冷装工艺在堆内构件安装中的应用
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冷装工艺在堆内构件安装中的应用
李军建
a匕京四达贝克斯工程监理有限公司，河北石家庄050021)
应用科技
睛要】热胀玲缩原理在工业生产中有着广泛的应用，在工件装配过程中很多零部件之问的配合需要采用静配合，为实现这种静配合一般采
用冷装配。
核电站反应堆堆内构件U形嵌入件定位销的冷装是堆内构件安装的关键工序之一，利用液氮对定位销进行冷冻使其半径变小．
通过对定位销与销孔过盈量、冷冻时问、操作时间和安装方法的控制，最终保证定位销冷装的成功，提高u形嵌入件的安装精度和强度。
饫键词堆内构件；U形嵌入件；定位销；冷装配
1概述
反应堆堆内构件是反应应堆压力容器内除燃料组件及相关组件、堆芯测量、辐照样品监督管和隔热套组件以外的所有堆芯支承构件和堆内结构件的总称。
作为堆内构件一重要组成部分的U形嵌入件，它的安装精度和强度直接决定着反应堆运行的安全和性能。
为实现工件之间的静配合，先将配合工件中尺,-j-过盈的一个放入冷源中进行冷冻，使其直径变小，然后将其放八另一个工件的孔内，待温度回升后，两-个--r件就牢固地结合到一起了，这种先将工件冷却，再进行装配的工艺叫做冷装工艺。
在现代工业中广泛应用于冷装的冷源为液氨，其温度为一196℃。
堆内构件U形嵌^件定位销的安装就是利用液氮做冷源将直径尺寸过盈的定位销冷冻后装入销孔内的，通过冷装提高了装配强度，保证了U形嵌入件的定位精度。
2结构描述
核电站反应堆堆内构件的设计寿命为40年，设计压力为172M P a，设计温度32721℃，主体材料为奥氏体不锈钢。
堆内构件从结构上分为下部队内构件、上部堆内构件、压紧弹簧和U形嵌入件。
在吊篮法兰上设置了四个对中销对上部支承法兰和吊篮法兰定位：吊篮组件下端设有四个径向支承键，它与压力容器下部相应的四个“M”支承上的U形嵌入件相配合，l j]L t t：下部堆内构件的转动或切向移动，在径向和竖直方向上不限制吊篮筒体的自由膨胀。
U形嵌入件及定位销的材料为因科镍600，每台机组的反应堆堆内构件包括4组U形嵌入件，每组2块，分别通过螺栓和定位销连接在压力容器的4个“M”支承上，见图1。
U形嵌入件有两个硬质表面，现场安装时，通过现场装配，确保下部堆内构件径向支承键与U形嵌^件之间的设计间隙。
图I I J形嵌^件及定位销安装图示
3冷装配
3．1工艺准备及要求
1)时间的确定。
对于堆内构件U形嵌^件这类及其重要的构件的冷装，为了确保一次装配成功，必须按实物进行反复试验，在相关工艺数据稳定、充分的前提下才能应用于实体。
通_i t i t验得定位销在液氮中冻透的时间为约9分钟，平均装配时间需46秒。
通过综合考虑各环节的影响因素，最终确定将定位销放入冷冻箱的冷冻的时间足够使其冻透，10分钟，冷冻好后应迅速将定位销推入小孔内；2)过盈量控制。
按照设计要求定位销与销孔值间的具有0001～0．018m m的过盈量，为保证过盈量满足要求，首先对16个销孔的内径进行精确测量，多次测量取平均值，再根据平均值加上i蔓盈量确定加工定位销的尺寸，严格控制过盈量，过大会影响冷装，过小则失去冷装的意义；3)形位检查。
U形嵌入件的硬质面呈垂直状态，且U形嵌入件与径向嵌入键的间隙满足TL、TR、B L、B R=025—0．275m m，TM、TN、T J、T K=3．66—3．94m m，定位销的平直性要好，不能弯曲变形，销孔内部的表面应平滑，不能有台阶或毛刺：仔细测量销孔不同深度的内径，不能出现锥孔或喇叭孔；4)排气槽加工。
在定位销上沿轴向加工3条排气槽，防止定位销在冷冻后表面出现凝霜，造成排气不畅，影响冷装，甚至可能发生弹销现象。
5)安全防护。
操作^员必须穿戴好防护用具，如石棉手套和面罩等，以防发生“烫”伤；作业环境必须保持良好的通风，以免窒息。
3．2装配
将加工好的U形嵌入件安装到压力容器径向支承块上，调整U形嵌入件的位置和对称度后把紧力矩。
利用环吊将下部堆内构件吊入压力容器，检查每组U形嵌入件的4个配合面与堆内构件上径向支承键之间的间隙是否满足设{十要求，满足后将下部堆内构件吊出压力容器。
进行以下操作(不满足则再次修磨U形嵌^件)：1)利用自制工装把磁力电钻固定，将4组U形嵌入件和径向支承块的销孔由由22．5m m扩孔至巾245m m，孔深112m m，测量孔内径和孔深度。
根据测量数据确定每个定位销的直径和长度。
2)将加工好的16个定位销放入自制冷冻箱，按照安装顺序依次排列，再将液氮由贮罐倒入冷冻箱进行冷冻，安排专人记录冷冻时间，冷冻时间应足够使第一根定位销冻透：3)冷冻时间满足后，利用专用钳子将定位销从冷冻箱中取出，由专人利用千分卡尺复核定位销的直径收缩是否满足装配要求，不满足则继续冷冻。
4)将收缩量满足装配要求的定位销快速水平装入销孔，并用专用工具将定位销顶进销孔，并使定位销的沉入深度控制在3±0．7m m；5)在装配过程中要严格控制定位销从冷冻箱中取出到开始装配的时间，一是为了减少凝霜的产生，二是降低冻透定位销暴露在常温下的膨胀量：6)随时观察冷冻箱中液氮的液位，接近或f B-T-标记线时应及时补充液氮，以免影响冷冻效果；7)完成冷装后将定位销的端部与U形嵌入件销孔的内边缘进行氢弧焊接固定，焊高3+0．7m m，打磨焊缝使其与U形嵌^件表面平齐，并按照要求进行无损检测合格，则定位销安装完成。
4冷装结果
按照以E工序对16根定位销逐根进行了装配，所有定位销在满足过盈量(0．001—0．018m m)的前提下实现了成功冷装配，并保证了U 形嵌入件的精确定位。
5总结
利用冷装工艺实现了堆内构件U形嵌入件定位销的的过盈装配，通过实际操作和检验证明冷装工艺具有以下特点：冷源(液氨)易得且价格f臁；冷冻时间短温降均匀，不发生畸变和氧化，收缩效果好：对
定位销和销孔表面的光洁度不起破坏作用，不影响机械性能：装配精度高。
因此只要有过盈配合的场合均可以考虑采用冷装工艺。
在堆内构件U形嵌入件定位销安装过程中，即借鉴了其它领域冷装配的成功经验，也通过实践摸索出并掌握了冷装的操作工艺和操作难点，同时也发现了一些问题，我们已有了问题解决的初步设想，并将其列入下～个需要解决的课题，在后续工程实践中进行改进。
[参考文献]
f l】中核二兰公司泰山二扩项目部堆内构件安装施工案．
f2】刘云章，赵俊福大型零件冷装工艺的应用．。
