高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的方法及辅助装置的制造方法
【专利摘要】本发明属于核电站建造的技术领域。为了解决高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装过程中，预埋件容易变形、机加工精度受影响及技术人员作业时间长的问题，本发明提出一种高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置，包括外部工装和至少三个内部工装；内部工装包括中心管，中心管的外壁上辐射状分布有若干个支撑柱，该支撑柱远离中心管的一端设有顶丝，该顶丝连接有支撑板，该支撑板为与预埋件筒体结构相同的弧形结构；外部工装包括本体，该本体为筒状结构，该本体上设有若干个调整螺栓，且调整螺栓位于本体内侧的一端设有垫片。使用本发明的装置，能够快速完成预埋件筒体的组对焊接，保证机加工精度满足要求，防止在安装过程中变形。
【专利说明】
高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的方法及辅助装置
技术领域
[0001]本发明属于核电站建造的技术领域，具体涉及一种高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的方法及辅助装置。
【背景技术】
[0002]高温气冷堆是具有第四代技术特征的先进核能技术，高温气冷堆乏燃料贮存系统竖井井口预埋件位于乏燃料厂房的竖井井口位置，如图1所示，高温气冷堆竖井井口预埋件15包括顶部环板组件10、上段筒节11、中段筒节12、下段筒节13和喇叭口 14，在预埋件15的制作过程中，需要将上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13组对焊接形成预埋件15的筒体，然后对筒体的内表面进行机加工，以使预埋件15的精度满足要求，预埋件15制作完成后再将预埋件15安装到设计位置。预埋件15的作用一方面是作为燃料球贮罐的运输通道，另一方面是与放置到预埋件15中的竖井井盖一并起到竖井的密封、开启和屏蔽射线的功能，所以预埋件15的制作精度要求极高，若预埋件15的制作和安装不能满足设计要求，则直接导致所在竖井报废。
[0003]目前在预埋件15的制作和安装过程中存在以下问题:
[0004](I)由于上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13均属于大直径薄壁的结构件，容易变形，导致组对焊接时需要多次调校，耗费大量时间和人力。
[0005](2)对上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13内壁进行机加工时，切削产生的震动较大，极易在切削过程中出现跳刀现象，影响预埋件15的加工精度；同时，机加工过程中产生的力和局部高温，极易造成预埋件15变形。
[0006](3)安装过程中，在吊装运输时及浇筑混凝土时预埋件15容易发生变形。
[0007]针对上述的问题也提出了一些解决方法，但提出的解决方法也会产生另外的问题，例如:
[0008](I)若通过增加预埋件15壁厚来增加预埋件15的结构强度，则会导致预埋件15的材料成本大大增加；
[0009](2)由于预埋件15安装位置的钢筋分布过于密集，若通过在预埋件15外侧增加筋板等部件来增加预埋件15的结构强度，则会导致预埋件15无法安装落位；
[0010](3)由于预埋件15安装位置周围空间狭小，若先将预埋件15安装到位再进行钢筋绑扎，则将导致钢筋绑扎的难度大大升高，将会极大的延误工程进度。
【发明内容】
[0011]为了解决高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装过程中，预埋件容易变形、机加工精度受影响及技术人员作业时间长的问题，本发明提出一种高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置，包括外部工装和至少三个内部工装;所述内部工装包括中心管，所述中心管的外壁上辐射状分布有若干个支撑柱，该支撑柱远离所述中心管的一端设有顶丝，该顶丝连接有支撑板，该支撑板为与预埋件筒体结构相同的弧形结构;所述外部工装包括本体，该本体为筒状结构，所述本体的壁厚大于预埋件筒体的壁厚，所述本体的内径大于预埋件筒体的外径，所述本体上设有若干个调整螺栓，该调整螺栓穿过所述本体的外壁和内壁，且所述调整螺栓位于所述本体内侧的一端设有垫片;使用时，所述内部工装位于预埋件筒体的内部，所述外部工装位于预埋件筒体的外部。
[0012]其中，所述支撑柱沿所述中心管的径向设置。
[0013]其中，所述调整螺栓沿所述本体的径向设置。
[0014]其中，所述内部工装还包括连接板，所述内部工装的支撑柱通过该连接板连接，以将所述至少三个内部工装连接为整体，且所述内部工装的中心管同轴。
[0015]其中，所述内部工装还包括若干个辅助支撑，该辅助支撑包括辅助支撑柱，该辅助支撑柱的一端与所述中心管的外壁连接，所述辅助支撑柱的另一端设有顶丝，该顶丝连接有辅助支撑板，该辅助支撑板与所述支撑板结构相同。
