《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》是上海電氣核電設備有限公司於2013年6月5日申請的專利，該專利的公布號為CN103317245A，申請號為2013102237286，授權公布日為2013年9月25日，發明人是景軍濤、羅吾希、鄭晨、江才林。
《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》公開了一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，利用在蒸汽發生器二次側內部中央安裝的參考平台，採用從中部到頂部逐層穿管和安裝抗震條的方法進行穿管，同時在蒸汽發生器一次側逐層進行定位脹和U形管管板封口焊，一半管束及抗震條安裝完成後焊接一半管束保持條；然後，將蒸汽發生器轉動180°後，完成另外一半管束和抗震條的安裝，最後進行另一半保持條的裝焊並與前一半管束的保持條焊接。該發明提供的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，能夠避免因為操作或保護不當會對U型換熱管產生影響，延長換熱管的使用壽命，並保證抗震條的位置不會與管子摩擦而造成損害。
2018年12月20日，《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法
- 公布號：CN103317245A
- 授權日：2013年9月25日
- 申請號：2013102237286
- 申請日：2013年6月5日
- 申請人：上海電氣核電設備有限公司
- 地址：上海市浦東新區臨港重型產業裝備區層林路77號
- 發明人：景軍濤、羅吾希、鄭晨、江才林
- Int.Cl.：B23K31/02(2006.01)I; B23K37/04(2006.01)I; B23K37/047(2006.01)I
- 代理機構：上海信好專利代理事務所（普通合夥）
- 代理人：張靜潔、徐雯瓊
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2013年6月，隨著中國國家大力發展核電政策的出台，核電設備的製造業得到了蓬勃的發展。核電設備大致分為常規島設備和核島設備兩大部分-，其中核島設備最為重要，安全等級也是最高的。核電設備主要包括反應堆壓力容器、蒸汽發生器和穩壓器等，其中蒸汽發生器結構最為複雜，基本覆蓋了核容器的基本製造技術，其製造難度在核設備中具有相當的代表性能反映工廠核容器製造能力的水平。在蒸汽發生器的製造過程中穿管和抗震條的安裝為其製造過程中的關鍵技術之一，蒸汽發生器的換熱管為U型管，管子數量多（CPR為4474根，EPR為5980根），管子外徑為：
毫米，管子壁厚為：1.09±0.1毫米。在穿管過程中管子需要通過若干塊支撐板和流量分配板進入到管板孔中，管子間以及與管子和抗震條的相對位置也必須滿足要求。這就要求在穿管的過程中要特別注意，避免因為操作或保護不當會對管子產生影響（管子壁厚很薄）。穿管中和穿管後要進行渦流檢查來確認是否因為穿管操作不當而對管子產生損壞，若有損壞，必須進行換管若不能換管則須進行堵管操作。根據RCCM清潔度的要求，整個穿管操作必須在清潔室中進行。
為了滿足以上的要求，在蒸汽發生器的穿管過程中，各製造廠往往通過利用各種工裝和最佳化穿管工藝來保證。以往製造經驗，穿管是由底部往上穿，每層管子間使用塑膠棒間隔開來保證每層管子間距，整體穿管結束後去除塑膠棒將抗震條塞入到每層管子間，然後進行保持條的焊接，這種穿管工藝存在以下缺點：（1）由底部往上穿，底部管子半徑小越往上半徑越大，呈倒錐形，這樣越往上穿，底部小半徑的管束因為上部管束的重力作用可能會在最後一塊支撐板處會產生壓痕，影響換熱管的使用壽命；（2）抗震條在所有管束穿完後塞入每層管子之間，這種做法抗震條的位置不易保證，且塞入過程中抗震條會與管子摩擦，對抗震條和管子都會造成損害。
發明內容
專利目的
《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》的目的是提供一種用於核電設備中的蒸汽發生器的穿管和抗震條的安裝方法，彌補2013年6月之前技術的欠缺，改善穿管和抗震條安裝的工藝，避免因為操作或保護不當會對U型換熱管產生影響，延長換熱管的使用壽命，並保證抗震條的位置不會與管子摩擦而造成損害。
技術方案
