一种反应堆压力容器法兰主螺孔在线研磨修复装置的制作方法

本实用新型属于核电站在线检修领域，具体涉及一种可用于反应堆压力容器法兰主螺孔螺纹在线研磨的修复装置。

背景技术：

压水堆核电站反应堆压力容器法兰主螺栓和螺孔螺纹的配合非常精密，主螺孔螺纹状况非常关键。据国内外很多的主螺栓或螺孔螺纹损坏的经验反馈，任何细小的螺纹缺陷都有可能导致主螺栓植入或拧出时卡涩甚至咬死，进而可能造成主螺栓或螺孔螺纹严重损坏，并导致主螺栓报废、钻取或主螺孔扩孔、重新攻丝，严重制约换料大修关键路径，对核电厂安全、可靠运行造成严重影响。

主螺孔位于压力容器本体上，相比主螺栓螺纹，主螺孔螺纹材质较软，由于受主螺栓拧入过程中螺纹副摩擦、异物进入等影响，螺纹副易造成损伤，因此核电厂在每次大修期间都要对主螺栓和主螺孔做相应的检查，对可能发生的任何划痕、毛刺和变形、凸起和坑点等缺陷均需进行精细处理和修复，这对改善螺纹配合状况并防止螺纹卡涩和咬死至关重要。在设备制造期间对反应堆压力容器主螺孔的缺陷进行处理时，制造厂良好的加工条件有利于主螺孔修复，但在反应堆压力容器完成现场安装之后，特别是在核电厂投运之后，反应堆压力容器法兰面区域就具有较高的辐射剂量率，且要求采取核电厂最高等级的防异物控制措施。因此，在确保螺纹修复质量和安全的前提下，简化修复操作、提高工作效率对于工作人员剂量防护至关重要。

对于细小螺纹缺陷，特别是区域性普遍缺陷或螺纹降质，通常采用油石、砂纸等手工修复的方法，工作效率较低且整体修复质量难以保证；由于丝锥具有较强的切削功能，对于螺纹凹坑等缺陷的处理没有作用，而对螺纹变形突出部分会产生较大的切削量，在核电厂运行之后如果使用可能存在较大的风险，必须谨慎使用。

因此，为满足螺纹精细修复和保证螺纹整体表面质量，并考虑现场实际环境条件，需发明一种高效、精细和保守的在线螺纹修复装置，匹配特定的螺纹修复工艺，以完成反应堆压力容器法兰主螺孔螺纹精细、高效、高质量在线修复。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种反应堆压力容器法兰主螺孔在线研磨修复装置，该装置能够实现主螺孔螺纹精细、高效修复，并显著改善螺纹表面整体质量，有效防止主螺栓装配时卡涩和咬死情况发生；结构简单，操作便捷、高效、可靠。

为达上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种反应堆压力容器法兰主螺孔在线研磨修复装置，该装置包括对研螺纹胎具、旋转操作手柄、回转装置和弹簧平衡器，旋转操作手柄下部插在对研螺纹胎具内，旋转操作手柄顶部与回转装置底部连接，回转装置顶部与弹簧平衡器底部连接。

所述的旋转操作手柄由连接管和操作手柄组成，连接管下部插在对研螺纹胎具内，连接管上沿其高度方向均匀间隔开有若干个用于与操作手柄连接的圆孔，连接管上部开有用于与回转装置连接的销孔，连接管下部沿周向开有矩形槽孔，连接管下端设有外螺纹。

所述的对研螺纹胎具外缘均匀间隔设有若干个半圆形排屑槽；对研螺纹胎具中心开有用于安装连接管的圆形通孔，对研螺纹胎具上、下表面分别开有环形凹槽和圆形凹槽，螺纹胎具上部环形凸台上对称开有两个矩形槽和两个螺钉孔。

所述的对研螺纹胎具与旋转操作手柄之间设有定位插块。

所述的定位插块插在连接管的矩形槽孔内，定位插块与对研螺纹胎具上的矩形凹槽配合，定位插块通过定位螺钉、螺钉孔与对研螺纹胎具固定连接。

所述的连接管下端外螺纹与对研螺纹胎具通过锁紧螺母锁紧固定。

本实用新型的有益技术效果为：本实用新型能够有效实现压水堆核电机组在建安、调试及运行期间对反应堆压力容器法兰主螺孔螺纹的在线修复和表面质量改善。有别于传统使用油石、砂纸等手工修复以及丝锥修复的方法，该研磨修复装置及其配套工艺可高效修复内螺纹细小划痕、毛刺和变形凸起等缺陷，去除顽固锈斑，并显著改善螺纹表面整体质量，修复的质量和风险可控，能有效防止主螺栓装配时卡涩和咬死情况发生。实践表明，经对研修复后的主螺孔螺纹改善显著，植入时与主螺栓啮合十分顺畅。该装置结构简单，操作便捷、高效、可靠，该装置或其结构原理以及修复工艺可推广至其它内螺纹修复情形，具体技术效果如下：

