摘要：通過對1000MW等級核電機(jī)組主泵下電機(jī)支座的研制，闡述了下電機(jī)支座錐體、U形支撐成形、加工，上蓋板、法蘭組件防變形等制造難點的控制。

下電機(jī)支座為軸封式反應(yīng)堆冷卻劑泵重要支撐件之一，結(jié)構(gòu)如圖1所示。其結(jié)構(gòu)形式及制造工藝與常規(guī)火電和石化產(chǎn)品完全不同，制造要求嚴(yán)格，需要采取有效措施控制產(chǎn)品質(zhì)量。

1核電機(jī)組主泵下電機(jī)支座結(jié)構(gòu)特點、參數(shù)及零部件規(guī)格

整體為對稱結(jié)構(gòu)，由底座、上法蘭及裝焊于兩者之間的錐體、內(nèi)圓筒構(gòu)成整體框架，在錐體及內(nèi)圓筒開口處裝焊U型支撐，內(nèi)圓筒與錐體之間的空間內(nèi)裝焊弧板、側(cè)板及底板，與錐體一起構(gòu)成油箱，兩個油箱通過連通管相連，在上法蘭內(nèi)圓處裝有上蓋板、法蘭，在下支座外部裝有擋板、支撐板及磁翻柱液位計等附件，整體尺寸要求嚴(yán)格，需通過對生產(chǎn)中各個工序細(xì)致的控制來保證，包括零件的下料、加工、坡口成型等，同時對焊接質(zhì)量及焊接防變形方面也有很高的要求。

主要零部件材質(zhì)及規(guī)格見表1。

2核電機(jī)組主泵下電機(jī)支座制造關(guān)鍵要點

為保證產(chǎn)品制造質(zhì)量，在產(chǎn)品生產(chǎn)前制作了相應(yīng)的模擬件，對主要零部件進(jìn)行成形及加工試驗。主要制造技術(shù)難點：錐體制造、U形支撐制造、蓋板+法蘭組件防變形控制。下面分別進(jìn)行介紹。

2.1錐體制造

錐體是下電機(jī)支座中的主要零件，如圖1所示，zui終成形公差要求嚴(yán)格，大、小口直徑尺寸公差為d±4mm，同軸度不大于4mm，環(huán)縫坡口加工成型后公差為28±2mm，錐體采用1/2拼接，分別在兩塊板的一側(cè)預(yù)彎，冷卷+冷校圓成形。

為保證錐體成型公差和坡口加工公差滿足要求，對錐體下料、預(yù)彎、卷/校圓、坡口加工及焊接等每一步都進(jìn)行控制。下料時，采用數(shù)控氣割下料，保證大、小口尺寸準(zhǔn)確，并留有預(yù)彎直邊余量；預(yù)彎及卷校園時采用樣板比較，根據(jù)樣板測量情況，及時進(jìn)行調(diào)整；卷制及精校圓時，通過調(diào)節(jié)卷制參數(shù)，盡量減小錐體成形偏差；錐體縱縫焊接時給出合理焊接順序控制焊接變形。

環(huán)縫坡口見圖2，其中28mm為斜向垂直尺寸，轉(zhuǎn)化成平面尺寸為28.5mm。根據(jù)錐體角度計算tg11°=0.2mm，計算可得高度每降低5mm，坡口28.5mm尺寸增加(大口)或減少（小口）1mm，需要多次、多位置測量，邊加工、邊測量、邊計算，確定加工量，確保坡口尺寸滿足圖紙公差要求。錐體上的U型支撐開口尺寸大，氣割U型支撐處開口后容易發(fā)生變形。為解決這一問題，氣割U形支撐開口前，在錐體大、小口分別裝焊環(huán)形支撐；同時為盡量減小變形對后續(xù)工序造成的影響，保證錐體與上法蘭、底座對接位置準(zhǔn)確，只將錐體與上法蘭相焊側(cè)200mm長坡口氣割、加工坡口，這是考慮到由于刀具尺寸限制，如果全部坡口都放到zui后加工，必然在與上法蘭相焊的根部造成坡口加工不到位的情況，所以剩余部分坡口在錐體與底座、上法蘭焊好后再氣割、機(jī)加工坡口，如圖3所示。

