本發(fā)明涉及核電站建造領(lǐng)域，尤其涉及一種在核電站鋼制安全殼的筒體上開設(shè)安裝閘門用的閘門安裝孔的方法。

背景技術(shù)：

核電站鋼制安全殼(cv)是ap1000堆型的核電站反應(yīng)堆廠房的內(nèi)層屏蔽結(jié)構(gòu)，該核電站鋼制安全殼是一種圓柱形的容器，由位于中部的圓柱形筒體和安裝在該圓柱形筒體上下兩端的兩個(gè)橢圓形封頭組成，且該核電站鋼制安全殼的設(shè)計(jì)直徑為39.624m，設(shè)計(jì)高度為65.633m。

在核電建造過程中，需在核電站鋼制安全殼上安裝兩個(gè)設(shè)計(jì)直徑為7010.2mm的閘門，因此，需在核電站鋼制安全殼的筒體1上開設(shè)兩個(gè)安裝閘門用的開孔直徑約為7015mm的閘門安裝孔11，如圖1所示，閘門安裝孔11的開孔坡口鈍邊的邊緣l位于閘門安裝曲面s上，其中，閘門安裝曲面s位于核電站鋼制安全殼的筒體1的內(nèi)壁si和外壁so之間。根據(jù)安裝要求，閘門安裝孔11的開孔坡口鈍邊的邊緣l在與該閘門安裝孔11的中心軸線垂直的垂直投影面m上的投影曲線l'為半徑r的圓，如圖2所示，該半徑r又稱為開孔目標(biāo)半徑。

目前，在施工現(xiàn)場(chǎng)常用的曲面開孔方法是先利用劃規(guī)在核電站鋼制安全殼的筒體的內(nèi)壁或外壁上畫出切割線，再利用切割機(jī)沿切割線進(jìn)行切割完成開孔操作。但是，由于受核電站鋼制安全殼的筒體的鋼板曲率的影響，利用劃規(guī)畫切割線，得到的切割線的誤差較大，進(jìn)而導(dǎo)致閘門安裝孔的開孔誤差較大，無法滿足閘門的安裝要求。

另外，在使用切割機(jī)在曲面上進(jìn)行切割時(shí)，為便于完成切割操作，切割機(jī)的切割頭必須在切割位置處與切割線所在曲面垂直，如圖3所示，即切割機(jī)的切割頭(圖中未示出)在核電站鋼制安全殼的筒體1的徑向線d上對(duì)鋼制安全殼的筒體1進(jìn)行切割，而非在垂直于垂直投影面m的切割方向線q上對(duì)鋼制安全殼的筒體1進(jìn)行切割。但是，由于核電鋼制安全殼的筒體1具有一定的厚度，而閘門安裝曲面s又位于鋼制安全殼的筒體1的內(nèi)壁si和外壁so之間，因此，切割形成的閘門安裝孔的開孔坡口鈍邊的邊緣在垂直投影面m上的投影曲線為長(zhǎng)軸半徑或短軸半徑等于切割曲線的投影圓半徑的橢圓。以切割線l1位于核電站鋼制安全殼的筒體1的內(nèi)壁si上為例，如圖3和4所示，切割機(jī)的切割頭(圖中未示出)與核電站鋼制安全殼的筒體1的內(nèi)壁si垂直，并在鋼制安全殼的筒體1的內(nèi)壁si上沿切割線l1對(duì)核電站鋼制安全殼的筒體1進(jìn)行切割。在切割線l1與豎直線ab的交點(diǎn)處，切割形成的閘門安裝孔的開孔坡口鈍邊的邊緣曲線l的開孔半徑r等于開孔目標(biāo)半徑r；在除切割線l1與豎直線ab的交點(diǎn)處外，切割形成的閘門安裝孔的開孔坡口鈍邊的邊緣曲線l的開孔半徑r均大于開孔目標(biāo)半徑r，即在閘門安裝曲面s上切割形成的閘門安裝孔的開孔坡口鈍邊的邊緣曲線l在垂直投影面m上的投影曲線l”為橢圓。由此可見，即使在核電站鋼制安全殼的筒體1的畫出的切割線l1的精度較高，切割機(jī)的切割頭切割得到的閘門安裝孔11依然無法滿足閘門的安裝要求。

