一種用于核電常規島異徑非同心聯箱直線度的測量方法

向偉 于明

（東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司，四川德陽 618000）

電站蒸汽轉換系統中一般存在多種聯箱，主要有：主蒸汽聯箱、旁路聯箱、疏水及抽汽聯箱等等。聯箱的作用主要有以下幾點：1、將管徑不等、用途不同的管子通過聯管有機的連接在一起；2、混合工質、交換工質位置，減少熱偏差；3、減少各管線與設備連接接頭。目前由東方鍋爐承接的核電常規島聯箱，其設計、制造及檢驗均按照GB150執行。聯箱筒身一般較長，需要多段筒節進行拼焊，其裝配焊接后的整體直線度應滿足GB150中1‰的要求。若聯箱直線度不合格不僅影響著電廠設備的安裝，同時直線度過大產生的彎曲應力會影響設備安全運行，而且聯箱在運行時處于高溫、高壓狀態，直線度過大會加速介質對筒身的腐蝕。因此我們需要在制造過程中對聯箱的直線度加以控制。

我們常見的聯箱一般為等徑同心聯箱，其各段筒節中心均在一條線上且筒體內、外徑相等，結構圖如圖1所示。對于該類聯箱的直線度測量，按照GB150.4-2011第6.5.4的要求選取聯箱的4個相線（0°、90°、180°、270°即本文中表述的I、II、III、IV相線）進行測量[1]。此類聯箱外形結構簡單，我們一般選擇經濟實用的“等高塊+粉線+鋼板尺”的方法進行測量。測量方法一般如下：將聯箱放置到工位，將被測相線調至聯箱正左或正右側（避免由于重力原因導致粉線下垂所引起的測量誤差）；然后在相線上放置等高塊及拉直粉線；再用鋼板尺測量等高塊高度，按標準要求多次測量粉線至筒身相線的垂直距離；最后用粉線至筒身的垂直高度減去等高塊的高度即為筒身該處的直線度。

圖1 等徑同心聯箱結構示意圖

本次我們需要研究的聯箱其筒身有多個筒節及異徑接頭組成，該類聯箱僅有一條相線在一個平面上，其余三條相線都不在一個平面上，其結構示意圖如圖2。若圖2所示聯箱采取“粉線+等高塊”法進行測量，Ⅰ相線直線度可以直接測量，Ⅲ相線可以換算測量，Ⅱ/Ⅳ相線由于各筒節中心不在一條直線上無法測量筒身Ⅱ/Ⅳ相線上各點與粉線的距離，從而無法得出聯箱在這兩個相線上的直線度，這使得我們需要采用其他方法才能測得該類聯箱整體直線度。下面我們介紹一種使用激光經緯儀作為輔助工具測量聯箱直線度的方法。

圖2 異徑非同心聯箱結構示意圖

1 使用激光經緯儀作為輔助工具測量異徑不同心聯箱的方法

1.1 設備的選取

激光是一種方向性極強、能量十分集中的光輻射，其對于實現測量過程的高精度、方便性及自動化照準是十分有利的。激光電子經緯儀是在電子經緯儀的基礎上，增加激光發射系統（635nm半導體激光發射器）制造而成。激光通過望遠鏡發射出來，與望遠鏡照準軸保持同軸同焦。因此激光電子經緯儀除了測角精度高外，還提供了一條可見激光便于輔助大型機械部件的裝配、檢測。

我們采用的激光經緯儀型號為LP402L,由蘇州一光儀器有限公司制造，經中國測試技術研究院檢定后使用。其有如下特點，故可以作為測量輔助設備：①激光經緯儀能夠發射一束能在一定距離范圍內聚焦的激光，且其聚光后焦點小能夠大大減少測量誤差，目前我們使用的激光經緯儀聚焦后光斑可調節至直徑2.5mm；②激光在空氣密度相近、距離較近的情況下其直線性良好，不受重力影響，因此對被檢工件的擺放位置要求要比“粉線+等高塊”法寬松；③激光經緯儀在繞水平或垂直移動激光束時其水平性及垂直性良好；④激光經緯儀使用目鏡觀測，其遠距讀數清晰度較高（本次我們使用的LP402L望遠鏡放大倍率為30X，分辨率為4″）。

