1.背景
反应堆压力容器螺栓孔密封塞是为保护螺栓孔而设计的一项专用工具。在核电机组建安、调试阶段，螺孔塞的主要作用是防止螺栓孔内异物堆积及螺纹受潮腐蚀。在核电机组停堆大修期间，螺孔塞的主要作用是防止堆芯换料水池充水时硼水侵入螺栓孔腐蚀螺纹，导致螺纹降质失效。
螺孔塞依靠其内部的密封圈实现密封功能。在每次使用前需要更换其内部的密封圈 ，更换密封圈对螺孔塞组件解体。
图1 螺孔塞结构示意图
螺孔塞传统拆装方法：将螺孔塞翻转倒置在地面上，使其底面朝上；一名工作人员用手向螺孔塞底面持续施力，压缩并保持弹簧受载荷缩短；另一名工作人员使用螺丝刀将螺钉拧出/拧入。
存在的弊端：
1）.拆装过程中需人工持续施力来压紧弹簧，费时费力，效率低下，且容易疲劳。
2）.更换密封件后，徒手压缩底面时受力不均，引起新密封件断裂失效。
2.技术原理及性能指标
技术原理：使用工具持续压紧螺孔塞（弹簧），该动作是竖直方向的单一动作，考虑采用对心曲柄滑块机构实现该动作，见下图2。
图2 对心曲柄滑块机构示意图
滑块作为从动件，其运动过程即压紧螺孔塞（弹簧）的过程。曲柄作为主动件，根据实际情况，考虑不使用机械动力，而采用人工向曲柄施加动力。
性能指标：
曲柄滑块机构具有运动副为低副，各元件间是面接触，各元件的几何形状比较简单，易于加工，易于得到较高的制造精度等优点，已经在各类机械设备中得到了广泛的应用。
此外，根据螺孔塞实际情况，在曲柄顺时针旋转至极限位置时，利用弹簧的反作用力，曲柄滑块机构可以实现自锁功能，见下图3。
图3 曲柄滑块机构自锁功能示意图
根据设计原理、方案，利用solidworks软件完成了螺孔塞压紧装置的零部件设计及总体设计，压紧装置的三维结构示意图见下图4。
图4 螺孔塞压紧装置三维结构示意图
将螺孔塞翻转倒置在压紧装置底板的中心位置，下压手柄，通过曲柄滑块传动机构，压紧块向下运动将螺孔塞压紧；下压手柄至极限位置后，螺孔塞弹簧的弹力使得机构实现自锁。
螺孔塞压紧装置的压紧尺寸是指手柄下压至极限自锁位置时，压紧块底面与底板上表面之间的距离。压紧尺寸是螺孔塞压紧装置装配尺寸链中的封闭环，保证压紧尺寸精度才能保证螺孔塞的装配精度。
为保证压紧尺寸这一封闭环的尺寸精度，可以采用修配装配法或者调整装配法。除封闭环外，其他装配组成环均按当前生产条件下经济可行的精度等级加工。在实际装配时，若实际压紧尺寸小于设计精度值，则采用修配法装配，即选择压紧块的尺寸作为修配环，通过磨削加工压紧块，使压紧尺寸精度得到保证；若实际压紧尺寸大于设计精度值，则采用调整法装配，即通过在压紧块的螺栓连接件上加装垫片的方法，使压紧尺寸精度得到保证。
3.技术实践
经过加工、安装及调试，已制造出螺孔塞压紧工具成品，并应用于现场工作中，见图5。
图5 螺孔塞压紧装置实物图
总结
改进的核电反应堆压力容器螺栓孔密封塞压紧工具结构简易，免维护，可靠性高。该工具操作简单，成本低，极大改善了生产力，缩短人工操作时间，平均每个螺孔塞更换密封圈减少0.2个人工日，总计减少11.6个人工日。根据经验数据，每次大修平均减少5套密封件备件损耗，大大减少了检修人工成本及备件成本。
参考文献：
[1]核电厂反应堆压力容器第三根辐照监督管试样断裂韧性试验[J] . 宁广胜 ,张长义 ,林虎 . 中国原子能科学研究院年报 . 2001,第001期
[2]核电站一期反应堆压力容器第5次监督试验[J] . 宁广胜 ,张长义 ,杨文 . 中国原子能科学研究院年报 . 2009,第001期
作者简介
黄成龙，福建福清核电有限公司，维修一处机械科员工。
张家林，福建福清核电有限公司，维修一处机械科员工。
阮昭基，福建福清核电有限公司，维修三处机械科员工。
邓鹏辉，福建福清核电有限公司，维修一处机械科员工。