《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》提供了一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其中，該方法包含以下步驟：
步驟1，布置穿管工位：在蒸汽發生器的兩端分別設定穿管平台，其中設定在蒸汽發生器大端一側的為二次側平台，小端一側的為一次側平台，二次側平台上設定管箱支撐平台，管箱支撐平台上放置U形管箱。
步驟2，進行穿管參考平台及其連線工裝的安裝：在蒸汽發生器二次側開口內安裝裝卸吊梁、連線板、連線裝置以及參考平台支架，將參考平台吊運於參考平台支架之上，使參考平台的上表面水平置於蒸汽發生器的二次側開口中央，將參考平台鎖定，拆除裝卸吊梁。參考平台可進行調整和鎖死，完成最終調節後可為一半管束提供有效的支撐，防止管子因重力作用產生壓痕。
步驟3，以參考平台為支撐，從蒸汽發生器的二次側開口中部到頂部進行逐層穿管和安裝抗震條，同時逐層進行檢查，並在蒸汽發生器的一次側逐層進行U形管定位脹和U形管管板封口焊，該一半穿管和抗震條安裝完成後，進行第一半管束保持條的焊接，最後安裝第一半管束的機械拉緊裝置。
步驟4，在蒸汽發生器的二次側安裝翻轉固定工裝，通過該翻轉固定工裝將蒸汽發生器轉動180°，使完成穿管和抗震條安裝的一半位於蒸汽發生器開口的下半部。轉動過程中要注意由於只有一半管束而產生的偏心載荷。
步驟5，重新安裝裝卸吊梁，利用其拆除參考平台以及連線板、連線裝置和參考平台支架。
步驟6，逐層在蒸汽發生器內進行第二半穿管和抗震條安裝，過程與步驟3所述的第一半相同，並使第二半管束保持條與第一半管束保持條相連。在該穿管和抗震條安裝過程中，翻轉固定工裝和第一半管束可為第二半管束穿管提供良好的支撐。
步驟7，進行後續檢查、液壓脹、管束清洗等操作，最後在蒸汽發生器二次側焊接C型固定卡環。
上述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其中，步驟1所述的U形管箱中心和蒸汽發生器的中心重合，蒸汽發生器中待穿U形管束的對應管孔處於水平位置。
上述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其中，步驟2所述的參考平台的上表面和U形管箱中第一層待穿U形管束對應管孔的外壁相切。
上述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其中，步驟2所述的參考平台支架的一端和連線板相連線，另一端和連線裝置相連線；該連線板安裝在蒸汽發生器的最末一塊支撐板處，連線裝置安裝在蒸汽發生器底部的氦檢漏塊上。
上述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其中，所述的步驟3包含：
步驟3.1，在第一排待穿的U形管端部安裝穿管導向頭，並檢查其安裝後的直線度。
步驟3.2，在U形管箱和參考平台間設定管束支架，為U形管束提供支撐。
步驟3.3，進行第一層穿管，然後對穿好的U形管進行全管段的渦流，確認管子無損傷。
步驟3.4，檢查一次側U形管管端的齊平度以及二次側U形管彎管段之間的距離後，在一次側對U形管進行定位脹。
步驟3.5，在第一層U形管上安裝抗震條組件，安裝時使用定位卡板確定抗震條和U形管的相對位置，並測量抗震條安裝左右的對稱性，必要時對其位置進行調整，然後將第一層抗震條固定於參考平台上。
步驟3.6，逐層重複相同的穿管和抗震條安裝步驟，同時在二次側抗震條端部使用節距塊和梳型工裝控制抗震條和U形管的間隙，並檢查一次側U型管端部的齊平度，再在一次側於不影響穿管的情況下進行U形管管板封口焊。
步驟3.7，在該一半穿管和抗震條安裝完成後，焊接第一半管束保持條，然後安裝第一半管束的機械拉緊裝置，防止管子和抗震條的移動。
上述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其中，步驟3.1所述的穿管導向頭在完成U形管穿管後進行拆除，以備重複利用。
上述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其中，所述的穿管導向頭允許採用拔管工裝通過其在一次側進行拔管操作而不會使導向頭掉落。
即，穿管使用專用的穿管導向頭，導向頭端部可進行用定扭工具根據設定的擰緊力矩進行擰緊，完成後採用直線度檢查工裝檢查導向頭安裝後的直線度，這樣可以防止穿管過程中導向頭掉落，在穿管過程中若出現穿管困難，導向頭結構允許使用拔管工裝在一次側進行拔管操作而不會引起導向頭掉落；導向頭穿到一次側後使用定扭工具進行拆除，送還二次側進行重複利用，定期檢查導向頭數量，確保無遺漏。