為提高閘門安裝孔的開孔精度，使開設(shè)的閘門安裝孔能夠滿足閘門的安裝要求，通常選用線切割機(jī)或高壓水槍對(duì)核電站鋼制安全殼的筒體進(jìn)行切割形成閘門安裝孔。但是，由于在核電建造中對(duì)閘門的安裝精度較高，必須在閘門所在的核電站鋼制安全殼中的筒體1和封頭全部安全就位后，才能在筒體1上進(jìn)行放線開孔。而上述兩種切割設(shè)備僅適用于在車間內(nèi)進(jìn)行大批量、重復(fù)性的切割開孔作業(yè)，很難應(yīng)用在核電站鋼制安全殼的復(fù)雜施工現(xiàn)場(chǎng)。另外，由于上述兩種切割設(shè)備的采購(gòu)成本較高，且在核電站鋼制安全殼的筒體上開設(shè)閘門安裝孔為一次性作業(yè)，若為開設(shè)閘門安裝孔而專門采購(gòu)上述兩種切割設(shè)備，不僅導(dǎo)致施工成本增加，且施工成本的分配及其不合理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為提高開孔精度，降低開孔成本，縮短施工工期，本發(fā)明提出一種在核電站鋼制安全殼的筒體上開設(shè)閘門安裝孔的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟s1、在閘門中的套管的外壁上畫出若干條定位線，并在所述閘門的補(bǔ)強(qiáng)板的坡口鈍邊上標(biāo)記出與相應(yīng)的所述定位線位于同一徑向方向上的投影定位點(diǎn)；

步驟s2、在所述筒體上安裝所述閘門處開設(shè)臨時(shí)定位孔，且該臨時(shí)定位孔的安裝直徑大于所述套管的外徑并小于所述補(bǔ)強(qiáng)板的外徑；

步驟s3、吊裝所述閘門，使所述閘門中的套管插入到所述臨時(shí)定位孔中，并使所述閘門的補(bǔ)強(qiáng)板貼靠在所述筒體的內(nèi)壁上；調(diào)整所述閘門使所述閘門的安裝方位及安裝標(biāo)高均滿足所述閘門的安裝設(shè)計(jì)要求，并將所述閘門臨時(shí)安裝固定在所述筒體上；

步驟s4、利用定位標(biāo)尺畫出所述投影定位點(diǎn)在所述筒體的內(nèi)壁上的投影點(diǎn)：

所述定位標(biāo)尺包括直角平板和定位直桿，且所述直角平板的定位端和標(biāo)定端平行，所述直角平板的刻度面上設(shè)置有與所述定位端垂直且分度值相同的定位刻度尺和修正刻度尺，且所述定位刻度尺和所述修正刻度尺的起點(diǎn)位于與所述標(biāo)定端的端面平行的同一直線上；

畫所述投影點(diǎn)時(shí)，將所述直角平板的定位端貼靠在所述套管的外壁上，且所述直角平板的刻度面與位于同一徑向方向上的所述定位線和所述投影定位點(diǎn)對(duì)齊，所述定位直桿與所述定位刻度尺和所述修正刻度尺垂直并壓靠在所述直角平板的刻度面上，且所述定位直桿的劃線端抵壓在所述筒體的內(nèi)壁上；在所述筒體的內(nèi)壁上將所述定位直桿的劃線端與所述筒體的內(nèi)壁的接觸點(diǎn)標(biāo)記為所述投影定位點(diǎn)的投影點(diǎn)，并用弧線連接相鄰的兩個(gè)所述投影點(diǎn)得到切割初定曲線lc；

步驟s5、首先，利用繪圖軟件繪制出與所述筒體的尺寸相同的筒體模型和與所述閘門的尺寸相同的閘門模型；接著，在所述筒體模型的內(nèi)壁上繪制出與所述切割初定曲線lc的位置及尺寸均相同的模擬切割初定曲線l'c，并根據(jù)所述投影點(diǎn)的位置在所述模擬切割初定曲線l'c上標(biāo)記出與所述投影點(diǎn)位置相同的投影模擬點(diǎn)；繪制出所述閘門模型上經(jīng)過所述投影模擬點(diǎn)的模擬定位線，并在所述筒體模型中的閘門安裝模擬曲面上得出安裝模擬點(diǎn)；繪制所述筒體模型經(jīng)過所述安裝模擬點(diǎn)的徑向模擬線，并在所述筒體模型的內(nèi)壁上得出切割模擬點(diǎn)；最后，測(cè)量出所述切割模擬點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的模擬定位線之間的間距，即為開孔偏差修正值；

步驟s6、將所述閘門從所述臨時(shí)定位孔中退出，并在所述筒體的內(nèi)壁上將所述投影點(diǎn)向開孔中心軸線偏移得到修正定位點(diǎn)，且偏移量等于相應(yīng)的開孔偏差修正值；并用弧線連接相鄰的兩個(gè)所述修正定位點(diǎn)得到實(shí)際切割曲線ls；

