核电站蒸发器人孔盖拆装装置研制及应用*

张晓春

(上海核工程研究设计院有限公司，上海 200233)

0 引 言

蒸汽发生器属于核安全I级设备，蒸汽发生器一次侧人孔螺栓属于核安全I级承压部件。每次停堆换料检修期间，都需要打开人孔盖，对蒸汽发生器的U型传热管进行相关检查。蒸汽发生器螺栓拉伸机便用于检修时一次侧人孔盖及螺栓的拆装。在停堆换料时候在检修时，需要将人孔盖上16个螺栓进行移除，同时将人孔盖转移至暂存区域。该拆装作业属于检修关键路径，现场空间有限、辐射剂量大，各个电站对于该一次侧人孔盖的拆装作业有着极高的要求。

由于人孔盖与水平面成45°，一般可通过两个手拉葫芦及力矩扳手来完成人孔盖的拆装工作，此种方式存在着操作不便，耗时较长、力矩扳手可能会损伤螺栓及密封面等问题。因此，研制一种更为简便实用的一次侧人孔盖拆装装置显得尤为重要。

1 技术方案分析

通过对检修过程中存在的问题进行分析，总结归纳出该拆装装置需要具备人孔盖的起升下降、转运以及螺栓的紧固及拆卸功能。就此功能能需求结合现场实际环境条件的基础上进行研制。该一体式拆装装置主要包含吊装转运装置以及螺栓拉伸机。其中吊装转运装置用于人孔盖的起升、下降及转运，螺栓拉伸机用于人孔螺栓的预紧及松卸。如图1所示。

图1 一体式蒸汽发生器一次侧人孔盖拆装装置示意图

2 装置结构设计

一体式蒸汽发生器一次侧人孔盖拆装装置的技术参数如表1所示。

(1) 吊装转运装置

吊装装置用于一次侧人孔盖的起升、转运。该吊装转运装置主要实现人孔盖和螺栓拉伸机在拆装过程中的定位、托举、起升下降等功能。吊装装运装置移动小车本体、伸缩臂、微调装置、悬臂吊等组成。如图2所示。

移动小车本体主要由移动小车、支腿、三角支撑组成。支腿不使用时可插入移动小车内部，支腿伸出后可定点固定作为整套装置的支撑。

表1 装置技术参数

图2 吊装转运装置

伸缩臂主要由手轮、减速箱、丝杠、丝杠螺母等。依靠手轮提供旋转运动及动力，由丝动丝杠及丝杠螺母转化输出为直线运动[1]来实现人孔盖沿45°方向的起升及下降。伸缩臂最大托举重量为500 kg，行程为780 mm。

微调装置主要包含伸缩臂调节装置、横向平台、旋转调节平台及定位销组成。其中伸缩臂调节装置内部设置有丝杠及丝杠螺母用于调节伸缩臂的水平方位；横向平台依靠用于人孔盖或者拉伸机与人孔法兰的同轴度；旋转调节平台用定位销与人孔法兰螺纹孔同轴度的调节。微调装置中伸缩臂调节装置、横向平台皆采用丝杠来调节。

悬臂吊用以人孔盖拆装及暂存过程中人孔盖及螺栓拉伸机的吊装。悬臂吊主要由手拉葫芦、伸缩旋转立柱及定位销等组成。

该一体式蒸汽发生器一次侧人孔盖拆装装置在初次使用时需要根据现场人孔实际情况进行定位调节作业，在定位调节后设置相应标记，后续使用可直接按标记定位，进一步提高拆装效率。

(2) 螺栓拉伸机

螺栓拉伸机是一种专门用于锁紧或拆卸的液压工具[2]，用于一次侧人孔螺栓的预紧与松卸。一般使用的螺栓拉伸机可分为整体式和分组式两种[3]。其中分组时拉伸机一般以几个螺栓为一组，分几组多次拉伸以保证螺栓受载均匀，设备尺寸小、质量轻，便于搬运。整体式螺栓拉伸机可将全部螺栓同时进行同步拉伸，受力均匀，效率高，但设备外形尺寸较大，重量重。基于提高检修效率及配套设计有转运搬运装置可用于搬运螺栓拉伸机，故采用整体式螺栓拉伸机进行了设计。

螺栓拉伸机主要用于各种规格螺栓的定值紧固和拆卸，其工作原理是利用气动液压泵提供的液压源直接对螺栓施加拉伸力，该拉伸力根据材料的抗拉强度、屈服系数、需达到的预紧力及通过试验所得拉伸力及伸长量的关系来决定，使被拉伸的螺栓在其弹性变形区内被拉长，螺栓直径产生微变，故而使螺母易于松动。

螺栓受到拉伸时，螺母会与法兰接触面脱离开来，操作人员人工旋紧螺母。卸掉螺栓拉伸机中的油压后，螺母和接合面紧贴，从而将螺栓的轴向形变锁住，也就是将剩余的螺栓载荷锁在螺母里。当须拆除人孔盖时，将螺栓再次拉伸，其所需拉伸力须略大于安装时的拉伸力，此时螺母再次易于松动，操作人员此时采用松动螺母的方式来去除预紧力。当卸除油压后，可便捷完成人孔盖的拆除过程。

整体式螺栓拉伸机主要由螺栓拉伸机本体、液压泵以及伸长量测量系统组成。如图3所示。

图3 螺栓拉伸机

螺栓拉伸机依靠气动液压泵提供的液压源将16个人孔螺栓进行整体拉伸，然后采用拨杆松动(或拧紧)螺母，来进行人孔盖的拆装。并通过伸长量测量

系统对拉伸螺栓的伸长量进行监测，以达到规定的拧紧力矩。

与传统的采用力矩扳手来进行人孔盖拆装的方式相比，该螺栓拉伸机具备以下优点：

(1) 无须额外的辅助设备，通过该设备能完成人孔盖拆装的整个过程；

(2) 使用纯拉力的方式拉伸螺栓，无扭剪及侧向力，对联接接触面无摩擦损伤[4]；

(3) 能更为精确的控制螺栓预紧力，使螺栓的受力更为均匀；

(4) 采用气动液压泵作为动力源，结构紧凑，加压便捷；

(5) 在拆装人孔盖过程中，通过伸长量测量软件能跟踪记录每根螺栓长度参数，通过数据对照发现螺栓在使用过程中的变形情况。

在采用该套装置之前，恰希玛核电站每次停堆检修需要多人轮流进入蒸汽发生器房间进行人孔盖的拆装工作一系列工作。在采用该套装置之后，只需双人即可完成相应的拆装作业，有效减少了拆装作业的人员及时间，减少检修人员所受辐照剂量，为检修工作提供便捷。

3 结 语

该一体式蒸汽发生器一次侧人孔盖拆装装置从设备功能需求出发，结合现场实际情况，集起升/下降、转运、吊装、螺栓整体拉伸与一体，结构紧凑，操作便捷。现场只需提供气源便可完成相关的人孔盖的拆装过程，气动液压泵并具备手动功能，如遇突发情况，可通过手动完成相应的加压过程，较为便捷。

[1] 雷 萍,段化荣.涡轮丝杠升降机辅助支撑装置的设计研究[J].机械研究与应用，2011(6):112-114.

[2] 唐建荣.液压螺栓拉伸器原理及使用要点[J].工程机械与维修,2011(7):167-168.

[3] 朱成军.整体主螺栓拉伸机在AP1000应用的可行性分析[J].设备管理与维修，2016(9):80-81.

[4] 崔逊波,陈 卓,刘石桥.整体螺栓拉伸机在反应堆压力容器密封作业中的使用控制[J].压力容器，2014(10):69-74.