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[摘 要]本文针对AP1000主管道ADS-4分段管嘴打磨研究开发了一种在管道内部相贯线部分机械打磨的新方法，解决了曲形面UT厚误差大、内外划线校核、警戒线和最终尺寸线绘制、马鞍面截面壁厚测量和圆弧半径尺寸验收等问题，为后续AP1000核电机组主管道ADS-4分段管嘴打磨提供施工经验，以及施工工艺改进提供参考与指导。
[关键词]AP1000， ADS-4，管嘴，打磨
中图分类号：F426.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）21-0061-01
1、概述
1.1 工程概况
AP1000三门核电1号机组热试期间，主管道B回路ADS-4级管道发生振动，美国西屋公司发布设计修改文件，要求打磨ADS-4管嘴后缘部分（靠近蒸汽发生器侧，90°～270°部位）。
1.2 技术要求
内部半径需从0.375 "[9.52mm]圆滑过渡打磨到4.75"[120.65mm]（+.25 "/-.00 "）（月牙形），且90°～180°和270°～180°两个半区内每个角度打磨后的圆弧半径R值尺寸要求不一样。为了方便控制，设计只给出对应13个方位角度（90°、105°、120°、135°、150°、165°、180°、195°、210°、225°、240°、255°和270°）的内部半径打磨后最终R角尺寸与最小壁厚Tn值要求，剩余的13个方位之间区域要求圆滑过渡即可，见图1.2和
2、ADS-4分段管嘴打磨工艺
2.1 管嘴内表面金相检测
在管道内部未防护之前，管嘴内表面打磨区域未打磨前进行金相检测工序，测定原始晶粒度。
2.2 管嘴内外表面12等分线绘制
1）管嘴内表面12等分线绘制
确定主管道和ADS-4管道中线位置。
若ADS-4管嘴中心不在主管道中心线上（ADS-4管嘴中心线与主管道中心线偏差要求<1.524mm），将主管道中心线平行移到ADS-4管嘴中心，确定ADS-4管嘴最高点（0°和180°），将ADS-4管嘴内径周长进行24等分（确定90°和270°），最后画出打磨半区内表面12等分线。
2）管嘴外表面12等分线绘制
确定主管道外表面顶部中心线，再利用激光放线仪找出ADS-4管道外表面0o基准线。最后使用工具画出管嘴外表面12等分线。
2.3 管嘴内表面打磨最终尺寸线和警戒线绘制
根据主管道热段和ADS-4管嘴内外径理论尺寸及13个方向最终R角打磨要求，利用三维仿真绘图软件进行ADS-4管嘴仿真建模拟合，将需要打磨的区域在三维模型上进行绘制，再将三维模型上的打磨警戒线与最终尺寸线按1：1比例转化到二维平面图形上，后将转化的二维平面图形输出打印在图纸上。
2.4 管嘴原始壁厚测量及内外表面取形绘图
采用UT测厚的方法测量ADS-4分段管嘴管台上12等分线上、下基准点处厚度。
用取形尺从上基准点开始一直取到主管道马鞍面上，将取下来的形状画在对应角度图纸上，依次完成13个方位外部取形。
以管台上、下基准点处厚度为基准，依次完成内表面13个方位取形并绘制在相应方位的图纸上。
2.5 管嘴打磨后壁厚预评估
用最终R角检测卡板在取形图上画出打磨后理论成形弧度，根据圆弧切点法则确定圆弧中点（即圆弧两个切点之间的弦长垂直中心线经过圆弧中点），内外取形线圆弧中点之间的距离即为壁厚。将理论成形弧度壁厚測量出来并与设计允许最小壁厚进行比较，得出打磨后满足设计Tn值余量，预评估打磨后管嘴之间过渡区域壁厚能否满足设计要求。
2.6 管嘴内部机械打磨
