专利名称：用于吊篮筒体圆度矫形的矫形装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于压水反应堆堆内构件吊篮筒体圆度矫形的矫形装置。
背景技术：
作为三代反应堆堆内构件的重要组成部分，吊篮筒体也是反应堆堆内构件的主要承力部件，堆芯部件的自重、压紧力、冷却剂流动带来的载荷、地震载荷和管道破裂造成的甩动载荷等所有载荷都由吊篮上筒体法兰传递至压力容器吊篮支撑面上。如图1所示，三代反应堆吊篮上筒体内径达3M以上，壁厚仅约50mm，有I道全焊透环缝、I道全焊透纵缝，需要开孔并焊接出水口接管，圆度要求极为严格。吊篮筒体为不锈钢材质(SA240，TP 304，SS)，其刚性较差，屈服强度不高，导热系数小(约低碳钢的1/3)，线膨胀系数大(比低碳钢大50%)，在自由状态下焊接时极容易变形。而三代反应堆吊篮上筒体组件与二代核电堆型的吊篮上筒体相比，其直径及出水接管孔径更大，对圆柱度及壁厚尺寸公差的要求更加严格。单圆柱度一项，就需要达到5.08mm。在二代反应堆吊篮筒体的制造过程中，经常出现筒体焊接变形导致圆度超差的事件。如:秦山核电二期扩建工程(CPR堆型)反应堆堆内构件3号堆吊篮筒体在制造过程中出现严重焊接变形，长、短轴偏离达26.5_，造成工程进度严重滞后。美国西屋公司在制造第一台三代反应堆吊篮上筒体时也出现水口处内径过小的问题。最终他们采取了复加工出水口区域筒体内壁的方法，使产品满足设计要求。此方法虽然有设计计算支持，但毕竟会出现出水口处壁厚减薄的结果。急需一套可操作性高且效果好的筒体矫形工装及工艺，使筒体最终满足设计要求。
实用新型内容本实用新型提供的一种用于吊篮筒体圆度矫形的矫形装置，操作性强，实施方便，工期短，矫形效果好。为了达到上述目的，本实用新型提供一种用于吊篮筒体圆度矫形的矫形装置，该装置包含矫形工装和撑圆环工装；所述的矫形工装整体为一个圆盘形内支撑，其包含液压千斤顶和若干方形支撑头，还包含设置在液压千斤顶顶端的圆形顶头；所述的撑圆环工装包含若干分层设置的撑圆环和设置在撑圆环之间的连接杆。所述的方形支撑头是可拆装的，并可以调节顶出量。所述的圆形顶头包含大圆形顶头和小圆形顶头，所述的大圆形顶头的直径大于吊篮筒体上的出水口的直径，所述的小圆形顶头的直径大于液压缸体的直径。所述的撑圆环工装还包含上挂钩和下挂钩，该上挂钩固定在最上层的撑圆环外围，该下挂钩固定在最下层的撑圆环外围。所述的撑圆环的外围沿半径方向设置若干顶头螺栓，在顶头螺栓上设置不锈钢顶头。本实用新型具有以下优点:1、有极强的可操作性；2、实施方便；3、矫形效果好，使产品完全满足设计要求；4、矫形工期短，能满足进度要求。
图1是吊篮筒体的结构示意图；图2是矫形工装的结构示意图；图3是千斤顶的结构示意图；图4是撑圆环的结构俯视图；图5是撑圆环的安装结构示意图；图6是粗矫工位布置的剖视图；图7是粗矫工位布置的俯视图；图8和图9是筒体变形趋势图；图10是精矫工位布置的示意图；图11是局部矫正的示意图。
具体实施方式
以下根据图2 图11，具体说明本实用新型的较佳实施例。本实用新型提供一种用于吊篮筒体圆度矫形的矫形装置，该装置包含矫形工装I和撑圆环工装2 ;如图2所示，所述的矫形工装I整体为一个圆盘形内支撑，其包含液压千斤顶101和若干方形支撑头103，还包含设置在液压千斤顶101顶端的圆形顶头102 ；如图3所示，所述的液压千斤顶(QF630T_20b) 101最大出力为600T ；所述的方形支撑头103是可拆装的，并可以调节顶出量，该方形支撑头103在矫型时作为矫形工装I在吊篮筒体的筒壁上的支点；本实施例中，矫形工装I的四周分布了 10个方形支撑头103 ；所述的圆形顶头102包含大圆形顶头和小圆形顶头,所述的大圆形顶头的直径大于吊篮筒体上的出水口的直径，用于对吊篮筒体的出水口周围区域进行粗矫，在矫形时可以将千斤顶的力均匀的传递至出水口周边的筒体内壁上，防止筒体内壁出现压痕，所述的小圆形顶头直径大于液压缸体的直径，用于对吊篮筒体的非出水口区域进行精矫；如图4所示，所述的撑圆环工装2包含若干分层设置的撑圆环201和设置在撑圆环201之间的连接杆202 ；如图5所示，该撑圆环工装2还包含上挂钩203和下挂钩204，该上挂钩203固定在最上层的撑圆环201外围，该下挂钩204固定在最下层的撑圆环201外围，该上挂钩203和下挂钩204使撑圆环工装2兼顾筒体起吊功能，并防止热处理过程中撑圆环工装2的脱落；[0039]螺母2021将连接杆固定在撑圆环上；所述的撑圆环201的外围沿半径方向设置若干顶头螺栓2011，为预防热处理导致的螺纹变形使拆卸困难，顶头螺栓2011选取碳钢螺栓及间隙较大的螺纹等级，并在顶头螺栓2011上设置不锈钢顶头2012 ；本实施例中，在筒体内部同轴分层设置3个撑圆环201，相互之间用连接杆202相连，每个撑圆环201上设置20个顶头螺栓2011，该撑圆环工装2用于圆度矫形后，尺寸稳定化热处理前，对筒体圆度的微调及尺寸稳定化热处理时约束筒体，防止其变形；在各撑圆环201之间设置有连接杆202，防止单个撑圆环201容易松动脱落。利用本实用新型的矫形装置对筒体进行矫形的方法包含以下步骤:步骤1、粗矫工位布置；如图6和图7所示，粗矫工位布置包含以下步骤:步骤1.1、测量并标记筒体内径；测量筒体内A、B、C三个截面的8等分处的内径，标记在测量点附近；所述的A截面位于出水口上端，所述的B截面位于出水口下端，所述的C截面位于筒体下端；步骤1.2、在筒体外围安装支架和百分表；在筒体外部的四中线位置，安装4处支架(或墩子)，在支架附近搭人员观察平台(观察支架上百分表用)，在每个支架上对应A、B、C三个截面的位置，分别安装一个百分表，用于矫型时控制尺寸；所述的百分表的行程为80mm ;步骤1.3、将矫形工装I安装到筒体内部；起吊矫形工装I至筒体内部，搁置于筒体内的垫块上；由于筒体无法兰处变形大于有法兰处，筒体上下变形量成线性变化，所以矫形工装I的安装高度要比出水口轴线稍高5(Tl00mm ；步骤2、粗矫；使用液压千斤顶101对筒体的出水口区域进行交替矫形，直至筒体A截面的直径差小于15mm ；由于B、C截面会随A截面变化而变化，且直径差总是小于A截面直径差，所以无需判断B、C截面；使用液压千斤顶101顶至筒体塑性变形，判断筒体累计单侧变形是否超过3_，若是，则重新测量筒体内径(A、B、C三个截面的8等分处的内径)，与矫形前或上次矫形的测量数据对比，通过对比得出的直径变化确认直径变化与百分表读数是否相符，并通过直径变化寻找变形趋势；在粗矫过程中不仅要时时监控筒体外壁各百分表的示数变化，同时也需要时时监控液压千斤顶的液压泵的出力，以防局部区域弹性变形与受力的关系与其他区域不同而发生仅控制变形量而忽略受力过大造成的过矫事故；勤于分析内径测量数据，找出筒体变形趋势，如果筒体的变形趋向菱形(如图8所示)，则矫形时无需安装两侧方形支撑头103，如果筒体的变形趋向方形(如图9所示)，则矫形时需要安装两侧方形支撑头103，并按实际情况调整各方形支撑头103的顶出距离；[0060]步骤3、使用立车测量筒体圆柱度；步骤4、精矫工位布置；如图10所示，精矫的全部过程都在立车上进行，能最有效的掌握筒体的整体变形趋势；筒体上立车后需要校正校平，此时由于筒体法兰端刚性较好变形极小，可以用法兰下平面及法兰外圆对称校正校平，具体方法为在法兰外圆同一高度截面0°、90°、180°、270° 4个角度各寻找一个点，打表测量出筒体偏移情况，随后使用车床花盘上的卡爪调整筒体直至筒体轴线与车床花盘中心重合；同样，在法兰下端面同意直径上在0°、90°、180°、270° 4个角度各寻找一个点，打表测量出筒体倾斜情况，通过千斤顶调整筒体轴线直至与车床花盘垂直(该方法普通立车操作工都知道)；步骤5、精矫；使用液压千斤顶101对筒体的出水口区域进行交替矫形，直至筒体的圆柱度小于等于6.5mm ；精矫的方法与粗矫相同，但是其顶出量需要比粗矫小一些，以防过矫；每顶一次或按实际情况顶两到三次后，用立车测量筒体外壁A、B、C三截面的圆柱度，随时掌握圆柱度数据，按此数据不断调整矫形顶出量，发现有局部变形超差，则安装小圆形顶头对非出水口区域进行局部矫正(如图11所示)，确保矫形总趋势为圆形；两出水口交替矫形的交替时机以对测量的圆柱度数据分析结果为准，当两侧半径累计变形量相同时，交替矫形；对一侧出水口矫型时，另一侧出水口也会因受力发生变形，但此变形较小；由于筒体材质屈服强度并不是处处相同，所以对一侧出水口(设为a)矫型时，另一侧(设为b)在此过程中的变形量与对另一侧出水口(b)矫型时，此侧(b)发生的变形量不同；例如对90°出水口矫型，使该侧半径变形4_，而270°侧半径变形2mm ;而换270°矫型时，270°侧半径变形3mm时，90°侧半径变形Imm ;这种情况下，两侧半径累计变形量相同，就应该考虑在此时换侧矫型；步骤6、安装撑圆环工装2，并用撑圆环201调整筒体的圆柱度至4mm以内；在A、B、C三层分别安装撑圆环201，用顶头螺栓2011最终调整筒体的圆柱度至4mm以内；步骤7、尺寸稳定化热处理。