[0016]本发明还提出一种高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的方法，使用上述的高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置，包括以下步骤:
[0017](I)在预埋件的上段筒节、中段筒节和下段筒节中分别放置所述内部工装，调整所述内部工装的顶丝，以使上段筒节中的所述内部工装的支撑板抵靠于上段筒节上，中段筒节中的所述内部工装的支撑板抵靠于中段筒节上，下段筒节中的所述内部工装的支撑板抵靠于下段筒节上；
[0018](2)调整所述顶丝，以调整所述支撑板对上段筒节、中段筒节和下段筒节的支撑力，进而调整上段筒节、中段筒节和下段筒节的圆度；
[0019](3)对上段筒节、中段筒节和下段筒节进行组对焊接，通过所述内部工装进一步调整上段筒节、中段筒节和下段筒节的圆度，以使上段筒节、中段筒节和下段筒节满足组对焊接的要求；
[0020](4)将预埋件吊运至所述外部工装中，旋拧所述外部工装的调整螺栓以使所述垫片抵住预埋件筒体的外壁；
[0021](5)拆除所述内部工装；
[0022](6)对预埋件筒体的内壁进行机加工；
[0023](7)将所述内部工装重新安装至预埋件筒体内；
[0024](8)旋拧所述调整螺栓以使所述垫片松开预埋件筒体，将预埋件从所述外部工装中吊出并吊运至安装位置。
[0025]其中，所述步骤(3)中，在组对焊接前，使用连接板连接所述内部工装的支撑柱，以将至少三个所述内部工装连接为整体，且所述内部工装的中心管同轴。
[0026]其中，所述内部工装还包括若干个辅助支撑，该辅助支撑包括辅助支撑柱，该辅助支撑柱的一端与所述中心管的外壁连接，所述辅助支撑柱的另一端设有顶丝，该顶丝连接有辅助支撑板，该辅助支撑板与所述支撑板结构相同，在所述步骤(2)中，若预埋件筒体上相邻两个所述支撑柱之间的区域需要调整圆度，则将所述辅助支撑板抵靠于需要调整圆度的区域，调整所述辅助支撑柱上的顶丝以调整圆度。
[0027]其中，其特征在于，所述步骤(7)中，将所述内部工装的支撑板与预埋件筒体固定连接。
[0028]本发明高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置具有如下的有益效果:
[0029]本发明的内部工装的支撑板与预埋件筒体的内壁贴合，将本发明的支撑板放置于上段筒节、中段筒节和下段筒节中，能够支撑上段筒节、中段筒节和下段筒节，且通过调整内部工装的顶丝，以调整支撑板对上段筒节、中段筒节和下段筒节的支撑力，进而调整上段筒节、中段筒节和下段筒节的圆度，圆度调整好后，由于支撑板的支撑作用，上段筒节、中段筒节和下段筒节能够保持其形状，不易发生变形。当有外力作用于预埋件筒体时，比如浇筑的混凝土的挤压，内部工装也能够防止预埋件发生变形。本发明的外部工装利用调整螺栓抵住预埋件筒体，以对预埋件形成支撑，起到限位和固定的作用，防止预埋件在机加工过程中发生变形，使机加工作业顺利进行，保证预埋件在机加工后精度符合要求，而且调整螺栓上的垫片能够增大预埋件的受力面积也能够保护预埋件的外壁。
[0030]本发明高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的方法具有如下有益效果:
[0031]在本发明的方法中，先将内部工装放置于上段筒节、中段筒节和下段筒节中，以对各筒节形成支撑，并调整各筒节的圆度，然后在组对焊接时，技术人员利用内部工装进一步对上段筒节、中段筒节和下段筒节进行调整，这样技术人员能够快速地将各筒节的圆度调整至符合要求，同时由于内部工装对上段筒节、中段筒节和下段筒节的支撑，上段筒节、中段筒节和下段筒节不易发生变形，技术人员能够方便快速地将各筒节调整至同轴，避免了在组对过程中多次调校，节约了矫正时间，缩短了工期。内部工装还能够大大减小上段筒节、中段筒节和下段筒节组焊后的变形。
[0032]在本发明的方法中，组对焊接完成后机加工时，将内部工装拆除，将预埋件吊运至外部工装中，这样使用外部工装对预埋件形成支撑，能够避免机加工过程中的跳刀现象，同时能够防止预埋件在受到力和局部高温时发生变形，从而使机加工后预埋件的精度满足要求。由于外部工装对预埋件的限位支撑作用，预埋件在组对焊接完成后，拆除内部工装就可进行机加工，而不用等待预埋件在组对焊接后消应力，而预埋件的消应力通常需要2-3个月的时间，从而缩短了作业时间，提高了作业效率。外部工装还有卡住预埋件的作用，由于预埋件的筒体较薄，机加工时，机加工工具自带的夹具无法夹持住预埋件的筒体，外部工装通过使用调整螺栓抵住预埋件的筒体，以卡住预埋件，将预埋件的位置固定，使机加工作业顺利进行。
[0033]在本发明的方法中，机加工完成后安装时，将内部工装重新安装至预埋件内，将外部工装拆除，这样在吊装运输预埋件时及在预埋件安装就位后浇筑混凝土时，内部工装均能够防止预埋件发生变形。在本发明的方法中，交替使用内部工装和外部工装，通过内部工装和外部工装的支撑作用，以在预埋件的制作和安装的整个过程中防止预埋件变形。
【附图说明】
[0034]图1为高温气冷堆竖井井口预埋件的结构示意图；
[0035]图2为本发明高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置的内部工装的结构示意图；
[0036]图3为图2中A部的局部放大示意图；
