本发明涉及核电站核级阀门检修的技术领域，尤其涉及一种双金属硬密封固定球阀的解体、组装方法及专用工具。
背景技术：
双金属硬密封固定球阀在ap1000压水堆核电站中有很多应用，尤其是安全壳隔离边界、cvs化学与容积控制关键系统中。美国crane阀门公司进口的双金属硬密封固定球阀的阀座上带有蝶形弹簧，结构如附图1、附图2和附图3中所示。该类型的球阀在关闭时，阀球与阀杆由上下轴承定位无法移动，阀座在碟簧的作用力下贴近阀球行程预密封。系统充压后，介质作用到阀座的背面，进一步产生较大的作用力使阀座与阀球紧密贴合，形成有效的密封比压阻隔介质泄漏。区别与传统的ptfe或塑料等密封材质，带有双金属阀座硬密封的球阀一般应用于高温、高压的系统中，尤其在反应堆事故后高温高压环境下保证密封性，有效防止放射性介质泄漏到外部环境中，并在其中起到十分关键的作用。
当球阀的阀芯和阀座密封面出现问题时，如卡入异物等，一般需要解体阀门检查并对密封面进行修复。但不同与传统的三段式球阀可以方便解体拆除阀内件，该种结构球阀的阀球和阀座在碟簧的作用力下紧贴在一起，无法取出。如果利用拉拔工具等装置将阀球、阀杆强行拉出，势必会损坏阀球和阀座。这些都是进口核级部件，价格非常昂贵，国外厂家供货周期又非常长，将严重影响核电站的安全运行和可靠发电。而且即使有新的阀球和阀座备件，也无法安装入阀体内部。
考虑到该种双金属阀座硬密封的球阀的重要性和解体、组装难度，需要依照现场的实际状况，设计合适的解体和组装专用工具，在确保阀球和阀座密封面完好无损的前提下，实现该类型球阀的解体和组装对减少人员辐射剂量和提高设备检修效率至关重要。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种能在阀体内部小空间操作且能确保不损坏阀座和阀球密封面、无残留污物、不影响密封的双金属硬密封固定球阀的解体、组装方法及专用工具。
本发明是通过以下技术方案得以实现的：
本发明一种双金属硬密封固定球阀的解体方法，包括：
步骤s10,关闭阀球，将尼龙卡片安装于阀球流道中；所述尼龙卡片包括卡片本体、设于卡片本体上用于与阀球流道安装的凸台；所述卡片本体的背部外围设有斜面；
步骤s20,旋转阀球，将尼龙卡片楔入阀座和阀球之间，进而使得插入阀体上的阀座销插入阀座环槽中；
步骤s30,将阀球旋转到关闭位置，取出尼龙卡片；
步骤s40,将阀球旋转到开启位置，取出阀球；
步骤s50,清理阀座密封面和阀体内部异物；
步骤s60，安装阀座顶块于阀座密封面，并安装与所述阀座顶块连接的顶撑杆，阀座顶块与顶撑杆两者配合以顶撑或释放阀座弹簧；
步骤s70,转动顶撑杆顶撑阀座弹簧以取出阀座销；
步骤s80，相对步骤s70反方向转动顶撑杆释放阀座弹簧取出阀座顶块、顶撑杆、阀座组件。
作为优选，所述方法还包括步骤s90，清理阀体及相连管道内部异物。
作为优选，所述阀座销背向阀体的一侧开设有斜面。
作为优选，所述阀座顶块包括第一阀座顶块和第二阀座顶块，所述顶撑杆包括顶撑螺杆和对顶光杆；所述顶撑螺杆与所述第一阀座顶块螺接，所述对顶光杆一端与所述顶撑螺杆同轴连接，另一端贯穿于所述第二阀座顶块。
作为优选，所述阀座顶块与阀座密封面的配合区域贴附有一层胶布。
一种用于双金属硬密封固定球阀的解体专用工具，包括采用所述双金属硬密封固定球阀的解体方法的尼龙卡片、阀座销、阀座顶块和顶撑杆。
一种双金属硬密封固定球阀的组装方法，包括：
步骤s10’,将阀座组件安装到阀体内部；
步骤s20’，安装阀座顶块于阀座密封面，并安装与所述阀座顶块连接的顶撑杆，阀座顶块与顶撑杆两者配合以顶撑或释放阀座弹簧；
