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摘 要 近年来，随着装备制造业的大力发展，国内大型装备制造能力不断提升，各类大型复杂装备的不断投入使用并不断发挥巨大的作用，我国的基础工业呈现出跨越式发展的繁荣景象，核工业的大发展就是一个很好的例证。然而，快速发展也遇带来了很多亟待解决的问题，下面笔者就某一大型装备在狭小空间、复杂工况下，发生了螺栓咬死现象，导致本体螺栓孔损伤的案例开展修复的情况进行总结探讨。
关键词 狭小空间；螺栓孔；修复工艺
中图分类号 TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）105-0105-02
近年来，随着装备制造业的大力发展，国内大型装备制造能力不断提升，各类大型复杂装备的不断投入使用并不断发挥巨大的作用，我国的基础工业呈现出跨越式发展的繁荣景象，核工业的大发展就是一个很好的例证。然而，快速发展也遇带来了很多亟待解决的问题，下面笔者就某一大型装备在狭小空间、复杂工况下，发生了螺栓咬死现象，导致本体螺栓孔损伤的案例开展修复的情况进行总结探讨。
1现场工况简介
某核反应堆一回路蒸汽发生器人孔座在打开人孔盖进行内部设备维修时发生1根人孔螺栓“咬死”无法拆卸的情况，初步判断人孔座内螺纹已经和螺栓螺纹 “咬死”，如果继续用液压扳手施力可能会造成人孔座内螺纹发生更大损伤，为了避免带来更大的损失，现场立即停止施工，并组织专家成立课题组研究解决问题。因为1）现场施工条件非常差，空间狭小，大型维修工具无法到现场施工，而发生问题的蒸汽发生器体积大，无法从现场转运至车间，只能立足现场维修；2）一回路设备带有较强的辐射介质，必须在较短时间内完成维修任务；3）维修周期要求紧张，整个工作必须在2个月内完成，否则会对整个工程的进度造成巨大影响。
2工艺方案探索及研究
面对上述复杂的工况条件和严酷的周期要求，课题组展开积极调研，终于在最短时间内拿出了问题的初步解决方案。该问题的主要难点在于如何将发生“咬死”的螺栓取出，因为人孔座为一回路压力边界，发生问题的螺栓孔和螺栓必须起到应有的紧固作用，一旦失效，就可能引发核安全事故，因此整个返修工作的首要任务是将问题螺栓完全取出，然后才能深入了解人孔座内螺纹的损伤情况，并根据实际情况做进一步处理。通过组织专家研究调研，制定出了运用磁力钻技术进行返修的主要思路，下面先将磁力钻做以简单介绍：
本工艺方案的第一步实现的主角为磁力钻。磁力钻又名磁座钻、吸铁钻等。英文名称：magnetic drill，其定义是带有磁座架，可吸附在钢铁构件上钻孔的电钻。见下图：
其结构主要由转子，定子，传动轴，导轨，传动齿轮组，线路板，电磁感应器线圈磁座，及其铝、高强塑料、铁顶铸体构成。其工作原理是通过机器本身底部的电磁铁，通电后产生磁性，可以直接吸附在大型钢结构件上，方便大型工件大孔钻。工作时，磁力钻通过电磁效应产生上千公斤的磁力，使之能够吸附在钢结构及结构件上，起到固定机器的作用，当打开机器开关时，机器转子部分高速旋转，再通过传动齿轮组带动传动轴旋转带动钻头运动，在需要钻孔的部位通过钻头进行切削加工钻孔，与火焰切孔相比钻出的孔精度较高，属于物理切削，不会产生化学反应，不会让材质变形。