[0037]图4为本发明高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置的内部工装的使用状态不意图；
[0038]图5为图2中B部的局部放大示意图；
[0039]图6为本发明高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置的外部工装的结构示意图；
[0040]图7为图6中C部分的局部放大示意图；
[0041]图8为本发明高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置的外部工装的使用状态不意图；
[0042]图9为高温气冷堆竖井井口预埋件的安装示意图。
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图介绍本发明的技术方案。
[0044]本发明高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置包括外部工装和至少三个内部工装，如图2-4所示，内部工装20包括中心管21，中心管21的外壁上辐射状分布有若干个支撑柱22，图2中，中心管21的外壁上辐射状分布有六个支撑柱22，支撑柱22的数量可以根据实际需要进行调整;支撑柱22沿中心管21的径向设置，即支撑柱22沿中心管21的径向延伸，支撑柱22在中心管21的外壁上均匀分布。如图3所示，支撑柱22远离中心管21的一端设有顶丝26，该顶丝26连接有支撑板23，支撑板23为与预埋件筒体结构相同的弧形结构。
[0045]如图4所示，内部工装20的数量为三个，上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13中各放置一个内部工装20，上段筒节11中的内部工装的支撑板23与上段筒节11的内壁贴合，中段筒节12中的内部工装的支撑板23与中段筒节12的内壁贴合，下段筒节13中的内部工装的支撑板23与下段筒节13的内壁贴合。内部工装20的数量至少为三个，以使上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13中各至少有一个内部工装20。
[0046]优选地，如图2和图5所示，内部工装20还包括辅助支撑33，该辅助支撑33包括辅助支撑柱24，该辅助支撑柱24的一端固定于中心管21外壁上，辅助支撑柱24的另一端设有顶丝26，该顶丝26连接有辅助支撑板25，辅助支撑板25与支撑板23结构相同。辅助支撑33的数量为若干个。如图4所示，内部工装20还包括连接板32，内部工装20的支撑柱22通过该连接板32连接，以将三个内部工装20连接为整体，且内部工装20的中心管21同轴。
[0047]如图6-7所示，外部工装27包括本体28，该本体28为筒状结构，本体28的壁厚大于上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13的壁厚，这样本体28的结构强度就大于上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13的结构强度。本体28的内径大于上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13的外径，这样就可以将预埋件15放入本体28中。本体28上设有若干个调整螺栓29，该调整螺栓29穿过本体28的外壁和内壁，且调整螺栓29位于本体28内侧的一端设有垫片31。调整螺栓29沿本体28的径向设置，即调整螺栓29的轴线沿本体28的径向延伸。调整螺栓29在本体28上均匀分布，如图6所示，在本体28的圆周上分布有多圈调整螺栓29。使用时，内部工装20位于预埋件筒体的内部，外部工装27位于预埋件筒体的外部。
[0048]本发明还提出一种高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的方法，该方法使用上述的高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置，包括以下步骤:
[0049](I)如图4所示，在预埋件的上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13中分别放置至少一个内部工装20，调整内部工装20的顶丝26，以使上段筒节11中内部工装的支撑板23抵靠于上段筒节11的内壁上，对上段筒节11形成支撑；中段筒节12中内部工装的支撑板23抵靠于中段筒节12的内壁上，对中段筒节12形成支撑;下段筒节13中内部工装的支撑板23抵靠于下段筒节13的内壁上，对下段筒节12形成支撑。
[0050]上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13均是通过焊接工艺加工而成，焊接完成后，即将内部工装20放置于上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13中，以对上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13形成支撑。