步骤s30’,转动顶撑杆顶撑阀座弹簧以安装阀座销；
步骤s40’，相对步骤s30’反方向转动顶撑杆释放阀座弹簧取出阀座顶块、顶撑杆；
步骤s50’,将阀球旋转到开启位置,将阀球安装到阀体内部；
步骤s60’，旋转阀球，将尼龙卡片楔入阀座和阀球之间，进而将阀座销从阀体上取出；所述尼龙卡片包括卡片本体、设于卡片本体上用于与阀球流道安装的凸台；所述卡片本体的背部外围设有斜面；
步骤s70’,释放阀球确认阀座已与阀球精确定位和接触，并确认密封面无残留异物。
作为优选，所述阀座销背向阀体的一侧开设有斜面。
作为优选，所述阀座顶块包括第一阀座顶块和第二阀座顶块，所述顶撑杆包括顶撑螺杆和对顶光杆；所述顶撑螺杆与所述第一阀座顶块螺接，所述对顶光杆一端与所述顶撑螺杆连接，另一端贯穿于所述第二阀座顶块，使得所述对顶光杆与所述顶撑螺杆位于阀体的径向且在一体直线上。
一种用于双金属硬密封固定球阀的组装专用工具，包括采用所述双金属硬密封固定球阀的组装方法的尼龙卡片、阀座销、阀座顶块和顶撑杆。
本发明具有以下有益效果：
本发明一种双金属硬密封固定球阀的解体、组装方及专用工具，可以有效实现ap1000压水堆核机组在建安、调试及运行期间一种用于双金属硬密封固定球阀的解体、维修和组装。经采用上述解体和组装方法及专用工具后，阀球和密封面上的缺陷可以被及时发现，并可及时采用研磨等工艺进行修复，同时确保阀球和阀座密封面完好无损。本发明中所设计的专用工具结构简单、便捷可靠，该工具及其原理可以推广至其它金属密封球阀阀内件解体和组装情形中。
附图说明
图1为现有技术双金属硬密封固定球阀的剖面图；
图2为现有技术双金属硬密封固定球阀的分解图；
图3为本发明一种双金属硬密封固定球阀的解体方法；
图4为本发明一种双金属硬密封固定球阀的组装方法；
图5a为本发明专用工具中尼龙卡片与阀球的装配分解图；
图5b为尼龙卡片挤压阀座的结构示意图；
图6为本发明专用工具中阀座销插入阀座环槽的结构示意图；
图7为本发明专用工具中阀座销、阀组顶块、顶撑杆装配于阀座的剖面示意图；
图8为本发明阀座销和阀座顶块可被取下时的状态结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
图1-2示出了现有技术双金属硬密封固定球阀的结构示意图。该双金属硬密封固定球阀在ap1000压水堆核电站安全密封性能卓越，尤其是在反应堆事故后高温高压环境下能保证密封性，防止放射性介质泄漏到外部环境中。但该类球阀不同于传统三段式球阀能方便解体拆除阀内件。为了在不损坏阀球和阀座的情况下，解体固定球阀对阀球与阀座密封面进行修复并在修复后将球阀组装好，本发明提出了一种双金属硬密封固定球阀的解体、组装方法及专用工具。
本发明的专用工具包括尼龙卡片3、阀座销4、阀座顶块、顶撑杆。
所述卡片3由非金属材料尼龙加工而成，所述尼龙卡片3既可以防止阀球1和阀座2密封面损坏，又可以其较高的强度防止被阀球1与阀座2之间的剪切力破坏，同时受挤压后没有遗留物玷污在密封面上影响阀门密封性。具体地，如图5a，所述尼龙卡片包括卡片本体31、设于卡片本体31上用于与阀球流道11安装的凸台32。所述凸台32严格依照阀球流道11内径来控制尺寸，凸台32高度尺寸为5mm。所述卡片本体31用于楔入阀座2和阀球1之间，则所述卡片本体31需要挤压阀座部分，则所述卡片本体31的厚度不宜过大，过大会导致无法楔入阀座2和阀球1之间，而厚度也不宜过小，过小会导致卡片无法有效顶撑阀座弹簧6从而无法固定阀座2；为此，所述卡片本体厚度控制在15mm。