步驟s7、在所述實(shí)際切割曲線ls的外側(cè)鋪設(shè)三維切割機(jī)的運(yùn)行軌道，將安裝在所述運(yùn)行軌道上的所述三維切割機(jī)的的切割頭調(diào)整至所述實(shí)際切割曲線ls的正上方，并沿所述實(shí)際切割曲線ls對(duì)所述筒體進(jìn)行切割得到所述閘門安裝孔。

采用該方法在核電站鋼制安全殼上開設(shè)閘門安裝孔時(shí)，可直接在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行開孔，而不用將核電站鋼制安全殼運(yùn)送到切割車間內(nèi)進(jìn)行切割，大大降低了閘門安裝孔的開孔成本；利用繪圖軟件測(cè)量得出閘門安裝孔的開孔偏差修正值，并利用該開孔偏差修正值對(duì)開孔用的切割線進(jìn)行修正，可避免開孔偏差對(duì)開孔精度的影響，大大提高了開孔精度。另外，該方法中采用由定位平板和定位直桿構(gòu)成的定位標(biāo)尺確定閘門的補(bǔ)強(qiáng)板的坡口鈍邊上的點(diǎn)在筒體的內(nèi)壁上投影點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單方便，且提高了投影點(diǎn)的位置精度，進(jìn)而提高了切割初定曲線lc的精度。

優(yōu)選地，在所述步驟s1中，所述定位線均布在所述閘門的套管的外壁上，便確定于定位線及投影定位點(diǎn)的位置，方便操作。進(jìn)一步地，對(duì)所述定位線和所述投影定位點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，且位于同一徑向方向上的定位線和投影定位點(diǎn)的編號(hào)相同，以避免在標(biāo)記投影定位點(diǎn)時(shí)發(fā)生遺漏，進(jìn)而提高標(biāo)記效率及切割初定曲線的精度。

優(yōu)選地，所述定位標(biāo)尺中的定位刻度尺和修訂刻度尺均以所述定位平板的標(biāo)定端為起點(diǎn)，以便于在直角平板上標(biāo)刻出定位刻度尺和修正刻度尺，降低定位標(biāo)尺的制作難度。

優(yōu)選地，所述定位直桿的劃線端的端面為斜削面。這樣，在標(biāo)記投影定位點(diǎn)的投影點(diǎn)時(shí)，利用定位直桿的劃線端的斜削尖端與核電站鋼制安全殼的內(nèi)壁接觸，可減小定位直桿的劃線端與核電站鋼制安全殼之間的接觸面，從而提高投影點(diǎn)的標(biāo)記精度。

優(yōu)選地，在所述步驟s5中，所述繪圖軟件可選用autocad、solidworks或ug，繪制筒體模型和閘門模型，簡(jiǎn)單方便。

附圖說明

圖1為開設(shè)有閘門安裝孔的核電站鋼制安全殼的筒體的剖視示意圖；

圖2為圖1的主視示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中在核電站鋼制安全殼的筒體的徑向方向上沿切割線l1切割形成閘門安裝孔時(shí)的水平截面示意圖；

圖4為核電站鋼制安全殼的筒體的徑向方向上沿切割線l1切割形成的閘門安裝孔在垂直投影面m上的投影示意圖；

圖5為本發(fā)明中在閘門上標(biāo)記出定位線和投影定位點(diǎn)時(shí)的示意圖；

圖6為本發(fā)明中將閘門吊裝至核電站鋼制安全殼的筒體上的臨時(shí)定位孔中時(shí)的示意圖；

圖7為本發(fā)明中利用定位標(biāo)尺在核電站鋼制安全殼的筒體的內(nèi)壁上畫出投影點(diǎn)時(shí)的示意圖；

圖8為本發(fā)明中核電站鋼制安全殼的筒體的內(nèi)壁上畫出的投影點(diǎn)、切割初定曲線lc及實(shí)際切割曲線ls的主視示意圖；

圖9為本發(fā)明中利用繪圖軟件繪制出的核電站鋼制安全殼的筒體和閘門的模型及繪制出的模擬切割初定曲線l'c的主視示意圖；

圖10為圖9中的c-c截面示意圖；

圖11為圖10中的i的放大示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合圖5-10對(duì)本發(fā)明在核電站鋼制安全殼上開設(shè)閘門安裝孔的方法進(jìn)行詳細(xì)說明，該方法包括如下步驟：