[0051](2)调整顶丝26，以调整支撑板23对上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13的支撑力，进而调整上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13的圆度，使上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13的圆度符合设计要求。由于内部工装20的支撑作用，上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13能够保持调整后的圆度，不易发生变形。
[0052]如图2和图4所示，在本步骤中，内部工装20还包括若干个辅助支撑33，该辅助支撑33包括辅助支撑柱24，该辅助支撑柱24的一端与中心管21的外壁连接，辅助支撑柱24的另一端设有顶丝26，该顶丝26连接有辅助支撑板25，该辅助支撑板25与支撑板23结构相同，若预埋件筒体上相邻两个支撑柱22之间的区域需要调整圆度，则将辅助支撑板25抵靠于需要调整圆度的区域，调整辅助支撑柱24上的顶丝26以调整圆度。例如对于上段筒节11，当上段筒节11上相邻的两个支撑柱22之间的区域也需要调整圆度时，则可以将辅助支撑板25抵靠于需要调整圆度的区域，旋拧辅助支撑柱24上的顶丝26以调整上段筒节11圆度，采用相同的方法也可调整中段筒节12和下段筒节13上相邻的两个支撑柱22之间的区域的圆度。
[0053](3)对上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13进行组对焊接，组对时，一方面上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13各自的圆度要符合要求，另一方面要将上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13调整至同轴。在本步骤中，可以通过内部工装20进一步调整上段筒节
11、中段筒节12和下段筒节13的圆度，由于在步骤(2)中已对上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13的圆度进行了调整及内部工装20的支撑作用，所以在本步骤中，技术人员能够快速地将各筒节的圆度调整至符合要求，同时由于内部工装20对上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13的支撑，上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13不易发生变形，技术人员能够方便快速地将各筒节调整至同轴，避免了在组对过程中多次调校，节约了矫正时间，缩短了工期。内部工装20还能够大大减小上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13组焊后的变形。中心管21为中空的结构，中心管21的内部空间可以用于使用全站仪等工具放出上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13的中心线。
[0054]如图4所示，优选地，在上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13组对前，先将上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13中的内部工装20连接为整体，且内部工装20的中心管21同轴，例如可以使用连接板32将上下相邻的两个内部工装20的支撑柱22连接，以将上下相邻的两个内部工装20连接为一个整体，采用同样的方法，将三个内部工装20连接为一个整体，且该三个内部工装20的中心管21同轴，这样组对焊接时，有利于将上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13调整至同轴。
[0055](4)将外部工装27的调整螺栓29旋拧至最外侧，如图7-8所示，预埋件15组对焊接完成后，将预埋件15吊运至外部工装27中，旋拧调整螺栓29以使垫片31抵住预埋件15筒体(上段筒节11、中段筒节12和下段筒节13组对焊接后形成的筒体)的外壁，这样调整螺栓29就会对预埋件15形成支撑，垫片31能够增大预埋件15的受力面积也能够保护预埋件15的外壁。
[0056](5)拆除内部工装20，拆除内部工装20后，由于有外部工装27的支撑，能够避免预埋件15发生变形。
[0057](6)对预埋件15筒体的内壁进行机加工。机加工过程中，由于外部工装27对预埋件15的支撑，能够避免机加工过程中的跳刀现象，同时能够防止预埋件15在受到力和局部高温时发生变形，从而使机加工后预埋件15的精度满足要求。由于外部工装27对预埋件15的限位支撑作用，预埋件15在步骤(3)组对焊接完成后，拆除内部工装20就可进行机加工，而不用等待预埋件15在组对焊接后消应力，从而缩短了作业时间，提高了作业效率。外部工装27还有卡住预埋件15的作用，由于预埋件15的筒体较薄，机加工时，机加工工具自带的夹具无法夹持住预埋件15的筒体，外部工装27通过使用调整螺栓29抵住预埋件15的筒体，以卡住预埋件15，将预埋件15的位置固定，使机加工作业顺利进行。
