李占伟
中国一重集团大连核电石化有限公司，辽宁 大连 116113
摘要：通过对比各种过盈配合的装配方法，选取用液氮作为冷冻介质进行冷装的方法进行稳压器过渡套管的装配。简述过渡套管孔配合段的加工方法，保证管孔的尺寸及粗糙度，冷装前进行冷却试验，确定过渡套管冷冻时间以及装配时间，并提出冷装过程注意事项供参考。
关键词：稳压器、冷装、粗糙度、配合段、冷却试验、注意事项
引言
稳压器是核反应堆一回路的重要组成部分，其作用就是通过喷淋装置喷水及电加热器加热来调节稳压器内部的汽水平衡来保持整个一回路的压力稳定，数量众多电加热器套管通过角焊缝与筒体连接，并对电加热器起到固定支撑的作用，因此，电加热器套管的安装及焊接质量尤为关键，影响到整个稳压器的承压边界，在设备运行中一旦出现问题，处理起来也极为复杂。
一、装配方法选择
某项目稳压器电加热器套管与筒体配合段设计为过盈配合，过盈量为0.01-0.025mm，过盈配合的目的是提供一定的拔脱力来保护套管与筒体间的焊缝，同时由于过盈配合段较长，能够抵消焊缝焊接应力对套管产生的变形。
过盈配合的装配方法，根据不同产品类型及不同过盈量分为静力压入法、动力压入法、温差装配法。温差装配法的主要作用原理是由于零部件的制作材料不同，使得零部件的热胀冷缩率不同，因此通过利用温度使零部件进行热胀或冷缩的特性，使装配配合段产生间隙，从而在装配过程中不损伤配合面。如果采用热装的方法需要对装配区域进行整体加热，会导致配合孔内产生氧化，且容易导致配合孔的轻微变形，影响装配质量。
因此稳压器电加热器套管装配使用冷装的方法，采用的冷冻介质为液氮，其沸点为-196℃。
二、电加热器套管孔配合段的加工
电加热器套管孔根据电加热套管配做加工，电加热器直径为D=φ35（+0.2，+0.5）mm,电加热器套管孔直径为D（-0.025，-0.01），粗糙度要求为Ra3.2，由于与套管孔相交的外侧面为曲面，需要将待加工孔位置铣出平面，直径φ35，保证钻头能在平面钻削，孔的加工顺序为钻孔、粗镗、精镗、抛磨，先用φ32钻头钻底孔，再用分别粗镗、精镗加工至要求尺寸，由于稳压器内壁有不锈钢堆焊层，整个切削长度方向存在材质的变化，为保证孔的粗糙度以及直线度，同时保证整个孔通长的直径一致，精镗分三刀切削，并且需要在加工至尺寸后将镗刀刀片翻至未使用的一面，在不调整镗刀加工直径的情况下，重复进行一次切削动作。在精镗过程中需要采用压缩空气持续吹净铁屑，避免铁屑缠刀夹屑等情况对管孔造成划伤。
由于管孔加工出口处为不完整圆，可能存在让刀现象，在镗削加工后，需要用根据所加工孔的直径配做直径小0.01-0.02mm的通棒进行通过性检查，若通棒不能顺利通过，转动通棒，通过摩擦在内孔干涉处形成亮印，钳工用百叶轮重点抛磨亮印位置，修磨过程中注意测量孔径不超差。
在管孔精镗后，若粗糙仍达不到Ra3.2，需要用机床装夹百叶轮抛磨，抛磨轨迹为螺旋进给，进给速度要快，而且要不断变化每圈的进给量，防止在抛磨过程中产生抛磨痕迹。
如果不能立即冷装，需要将加工管孔清理干净，并涂抹防锈油。
三、冷装
3.1冷装前准备
3.1.1工位布置：
冷装工位应布置在清洁通风的环境中，冷装工位附近不允许有焊接、气刨、打磨等活动，避免空气中的漂浮物进入冷装配合段。筒体立式摆放，时套管孔轴线垂直于地面，冷装桶放置在工位附近，固定牢固，既便于操作，又保证安全。
3.1.2冷装前标记、尺寸检查及清洁：
对照图纸将管孔号标记在对应的孔边，并在过渡套管外圆处标记行列号，在套管外币画出向心位置线，在套管孔边画出向心位置线，复检各个孔及套管配合段尺寸并记录，按编号确认产品配合段是否满足图纸要求。对套管孔重新进行通棒检查，若有局部存在卡滞情况，则修磨卡滞位置，对于局部存在飞边毛刺情况，用砂纸进行修磨。
3.1.3冷却试验
选取3件套管模拟件，并编号，在常温下测量配合段直径，长度，分别设定冷却时间为10分钟、15分钟、20分钟，记录模拟件取出时、取出15秒、30秒、1分钟、2分钟、5分钟、10分钟后的直径。
根据冷却时间经验公式确定冷却时间：
ｔ经验＝α·δ＋ （６～８）ｍｉｎ
式中：α——工件材料冷却综合系数，单位：ｍｉｎ／ｍｍ；钢类材料α＝１．２；
δ——被冻零件的特性尺寸，即零件的最大断面半径或壁厚尺寸（ｍｍ），工件壁厚6ｍｍ。
经计算，电加热套管经验冷却时间t=1.2*6+(6～8)=13～15min
通过试验可以看出，模拟件在液氮中冷冻10分钟、15分钟、20分钟直径缩小量均在0.08-0.1范围内，长度缩小1mm左右，因此结合试验以及经验公式，冷冻时间可以选择15分钟，同时，在取出15秒后，模拟件直径增大了0.02-0.03mm，因此单根管的冷装时间应该控制在15秒以内。
3.2冷装
1、将1号套管取出，用不锈钢丝挂好，放入液氮冷却箱内，计时冷却15分钟。
2、间隔3分钟后将2号套管放入冷却箱内冷却。每间隔约3分钟按序号放入过渡套管，并记录每根套管放入液氮箱内时间。
3、冷却15分钟后，从冷却箱中取出套管，确认轴线标记位置，并测量外径冷缩量是否满足装配要求，然后迅速拿到下部组件模拟件下方，对齐轴线与方位线，快速插入到孔内直至工装限位（此时，另一名操作人员应同时在上方压住定位套，防止冷装时窜动），装配时间控制在15秒内。
4、冷装后对套管伸出封头内壁尺寸及角度进行检查。
3.3注意事项
1、选择满足清洁要求的场地。
2、冷装前将管孔及套管编号，确认无误，避免装错孔位。
3、复检管孔及套管配合段直径，避免过盈量超差或者过盈量不足，若产生过盈量尺寸不满足要求，首先在同类型套管中进行调配，若调配后仍不满足要求，则需要对管孔或套管配合段进行修磨。
4、冷装前清洁套管孔及套管，确保冷装过程无异物进入配合面。
5、冷装操作时，准备好专用铜套，随时将铜套及铜棒放置在容易取到位置，若发生轻微卡滞，立即将铜套套在过渡套管上，并用铜棒敲击过渡套，使过渡套管冷装到位，整个操作过程要动作连贯迅速。
四、结束语
小直径不锈钢管液氮冷冻后具有升温迅速，尺寸膨胀快的特点，因此整个冷装过程需要选择经验丰富的钳工进行操作，本文选用的方法在不同类型的稳压器制造过程中得到了应用，取得了良好的效果。可以为同类型产品的冷装提供参考。
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