对筒体做尺寸稳定化热处理后，筒体尺寸基本定型。虽然用撑圆环调整的圆度会有所回弹，但依然满足5.08的圆柱度要求。由于吊篮上筒体变形的原因为出水口焊接时出现角变形，并且表现为出水口轴线处内径缩小，而与此轴线成90 °方位的内径偏大，整个筒体成规则椭圆形,所以矫形主要针对出水口区域。由于矫形时需要根据变形趋势调整支点方位及支点顶出量，所以矫形工装周围与筒壁接触的支撑装置必须方便拆装，并且顶出量有一定调节余地。矫形工装的液压千斤顶必须有足够的出力，满足矫形时给筒体带来超出筒体材料屈服强度的应力，使之塑性变形。矫形装置的各部分都安装独立的吊耳，满足工位布置及工装自身安装时的需要。[0078]本实用新型具有以下优点:1、有极强的可操作性；本实用新型包含各矫形步骤的工位布置图，可以在有限的工期内完成预定目标；包含大量矫形经验得到的注意事项，对操作者有极强的指导性；2、实施方便；除矫形工装及通用撑圆环外，矫形无需其他工装；矫形工位布置时，多采用车间现有闲置资源；设置各种尺寸监控措施，操作人员可及时了解矫形效果；3、矫形效果好，使产品完全满足设计要求；方案考虑周密，预估到产品可能出现的所有问题；制造的第一个三代核电吊篮筒体矫形前圆度超20mm,矫形后圆度约4.5mm ；4、矫形工期短，能满足进度要求；由于本实用新型拥有极强的可操作性、实施方便这两个特点，使其又获得了工期短的优点；制造的第一个三代核电机组吊篮筒体矫形仅历时11天。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求1.一种用于吊篮筒体圆度矫形的矫形装置，其特征在于，该装置包含矫形工装(I)和撑圆环工装(2)； 所述的矫形工装(I)整体为一个圆盘形内支撑，其包含液压千斤顶(101)和若干方形支撑头(103)，还包含设置在液压千斤顶(101)顶端的圆形顶头(102); 所述的撑圆环工装(2)包含若干分层设置的撑圆环(201)和设置在撑圆环(201)之间的连接杆(202)。
2.如权利要求1所述的用于吊篮筒体圆度矫形的矫形装置，其特征在于，所述的方形支撑头(103 )是可拆装的，并可以调节顶出量。
3.如权利要求1所述的用于吊篮筒体圆度矫形的矫形装置，其特征在于，所述的圆形顶头(102)包含大圆形顶头和小圆形顶头，所述的大圆形顶头的直径大于吊篮筒体上的出水口的直径，所述的小圆形顶头的直径大于液压缸体的直径。
4.如权利要求1所述的用于吊篮筒体圆度矫形的矫形装置，其特征在于，所述的撑圆环工装(2)还包含上挂钩(203)和下挂钩(204)，该上挂钩(203)固定在最上层的撑圆环(201)外围，该下挂钩(204)固定在最下层的撑圆环(201)外围。
5.如权利要求1所述的用于吊篮筒体圆度矫形的矫形装置，其特征在于，所述的撑圆环(201)的外围沿半径方向设置若干顶头螺栓(2011)，在顶头螺栓(2011)上设置不锈钢顶头(2012)。
专利摘要一种用于吊篮筒体圆度矫形的矫形装置，该装置包含矫形工装和撑圆环工装，矫形工装包含液压千斤顶、若干方形支撑头，和设置在液压千斤顶顶端的圆形顶头，撑圆环工装包含若干分层设置的撑圆环和设置在撑圆环之间的连接杆。先进行粗矫工位布置，然后进行粗矫，再使用立车测量筒体圆柱度，然后进行精矫工位布置，再进行精矫，之后安装撑圆环工装，最后尺寸稳定化热处理。本实用新型有极强的可操作性，实施方便，矫形效果好，使产品完全满足设计要求，矫形工期短，能满足进度要求。
文档编号B21D1/08GK203002857SQ20122069924
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者王天雄, 臧友鹏, 包黎春, 程嘉伟 申请人:上海电气核电设备有限公司