序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的 管板深孔加工的制造樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

引言

核電蒸汽發(fā)生器是核電站的關(guān)鍵設(shè)備之一，為立式倒U形管自然循環(huán)換熱器。它與反應堆壓力容器相連，通過U形管傳熱管將一次側(cè)反應堆冷卻劑的熱量傳遞給二次側(cè)的水，產(chǎn)生兩相的汽水混合物，在二次側(cè)內(nèi)通過汽水分離裝置將汽水混合物中的水分離出來，從蒸汽出口處輸出干飽和蒸汽供汽輪機發(fā)電。作為蒸汽發(fā)生器關(guān)鍵部件的管板，需在母材（如RCCM規(guī)范18MND5或ASME規(guī)范SA-508Gr.3Cl.2）一次側(cè)表面堆焊一定厚度的Inconel600或690鎳基合金材料（6~10mm），最大總厚度近800mm，再進行管孔（φ17.73mm）加工，數(shù)量多達2萬多個[1]，加工周期約為3個月，是蒸汽發(fā)生器制造的關(guān)鍵路徑。

1管板深孔加工的質(zhì)量風險由于核電蒸發(fā)器管板厚度較厚，管孔采用BTA方式加工[2]，為提高加工效率，通常采用三軸數(shù)控機床加工，質(zhì)量風險較大，主要原因是：

1）不能直接觀察到刀具的切削情況，只能憑經(jīng)驗，通過聽聲音、看切屑、觀察進給軸功率及主軸功率、觸摸振動等外觀現(xiàn)象來判斷切削過程是否正常；

2）一般切削過程中80%的切削熱被切屑帶走，而深孔切削中只有40%的切削熱被切屑帶走，刀具占切削熱的比例較大，易過熱[3]，切削時須對刃口采用連續(xù)有效的冷卻方式；

3）深孔切屑經(jīng)過的路線長，容易發(fā)生阻塞，導致鉆削力增大，切削不穩(wěn)定，并且切屑排出時易劃傷已加工表面，容易導致加工質(zhì)量和精度不滿足要求；

4）受孔徑尺寸限制，孔的長徑比大，鉆桿細而長，易產(chǎn)生振動，鉆孔易走偏；

5）由于管板厚度大，且表面堆焊鎳基合金，加工過程需不同的加工參數(shù)相配合。因此人員技能、深孔鉆設(shè)備、刀具、工藝參數(shù)、環(huán)境條件等因素對管孔質(zhì)量有較大的影響，為確保管板加工后的尺寸和粗糙度符合圖樣要求，需制定嚴格的加工工藝參數(shù)和工藝流程，并通過合適的過程控制方法實現(xiàn)較高的合格率。

2管板深孔加工的工藝要求

1）人員要求。操作者經(jīng)培訓后持證上崗，操作者應熟悉圖樣、工藝、技術(shù)文件，每塊管板鉆孔前，操作者按相應的圖樣、工藝文件核對BTA鉆頭、導向套、間距塊等，確認無誤后方可在機床上使用。主操作工對鉆孔的質(zhì)量過程控制負責，鉆孔時主操作工必須在操作室內(nèi)監(jiān)控操作面板，監(jiān)控程序運行時的鉆削速度、進給量和冷卻液壓力等是否出現(xiàn)異常情況。

2）設(shè)備要求。機床具有完善的報警裝置，在加工工程中對鉆頭及冷卻系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常，能立即報警，并自動控制機床停止加工。管板鉆孔前需對鉆孔設(shè)備進行精度檢測，符合要求后方可進行深孔鉆。

3）管板組件的裝卡和找正[4]。進行孔鉆前，先將管板與下筒體焊接、無損檢測、熱處理，以便于管板裝卡。然后將管板鉆孔用V形架放置在深孔鉆平臺上，調(diào)整前后V形架的中心線與機床的Z軸在一條軸線上，找正后預夾緊。再將管板組件吊至V形架上，管板0°~180°線在豎直方向上。調(diào)整機床主軸與管板的X軸、Y軸、Z軸平行，偏差符合要求，固定夾緊。組件裝卡固定好后靜置約24h，待監(jiān)測儀表讀數(shù)穩(wěn)定后再進行后續(xù)操作。

4）鉆孔程序零點及管板位移監(jiān)測。管板鉆孔前設(shè)置鉆孔程序零點，每班沿X軸和Y軸方向移動機床，檢查、校準機床的零點位置。在管板組件前后、左右、上下分別設(shè)置位移監(jiān)控表，每天定時檢查位移，如超出位移要求，應立即停止鉆孔，排查原因。