另外本測量方法還需要用到鋼直尺及磁鐵等。

1.2 測量前的準備

1.2.1 將被檢工件（異徑非同心聯箱）放置在可以轉動的滾輪座上，用水平尺及吊線夾等工具對工件位置進行調節，使其相線與筒節中心線所構成的平面與地平面平行或垂直，其與地面平行度或垂直度越好，測量誤差越??；

1.2.2 檢查激光經緯儀經過法定計量單位檢校合格且在有效期內，根據工件的大小和現場實際情況選擇合適的激光經緯儀放置地點，確保儀器和被檢工件之間無障礙物且最近距離大于1.5米。將激光經緯儀放置在三腳架上后打開激光經緯儀檢查激光能否正常開關和聚焦，然后檢查經緯儀目鏡十字線中心點和激光聚焦后光斑中心點是否重合，兩者重合方可開始工作。

1.3 測量

1.3.1 I相線直線度的測量，選取筒節1端部A點、筒節4端部B點（如圖2所示）。調節激光經緯儀發射一束激光使激光束距離A點、B點的垂直距離均為L，其具體操作方法為：將鋼板尺放置在A點處，調整激光掃過A點鋼板尺的刻度為L，再將鋼板尺放置在B點處，調整激光掃過B點鋼板尺的刻度為L，最后復核A、B兩點激光掃過鋼板尺的距離是否為L。這樣就構成了一個兩點等高的光線，此時激光經緯儀保持不動，每隔一定距離（此距離需要根據每個制造廠家、合同來確定具體數值）測量I相線到激光的距離LI，同時記錄L和LI。

1.3.2 II（IV）相線直線度的測量，首先分別測量圖2中H1、H2、H3，注意測量H1、H2、H3的值時選點位置需在大小頭端附近，不能在筒節上，另外至少要避開焊縫100mm。然后選取筒節1端部C點、筒節4端部D點（如圖2所示）。調節激光光束使其距C點距離為L，距D點距離為H1+H2+H3+L，使激光束與聯箱各筒節上II（IV）相線平行。水平或垂直移動激光束（此時激光束的水平或垂直移動應根據工件II（IV）相線測量前工件擺放情況而定，若II（IV）相線在上方則水平移動激光束，若II（IV）相線在兩側則是垂直移動激光束），每隔一定距離測量筒節1上II（IV）相線與激光束距離S1、筒節2上II（IV）相線與激光束距離S2、筒節3上II（IV）相線與激光束距離S3、筒節4上II（IV）相線與激光束距離S4，記錄L、H1、H2、H3、S1、S2、S3、S4。

1.3.3 III相線的直線度測量可以參照II（IV）的測量。

1.4 數據的處理

1.4.1 I相線的異徑聯箱整體直線度：LI與L進行差值比較得出的值取絕對值，其最大值就是I相線筒身整體直線度。

1.4.2 II（IV）相線的異徑聯箱整體直線度：將S1、S2-H1、S3-H1-H2、S4-H1-H2-H3分別與L進行差值比較得出的值取絕對值，其最大值就是整個聯箱在II（IV）相線的直線度。

2 本方法的其他用途

本文所列方法不僅適用于異徑不同心聯箱直線度的測量，同時也適用于多種結構的聯箱及聯箱處于不同放置或安裝位置的直線度測量，譬如：①等徑同心聯箱可按照1.3.1對四個相線進行測量。②非等徑同心聯箱可按照1.3.2對四個相線進行測量。③當聯箱處于固定狀態無法轉動時，只需調整激光束使其與被測相線平行即可測出被測位置的直線度。

3 結語

產品的直線度是衡量產品是否合格的一項重要指標，其會影響到設備的后續現場安裝及使用壽命。按照GB150設計、制造及檢驗的聯箱其準確的定義應該為壓力容器，其質量的好壞直接影響到人民生命財產的安全，只有制造出合格的產品，人民的生命財產才能得到保障。