彭 军，杨 斌，郝庆军，胡卉桦，郭友林

（中核武汉核电运行技术股份有限公司，湖北武汉 430070）

0 引言

核岛主设备，例如压力容器在换料大修期间，必须对螺栓孔进行清洗，去掉螺纹上干涸的防咬剂、铁锈和金属碎屑等异物。清洗完成后用密封塞将螺孔堵住，防止水位上升后，水进入螺孔内部，对螺孔造成二次污染，以保证螺孔回装时不会发生卡涩。目前，核电厂普遍使用的密封塞结构分为两种，一种是利用锥面压紧密封，将密封塞用工具拧在压力容器主螺栓孔上，利用拧紧力将密封塞锥面与主螺栓孔贴合进行密封；另一种是利用弹簧压紧密封，用工具将密封塞弹簧压缩，密封塞的密封圈缩回自然状态，将密封塞放入主螺栓孔内，然后将密封塞的弹簧释放，利用弹簧压力将密封塞的密封圈挤压在主螺栓孔的内壁上进行密封。

现有的密封塞使用过程中由于结构设计过于复杂、密封结构材料老化、人为操作不当等问题，存在不同程度的泄漏。本设计主要针对上述问题，提出一种具有改良结构的用于压力容器主螺栓孔的临时密封装置，可快速安装固定在压力容器上，其核心是解决压力容器主螺栓孔的临时密封问题。本设计结构简单、密封效果良好、制造成本低，适用于所有核电机组，具有很高的经济价值。

1 设计技术要求

本项目要解决的技术问题是设计一种压力容器主螺栓孔的密封塞结构，主要应用于核岛主设备，例如，压力容器在换料大修期间，主螺栓孔清洗后的封堵密封，以满足水位上升10 m不泄漏的要求，还要具备结构简单、零件数量少和制造成本低等优点。

2 密封塞的结构设计

压力容器主螺栓孔的密封塞结构如图1所示，主要由底座、压板、O形圈及内六角沉头螺钉等组成。底座为整体加工成型，是密封塞的主体结构，用于安装压板及O形圈。底座外圆有螺纹，用于和压力容器主螺孔安装连接，底座材料为软性材料，不会对螺孔造成损伤。底座上部有O形圈安装槽，用于安装O形圈，顶部有锥面，起到压紧密封作用。压板通过螺钉安装在底座上，压板上端为平面，中间有沉孔，并带有4个定位销，可配合密封塞操作工具对密封塞进行安装、拆卸、抓取及释放。

压力容器主螺栓孔密封塞的密封原理主要是通过底座的螺纹与主螺栓孔安装拧紧，使得O形圈与主螺栓孔光孔段进行挤压密封。另外底座上部锥面与主螺栓孔顶部锥面贴合形成密封面，保证安装密封塞后，水位上升10 m不会发生压力容器主螺栓孔进水的情况。

图1 压力容器主螺栓孔的密封装置

3 实施方式

压力容器主螺栓孔密封塞的工作状况如图2所示，通过密封塞操作工具抓取密封塞，放入压力容器主螺栓孔内，顺时针拧紧，取出密封塞操作工具，安装即完成。取出密封塞，使用密封塞操作工具逆时针将密封塞旋出即可。密封塞上设计有卡槽结构，密封塞操作工具抓取过程中密封塞不会脱落。

图2 密封塞安装示意

4 水压试验

压力容器主螺栓孔密封塞使用的实际工况是在水位10 m，即水压0.1 MPa情况下，不发生泄漏。按照水压试验一般要求及相关准则，试验压力为实际使用压力的1.5倍。将密封塞安装在压力容器主螺栓孔模拟体上（图3），在进水端注水，出水口排气，直至密封腔内充满水，关闭出水口，继续加压至0.15 MPa，稳压30 min，观察有无泄漏。若无泄漏，再泄压至0.1 MPa，持续观察90 min，如仍无泄漏，则试压合格，如图4所示。经过实际试验，密封塞均无泄漏，试验合格，符合设计要求。

图3 密封塞在模拟体上安装

图4 密封塞水压试验

5 总结

该压力容器主螺栓孔密封塞结构原理清晰，结构设计合理、简单，零件数量少。密封塞工作性能良好、制造成本低，具有较好的推广应用价值。