5）導向套、BTA鉆頭。鉆孔前，操作者應檢查導向套的內(nèi)徑，確認適用于該蒸汽發(fā)生器管板鉆孔。鉆孔過程中，操作者定期檢查導向套內(nèi)徑尺寸及內(nèi)表面磨損情況，如果導向套內(nèi)徑超差或有異常鐵屑和劃痕出現(xiàn)，立即停止使用并予以更換。操作者要定期目視檢查BTA鉆頭切削刃磨損情況和夾屑情況，根據(jù)試驗確定每只鉆頭鉆孔數(shù)，達到最大數(shù)時，對鉆頭進行更換。

6）鉆孔參數(shù)。鉆孔轉(zhuǎn)速、進給量、冷卻液流量等主要參數(shù)由管板鉆孔前進行的工藝試驗確定，確定后輸入到CNC程序中。改變參數(shù)時，需先進行試驗，合格后方可更改或更換。由于管板的鎳基堆焊層與本體低合金鋼的材質(zhì)加工性完全不同，需采用分層加工的方式，即鎳基堆焊層與管板本體采用不同的加工參數(shù)，需要多次進行工藝試驗確定[5]。

7）班前試樣。為驗證鉆頭、導向套等工具的適用性，每班開始鉆孔前，首先在試樣件上至少鉆1個孔，檢測孔徑、垂直度合格后，再到產(chǎn)品上鉆孔。試驗件應用產(chǎn)品相同材質(zhì)、厚度，做到模擬管板的加工狀態(tài)。每次更換鉆頭、鉆桿、導向套后，首先在試樣上至少鉆1個孔，檢測孔徑、二次側(cè)孔橋合格后，再到產(chǎn)品上鉆孔。如果試樣孔檢測不合格，機床不可加工產(chǎn)品管板孔。

8）管板鉆孔工藝過程控制。待前期條件準備結(jié)束后，管板開始鉆孔。管板鉆孔前，操作者重新自檢管板找正情況，確認無誤后運行CNC程序。從管板中心位置到管板邊緣，對所有管板孔進行壓印，由檢查員按管板圖樣逐項檢查孔數(shù)、孔位等，檢查無誤后方可進行正式鉆孔。更換鉆頭和導向套后，操作者應檢查在管板上鉆的首孔的孔徑和垂直度，如果尺寸超出公差范圍，停止鉆孔并分析原因。如果發(fā)生鉆頭崩刃或損壞，應用內(nèi)窺鏡檢查孔壁，確保該孔內(nèi)的所有碎片完全去除，經(jīng)檢查合格后方可繼續(xù)完成此孔鉆削，記錄管孔位置、崩刃點到管板一次側(cè)表面的距離及鉆頭編號，以便于進行追蹤。

9）管板鉆孔后的清理。管板鉆孔完成后（如圖1），移出鉆孔平臺，去除毛刺并拋磨出二次側(cè)圓角，圓角尺寸滿足圖樣要求。

3管板深孔加工檢查工藝

3.1人員資格目視檢驗的專檢人員都應該按照核安全法規(guī)《民用核安全設(shè)備無損檢驗人員資格管理規(guī)定（HAF602）》（生態(tài)環(huán)境部令第6號）進行培訓、考核并取得相應的資格證書。鉆孔尺寸檢查的人員應是有經(jīng)驗且經(jīng)過培訓的人員。

3.2檢驗設(shè)備、儀器及量具管孔目視檢驗設(shè)備、儀器主要有：照明設(shè)備（如手電筒、強光燈）、照度計（檢定周期為12個月）、3~6倍的放大鏡、反光鏡、視頻內(nèi)窺鏡。管孔尺寸檢驗設(shè)備主要有內(nèi)徑百分表、卡尺、粗糙度儀、激光跟蹤儀、專用檢測工裝或樣板等，需經(jīng)校準且在有效期內(nèi)使用。

3.3鉆孔前的檢驗管板鉆孔前，操作者使用加工設(shè)備的數(shù)控程序在管板表面進行預壓孔，操作者對預壓孔的數(shù)量和位置進行自檢。打孔開始前，在管板上大致均布選取若干個管孔作為基孔，作為檢查管孔位置度的基孔。

3.4鉆孔過程中的檢查鉆孔過程中，操作者按要求進行自檢，自檢孔包括但不限于每支鉆頭所鉆的首孔和尾孔。如發(fā)現(xiàn)異常，及時報告相關(guān)人員核實分析。檢驗員在鉆孔過程中進行現(xiàn)場巡檢，每天檢驗員應進行至少1次現(xiàn)場巡檢。每次巡檢時，檢驗員應從上次巡檢至本次巡檢期間經(jīng)操作者自檢的管孔中，任意抽取由3支鉆頭所鉆的首孔和尾孔并對其孔徑、垂直度和二次側(cè)孔橋進行檢查。每班鉆孔結(jié)束后，檢驗員應復查當班所打的所有孔的孔徑、垂直度，以及一、二次側(cè)孔橋的尺寸。檢驗員應在管板一次側(cè)用內(nèi)徑千分尺檢查管孔直徑，應在管板全厚度方向上相互成90°的位置測量管孔內(nèi)徑，采用專用工裝測量一、二次側(cè)孔橋的尺寸，檢驗項目

