CN111069919A - 一种高温气冷堆管子管板焊缝螺纹加工设备及加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温气冷堆管子管板焊缝螺纹加工设备，该加工设备主要包括工作台、底座、立柱、升降电器组件、悬臂、摆臂支架和万向工作头。本发明提供的加工设备有效的解决了高温气冷堆蒸汽发生器给水管板节流组件安装螺纹孔的加工，实现了狭小空间、管子管板焊后管端内部的精密加工工艺。

Description

一种高温气冷堆管子管板焊缝螺纹加工设备及加工工艺

技术领域

本发明涉及核电蒸汽发生器制造领域，具体涉及核电高温气冷堆蒸汽发生器给水管板节流组件安装螺纹孔的加工及加工工艺。

背景技术

压水堆核电站蒸汽发生器，在管板钻孔、穿管、胀管、管子管板焊接、无损检测合格后，维持胀焊状态至设备运行直到退役。而高温气冷堆蒸汽发生器，因为采用立式螺旋换热管结构，根据管内多相流动阻力、换热等特性，需在给水侧管子管板胀焊后，在管端加工精密内螺纹并安装节流组件，以合理分配给水流量同时执行密封功能，此种结构在核电蒸汽发生器等换热设备中属于首次应用。

高温气冷堆蒸汽发生器在给水连接管与管板完成定位胀、焊接、热处理、全程液压胀接后，与壳体组装前，蒸汽发生器内件为立式状态下进行加工。加工状态由下部开口向上加工，现有设备、加工工艺、工具工装均无法满足要求。

由于上述原因，亟需设计出一种可固定在给水管板下方竖直向上加工的一种特殊精密加工设备及加工工艺。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种结构新颖、实用性强的高温气冷堆管子管板焊缝螺纹加工设备，该加工设备可放置在高温气冷堆蒸汽发生器给水管板(以下简称给水管板)底部，竖直向上加工节流组件安装螺纹孔，有效解决了高温气冷堆蒸汽发生器给水管板节流组件安装螺纹孔的加工，实现了狭小空间、管子管板焊后管端内部的精密、精确定位加工，在国内尚属首次。

根据本发明的第一方面，提供一种高温气冷堆管子管板焊缝螺纹加工设备，其特征在于，该加工设备包括工作台、连接组件和万向工作头。

根据本发明，所述工作台可移动并固定于给水管板底部，优选工作台包括台架和其上安装的台面，台面上设置有螺钉孔。

根据本发明，所述连接组件包括底座、立柱、升降电器组件、悬臂、摆臂支架。所述底座安装在工作台上，升降电器组件包括滚珠丝杠和驱动组件，其中，滚珠丝杠的两端分别安装在立柱的两端，并通过立柱底端安装在底座上，驱动组件安装在滚珠丝杠的顶部。

根据本发明，所述悬臂内置有螺母，可套装在滚珠丝杠上，在悬臂设置有安装孔，使其可套装在立柱上。

根据本发明，摆臂支架与悬臂铰接，其内部设有驱动组件，摆臂支架可绕悬臂发生旋转。

本发明中，所述万向工作头连接在摆臂支架的末端，所述万向工作头内部设置有自动进给装置和/或多功能刀柄，优选万向工作头上还设置有手柄。

根据本发明的第二方面，还提供一种加工高温气冷堆管子管板焊缝螺纹的工艺，优选使用上述的加工设备进行加工，其特征在于，首先安装上述加工设备，然后进行加工。

根据本发明，所述加工工艺，可按以下步骤进行：

步骤1：管子管板焊缝的焊疤打磨，

步骤2：调整加工设备的放置位置，

步骤3：管孔对中，

步骤4：刀具选型，

步骤5：铰基准孔，并切削管孔，

步骤6：加工螺纹孔。

本发明所具有的有益效果包括：

1)开创性地解决了给水管板管孔由下向上的加工问题，可以实现精确定位加工；

2)为压水堆及高温气冷堆蒸汽发生器管端缺陷返修、堵管工艺设计提供解决方案；

3)使用方便，可根据需要选择手动或自动切削，极大地提高了生产效率。

附图说明

图1示出本发明加工设备的结构示意图；

图2示出高温气冷堆管子管板安装后的示意图；

图3示出高温气冷堆蒸汽发生器管子管板焊缝的示意图；

图4示出成型铰刀的结构示意图。

附图标记说明

1-工作台，101-台架，102-台面，2-底座，3-立柱，4-升降电器组件，401-滚珠丝杠，402-驱动组件，5-悬臂，6-摆臂支架，7-万向工作头，701-多功能刀柄，8-手柄，9-给水管板

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

现有技术中，高温气冷堆蒸汽发生器在给水连接管与管板完成定位胀、焊接、热处理、全程液压胀接后，与壳体组装前，蒸汽发生器内件处于立式状态，其位置固定，当需要对其进行处理，特别是要在给水管板管孔处加工内螺纹时，存在很大困难，不但难以移动，而且不便于操作或加工。