[0058](7)将内部工装20重新安装至预埋件15筒体内，在本步骤中，可以将内部工装20的支撑板23与预埋件15的筒体固定连接，例如通过点焊固定，这样一方面能够避免在后续步骤中内部工装20从预埋件15中脱落，导致失去对预埋件15的支撑，另一方面由于支撑板23与预埋件15固定连接，内部工装20可以作为预埋件15的支点，因为预埋件15为大直径薄壁的结构，预埋件15本身没有合适的支点，将内部工装20作为预埋件15的支点从而方便进行作业。
[0059](8)旋拧调整螺栓29以使垫片31松开预埋件15的筒体，如图9所示，预埋件15的安装位置分布有很多钢筋30，将预埋件15从外部工装27中吊出并吊运至安装位置，在吊装运输预埋件15时以及在预埋件15安装就位后浇筑混凝土时，内部工装20均能够防止预埋件15发生变形。
【主权项】
1.一种高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置，其特征在于，包括外部工装和至少三个内部工装;所述内部工装包括中心管，所述中心管的外壁上辐射状分布有若干个支撑柱，该支撑柱远离所述中心管的一端设有顶丝，该顶丝连接有支撑板，该支撑板为与预埋件筒体结构相同的弧形结构； 所述外部工装包括本体，该本体为筒状结构，所述本体的壁厚大于预埋件筒体的壁厚，所述本体的内径大于预埋件筒体的外径，所述本体上设有若干个调整螺栓，该调整螺栓穿过所述本体的外壁和内壁，且所述调整螺栓位于所述本体内侧的一端设有垫片； 使用时，所述内部工装位于预埋件筒体的内部，所述外部工装位于预埋件筒体的外部。2.根据权利要求1所述的高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置，其特征在于，所述支撑柱沿所述中心管的径向设置。3.根据权利要求1或2所述的高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置，其特征在于，所述调整螺栓沿所述本体的径向设置。4.根据权利要求1或2所述的高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置，其特征在于，所述内部工装还包括连接板，所述内部工装的支撑柱通过该连接板连接，以将所述至少三个内部工装连接为整体，且所述内部工装的中心管同轴。5.根据权利要求1或2所述的高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置，其特征在于，所述内部工装还包括若干个辅助支撑，该辅助支撑包括辅助支撑柱，该辅助支撑柱的一端与所述中心管的外壁连接，所述辅助支撑柱的另一端设有顶丝，该顶丝连接有辅助支撑板，该辅助支撑板与所述支撑板结构相同。6.—种高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的方法，其特征在于，使用权利要求1-3中任一项所述的高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的辅助装置，包括以下步骤: (1)在预埋件的上段筒节、中段筒节和下段筒节中分别放置所述内部工装，调整所述内部工装的顶丝，以使上段筒节中的所述内部工装的支撑板抵靠于上段筒节上，中段筒节中的所述内部工装的支撑板抵靠于中段筒节上，下段筒节中的所述内部工装的支撑板抵靠于下段筒节上； (2)调整所述顶丝，以调整所述支撑板对上段筒节、中段筒节和下段筒节的支撑力，进而调整上段筒节、中段筒节和下段筒节的圆度； (3)对上段筒节、中段筒节和下段筒节进行组对焊接，通过所述内部工装进一步调整上段筒节、中段筒节和下段筒节的圆度，以使上段筒节、中段筒节和下段筒节满足组对焊接的要求； (4)将预埋件吊运至所述外部工装中，旋拧所述外部工装的调整螺栓以使所述垫片抵住预埋件筒体的外壁； (5)拆除所述内部工装； (6)对预埋件筒体的内壁进行机加工； (7)将所述内部工装重新安装至预埋件筒体内； (8)旋拧所述调整螺栓以使所述垫片松开预埋件筒体，将预埋件从所述外部工装中吊出并吊运至安装位置。7.根据权利要求6所述的高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在组对焊接前，使用连接板连接所述内部工装的支撑柱，以将至少三个所述内部工装连接为整体，且所述内部工装的中心管同轴。8.根据权利要求6或7所述的高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的方法，其特征在于，所述内部工装还包括若干个辅助支撑，该辅助支撑包括辅助支撑柱，该辅助支撑柱的一端与所述中心管的外壁连接，所述辅助支撑柱的另一端设有顶丝，该顶丝连接有辅助支撑板，该辅助支撑板与所述支撑板结构相同，在所述步骤(2)中，若预埋件筒体上相邻两个所述支撑柱之间的区域需要调整圆度，则将所述辅助支撑板抵靠于需要调整圆度的区域，调整所述辅助支撑柱上的顶丝以调整圆度。9.根据权利要求6或7所述的高温气冷堆竖井井口预埋件制作和安装的方法，其特征在于，所述步骤(7)中，将所述内部工装的支撑板与预埋件筒体固定连接。
【文档编号】B23P15/00GK106002095SQ201610402626
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】刘奎林, 田野, 孟繁洋, 王辉庆, 常林, 孙朝朋, 靳晓辉, 冯磊, 康增保
【申请人】中国核工业二三建设有限公司