步驟s1、如圖5所示，在閘門2中的套管21的外壁上畫出若干條定位線，并從0°位置處開始沿順時(shí)針方向依次標(biāo)記為a1、a2、a3......aj......ak......an(其中，j、k和n為均正整數(shù)，且j<k<n)，其中，aj位于90°位置處，ak位于270°位置處，并在閘門2的補(bǔ)強(qiáng)板22的坡口鈍邊上標(biāo)記出與定位線相對(duì)應(yīng)的投影定位點(diǎn)a'1、a'2、a'3......a'j......a'k......a'n，且編號(hào)相同的投影定位點(diǎn)和定位線位于閘門2的同一徑向方向上，以免在標(biāo)記投影定位點(diǎn)時(shí)發(fā)生遺漏，影響標(biāo)記效率及得出的切割初定曲線的精度。優(yōu)選地，采用套管21的外壁上的等分母線作為定位線，從而使標(biāo)記出的投影定位點(diǎn)在補(bǔ)強(qiáng)板22的坡口鈍邊所在的圓周上呈均勻分布，進(jìn)而提高得到的切割初定曲線的精度。

步驟s2、根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在核電站鋼制安全殼的筒體1上安裝閘門2處開設(shè)臨時(shí)定位孔12，如圖6和7所示，該臨時(shí)定位孔12的直徑大于閘門2中的套管21的外徑并小于補(bǔ)強(qiáng)板22的外徑。這樣，可將閘門2的套管21插入到臨時(shí)定位孔12中，并將閘門2臨時(shí)安裝固定到核電站鋼制安全殼的筒體1上，以便于操作人員在核電站鋼制安全殼的筒體1的內(nèi)壁si上依次投影得出投影定位點(diǎn)a'1、a'2、a'3......a'j......a'k......a'n的投影點(diǎn)b1、b2、b3......bj......bk......bn，如圖8所示，從而可用弧線連接相鄰的兩個(gè)投影點(diǎn)即可得出補(bǔ)強(qiáng)板22的坡口鈍邊在核電站鋼制安全殼的筒體1的內(nèi)壁si上投影形成的切割初定曲線lc。

步驟s3、先利用吊車或其他起吊設(shè)備吊裝閘門2，將閘門2的套管21從核電站鋼制安全殼的筒體1的內(nèi)側(cè)插入到臨時(shí)定位孔12中，并使補(bǔ)強(qiáng)板22貼靠在核電站鋼制安全殼的筒體1的內(nèi)壁si上；然后對(duì)閘門2的安裝方位及安裝標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，在閘門2的安裝方位及安裝標(biāo)高均滿足閘門2的安裝設(shè)計(jì)要求后，將閘門2臨時(shí)安裝固定在核電站鋼制安全殼的筒體1上。

步驟s4、如圖7和8所示，利用定位標(biāo)尺3依次在核電站鋼制安全殼的筒體1的內(nèi)壁si上畫出投影定位點(diǎn)a'1、a'2、a'3......a'j......a'k......a'n的投影點(diǎn)b1、b2、b3......bj......bk......bn，并用弧線連接兩個(gè)相鄰的投影點(diǎn)得到切割初定曲線lc。其中，定位標(biāo)尺3包括定位平板31和定位直桿32，定位平板31的定位端和標(biāo)定端端面平行，且定位平板31的刻度面上設(shè)置有均與定位端垂直且分度值相同的定位刻度尺311和修正刻度尺312，且定位刻度尺311和修正刻度尺312的起點(diǎn)位于與標(biāo)定端的端面平行的同一直線上。這樣，當(dāng)定位直桿32與定位刻度尺311和修訂刻度尺312交點(diǎn)處的刻度值相同，則表明定位直桿32與定位平板31的定位端和標(biāo)定端的端面平行。優(yōu)選地，定位刻度尺311和修訂刻度尺312均以直角平板31的標(biāo)定端為起點(diǎn)，以便于在直角平板31上標(biāo)刻出定位刻度尺311和修正刻度尺312，定位標(biāo)尺3的制作簡(jiǎn)單方便，且制成的定位標(biāo)尺3的精度較高。優(yōu)選地，定位直桿32的劃線端的端面優(yōu)選為斜削面。在利用定位標(biāo)尺3在筒體1的內(nèi)壁si上畫投影點(diǎn)b1、b2、b3......bj......bk......bn時(shí)，以畫投影點(diǎn)bj為例，具體操作如下：先將直角平板31的定位端貼靠在閘門2的套管21的外壁上，并使直角平板31的刻度面與位于同一徑向方向上的定位線aj和投影定位點(diǎn)a'j對(duì)齊；然后將定位直桿32壓靠在直角平板31的刻度面上，使定位直桿32的劃線端的斜削尖端抵壓在筒體1的內(nèi)壁si上，并使定位直桿32與定位刻度尺311和修正刻度尺312上的同一刻度值的刻度線對(duì)齊，以保證定位直桿32與定位線平行；最后，利用劃針在筒體1的內(nèi)壁si上畫出定位直桿32的劃線端的斜削尖端與筒體1的內(nèi)壁si的接觸點(diǎn)，并將該接觸點(diǎn)標(biāo)記為投影定位點(diǎn)a'j在筒體1的內(nèi)壁si上的投影點(diǎn)bj。這樣，利用定位直桿32劃線端的斜削尖端對(duì)投影定位點(diǎn)的投影點(diǎn)進(jìn)行定位，可提高投影點(diǎn)的位置精度，進(jìn)而提高切割初定曲線lc的精度。