为了解决上述问题，本发明巧妙地利用了给水管板位置较为固定的特点，提供了一种可放置于给水管板底部的加工设备，可就地在高温气冷堆蒸汽发生器给水管板管孔处加工内螺纹。

因此根据本发明的第一方面，提供一种高温气冷堆管子管板焊缝螺纹加工设备，该加工设备为关节臂式结构，主要包括工作台1、连接组件和万向工作头7，所述连接组件包括底座2、立柱3、升降电器组件4、悬臂5和摆臂支架6，如图1所示。

根据本发明，所述工作台1可移动也可进行固定，例如通过移动工作台1而将本发明的加工设备置于高温气冷堆蒸汽发生器给水管板底部，然后进行固定，例如当地面存在钢板时，通过工作台1将本发明的加工设备与地面钢板进行刚性固定，并可根据给水管板9的位置对钢板位置进一步移动、限位和锁紧，如图2所示。

具体地，所述工作台1可设置为两个部分：台架101和台面102，其中，通过台架101可以将整个设备与地面钢板进行刚性固定，同时所述台架101需具有较高的强度，以便能够牢固支撑整个设备，并能吸收加工过程中的冲击力。

根据本发明，所述台架101上安装有台面102，所述台面102需具有较好的平面度，以便能够保证整个设备具有较高的精度；

在本发明一个优选的实施方式中，所述台面102上预先加工有若干螺钉孔，以便本发明的关节臂式加工设备可根据自身需要选择合适的放置位置，从而能够竖直向上加工节流组件安装所需的螺纹孔。

进一步地，所述底座2安装在工作台1上，优选地，通过螺栓固定。

根据本发明，由于需要对给水管板整组管孔进行加工，因此要求在管孔对中和加工过程中所用的加工工具(如本发明中的万向工作头7)能够实现竖直运动和水平运动，为此，本发明设置有立柱3、升降电器组件4、悬臂5和摆臂组件6。

本发明中，通过立柱3、升降电器组件4和悬臂5的组合或配合使用，能够实现万向工作头7的竖直运动，而通过摆臂组件6可实现万向工作头7的水平运动

具体地，所述升降电器组件4主要由滚珠丝杠401和驱动组件402两部分构成；其中，滚珠丝杠401的两端分别安装在立柱3的两端，并通过所述立柱3底端安装在底座2上，驱动组件402安装在滚珠丝杠401的顶部，并为滚珠丝杠401的运转提供动力。

根据本发明，所述悬臂5内置有螺母，可套装在升降电器组件4上的滚珠丝杠401上；另一方面，为了限制悬臂5随着滚珠丝杠401一起旋转，还在悬臂5设置有安装孔，使其可套装在立柱3上。很明显的是，所述立柱3一方面可以对升降驱动组件4提供较为稳定的支撑，保证加工设备的精度，另一方面能够限制悬臂5的旋转。

本发明中，当所述滚珠丝杠401受驱动组件402的驱动而进行旋转时，由于悬臂5与立柱3套装在一起，悬臂5受到立柱3的限位而不能随着升降电器组件4一起旋转，只能沿着立柱3的方向进行竖直方向的上下移动。

在本发明一个优选的实施方式中，所述摆臂支架6与悬臂5铰接，其内部设有驱动组件，并可通过其内部安装的驱动组件实现摆臂支架6绕悬臂5的旋转运动，进一步地实现加工设备的水平运动，使加工设备的工作空间更加灵活。

在本发明中，由于给水管板9管孔为立式向下的状态，需要加工设备能够对管孔进行向上的加工，因此本发明设置有可进行竖直向上进给的万向工作头7。

在本发明一个优选的实施方式中，所述万向工作头7连接在摆臂支架6的末端；所述万向工作头7内部设置有自动进给装置，可保证加工的精确进给。

进一步地，为了能够实现对给水管板9的向上钻孔、扩孔、攻丝等多个功能，在所述万向工作头7内部还设置有多功能刀柄701，所述多功能刀柄701可用于夹持多种刀具，如寻边器、粗铰刀、成型铰刀、丝锥等。

在本发明一个优选的实施方式中，所述多功能刀柄701为竖直向上放置，可实现万向工作头7的竖直向上进给切削。

可选地，为了提高加工设备的适配性，所述万向工作头7上还设置有手柄8，通过转动手柄8可实现万向工作头7的手动进给，用户可根据需要自行选择手动切削还是自动切削。

本发明中，所述升降电器组件4和摆臂支架6均可进行锁紧，从而能够保证加工设备的精准加工。

根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种使用上述加工设备加工高温气冷堆管子管板焊缝螺纹的工艺，首先安装上述加工设备，然后进行加工。

