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摘要：针对压水堆核电站蒸汽发生器出现的螺纹孔损伤现象，本文调查了螺纹孔损伤的原因，提出了螺纹孔专用保护工艺，并提出采用螺纹丝套方法对螺纹孔进行修复的指导工艺。
关键词：蒸汽发生器；螺纹孔；螺纹丝套
Abstract：In view of the appearances of the defects in the threaded holes of the steam generators，the direct reasons were investigated. The special technology was carried out to protect the threaded holes. The wire thread inserts were applied to repair the damaged threaded holes.
Keywords：Steam Generator；Threaded Hole；Wire Thread Inserts
1 背景
压水堆核电站一回路系统主要由核反应堆、主冷却泵、蒸汽发生器、稳压器和相应的管道、阀门及其他辅助设备所组成。蒸汽发生器的主要作用是将核反应堆产生的热量通过热交换作用传递给二回路给水，产生蒸汽推动汽轮机做功。此外蒸汽发生器也在一、二回路之间构成防止放射性外泄的第二道防护屏障[1]。
蒸汽发生器一次侧人孔密封组件、二次侧人孔密封组件、二次侧手孔密封组件和二次侧眼孔密封组件是蒸汽发生器的重要组成部分。每台蒸汽发生器分别包含2个一次侧人孔、2个二次侧人孔、2个二次侧手孔和6个二次侧眼孔。在蒸汽发生器制造、安装和一、二次侧水压试验过程中，上述密封组件需执行多次关盖、开盖工作，工作任务重，时间紧迫，但在开关盖工作中多次发现螺纹孔损伤现象，如图1所示。
图1 蒸汽发生器二次侧眼孔螺纹损伤实物图
蒸汽发生器一次侧人孔、二次侧人孔、二次侧手孔和二次侧眼孔螺纹损伤直接造成了蒸汽发生器开关盖工作无法继续进行，进而导致一、二次侧水压试验不能按时进行，给核电工程项目顺利推进带来了不利的影响。为杜绝类似螺纹孔损伤现象的再次发生，本文对螺纹孔损伤原因进行调查，针对损伤原因制定螺纹孔专用保护措施。针对已发生的螺纹孔损伤问题，本文提出了采用螺纹丝套进行快速修复的工艺方法。
2 螺纹孔损伤原因调查
蒸汽发生器密封组件螺纹孔材料为低合金钢18MND5或18MND5+E8018熔覆金属，密封组件螺栓材料为高合金高强度钢42CDV4，各类材料的机械性能如表1所示。螺栓材料42CDV4的屈服强度、抗拉强度标准值大于螺纹孔材料18MND5，其硬度标准值为248-352HB。
螺纹孔材料自身强度低，而螺栓材料的强度和硬度远高于螺纹孔材料。在开关盖工作中，相配合的螺栓螺牙与螺纹孔螺牙相互摩擦，轴向力不断增大，低强度、低硬度的螺纹孔螺牙被高强度、高硬度的螺栓螺牙挤伤、压陷，最终导致螺纹孔损伤。
3 螺纹孔保护工艺
针对蒸汽发生器螺纹孔损伤的原因，结合蒸汽发生器制造、安装和一、二次侧水压试验的工作内容，将采用对应保护工艺进行保护。
在螺纹孔攻丝完成并检验合格后，采用2A11硬塑料六角头螺钉等专用工装对螺纹孔进行保护。在热处理范围内的螺纹孔，应对螺纹孔进行清理，确保螺纹孔内无异物和油污，然后使用石棉或保温棉塞到螺纹孔进行保护。所有与产品螺纹孔连接的螺栓，在使用前必须清理干净并使用通止规进行检查；产品的螺纹在使用前后，必须清理干净，涂上专用润滑油脂，然后用通止规检查。
4 螺纹丝套快速修复
4.1 螺纹丝套简介
螺纹丝套是一种广泛应用的螺纹紧固连接元件。螺纹丝套是用高强度、高精度、表面光洁的冷轧菱形丝，通过精确绕制成形的螺旋线圈。它由螺纹丝套体、引导部分、安装柄和折断槽四部分组成，如图2所示。螺纹丝套自由状态的外形结构是一个高精度内外螺纹同心体，旋入特定尺寸的螺孔后，菱形体外角与机体紧密贴合，菱形体内角则形成一个新的标准内螺纹，以达到连接标准螺栓的目的。自由状态下的螺纹丝套的直径比其装入的螺纹孔直径稍大，装配时因受扭力直径缩小，而旋入之后自行弹开，产生类似弹簧膨胀作用，使螺纹丝套紧密、牢固地贴合在机体螺纹的牙槽内，螺栓的拧入、拧出也不会使其松动[2]。
图2 螺纹丝套结构图
螺纹丝套嵌入金属或非金属材料上时所形成的连接强度高、耐磨损性强、互换性好。在低强度工程材料上应用能提高连接强度和耐磨性；在钢件、铸铁上应用能提高螺纹孔的耐用性，并能解决因各种振动而引起的螺纹松动、疲劳断裂问题，提高螺钉连接时的耐疲劳强度[3]。对已出现螺纹损伤的蒸汽发生器密封组件螺纹孔，用螺纹丝套进行修复，是经济、有效、快速的修复手段。
4.2 螺纹丝套的选用
针对蒸汽发生器一次侧人孔、二次侧人孔、二次侧手孔和二次侧眼孔螺纹损伤的问题，螺纹丝套快速修复方法选用的螺纹丝套规格如表3所示。
4.4 螺纹丝套的安装与拆除
螺纹丝套是利用一个专用工具卡住其安装柄，通过旋动安装柄使其直径缩小而沿着螺纹线旋入套扣螺孔内。在螺纹丝套安装到位后，用专用工具将安装柄折断，并对螺纹丝套进行目视、尺寸检查，包括通止规检查和螺纹孔垂直度检查，检查合格后接受。
如果螺纹丝套安装不好或者损坏，应当使用锥形带刃口的卸套工具，加力按下手柄反螺纹方向旋转取出螺纹丝套，且不损伤套扣螺孔内螺纹。
5 结论
针对蒸汽发生器一次侧人孔、二次侧人孔、二次侧手孔和二次侧眼孔螺纹损伤的问题，螺纹孔材料强度、硬度低于螺栓材料强度、硬度是螺纹出现损伤的原因，专用工装保护和清理干净能够避免螺纹损伤现象的出现。对于已出现损伤的螺纹孔，螺纹丝套修复方法能够经济、快速、有效解决螺纹孔损伤问题。
参考文献
[1] 刘振凤，郝玲波. CPR1000蒸汽发生器的结构分析[J]. 一重技术，2010，3：17-20.
[2] 明文，张宵铭. 钢丝螺套——“武装到牙齿”的紧固件新兵[J]. 现代零部件，2006，4：86-87.
[3] 石海明. 钢丝螺套的应用及其安装[J]. 机械工业标准化与质量，2001，12：29-32.
论文作者:王春光,张智勇,翁凤武
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/8
标签：螺纹论文; 发生器论文; 蒸汽论文; 损伤论文; 螺栓论文; 材料论文; 强度论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;