步驟s5、首先，利用繪圖軟件比如autocad、solidworks或ug(unigraphicsnx)繪制出與筒體1的尺寸相同的筒體模型1'和與閘門2的尺寸相同的閘門模型2'，且閘門模型2'裝配在筒體模型1'上，根據(jù)步驟4中得到的投影點(diǎn)b1、b2、b3......bj......bk......bn在筒體模型1'的內(nèi)壁si'上繪制出與切割初定曲線lc的尺寸及位置均相同的模擬切割初定曲線l'c，并在模擬切割初定曲線l'c上依次標(biāo)記出與投影點(diǎn)b1、b2、b3......bj......bk......bn位置相同的投影模擬點(diǎn)b'1、b'2、b'3......b'j......b'k......b'n，其中，投影模擬點(diǎn)b'j和b'k位于模擬切割初定曲線l'c中部的水平截面c-c上。然后，如圖10和11所示，在模擬切割初定曲線l'c上依次標(biāo)記出與投影點(diǎn)b1、b2、b3......bj......bk......bn位置相同的投影模擬點(diǎn)b'1、b'2、b'3......b'j......b'k......b'n，并繪制出閘門模型2'上經(jīng)過投影模擬點(diǎn)b'1、b'2、b'3......b'j......b'k......b'n的模擬定位線c1、c2、c3......cj......ck......cn，并得出模擬定位線c1、c2、c3......cj......ck......cn與閘門安裝模擬曲面s'的交點(diǎn)f1、f2、f3......fj......fk......fn，記為安裝模擬點(diǎn)f1、f2、f3......fj......fk......fn；繪制出筒體模型1'經(jīng)過安裝模擬點(diǎn)f1、f2、f3......fj......fk......fn的徑向模擬線d'1、d'2、d'3......d'j......d'k......d'n，得出模擬徑向線d'1、d'2、d'3......d'j......d'k......d'n與筒體模型1'的內(nèi)壁si'的交點(diǎn)e1、e2、e3......ej......ek......en，記為切割模擬點(diǎn)e1、e2、e3......ej......ek......en。最后，依次測(cè)量出切割模擬點(diǎn)e1、e2、e3......ej......ek......en與對(duì)應(yīng)的模擬定位線c1、c2、c3......cj......ck......cn之間的間距δ1、δ2、δ3......δj......δk......δn，記為開孔偏差修正值δ1、δ2、δ3......δj......δk......δn。

步驟s6、利用吊裝設(shè)備將閘門2從臨時(shí)定位孔12中吊運(yùn)退出，并在核電站鋼制安全殼的筒體1的內(nèi)壁si上依次根據(jù)測(cè)量得出的開孔偏差修正值δ1、δ2、δ3......δj......δk......δn將相應(yīng)的投影點(diǎn)b1、b2、b3......bj......bk......bn向開孔中心軸線偏移δ1、δ2、δ3......δj......δk......δn，得到修正定位點(diǎn)h1、h2、h3......hj......hk......hn，如圖8所示，并利用弧線對(duì)相鄰的兩個(gè)修正定位點(diǎn)進(jìn)行連接形成實(shí)際切割曲線ls。這樣，切割機(jī)沿實(shí)際切割曲線ls在筒體1上進(jìn)行切割時(shí)，切割得到的通孔的開孔半徑r均等于開孔目標(biāo)半徑r，從而消除切割機(jī)的切割頭與切割面垂直帶來的開孔偏差，可大大提高開孔精度。

步驟s7、在實(shí)際切割曲線ls的外側(cè)鋪設(shè)便攜式三維切割機(jī)的運(yùn)行軌道，并對(duì)安裝在運(yùn)行軌道上的便攜式三維切割機(jī)的的切割頭進(jìn)行調(diào)整，使切割頭位于實(shí)際切割曲線ls的上方，并沿實(shí)際切割曲線ls對(duì)核電站鋼制安全殼的筒體1進(jìn)行切割得到閘門安裝孔，開孔完成。