进一步有效挤压阀座2部分，所述卡片本体31由筋板构成，在筋板外围，即所述卡片本体31的背部外围设有斜面33，用于引导所述尼龙卡片快速有效楔入阀座2和阀球1之间。所述斜面33有3个，2个分别设于所述卡片本体31的两左右侧边，1个设于卡片本体31下侧边，3个斜面围绕所述筋板设置。为了防止在楔入阀座时卡片受挤压被压溃，筋板宽度为10mm。所述尼龙卡片的宽度依据阀球流道11内径来选取合适的数据，太宽导致无法楔入阀座2，太窄会导致其承载力不够而被压溃。
因阀座材质为不锈钢，为避免玷污，所述阀座销4采用304不锈钢加工制成。阀座销4用于卡入阀座环槽21，为了避免其卡入部分屈服变形，在所述阀座销4的卡住部位进行淬火处理，提升其硬度。所述阀座销4的外径严格参照阀体上插入孔51的尺寸进行选择，以便阀座销4伸入插入孔51。阀座销底部可以为圆柱形，在与阀座环槽21卡住时，需要保证阀座环槽21与阀体上插入孔严格对正，利用圆柱形底部对正在操作时非常困难。为此，在阀座销底部开设有斜面，且将阀座销4放入插入孔51时其斜面背向阀体，用于与阀座环槽21卡住时导向，不须要求阀座环槽21与阀体插入孔51精确对正。
因阀座材质为不锈钢，为避免玷污，所述阀座顶块和顶撑杆，也采用所述阀座销4采用304不锈钢加工制成。所述阀座顶块包括第一阀座顶块和第二阀座顶块。所述第一阀座顶块、所述第二阀座顶块严格参照阀座内径尺寸选取。第一阀座顶块、第二阀座顶块各自的大头端面的外径严格参照阀座密封面外径尺寸进行选取，同时为了避免阀座顶块与阀座2密封面10直接接触划伤密封面，在阀座顶块与阀座密封面10的配合区域贴附有一层胶布。所述胶布不能在受挤压后破碎，也不能产生遗留物玷污密封面。
参见图7，第一阀座顶块81中心加工一个螺纹孔，顶撑杆包括顶撑螺杆91，该顶撑螺杆91伸入第一阀座顶块81内与之螺接，该螺杆旋转时用于顶撑或释放阀座弹簧。第二阀座顶块82中心加工一个通孔，顶撑杆还包括对顶光杆92，所述对顶光杆92贯穿所述第二阀座顶块82且与所述顶撑螺杆91同轴连接。当顶撑螺杆91转动时，对顶光杆92随之转动，用于延长顶撑螺杆91的长度。所述对顶光杆92、所述顶撑螺杆91与所述阀座顶块81之间保持很好的同轴度，避免阀座顶块81与阀座密封面10直接接触划伤密封面，同时巧妙解决阀体内狭小空间如何安装工具有效顶撑阀座弹簧的问题。
阀座顶块的厚度、顶撑螺杆91和对顶光杆92的长度要严格参照阀体内部空间进行计算选取，整体长度太小则无法有效顶撑阀座弹簧以使阀座销4与阀座环槽21卡住，整体长度太大则将导致整套顶撑工具无法放入阀体中。同时应设计好各部件的放入顺序和拆除顺序，以防止各部件安装产生干涉无法装入。
当对于大尺寸的阀球1，在顶撑过程中扳动顶撑螺杆91时，有可能顶撑力过大，导致阀座顶块旋转，损坏密封面。此时可以在阀座顶块开槽，使用钩头扳手将阀座顶块进行固定防止旋转。另外还可以考虑将顶撑螺杆91设计为梯形传动螺纹，在对顶光杆92与阀座顶块接触面加装推力轴承等措施，以减小摩擦力。
本发明利用上述专用工具对金属硬密封固定球阀进行解体，图3示出了该金属硬密封固定球阀的解体方法包括：
步骤s10,关闭阀球，将尼龙卡片安装于阀球流道中；
使用阀球的阀杆20将阀球1顺时针旋转到关闭位置，将尼龙卡片从阀球1两侧安装到阀球流道11中，如图5a所示。
步骤s20,旋转阀球，将尼龙卡片楔入阀座和阀球之间，进而使得插入阀体上的阀座销4插入阀座环槽21中；