上述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其中，在穿管過程中，能夠在二次側使用推管工裝，一次側使用拔管工裝和退管工裝進行輔助穿管。
上述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其中，所述的步驟3.3在渦流檢查後，再對可能有損傷的U形管進行附加的渦流檢查。
上述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其中，步驟4所述的翻轉固定工裝通過梳型連線塊和第一半管束相連線，該翻轉固定工裝通過蒸汽發生器上的氦檢漏塊進行固定。
改善效果
《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》提供的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法具有以下優點：
1.《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》通過使用穿管參考平台，設立了蒸汽發生器穿管的基準平台，改善了原有的穿管工藝，採用兩次由中部至頂部一半再一半穿管的方式，底部大半徑的管子和參考平台可為上部管子穿管提供良好的支撐，保證了每層管子的受力均勻；第二半管束穿管時，已穿好的一半管束通過翻轉固定工裝提供良好的支撐，作為第二半管束穿管的基準。
2.通過工裝的使用，實現了逐層穿管和安裝抗震條，有效地避免了管子和抗震條的摩擦（傳統方式為最後插入抗震條），同時這種方法更有利於保證抗震條和管子以及抗震條間的相對位置。
3.二次側彎管段通過節距塊和梳型工裝的使用，保證了管子與抗震條的間隙，也為管子提供了有效的支撐，防止了管子和抗震條的摩擦。
4.《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》中所提及的穿管導向頭的使用，可以有效地防止穿管過程中導向頭的掉落，並且在穿管過程中，若遇到穿管困難的情況可以配合拔管工裝使用，將管子拔出（不會發生導向頭脫落的情況）。
附圖說明
圖1為《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法的穿管工位布置圖。
圖2為《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法的參考平台及相關連線工裝示意圖。
圖3為《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法的參考平台及相關連線工裝的側面示意圖。
圖4為《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法的穿管示意圖。
圖5為《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法的翻轉固定工裝安裝示意圖。
技術領域
《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》涉及一種核電蒸汽發生器的製造工藝，具體地，涉及一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法。
權利要求
1.一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其特徵在於，該方法包含以下步驟：步驟1，布置穿管工位：在蒸汽發生器（1）的兩端分別設定穿管平台，其中設定在蒸汽發生器（1）大端一側的為二次側平台（11），小端一側的為一次側平台（19），二次側平台（11）上設定管箱支撐平台（18），管箱支撐平台（18）上放置U形管箱（12）；步驟2，進行穿管參考平台（6）及其連線工裝的安裝：在蒸汽發生器（1）二次側開口內安裝裝卸吊梁（4）、連線板（8）、連線裝置（9）以及參考平台支架（7），將參考平台（6）吊運於參考平台支架（7）之上，使參考平台（6）的上表面水平置於蒸汽發生器（1）的二次側開口中央，將參考平台（6）鎖定，拆除裝卸吊梁（4）；步驟3，以參考平台（6）為支撐，從蒸汽發生器（1）的二次側開口中部到頂部進行逐層穿管和安裝抗震條，同時逐層進行檢查，並在蒸汽發生器的一次側逐層進行U形管定位脹和U形管管板封口焊，一半穿管和抗震條