1）机械打磨装置安装
为了使主管道管嘴打磨满足设计要求，制作一套打磨装置安装在主管道内。
2）圆弧台阶打磨
根据实际情况和磨光片厚度，台阶之间间隔3°～5°。打磨过程中需时刻注意进刀点离上下两条警戒线的距离，控制好进刀量（≤1mm）。
每完成一个区域的打磨及过程中，用相应部位的打磨过程卡板测量磨削圆弧与卡板的拟合度，检查是否有过切现象。
2.7 管嘴内部手工打磨
1）方位线打磨
按照对应方位标定过的最终打磨卡板形状依次完成90°、105°、……、255°和270°的13个截面R角打磨，打磨只能从上（ADS-4管嘴）往下（主管道）的单向打磨，不能左右摆动，抛光片接触面越小越好。打磨过程中使用最终卡板测量打磨量。
2）方位线之间区域圆滑过渡打磨
11个方位线（不包含90°和270°）手工打磨完成且验收合格后，进行方位线之间区域圆滑过渡打磨。
过渡区域的打磨方法遵循方位线的打磨方法，打磨只能从上（ADS-4管嘴）往下（主管道）的单向打磨，不能左右摆动，打磨过程中不能碰到左右的方位线。
3）整体圆滑过渡抛光
整体圆滑过渡抛光时，从上（ADS-4管嘴）往下（主管道）的单向打磨，不能左右摆动。
2.8 管嘴打磨半径R检查及验收
采用最终打磨卡板和塞尺依次对13个方位进行R角验收，使用塞尺测量间隙。
2.9 管嘴打磨最小壁厚Tn检查及验收
1）外壁取形线复印
ADS-4管嘴外壁13个方位形状可沿用之前取得形状，将打磨前取形图上的外壁取形线复印在另外13张图纸上，并标记对应方位号。
2）13个方位内部取形
打磨后取形和打磨前取形要求一样，每个截面需分多次取形，每次取形必须要有两个重合点和上一次取形重合，取形尺需与角度线对齐，以上下基准点为参考，将取下的形状在对应方位的图纸上描绘，依次完成13个方位内部取形。 3、ADS-4分段管嘴打磨难点分析
3.1 管嘴内表面打磨最终尺寸线和警戒线绘制
难点：ADS-4分段管嘴打磨形状是圆弧曲面，无法直接在曲面上使用以往平面划线的方法来准确绘制出打磨最终尺寸线和警戒线。
解决措施：根据主管道热段和ADS-4管嘴内外径理论尺寸及13个方向最终R角打磨要求，利用三维仿真绘图软件进行ADS-4管嘴仿真建模拟合，将需要打磨的区域在三维模型上进行绘制，再将三维模型上的打磨警戒线与最终尺寸线按1：1比例转化到二维平面图形上，后将轉化的二维平面图形输出打印在图纸上。
3.2 管嘴壁厚测量
难点：ADS-4分段管嘴打磨区域结构多变，内外壁非直线平行构成，不满足以往利用超声仪器测量管道厚度要求。
解决措施：以UT测量管台厚度为基准，使用取形尺将内外壁形状按照1：1的比例绘制在图纸上。根据圆弧切点法则确定圆弧中点，内外取形线圆弧中点之间的距离即为壁厚，可用直尺测量1：1仿制的管嘴壁厚，
3.3 管嘴最小壁厚打磨余量小
难点：根据预评估的最小壁厚打磨余量为0.3mm，打磨技术要求极高。
解决措施：
1） 打磨方法
ADS-4分段管嘴打磨分为机械粗打磨、方位线手工精打磨、方位线间过渡区域精打磨和整体抛光。
2）过程控制
打磨过程中，打磨量参照最终打磨尺寸线和警戒线，使用半径R值过程检测和最终检测卡板测量。
3）人员技能培训
按照指导要求，打磨前和打磨过程中，对打磨人员进行持续性的安全及技术交底和实操练习。
4、结论
AP1000三门1#机组主管道ADS-4分段管嘴打磨是全球第一次对已安装的主管道设备进行重大设计修改，无任何可借鉴经验，是公认的施工难题。通过对AP1000三门核电1#机组主管道ADS-4分段管嘴打磨的工艺和打磨方法的研究和实施，充分证明了在自制模拟件和正式模拟件工艺试验的基础上开发出的整套管嘴内部打磨新方法、曲形截面壁厚测量及曲面尺寸划线技术新方法是正确可行的，实体施工质量是可控的。形成并提升了多项技术的自主创新能力，打造了一支优秀的核电建造队伍，为后续AP1000核电项目提供了示范和借鉴经验。