2.2U形支撐制造

U型支撐外形見圖4，裝配于錐體、內(nèi)圓筒與上法蘭之間，U型支撐整體氣割下料后冷壓成型，數(shù)控銑加工縱縫及側(cè)面坡口成型。開口間距900±3mm，公差要求高，成形難度大。考慮U形支撐結(jié)構(gòu)特點，提制了如圖5所示的專用模具，利用8000t油壓機(jī)壓制成形。

在壓制試驗過程中出現(xiàn)了900mm間距超差問題，通過改進(jìn)工件對正方法、增加中間測量加以解決。

常規(guī)找正方法為上模中心線、工件壓制線、下模中心線對正，詳見圖6所示，工件長度小于模具長度，只能靠肉眼對線找正，精度較差，只能用于粗加工，滿足不了精加工件的制造要求。

由于上模半徑為R150，所以改進(jìn)方法為在壓制線兩側(cè)各偏移150mm劃壓制輔助找正線，上模與工件壓制線對正時，使用直角尺，利用工件輔助找正線，檢測上模兩側(cè)是否與工件輔助找正線對齊，如圖7所示，調(diào)整工件位置直至合格；工件一側(cè)壓制完成后應(yīng)從中心線返尺測量，根據(jù)所測結(jié)果微調(diào)另一條壓制線位置，通過以上措施使工件間距滿足公差要求。

進(jìn)行U形支撐壓制試驗時，由于工件與下模接觸位置處存在銹蝕，且下模圓角為R10，圓角較小，造成工件、下模兩側(cè)在接觸面存在劃傷，如圖8所示。

經(jīng)過分析，從以下三個方面采取措施：第一，修理模具，將R10改為R50，使接觸位置無明顯尖角；第二，壓制前修磨工件與下模接觸位置，降低摩擦力；第三，在下模與工件接觸處涂抹潤滑油。通過以上3個措施，解決了接觸面劃傷問題。

U形支撐在側(cè)面有與內(nèi)圓筒相焊的環(huán)縫坡口，端部有與上法蘭相焊的縱縫坡口，如圖9、10所示。

銑加工設(shè)備選用數(shù)控銑鏜床，根據(jù)U型支撐尺寸結(jié)構(gòu)及現(xiàn)有加工設(shè)備，制定工藝流程如下：

(1)銑加工縱縫坡口成型；

(2)利用機(jī)床輔助劃找正用線；

(3)數(shù)控銑加工U型支撐與半圓筒相焊側(cè)坡口；

(4)氣割U型支撐與錐體相焊側(cè)余量；

(5)數(shù)控銑加工錐體側(cè)曲面。

縱縫坡口加工分為粗加工及精加工兩個工步。粗加工去除毛坯的大部分余量，精加工至設(shè)計尺寸，并提高加工表面光潔度。

2.3蓋板防變形

如圖11所示，法蘭上表面與上法蘭上表面之間的高度尺寸公差為50（±0.3）mm，法蘭厚度整體加工后為20（±0.2）mm，尺寸公差要求嚴(yán)格，蓋板為折彎結(jié)構(gòu)，如圖12所示，造成裝焊蓋板時，必然發(fā)生焊接變形，并且在熱處理時，組件會在應(yīng)力發(fā)生釋放后，發(fā)生變形，易造成整體加工時余量不夠。

采取如下工藝措施進(jìn)行控制：①將法蘭厚度增加至30mm。考慮到蓋板變形不易控制，經(jīng)與設(shè)計溝通，將蓋板厚度改為30mm；②制作防變形工裝。工裝與蓋板+法蘭組件一同裝配，熱處理后拆除。如圖13所示，法蘭下料時內(nèi)圓留有較大余量，在法蘭內(nèi)圓余量上加工螺栓孔，將組件與防變形工裝一起裝配，再進(jìn)行蓋板與上法蘭之間的焊接，以控制法蘭及蓋板在焊接過程中變形；③反變形。預(yù)估變形量，將法蘭裝配位置提高一定尺寸。

通過以上措施的控制，保證法蘭滿足后續(xù)加工要求。

3結(jié)束語

通過對1000MW等級核電主泵下電機(jī)支座制造工藝的研究，對錐體、U形支撐，蓋板+法蘭組件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，制定有效的工藝措施解決錐體、U形支撐成形、加工，蓋板+法蘭防變形等技術(shù)難題，為后續(xù)相關(guān)核電支撐件產(chǎn)品制造積累經(jīng)驗。