安裝完成後，進行第一半管束保持條的焊接，最後安裝第一半管束的機械拉緊裝置；所述的步驟3包含：步驟3.1，在第一排待穿的U形管端部安裝穿管導向頭，並檢查其安裝後的直線度；步驟3.2，在U形管箱（12）和參考平台（6）間設定管束支架（17），為U形管束提供支撐；步驟3.3，進行第一層穿管，然後對穿好的U形管進行全管段的渦流檢查，確認管子無損傷；步驟3.4，檢查一次側U形管管端的齊平度以及二次側U形管彎管段之間的距離後，在一次側對U形管進行定位脹；步驟3.5，在第一層U形管上安裝抗震條組件，安裝時使用定位卡板確定抗震條和U形管的相對位置，並測量抗震條安裝左右的對稱性，然後將第一層抗震條固定於參考平台上；步驟3.6，逐層重複相同的穿管和抗震條安裝步驟，同時在二次側抗震條端部使用節距塊和梳型工裝控制抗震條和U形管的間隙，並檢查一次側U型管端部的齊平度，再在一次側進行U形管管板封口焊；步驟3.7，在該一半穿管和抗震條安裝完成後，焊接第一半管束保持條，然後安裝第一半管束的機械拉緊裝置；步驟4，在蒸汽發生器（1）的二次側安裝翻轉固定工裝（15），通過該翻轉固定工裝（15）將蒸汽發生器（1）轉動180°，使完成穿管和抗震條安裝的一半位於蒸汽發生器（1）開口的下半部；步驟5，重新安裝裝卸吊梁（4），利用其拆除參考平台（6）以及連線板（8）、連線裝置（9）和參考平台支架（7）；步驟6，逐層在蒸汽發生器（1）內進行第二半穿管和抗震條安裝，過程與步驟3所述的第一半相同，並使第二半管束保持條與第一半管束保持條相連；步驟7，最後在二次側焊接C型固定卡環。
2.如權利要求1所述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其特徵在於，步驟1所述的U形管箱（12）中心和蒸汽發生器（1）的中心重合，蒸汽發生器（1）中待穿U形管束的對應管孔處於水平位置。
3.如權利要求1所述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其特徵在於，步驟2所述的參考平台（6）的上表面和U形管箱（12）中第一層待穿U形管束對應管孔的外壁相切。
4.如權利要求3所述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其特徵在於，步驟2所述的參考平台支架（7）的一端和連線板（8）相連線，另一端和連線裝置（9）相連線；該連線板（8）安裝在蒸汽發生器（1）的最末一塊支撐板處，連線裝置（9）安裝在蒸汽發生器（1）底部的氦檢漏塊（3）上。
5.如權利要求1所述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其特徵在於，步驟3.1所述的穿管導向頭在完成U形管穿管後進行拆除，以備重複利用。
6.如權利要求5所述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其特徵在於，所述的穿管導向頭允許採用拔管工裝通過其在一次側進行拔管操作而不使導向頭掉落。
7.如權利要求6所述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其特徵在於，在穿管過程中，能夠在二次側使用推管工裝，一次側使用拔管工裝和退管工裝進行輔助穿管。
8.如權利要求1所述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其特徵在於，所述的步驟3.3在渦流檢查後，再對有損傷的U形管進行附加的渦流檢查。
9.如權利要求1所述的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，其特徵在於，步驟4所述的翻轉固定工裝（15）通過梳型連線塊和第一半管束相連線，該翻轉固定工裝（15）通過蒸汽發生器（1）上的氦檢漏塊（3）進行固定。
實施方式
如圖1所示，《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》提供的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，首先，布置整個穿管工位：將蒸汽發生器1放置於平板車13上的滾輪架14上，蒸汽發生器1一次側（小端）有一次側平台19，二次側（大端）有二次側平台11，穿管時為方便人員操作，可使用管箱支撐平台18將U型管箱12墊高。為實現穿管和抗震條安裝同步進行，還需要在二次側平台11旁設定抗震條箱平台。