具体而言，可按以下步骤进行：

步骤1：管子管板焊缝的焊疤打磨。

高温气冷堆蒸汽发生器在给水连接管与管板完成定位胀、焊接、热处理、全程液压胀接后，焊疤位置通常会超出管孔径0.5mm左右，如图3所示，在进行螺纹加工前需先采用专用的设备对管子管板焊缝的焊疤进行打磨，使其与孔径一平。具体地，可使用旋转锉、磨头修磨工具等工具对管子管板焊缝的焊疤进行打磨。

步骤2：调整加工设备的放置位置。

加工设备放置在给水管板9的下方，与地面钢板进行刚性固定后，通过专用设备根据管口坐标位置对加工设备进行移动、定位和锁紧，确保所有的管孔都在本发明所述的加工设备的有效工作空间内。

步骤3：管孔对中。

将加工设备固定后，为了精确地掌握待加工的高温气冷堆蒸汽发生器给水管板9的管孔位置和坐标，需要对管孔进行找正。可选地，可将寻边器安装在多功能刀柄701上，此时万向工作头7主轴一较低的转速旋转，寻边器即可通过偏心调整进行自动找正管孔中心；可选地，还可以采用芯棒法进行管孔对中。

步骤4：刀具选型。

根据上一步骤的寻边器或者芯棒测量的管孔直径，选择合适的刀具，选择的刀具可结通过解剖检查进一步确认刀具的大小是否合适。

步骤5：铰基准孔，并切削管孔。

安装Ф13.3mm粗铰刀，将加工设备参数设置为低速档，此时电机转速1200/min，实际主轴转速约20r/min，铰基准孔至约30mm深。

本发明中，铰基准孔后进行切削管孔，可以按照本领域常规技术进行，例如利用铰刀进行自定心切削管孔。具体地，还可以根据产品尺寸形状要求，对铰刀进行设计，在常规铰刀基础上，例如通过设定铰刀尺寸，进而满足产品加工的某些要求，，使得所述铰刀具有一定的特定和专用性，如图4所示。将成型铰刀安装在多功能刀柄701上，调整加工设备参数设置为低速档，此时电机转速1200r/min，实际主轴转速约20r/min，对管孔进行两次切削加工。

步骤6：加工螺纹孔。

安装专用定制丝锥，调整加工设备参数设置为高速档，此时电机转速2500r/min，实际主轴转速约40r/min，对管孔进行攻丝。

可选地，为了保证本发明所述的加工设备的加工精度，可在先对单根或多根管孔加工并进行实时解剖检查，以验证管孔切削和攻丝精度。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高温气冷堆管子管板焊缝螺纹加工设备，其特征在于，该加工设备包括工作台(1)、连接组件和万向工作头(7)。

2.根据权利要求1所述的加工设备，其特征在于，所述工作台(1)可移动并固定于给水管板底部，优选工作台(1)包括台架(101)和其上安装的台面(102)，台面(102)上设置有螺钉孔。

3.根据权利要求1或2所述的加工设备，其特征在于，所述连接组件包括底座(2)、立柱(3)、升降电器组件(4)、悬臂(5)、摆臂支架(6)。

4.根据权利要求3所述的加工设备，其特征在于，底座(2)安装在工作台(1)上，升降电器组件(4)包括滚珠丝杠(401)和驱动组件(402)，其中，滚珠丝杠(401)的两端分别安装在立柱(3)的两端，并通过立柱(3)底端安装在底座(2)上，驱动组件(402)安装在滚珠丝杠(401)的顶部。

5.根据权利要求4所述的加工设备，其特征在于，悬臂(5)内置有螺母，可套装在滚珠丝杠(401)上，在悬臂(5)设置有安装孔，使其可套装在立柱(3)上。

6.根据权利要求3至5之一所述的加工设备，其特征在于，摆臂支架(6)与悬臂(5)铰接，其内部设有驱动组件，摆臂支架(6)可绕悬臂(5)发生旋转。

7.根据权利要求3至6之一所述的加工设备，其特征在于，万向工作头(7)连接在摆臂支架(6)的末端。

8.根据权利要求1至7之一所述的加工设备，其特征在于，万向工作头(7)内部设置有自动进给装置和/或多功能刀柄(701)，优选万向工作头(7)上还设置有手柄(8)。

9.一种加工高温气冷堆管子管板焊缝螺纹的工艺，优选使用根据权利要求1至8之一所述的加工设备进行加工，其特征在于，首先安装上述加工设备，然后进行加工。

10.根据权利要求9所述的加工工艺，其特征在于，可按以下步骤进行：

步骤1：管子管板焊缝的焊疤打磨，

步骤2：调整加工设备的放置位置，

步骤3：管孔对中，

步骤4：刀具选型，

步骤5：铰基准孔，并切削管孔，

步骤6：加工螺纹孔。

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