[关键词]AP1000， ADS-4，管嘴，打磨
中图分类号：F426.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）21-0061-01
1、概述
1.1 工程概况
AP1000三门核电1号机组热试期间，主管道B回路ADS-4级管道发生振动，美国西屋公司发布设计修改文件，要求打磨ADS-4管嘴后缘部分（靠近蒸汽发生器侧，90°～270°部位）。
1.2 技术要求
内部半径需从0.375 "[9.52mm]圆滑过渡打磨到4.75"[120.65mm]（+.25 "/-.00 "）（月牙形），且90°～180°和270°～180°两个半区内每个角度打磨后的圆弧半径R值尺寸要求不一样。为了方便控制，设计只给出对应13个方位角度（90°、105°、120°、135°、150°、165°、180°、195°、210°、225°、240°、255°和270°）的内部半径打磨后最终R角尺寸与最小壁厚Tn值要求，剩余的13个方位之间区域要求圆滑过渡即可，见图1.2和
2、ADS-4分段管嘴打磨工艺
2.1 管嘴内表面金相检测
在管道内部未防护之前，管嘴内表面打磨区域未打磨前进行金相检测工序，测定原始晶粒度。
2.2 管嘴内外表面12等分线绘制
1）管嘴内表面12等分线绘制
确定主管道和ADS-4管道中线位置。
若ADS-4管嘴中心不在主管道中心线上（ADS-4管嘴中心线与主管道中心线偏差要求<1.524mm），将主管道中心线平行移到ADS-4管嘴中心，确定ADS-4管嘴最高点（0°和180°），将ADS-4管嘴内径周长进行24等分（确定90°和270°），最后画出打磨半区内表面12等分线。
2）管嘴外表面12等分线绘制
确定主管道外表面顶部中心线，再利用激光放线仪找出ADS-4管道外表面0o基准线。最后使用工具画出管嘴外表面12等分线。
2.3 管嘴内表面打磨最终尺寸线和警戒线绘制
根据主管道热段和ADS-4管嘴内外径理论尺寸及13个方向最终R角打磨要求，利用三维仿真绘图软件进行ADS-4管嘴仿真建模拟合，将需要打磨的区域在三维模型上进行绘制，再将三维模型上的打磨警戒线与最终尺寸线按1：1比例转化到二维平面图形上，后将转化的二维平面图形输出打印在图纸上。
2.4 管嘴原始壁厚测量及内外表面取形绘图
采用UT测厚的方法测量ADS-4分段管嘴管台上12等分线上、下基准点处厚度。
用取形尺从上基准点开始一直取到主管道马鞍面上，将取下来的形状画在对应角度图纸上，依次完成13个方位外部取形。
以管台上、下基准点处厚度为基准，依次完成内表面13个方位取形并绘制在相应方位的图纸上。
2.5 管嘴打磨后壁厚预评估
用最终R角检测卡板在取形图上画出打磨后理论成形弧度，根据圆弧切点法则确定圆弧中点（即圆弧两个切点之间的弦长垂直中心线经过圆弧中点），内外取形线圆弧中点之间的距离即为壁厚。将理论成形弧度壁厚測量出来并与设计允许最小壁厚进行比较，得出打磨后满足设计Tn值余量，预评估打磨后管嘴之间过渡区域壁厚能否满足设计要求。
2.6 管嘴内部机械打磨
1）机械打磨装置安装
为了使主管道管嘴打磨满足设计要求，制作一套打磨装置安装在主管道内。
2）圆弧台阶打磨
根据实际情况和磨光片厚度，台阶之间间隔3°～5°。打磨过程中需时刻注意进刀点离上下两条警戒线的距离，控制好进刀量（≤1mm）。
