù)留間隙的作用是用來保證中子通量管管端與壓力容器內(nèi)凹臺(tái)在焊接過程中不抵觸，無額外應(yīng)力并保證了焊縫質(zhì)量。

相對(duì)于常規(guī)工具的優(yōu)勢：在進(jìn)行兩根管插套焊接時(shí)，由于存在熱脹與焊接收縮現(xiàn)象，故需要在兩根管組對(duì)時(shí)預(yù)留一定的間隙，但是由于該間隙是在兩根管的內(nèi)部，在外觀上無法直接測量該間隙。使用常用工具，需要先對(duì)壓力容器貫穿件管的內(nèi)凹臺(tái)進(jìn)行深度測量，后記錄測量值減去尺寸4mm，得到中子通量管需要插入的深度尺寸，然后再用游標(biāo)卡尺在中子通量管上測量并劃線，最后進(jìn)行組對(duì)。該種方法即費(fèi)力又浪費(fèi)工時(shí)，一根中子通量管組對(duì)時(shí)間約為20分鐘.同時(shí)由于測量的累積誤差，其組對(duì)精度也無法保證。但使用中子通量管焊接用的行程限位器來控制間隙，只需1分鐘即可完成中子通量管的組對(duì)工作，同時(shí)，該工具通過長桿與短桿差值4mm來控制組對(duì)間隙，保證了組對(duì)精度，提高了工作效率。此樣式工具同樣可以擴(kuò)展為不同直徑管的插套焊。

2.4中子通量管焊接冷卻裝置

在進(jìn)行中子通量管與壓力容器貫穿件管焊接過程中，由于壓力容器貫穿件管材質(zhì)為鉻鎳鐵合金，焊接過程中，溫度需控制在100°C以內(nèi)。如超出此溫度，焊縫容易產(chǎn)生熱裂紋，最終導(dǎo)致焊縫質(zhì)量不合格，故需要使用專用工具中子通量管焊接冷卻裝置。

相對(duì)于常規(guī)工具的優(yōu)勢：目前無此類常用工具，中子通量管焊接冷卻裝置在中子通量管焊接中是必不可少的。在中子通量管焊接過程中，該工具利用內(nèi)冷卻和外冷卻二個(gè)循環(huán)水路降低了焊接部位的溫度，減少了焊接層間需等待的降溫時(shí)間，提高了工作效率，同時(shí)最重要的是保證了焊接質(zhì)量，是任何常規(guī)工具都無法替代的。

2.5焊縫檢驗(yàn)尺

中子通量管與壓力容器貫穿件管焊接完成后，需要對(duì)焊縫的尺寸進(jìn)行檢查，此處就用到了專用工具焊縫檢驗(yàn)尺。

相對(duì)于常規(guī)工具的優(yōu)勢：通常情況下，我們可以用普通工機(jī)具焊角尺來檢查焊縫尺寸，即可達(dá)到檢查目的。但在重復(fù)檢查相同要求的焊縫尺寸時(shí)，為了提高工作效率，可以制作一種專用的工具，該工具可以模仿止通規(guī)的工作原理，制作一個(gè)焊縫尺寸的最大尺寸與焊縫尺寸的最小尺寸來檢查焊縫尺寸，在施工時(shí)間方面能夠節(jié)省使用常規(guī)工具的2/3時(shí)間，既省力又方便。

2.6射線檢查補(bǔ)償器

中子通量管與壓力容器貫穿件管焊接完成后需要做幾項(xiàng)檢查，其中射線檢驗(yàn)也是其中一項(xiàng)。在進(jìn)行射線檢驗(yàn)時(shí)需要使用專用工具射線檢查補(bǔ)償器。

相對(duì)于常規(guī)工具的優(yōu)勢：一般插套式角焊縫二根管直徑相差很小，也就是說焊角高度較小時(shí)，在進(jìn)行射線探傷檢驗(yàn)時(shí)可直接在焊縫側(cè)面布片進(jìn)行檢驗(yàn)。但由于中子通量管與壓力容器貫穿件管的直徑差值較大，焊角高度約為5mm，如果直接在焊縫側(cè)面布片進(jìn)行檢驗(yàn)，將會(huì)導(dǎo)致底片顯像顏色對(duì)比差值過大，從而可能引起黑度值無法滿足RCCM標(biāo)準(zhǔn)的要求。故在進(jìn)行中子通量管與壓力容器貫穿件管射線探傷檢驗(yàn)時(shí)，需要使用射線檢查補(bǔ)償器將二根不同直徑的管補(bǔ)償成為一樣厚度的規(guī)則形狀，以達(dá)到檢查目的。

結(jié)論

從本文介紹的幾種專用工具的使用方法以及相對(duì)于常規(guī)工具的優(yōu)勢，不難看出，專用工具對(duì)現(xiàn)場施工的質(zhì)量與施工效率起到了十分重要的作用，有些特定的施工步驟離開專用工具的幫助是很難達(dá)到施工要求的。

在以后的工作中，需要根據(jù)實(shí)際工作情況，增加有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專用工具的研發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳曉霞，吳洪等.壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則RCC-M2000+2002補(bǔ)遺[M].中科華核電技術(shù)研究有限公司，2010.