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蒸汽發生器管板深孔鉆加工及清洗防護

2018-1-2 來源：中國一重大連加氫反應器制造有限公司作者：李占偉

【摘要】蒸汽發生器是核島內的主設備之一，是壓水堆核電廠一回路、二回路的邊界，它將反應堆產生的熱量傳遞給蒸汽發生器二次側，產生的蒸汽經一、二級汽水分離器干燥后推動汽輪發電機發電，管板又是蒸汽發生器一二次側的壓力邊界，其中管板鉆孔是整個蒸汽發生器制造的關鍵工序，本文主要介紹蒸汽發生器管板深孔鉆加工過程、注意事項以及加工后清理防護，以保證后序穿、焊換熱管的順利進行。

【關鍵詞】蒸汽發生器管板深孔加工鉆頭過程控制清洗防護

1 、前言

“十三五”期間，國家將大力推進核電站的建設，蒸汽發生器是壓水堆核電廠一回路、二回路的樞紐，它將反應堆產生的熱量傳遞給蒸汽發生器二次側，產生蒸汽推動汽輪機做功。管板又是分隔蒸汽發生器一次側、二次側介質的屏障，管板是蒸汽發生器中一二次側壓力邊界的一部分。蒸汽發生器管板與換熱管之間采用全長度脹管加端部密封焊由此來保證管子與管板間的密封性，消除管子與管板的間隙。

因此，對于蒸發器管板孔的孔徑公差、孔距公差、形位公差及孔的粗糙度要求都很高。［1］某項目蒸汽發生器管板本體是 18MND5 低合金高強度鋼鍛件，最終加工后的厚度為 576mm，屬于超厚鍛件，管板一次側與堆芯冷卻劑接觸的表面堆焊一層 INCONEL600 鎳基隔離層，厚度約為 9mm，需要加工 8948 個 19． 28 的換熱管孔，因此，深孔鉆成為了蒸汽發生器制造的關鍵工藝，也是決定管板制造周期的重要因素。

2、BTA 深孔加工的特點

由于蒸發器管板孔直徑為 19． 28( － 0． 03，+ 0． 07) mm，粗糙度要求Ｒa6． 3，尺寸及粗糙度要求較高，對于機床的加工精度提出較高要求，且管板上需鉆近 9000 個孔，為了縮短加工周期，需要多鉆頭同時加工。為了將影響深孔加工質量的不良因素的影響控制到最小，此項目蒸汽發生器管板深孔加工采用某進口 BTA 內排屑深孔鉆，該 BTA 采用三軸同時加工，大大縮短了產品的加工周期，BTA 系統加工有以下特點:

( 1) 切屑由鉆桿內部排出，切屑不會劃傷已加工孔表面，已加工表面質量較好，排屑順暢。

( 2) 由于排屑空間大，相對的冷卻潤滑壓力比槍鉆低，一般為0． 5 － 3Mpa，對密封及供油系統的要求比槍鉆低。

( 3) 鉆桿為圓形截面，其扭轉剛度及彎曲強度比槍鉆高，因此可以采用較大的進給量鉆削，生產效率高。

( 4) 加工范圍廣，內排屑深孔鉆既可用于較大孔徑的深孔加工，也可用于較小孔徑的深孔加工。［2］

3 、加工前準備

為保證加工產品是萬無一失，在正式加工產品前需進行試驗件的加工，試驗件應與產品為同材質、同厚度、同樣的熱處理條件等等，做到完全模擬產品加工狀態。管板全厚度方向包括鍛件本體 18MND5 及鎳基防腐蝕堆焊層，由于鎳基與合金鋼的加工性有很大差別，因此需要采用分層鉆削的方式，即鎳基堆焊層與管板本體采用不同的切削參數，經過大量的鉆孔對比試驗，最終確定切削參數: 鎳基合金部分: 轉速 n =1200r/min，進給量 f = 60mm/min; 本體部分: n = 1450r/min，進給量 f = 130mm/min。在該參數下切削綜合得出管孔的精度、粗糙度較好且加工效率較高。