(1)该研磨修复装置区别于传统使用油石、砂纸等手工修复，采用对研螺纹胎具配合对研修复操作便捷，效率更高，大修期间可减小维修人员辐射剂量；螺纹修复的整体均匀性好，可显著改善螺纹表面质量；风险可控，对手工技能要求相对较低。

(2)区别于丝锥修复，对研修复更精细可控，研磨量较小，研磨后的螺纹表面更光滑一致，当螺纹严重损坏，丝锥修复作为必须选项时，也可作为丝锥后处理工艺进行螺纹毛刺去除和表面抛光。

(3)通过选用不同颗粒度的研磨膏(配合合适的润滑油调剂)递进研磨，可实现对划痕、毛刺、凸起等缺陷的粗磨、细磨和表面抛光；通过对研螺纹胎具与螺孔螺纹配合，对螺纹凸起性缺陷进行针对性接触对研，而不会过度研磨螺纹凹坑或缺口部位，防止过度研磨。

(4)螺纹胎具自重适中，配合合适的弹簧平衡器，可方便实现对螺孔螺纹上、下表面对研，对研力度可调：a)研磨螺孔螺纹上表面时，利用对研螺纹胎具自重即可实现与螺孔螺纹上表面贴合对研，同时根据对研时旋转阻力和手感情况，可通过调节弹簧平衡器适当平衡对研螺纹胎具自重减小螺纹贴合压力；b)研磨螺孔螺纹下表面时，可借助弹簧平衡器对对研螺纹胎具施加一定提升力，即可实现与螺孔螺纹下表面贴合对研。

(5)对研螺纹胎具厚度选取适宜，可同时对研多扣螺纹，适合区域普遍性缺陷的高效修复，并起到自动导向、扶正作用；对研螺纹胎具的螺纹充分考虑螺纹配合精度和公差，中径选取适当，可防止对研过程中胎具卡涩、咬死，研磨量可控而不会过量，同时对研螺纹胎具对研过程也可兼作通规检测，确保对研修复效果满足主螺栓装配要求。

(6)对研螺纹胎具外缘排屑槽设计，可自动收集和排出研磨掉的较大颗粒金属碎屑或毛刺，防止对研螺纹胎具卡涩和咬死，同时也可容纳和排出局部过多的研磨膏，并方便润滑剂添加。

(7)对研螺纹胎具中部开孔，即胎具中部适当掏空，既能减轻胎具重量、便于操作，又便于依靠胎具自重实现对主螺孔螺纹上表面的贴合研磨。

(8)对研螺纹胎具采用碳钢加调质硬化处理，硬度略高于螺孔螺纹，确保研磨螺纹的同时自身不会磨损。

(9)充分利用换料水池现场环境条件，借助装卸料机辅钩作为移动吊点，可覆盖所有法兰螺孔在线修复，方便对研装置操作。

(10)通过对研螺纹胎具与主螺孔螺纹啮合，并添加研磨膏旋转对研，实现对主螺孔螺纹细小的划痕、毛刺、变形、凸起、坑点以及顽固锈斑等缺陷的研磨修复和抛光处理，显著改善螺纹表面质量及螺纹副配合状况。

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种反应堆压力容器法兰主螺孔在线研磨修复装置应用示意图；

图2为本实用新型所提供的一种对研螺纹胎具与旋转操作手柄的连接结构示意图；

图3为图2的A-A向剖视图；

图4为本实用新型所提供的一种对研螺纹胎具与旋转操作手柄的装配示意图。

图中：1、反应堆压力容器主螺孔；2、装卸料机；3、装卸料机辅钩；4、对研螺纹胎具；401、排屑槽；402、圆形通孔；403、矩形槽；404、螺钉孔；5、旋转操作手柄；6、回转装置；7、弹簧平衡器；8、锁紧螺母；9、定位插块；10、定位螺钉；11、连接管；1101、圆孔；1102、销孔；1103、矩形槽孔；1104、外螺纹；12、操作手柄。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如附图1、2、3和4所示，本实用新型所提供的一种反应堆压力容器法兰主螺孔在线研磨修复装置，该装置包括对研螺纹胎具4、旋转操作手柄5、回转装置6、弹簧平衡器7、锁紧螺母8、定位插块9和定位螺钉10。

