論專用工具的使用在設備安裝中的重要意義

王蕾

摘 要：本文重點介紹堆芯中子通量系統專用工具在現場施工過程中發揮的重要作用。文中結合現場施工的實際情況，對施工過程中的典型專用工具逐一進行介紹，對比專用工具相對常規工具的優勢，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工具所無法達到的。在設備安裝過程中正確使用專用工具為保證現場施工的質量與提高安裝工作效率提供了重要保障。

關鍵詞：專用工具;堆芯中子通量測量系統;中子通量管

1.前言

CPR1000堆型的堆芯中子通量測量系統，由50個通道組成，他們被分成5組，每組十個通道，每十個通道配備一只微型裂變室，共5只微型裂變室，各由一臺機械-電氣驅動機構來驅動。該系統中中子通量管是用來保證指套管能夠順利的從反應堆堆腔貫穿件側穿入到壓力容器貫穿件內的通道，從而測量堆芯內部中子通量分布數據和壓力容器內水位。

為了使堆芯中子通量系統相關設備在安裝中達到高標準的施工精度要求，并且能夠提高施工進度，在進行堆芯中子通量系統相關設備安裝中使用了多種專用工具。這些專業工具在設備安裝中起到了不可或缺的作用。本文重點講述了幾種專用工具的使用及其優勢，從而體現了在進行核島設備安裝時使用專用工具所帶來的重要意義。

2.中子通量系統專用工具的使用

2.1 中子通量管焊接支撐工具

在壓力容器就位前通過環吊引入反應堆堆腔中子通量管支架和過渡支撐結構，壓力容器安裝在反應堆堆腔，將反應堆堆腔中子通量管支架臨時就位在反應堆堆腔的鋼平臺上，隨著中子通量管的引入，在反應堆堆腔中子通量管支架上安裝帶有PVC保護的臨時支架管，用于臨時固定中子通量管，并確保中子通量管和臨時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，使用臨時支架管將第二層過渡支撐結構臨時就位在安裝位置。

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的地面上，調整支架確保中子通量管處于正確的軸線位置和標高。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處于正確的標高與位置。該工具設計為多層的組合件，可以根據中子通量管的引入和焊接進度逐步按層安裝與拆除。

在進行中子通量管安裝、焊接過程中，如不能保證中子通量管處于正確的標高與軸線位置，將導致指套管不能夠順利的從反應堆堆腔貫穿件側穿入到壓力容器貫穿件內，從而可能無法測量堆芯內部中子通量分布數據和壓力容器內的水位。故在進行中子通量管與壓力容器貫穿件管組對、焊接時保證其處于正確的標高與軸線位置是非常重要的。

相對于常規工具的優勢：常規做法只能通過腳手架或者其他架子來進行控制，但并不能精確的將中子通量管控制在理論標高與軸線位置上。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

在壓力容器貫穿件管與中子通量管焊接前，需要對壓力容器貫穿件管的內徑和直線度進行檢查。用專用測規檢查壓力容器貫穿件管的內徑和直線度，通過為合格。

檢查壓力容器貫穿件的內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入壓力容器內部，故此項檢查起著至關重要的作用。

相對于常規工具的優勢：由于壓力容器貫穿件長超過1m，且內徑尺寸非標準尺寸，無對應常用工具，且使用常規工具無法同時檢查小管的內徑和直線度。該測規作為一個標準的量塊，用來檢查需要檢查的設備，既解決了無法測量小管徑內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

在進行中子通量管與壓力容器貫穿件管組對過程中，要求中子通量管端部與壓力容器貫穿件管內凹臺有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凹臺有4mm間隙的專用工具。

在進行中子通量管與壓力容器貫穿件管焊接時可能因受熱引起插入端膨脹，而導致中子通量管管端與壓力容器內凹臺抵觸后產生應力集中，對焊縫處造成額外的應力，產生裂紋。故此預留間隙的作用是用來保證中子通量管管端與壓力容器內凹臺在焊接過程中不抵觸，無額外應力并保證了焊縫質量。

相對于常規工具的優勢：在進行兩根管插套焊接時，由于存在熱脹與焊接收縮現象，故需要在兩根管組對時預留一定的間隙，但是由于該間隙是在兩根管的內部，在外觀上無法直接測量該間隙。使用常用工具，需要先對壓力容器貫穿件管的內凹臺進行深度測量，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，然后再用游標卡尺在中子通量管上測量并劃線，最后進行組對。該種方法即費力又浪費工時，一根中子通量管組對時間約為20分鐘.同時由于測量的累積誤差，其組對精度也無法保證。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工作，同時，該工具通過長桿與短桿差值4mm來控制組對間隙，保證了組對精度，提高了工作效率。此樣式工具同樣可以擴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為鉻鎳鐵合金，焊接過程中，溫度需控制在100°C以內。如超出此溫度，焊縫容易產生熱裂紋，最終導致焊縫質量不合格，故需要使用專用工具中子通量管焊接冷卻裝置。

相對于常規工具的優勢：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，該工具利用內冷卻和外冷卻二個循環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間，提高了工作效率，同時最重要的是保證了焊接質量，是任何常規工具都無法替代的。

2.5焊縫檢驗尺

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

相對于常規工具的優勢：通常情況下，我們可以用普通工機具焊角尺來檢查焊縫尺寸，即可達到檢查目的。但在重復檢查相同要求的焊縫尺寸時，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的工作原理，制作一個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，在施工時間方面能夠節省使用常規工具的2/3時間，既省力又方便。

2.6射線檢查補償器

中子通量管與壓力容器貫穿件管焊接完成后需要做幾項檢查，其中射線檢驗也是其中一項。在進行射線檢驗時需要使用專用工具射線檢查補償器。

相對于常規工具的優勢：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，在進行射線探傷檢驗時可直接在焊縫側面布片進行檢驗。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，如果直接在焊縫側面布片進行檢驗，將會導致底片顯像顏色對比差值過大，從而可能引起黑度值無法滿足RCCM標準的要求。故在進行中子通量管與壓力容器貫穿件管射線探傷檢驗時，需要使用射線檢查補償器將二根不同直徑的管補償成為一樣厚度的規則形狀，以達到檢查目的。

結論

從本文介紹的幾種專用工具的使用方法以及相對于常規工具的優勢，不難看出，專用工具對現場施工的質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到施工要求的。

在以后的工作中，需要根據實際工作情況，增加有獨立知識產權的專用工具的研發。

參考文獻：

[1]吳曉霞，吳洪等.壓水堆核島機械設備設計和建造規則RCC-M2000+2002補遺[M].中科華核電技術研究有限公司，2010.