當機床精度( 定位精度，重復定位精度，BOZA( 內孔) 相對位置度) 檢定合格，鉆管、鉆套、銅套鉆管支撐等確認合格后，按照實驗切削參數在試驗件上連續加工出 124 個孔，一次檢查合格后，方可進行產品的加工。將兩塊 V 型鐵下墊可調墊鐵放置于工作臺上，將管板組件放置于 V 型鐵上，管板一次側正對主軸，按照管板端面及分隔板短節加工面找正管板垂直、水平、扭別均在 0． 1mm 以內。V 型鐵用壓板固定到機床工作臺上，用鏈條壓緊筒節，在管板一次側端面，外圓壓塊機二次側靠下部外圓，共設置 4 塊百分表，在 BOZA 頂緊和鉆孔過程中，操作人員應隨時監測百分表指針示數，確保管板不出現移動、震動現象。

4 、使用刀具

圖1

BTA 深孔加工使用 19． 28mm 的多刃錯齒內排屑深孔鉆頭( 如圖 1) ，由于切屑刃錯齒排列，故該種深孔鉆能夠實現完全分屑，加之有斷屑臺，容易形成“C”形切屑，有利于切屑的順利排出。

鉆頭的刀片布置比較合理，可以使徑向力始終壓向導向塊，導向塊緊貼已加工孔壁向前推進，鉆孔直線度比較好。由于錯齒分屑，切削力及扭矩都比較小，切削變形小，產生的切削熱較少。［2］在每一個新鉆頭用于管板鉆孔之前，操作者須目視檢查確認鉆頭切削刃完好，并在試驗件上鉆一個孔，測量、確認鉆孔的直徑、表面粗糙度和垂直度滿足相關要求，孔內表面無任何突出的毛刺、螺旋溝等缺陷，為保證鉆削質量，每個新鉆頭的使用壽命規定為最多鉆 12 個孔，用過的鉆頭進行統一編號，記錄加工每個孔所用的鉆頭編號。

5 、過程質量控制

( 1) 在加工過程中，機床始終保持“人不離機”，時刻注意觀察切屑情況，出現長切屑應停機檢查;

( 2) 操作者應時刻注意觀察刀具監控系統曲線變化，出現異常波動、升高或自動退刀后應停機檢查;

( 3) 時刻注意觀察功率、扭矩、切削油壓力、流量監控，出現異常或自動退刀后應立即停機檢查;

( 4) 時刻注意觀察切削油溫度情況，油溫超過 28 － 38℃ 范圍應停機檢查;

( 5) 時刻注意觀察工件所壓百分表狀態，表針變化大于 0．02mm 時停機調整;

( 6) 各班次使用的鉆頭，必須在交班前由各班次全部消耗掉，若有未達到壽命的鉆頭也不再使用;

( 7) 管板鉆孔過程中，沒加工最多 10 個鉆孔循環幾每次換刀間隙，操作人員檢查各孔的直徑、表面粗糙度、孔心距幾垂直度滿足管板先關參數要求，并記錄。

6 、加工后清整及清洗

BTA 深孔鉆加工完成 8948 個管板孔后，管板一次側、二次側孔口均存在飛邊及毛刺，為保證后續換熱管能順利穿入管板孔，并且保證管子－管板密封焊合格，需要對管板二次側用專用倒角刀加工出 C0． 7 的倒角，并用專用百葉輪修磨管板一次側毛刺。

當倒角、清整完成后，需要對管板一次側、二次側表面、管板孔內部進行清洗，去除表面雜質，清洗合格后，要將所有管板孔兩端用毛氈塞堵好，同時用氣相防銹膜將管板一、二次側表面密封防護，與外界隔離，以滿足后序穿換熱管時對管板清潔度的要求。

7 、結語