对研螺纹胎具4的外螺纹参照主螺栓螺纹规格，中经尺寸按照主螺栓标准螺纹中径偏大0.01mm进行加工，材料采用45#钢并经调质硬化处理，对研螺纹胎具4螺纹硬度要求不应低于主螺孔1的螺纹；对研螺纹胎具4厚度取8扣螺纹左右，对研螺纹胎具4外缘间隔120°加工有3个贯穿的半圆形排屑槽401；为减轻对研螺纹胎具4自重，对研螺纹胎具4上、下表面分别车削了环形和圆形凹槽进行适当掏空，并在对研螺纹胎具4中心加工了圆形通孔402，与旋转操作手柄5的连接管11底部装配；对研螺纹胎具4上部环形凸台180°对称加工有两个矩形槽403和两个螺钉孔404，分别与定位插块9及定位螺钉10配合。

旋转操作手柄5由连接管11和操作手柄12组成，均采用无缝钢管材料加工；连接管11上不同高度加工了4个圆孔1101，可插入操作手柄12；连接管上部加工了1个小的销孔1102，可与回转装置6实现销连接；连接管11下部按照定位插块9的尺寸加工了1个矩形槽孔1103，方便定位插块9插入；连接管11下端加工有外螺纹1104，与锁紧螺母8配合。

上述旋转操作手柄5和对研螺纹胎具4具体组装连接方式如下，先将定位插块9插入连接管11下部矩形槽孔1103，然后将连接管11底部插入对研螺纹胎具中心的圆形通孔402，使定位插块9与对研螺纹胎具4上部环形凸台上的矩形凹槽403配合，安装锁紧螺母8将对研螺纹胎具4与连接管11锁紧固定，安装2颗定位螺钉10将定位插块9与对研螺纹胎具4固定，根据需求高度将操作手柄12插入连接管11s上对应的圆孔1101内。

其中，回转装置6可选市场标准产品，回转装置6底部通过快速释放销或螺栓、销孔1102与连接管11顶部固定连接，回转装置6顶部通过快速释放销或螺栓与弹簧平衡器7底部固定连接，实现对研螺纹胎具4相对于弹簧平衡器7自由旋转。其中，弹簧平衡器7可选市场标准产品，弹簧平衡器7的弹力和行程选取应与对研装置自重匹配，带有平衡力指示，并能对对研螺纹胎具4施加一定的提升力，以便实现对研螺纹胎具4对主螺孔1螺纹下表面的贴合研磨。

如附图1、2、3和4所示，本实用新型所提供的一种反应堆压力容器法兰主螺孔在线研磨修复装置的工作过程如下：

(1)检查发现，反应堆压力容器法兰主螺孔螺纹存在细小螺纹缺陷，如：划痕、毛刺、变形、小的凸起和坑点、或锈斑等细小缺陷或螺纹表面降质，特别是区域普遍性的细小划痕、毛刺以及凸起等缺陷，或螺纹表面存在顽固的锈斑和螺纹表面粗糙度降级等情况，确定采用在线研磨修复方案。(注意：如较为严重的螺纹变形、凸起、犁沟等形式缺陷，则可谨慎考虑后采取丝锥修复，最后采用本发明所述的研磨修复对螺纹进行表面精细抛磨处理。)

(2)在待修复的反应堆压力容器法兰主螺孔1中的螺纹缺陷区域涂抹碳化硅研磨膏(研磨膏应加入适量润滑油调和，并视研磨效果研磨膏选用由粗至细)。

(3)借助装卸料机辅钩3作为移动吊点，将弹簧平衡器7顶部挂在装卸料机辅钩3上，并依次组装连接回转装置6、旋转操作手柄5和对研螺纹胎具4。

(4)通过装卸料机2操作装卸料机辅钩3使该在线研磨修复装置与反应堆压力容器法兰主螺孔1对中。

(5)适当调节装卸料机辅钩3的高度和弹簧平衡器7的平衡力，手动旋转操作手柄13将对研螺纹胎具4旋入反应堆压力容器法兰主螺孔1内，针对反应堆压力容器法兰主螺孔1的螺纹缺陷位置进行反复旋转对研，实现螺纹上、下表面的研磨修复。

(5.1)依靠对研螺纹胎具4自重使其与反应堆压力容器法兰主螺孔1螺纹上表面贴合，实现对反应堆压力容器法兰主螺孔1螺纹上表面的对研修复；

(5.2)过调节装卸料机辅钩3的高度，利用弹簧平衡器7对对研螺纹胎具4施加一定提升力，使其与反应堆压力容器法兰主螺孔1螺纹下表面贴合，实现对反应堆压力容器法兰主螺孔1螺纹下表面的对研修复。

对研过程中需不断检查确认，根据实际操作手感和研磨效果适当添加润滑油，并由粗至细更换不同颗粒度的研磨膏。针对螺纹细小的凸起、毛刺、划痕或锈斑等缺陷，通常选用400目至1200目颗粒度的研磨膏由粗至细递增研磨，最终螺纹表面抛光处理选用800目以上颗粒度为宜。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。本实用新型中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。