经过深入调研发现，磁力钻的体积小、功率大、效率高、定位准确、可不同角度进行钻孔作业的特点非常适宜解决本文前面所述复杂工况条件下的螺栓问题，针对本文案例中出现的螺栓“咬死”情况，课题组首先需要将“咬死”的螺栓取出，而取出的螺栓的第一步就是要用磁力钻对问题螺栓进行芯部打孔并扩孔，按照发生咬死情况的复杂程度，课题组将问题解决方案分为三种情况，并根据三种情况确定了相应的工艺方案，简述如下：
1）情形一，首先用磁力钻对问题螺栓进行钻孔，如果“咬死”情况不严重，当螺栓钻孔后，和基体内螺纹接触残余部分螺栓应力得到释放，这时，采用震动扳手既可以拧下“咬死”的螺栓，然后就对内螺纹损伤情况进行复查，尺寸检查可运用通止规进行，表面质量可以借助内窥镜，着色探伤等方式进行初步判断。如损伤不严重，可以用同尺寸的丝攻进行返修处理；
经扩孔后取出的螺栓残余部分
2）情形二，如情形一的情况并未出现，即采用震动扳手仍然无法拧下“咬死”的螺栓，那可采用气割工具将螺栓伸出人孔座长段割除一部分，再用磁力钻对问题螺栓再进行打孔和扩孔到一定尺寸（见下图1），当然，打孔的具体尺寸要根据现场情况进行修正，如孔中心尺寸正好位于螺栓正中心，则在扩孔时可以适当加大扩孔孔径，但以不能伤及螺纹啮合区为准。最后可以用电动磨头深入螺栓孔内按下图（图2）方式打磨出三至四道槽，此时整个螺栓变为仅由螺牙底部不到1mm尺寸的环状物，其相连部位非常薄弱，用凿子沿螺栓中心轴向敲击就可轻易将问题螺栓的片段从人孔座内螺纹剥离（图2）。重复敲击就可分块将整个螺栓从人孔座螺孔中一一取出螺栓。取出螺栓后，对本体内螺纹进行全面尺寸和探伤考核，如损伤不严重，可以用情形一的中的方案进行返修处理。如损伤较严重，不能返修，可采用情形三的方式扩孔后单配大尺寸螺栓进行解决（不做赘述，具体见情形三）；
图1 钻孔和扩孔后的螺拴 图2 剥离螺栓片段示意图
3）情形三，如果上述方案都未在实际操作中实现，即螺纹“咬死”情况严重，已经完全和机体内螺纹咬合。可采用以下的修复方案，即利用磁力钻在原有问题螺栓位置逐级钻孔和扩孔，直至加工掉螺纹咬合区，然后配上螺丝攻工具进行重新攻丝（此时的攻丝尺寸要根据具体设备本身的强度及后配螺栓强度进行重新理论计算确定）。将磁力钻配合攻丝工具（见下图攻丝刀具）一同使用，就能比较方便的进行攻丝，攻丝工作完成后进行尺寸检查。
进口攻丝刀具
最后，对修复好的螺纹配好特定尺寸的螺栓，做好标识，整个返修过程即可完成。最终可对返修位置采用压力试验进一步考核。
当然，这三种情况施工过程中，还要注意以下问题：
1）施工区域下部应垫帆布或纸板，防止施工时产生的杂物污染其他区域；
2）在辐射场合要做好一定的防护措施；
3）人孔及螺栓、螺母拆下后应妥善保管，防止碰伤或表面污染；
4） 进入施工区域前需清点带入物品，防止将多余物带入返修区。
现场施工情况图片
3 结论
传统磁力钻诞生于20世纪中叶的欧洲，经过几十年的发展，磁力钻从最初的大体型逐渐发展到现今的轻便，小巧，功率强劲，可谓进步巨大。钻头除传统的麻花钻外，还有专用的高精度空心钻头。本次工艺方案和技术经课题组专业人员实验室研究并在实际工况中得到了充分验证，成功解决了发生在一回路狭小空间这一复杂工况下大型装备的螺孔的“咬死”问题，本工艺技术的成功运用完全可以用以解决复杂场合全工况下螺栓螺纹咬死问题，具有很强的借鉴作用。
参考文献
[1]陈亮，雷君召.浅谈一种小空间螺栓直线旋拧扳手的设计推广和应用.中小企业管理与科技（下旬刊）[J]，2011（3）.