一人准备好阀座销4并插入阀体上的插入孔51中，注意阀座销4的斜面应背向阀体一侧，如图6所示。另一人使用阀球的阀杆20将阀球向逆时针用力旋转，此时尼龙卡片3楔入阀座2和阀球1之间，逆时针用力旋转过程中，顶撑阀座2背后的弹簧6，阀座环槽21进入阀体插入孔51的下方。操作阀座销4的人员要默契配合不断尝试将阀座销4向下插入阀座环槽51中，直至阀座2被阀座销4卡住，如附图5b所示。
步骤s30,将阀球旋转到关闭位置，取出尼龙卡片；
缓慢向顺时针方向释放阀球1的阀杆20，再次确认阀座2已被阀座销4卡住后，将阀球1顺时针旋转到关闭位置，取出尼龙卡片。
步骤s40,将阀球旋转到开启位置，取出阀球；
将阀球逆时针旋转到开启位置，小心取出阀球，注意下轴承7不要从阀杆上掉下摔坏。
步骤s50,清理阀座密封面和阀体内部异物，防止在顶撑阀座2过程中损坏阀座密封面；
步骤s60，安装阀座顶块于阀座密封面10，并安装与所述阀座顶块连接的顶撑杆，阀座顶块与顶撑杆两者配合以顶撑或释放阀座弹簧（参见图7）；
步骤s70,转动顶撑杆顶撑阀座弹簧以取出阀座销；
使用棘轮开口扳手顺时针扳动对顶光杆92，逐渐顶撑阀座弹簧6，直至可以轻松取出阀座销4（参见图8）；
步骤s80，相对步骤s70反方向转动顶撑杆释放阀座弹簧取出阀座顶块、顶撑杆、阀座组件（参见图8）。
使用棘轮开口扳手逆时针扳动对顶光杆91，逐渐释放阀座弹簧6，直至对顶光杆32和顶撑螺杆91不再受力，按顺序取出阀座顶块、顶撑螺杆和对顶光杆、阀座组件。
步骤s90,清理阀体及相连管道内部异物，即完成球阀内件的拆出。
最后还针对阀球的具体现场环境，采取必要的人员工业安全防护、人员辐射防护、设备损伤防护和系统防异物等措施。
本发明利用上述专用工具对金属硬密封固定球阀进行组装，图4示出了该金属硬密封固定球阀的解体方法包括：
步骤s10’,将阀座组件安装到阀体内部；
将修复完毕的阀座组件密封圈上涂抹核级润滑脂，然后小心安装到阀体内部。
步骤s20’，安装阀座顶块于阀座密封面，并安装与所述阀座顶块连接的顶撑杆，阀座顶块与顶撑杆两者配合以顶撑或释放阀座弹簧；
步骤s30’,转动顶撑杆顶撑阀座弹簧以安装阀座销；
使用棘轮开口扳手顺时针扳动顶撑螺杆91，逐渐顶撑阀座弹簧6，直至可以轻松安装阀座销4。
步骤s40’，相对步骤s30’反方向转动顶撑杆释放阀座弹簧取出阀座顶块、顶撑杆；
使用棘轮开口扳手逆时针扳动顶撑螺杆91，直至顶撑螺杆91和对顶光杆92不再受力，按顺序取出阀座顶块、顶撑螺杆91和对顶光杆92。
步骤s50’,将阀球旋转到开启位置,将阀球安装到阀体内部；
将阀球旋转到开启位置，小心将阀球安装到阀体内部，注意下轴承7不要从阀杆20上掉下摔坏。
步骤s60’，旋转阀球，将尼龙卡片3楔入阀座2和阀球1之间，进而将阀座销4从阀体上取出；
将阀球顺时针旋转到关闭位置，安装尼龙卡片3。一人使用阀球1的阀杆20将阀球向逆时针用力旋转，此时尼龙卡片3楔入阀座2和阀球1之间，另一人不断尝试将阀座销4从阀体插入孔51中拔出，直至阀座2被阀座销4取下。
步骤s70’,释放阀球1确认阀座2已与阀球精确定位和接触，并确认密封面无残留异物。
缓慢向顺时针方向释放阀球，再次确认阀座已与阀球精确定位和接触，并确认密封面无残留异物，此时完成球阀内件的安装。
最后针对球阀的具体现场环境，采取必要的人员工业安全防护、人员辐射防护、设备损伤防护和系统防异物等措施。
本发明双金属硬密封固定球阀的组装方法为解体方法的逆过程。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。