按圖2和圖3進行穿管參考平台6及其連線工裝的安裝。調整後蒸汽發生器1位置，使得待穿管束對應的管孔處於水平位置，在蒸汽發生器1二次側內部安裝裝卸吊梁4（通過氦檢漏塊3固定）；安裝連線板8於蒸汽發生器1的最末一塊支撐板的相應位置；安裝連線裝置9於蒸汽發生器1底部氦檢漏塊3上；安裝參考平台支架7，其一端和連線板8相連線，另一端和連線裝置9相連線；使用四鉤吊索5將參考平台6吊運於參考平台支架7上，吊運時儘量保證參考平台6處於水平；使用參考平台支架7的調整螺栓對參考平台6進行調整，使其上表面處於水平位置，且其確定的平面和第一層待穿管束對應管孔的外壁相切（通過穿管測試進行檢查），調節完成後，使用鎖定螺栓將參考平台6進行鎖定，避免其位移；拆除裝卸吊梁4。
如圖4所示，在穿管開始前，將U型管箱12吊運於二次側平台上11上，並使U型管箱12的中心和蒸汽發生器1的中心重合，為避免每箱管子最後幾排管子因為位置太低不易穿管，可用管箱支撐平台18將U型管箱12墊高；二次側平台11上設有向蒸汽發生器1延伸的伸出平台10，調節其至合適位置，便於後續穿管操作；在準備工作結束後，將穿管導向頭安裝於第一排待穿的管子端部，使用專用的定扭工具將其擰緊，然後使用直線度檢查工裝檢查導向頭安裝後的直線度，可有效地防止穿管過程中導向頭掉落；根據實際情況在U型管箱12和參考平台6間設定管束支架17，在穿管過程中為管束提供良好的支撐；然後開始穿管，第一層管子穿完後，對所有管子進行全管段的渦流，確認管子無損傷（即，穿管平台安裝無誤），檢查一次側管端的齊平度以及二次側彎管段管子間距後對第一排管子進行定位脹。
第一層管子上安裝抗震條組件，安裝時使用定位卡板來確認抗震條和管子相對位置，並測量抗震條安裝左右的對稱性，後利用固定工裝將第一層抗震條固定於參考平台上。
後續穿管和抗震條安裝過程與第一層管子類似，二次側抗震條端部要使用節距塊和梳型工裝結合的方法來控制抗震條和管子間隙，一次側可在不影響穿管的情況下進行管子管板封口焊；在穿管過程中若出現穿管困難，可拔管工裝在一次側進行拔管（夾住導向頭），導向頭的結構保證在拔管過程中導向頭不掉落；也可通過退管工裝將有問題的管子退出。
一半管束穿管和抗震條安裝完成後，焊接第一半管束保持條，焊接過程中注意對
管束和抗震條進行保護防止焊接過程造成電弧擊傷，結束後安裝一半管束機械拉緊裝置，防止管子和抗震條的移動。
如圖5所示，結束第一半管束操作後，安裝翻轉固定工裝15，此工裝通過梳型連線塊和一半管束相連線，翻轉固定工裝15通過氦檢漏塊3進行固定；然後蒸汽發生器1轉動180°，轉動過程中因只有一半管束而產生的偏心載荷，可通過滾輪架14改造和行車保護的方式來防止滾輪架14打滑。
完成轉動後，再次安裝裝卸吊梁4，拆除參考平台6及其輔助工裝參考平台支架7，連線板8和連線裝置9。蒸汽發生器1調節好後，進行第二半管束的穿管，順序由中間到頂部，此時翻轉固定工裝15和第一半管束可為第二半管束穿管提供良好的支撐。穿管過程與第一半管束類似，結束後焊接第二半管束保持條並與第一半管束保持條相連線，安裝第二半管束機械拉緊裝置。
在後續檢查操作、液壓脹、管束清洗等操作完成後在二次側焊接C型固定卡環，最終完成整個管束組件操作。
《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》提供的核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法，利用在蒸汽發生器1二次側中部安裝的參考平台6，採用逐層（從中部到頂部）穿管和安裝抗震條的方法進行穿管，與此同時，一次側可逐層進行定位脹和管子管板封口焊，一半管束及抗震條安裝完成後焊接一半管束保持條；然後，將蒸汽發生器轉動180°後，完成另外一半管束和抗震條的安裝，最後進行另一半保持條的裝焊並與前一半管束的保持條焊接。在上述過程中使用了大量的工裝來滿足穿管工藝和圖紙要求要求，在實際施行後證明其能夠順利地完成穿管和抗震條的裝焊。通過使用參考平台6實現了逐層穿管和安裝抗震條的工藝方案，為管子提供了良好的支撐，避免了管子可能存在的變形；二次側彎管段節距塊和梳型工裝的使用，保證了抗震條和管子的間距，防止了管子和抗震條的摩擦；導向頭的使用，使得在穿管困難的情況下，利用拔管工裝將由兩端將管子拔出，在整個過程中沒有發生導向頭脫落的情況。
榮譽表彰
2018年12月20日，《一種核電蒸汽發生器穿管和抗震條裝焊的方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