3.5鉆孔完成后檢查管板移出鉆孔平臺之前，檢驗員應該檢查管板上的所有管孔是否鉆通。管板移出鉆孔平臺并除油清潔后，開展后續(xù)的檢驗項目。以管板0°~180°和90°~270°軸線為基準，根據(jù)管板圖樣的要求，分別測量相關(guān)排、列到軸線的距離，作為參考；在管板的一次側(cè)用激光跟蹤儀檢查基孔位置度，其他管孔位置采用位置度工裝來驗證其位置度。若基孔位置度超差，將用激光跟蹤儀檢查其周圍6個管孔的位置度，若周圍6個管孔中某一孔位置度超差，將繼續(xù)用激光跟蹤儀檢查超差管孔周圍相鄰的所有孔的位置度，直到超差孔群周圍相鄰的所有管孔的位置度都合格為止，記錄檢查過程中所有超差孔的位置度。目視檢查一次側(cè)管孔的毛邊是否清除，檢查二次側(cè)管孔的倒圓或倒角，檢查表面有無毛刺和裂紋。對所有管圖1管孔加工后的管板孔內(nèi)表面進行檢查，包括粗糙度。如果管孔內(nèi)表面有劃痕或螺旋痕跡，將檢查使用相同BTA鉆頭的所有鉆孔孔徑及垂直度。

3.6管板的防護管板管孔尺寸檢查完成后，由于仍有較長時間才能進行管束支撐板的安裝和管束穿管，需對管孔進行涂油防護，也可填充防銹物質(zhì)，并用塞子封閉，避免管孔產(chǎn)生銹蝕。

4典型問題及處理

管板管孔加工完成后，產(chǎn)生的典型缺陷有：

1）環(huán)向溝槽（整圈或局部）。鉆頭加工過程中外刃崩刀，使管孔內(nèi)徑加大，由于切削力增加，機床報警并停止加工，最終形成軸向長度較短的環(huán)狀凹槽。

2）螺旋線。產(chǎn)生原因較復雜，鉆頭外刃外緣轉(zhuǎn)角異常磨損后，切削過程中引起切削力的變化，進而產(chǎn)生螺線孔。

3）貫穿劃痕。鐵屑鑲嵌在鉆頭上，退刀時形成貫穿性劃痕。

4）內(nèi)壁凹坑。管板材質(zhì)內(nèi)有夾渣、硬度不均勻，鉆頭經(jīng)過時受沖擊發(fā)生崩刀，夾渣位置在孔壁邊緣，留下微小損傷。處理方式主要為：修磨圓滑過渡，并進行管孔修磨后的管板液壓脹接工藝評定，嚴重的進行換熱管堵管處理。

5結(jié)語

管板深孔加工是核電蒸汽發(fā)生器的關(guān)鍵工藝，也是核電設(shè)備制造的難點問題。在管孔加工前，需要制定經(jīng)過驗證的管孔加工工藝；加工過程中，通過有效的過程控制方法，形成操作者自檢、檢查員巡檢方式，能夠在過程中及早發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，及時處理，避免產(chǎn)生大量的共性問題，提高管孔的合格率。依據(jù)上述工藝方法和質(zhì)量控制手段，某項目蒸發(fā)器的12312個管孔加工后一次性合格，避免了管孔修磨和不符合項的處理，為蒸汽發(fā)生器的關(guān)鍵工藝路徑節(jié)省了大量工期。

[參考文獻]

[1]陳中灼.AP1000反應堆蒸汽發(fā)生器制造難點與案例分析[J].中國設(shè)備工程,2016(1):47-48.

[2]王峻.現(xiàn)代深孔加工技術(shù)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,2005.

[3]沈興全,朱紅霞,張利新.深孔加工中BTA刀具鉆削溫度場與磨損的研究[J].煤礦機械,2014,35(3):104-106.

[4]馮小明,代飛,李德飛.BTA鉆床在大型管板鉆孔加工中的應用[J].一重技術(shù),2014(6):33-36.

[5]王照云.300MW核電蒸汽發(fā)生器管板深孔加工和影響精度的主要因素[J].鍋爐技術(shù),1995(3):26-28.

作者：王保滿 張志強 岑龍濤 王偉波 單位：中廣核工程有限公司