每完成一个区域的打磨及过程中，用相应部位的打磨过程卡板测量磨削圆弧与卡板的拟合度，检查是否有过切现象。
2.7 管嘴内部手工打磨
1）方位线打磨
按照对应方位标定过的最终打磨卡板形状依次完成90°、105°、……、255°和270°的13个截面R角打磨，打磨只能从上（ADS-4管嘴）往下（主管道）的单向打磨，不能左右摆动，抛光片接触面越小越好。打磨过程中使用最终卡板测量打磨量。
2）方位线之间区域圆滑过渡打磨
11个方位线（不包含90°和270°）手工打磨完成且验收合格后，进行方位线之间区域圆滑过渡打磨。
过渡区域的打磨方法遵循方位线的打磨方法，打磨只能从上（ADS-4管嘴）往下（主管道）的单向打磨，不能左右摆动，打磨过程中不能碰到左右的方位线。
3）整体圆滑过渡抛光
整体圆滑过渡抛光时，从上（ADS-4管嘴）往下（主管道）的单向打磨，不能左右摆动。
2.8 管嘴打磨半径R检查及验收
采用最终打磨卡板和塞尺依次对13个方位进行R角验收，使用塞尺测量间隙。
2.9 管嘴打磨最小壁厚Tn检查及验收
1）外壁取形线复印
ADS-4管嘴外壁13个方位形状可沿用之前取得形状，将打磨前取形图上的外壁取形线复印在另外13张图纸上，并标记对应方位号。
2）13个方位内部取形
打磨后取形和打磨前取形要求一样，每个截面需分多次取形，每次取形必须要有两个重合点和上一次取形重合，取形尺需与角度线对齐，以上下基准点为参考，将取下的形状在对应方位的图纸上描绘，依次完成13个方位内部取形。 3、ADS-4分段管嘴打磨难点分析
3.1 管嘴内表面打磨最终尺寸线和警戒线绘制
难点：ADS-4分段管嘴打磨形状是圆弧曲面，无法直接在曲面上使用以往平面划线的方法来准确绘制出打磨最终尺寸线和警戒线。
解决措施：根据主管道热段和ADS-4管嘴内外径理论尺寸及13个方向最终R角打磨要求，利用三维仿真绘图软件进行ADS-4管嘴仿真建模拟合，将需要打磨的区域在三维模型上进行绘制，再将三维模型上的打磨警戒线与最终尺寸线按1：1比例转化到二维平面图形上，后将轉化的二维平面图形输出打印在图纸上。
3.2 管嘴壁厚测量
难点：ADS-4分段管嘴打磨区域结构多变，内外壁非直线平行构成，不满足以往利用超声仪器测量管道厚度要求。
解决措施：以UT测量管台厚度为基准，使用取形尺将内外壁形状按照1：1的比例绘制在图纸上。根据圆弧切点法则确定圆弧中点，内外取形线圆弧中点之间的距离即为壁厚，可用直尺测量1：1仿制的管嘴壁厚，
3.3 管嘴最小壁厚打磨余量小
难点：根据预评估的最小壁厚打磨余量为0.3mm，打磨技术要求极高。
解决措施：
1） 打磨方法
ADS-4分段管嘴打磨分为机械粗打磨、方位线手工精打磨、方位线间过渡区域精打磨和整体抛光。
2）过程控制
打磨过程中，打磨量参照最终打磨尺寸线和警戒线，使用半径R值过程检测和最终检测卡板测量。
3）人员技能培训
按照指导要求，打磨前和打磨过程中，对打磨人员进行持续性的安全及技术交底和实操练习。
4、结论
AP1000三门1#机组主管道ADS-4分段管嘴打磨是全球第一次对已安装的主管道设备进行重大设计修改，无任何可借鉴经验，是公认的施工难题。通过对AP1000三门核电1#机组主管道ADS-4分段管嘴打磨的工艺和打磨方法的研究和实施，充分证明了在自制模拟件和正式模拟件工艺试验的基础上开发出的整套管嘴内部打磨新方法、曲形截面壁厚测量及曲面尺寸划线技术新方法是正确可行的，实体施工质量是可控的。形成并提升了多项技术的自主创新能力，打造了一支优秀的核电建造队伍，为后续AP1000核电项目提供了示范和借鉴经验。