核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其特征在于，该工装包括模块组焊操作平台，该操作平台包括支腿和支撑平台，支撑平台呈八边形，支腿分布在支撑平台下方的八个角部以及八个边部的中心，支腿底部与地面锚固，顶部与支撑平台焊接，支撑平台上还设置有调节螺栓，该调节螺栓可在竖直方向调节高度，以用于调节顶法兰在支撑平台上的共面度，并且支撑平台上还设置有7字型卡，该7字型卡和楔子配合，以使顶法兰被压紧固定在支撑平台上。
【专利说明】核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及核电站建造焊接用组焊及防变形工装，尤其涉及核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装。
【背景技术】
[0002]“第三代”压水堆核电建造技术，与目前国内外已投产核电站的建造过程相比，存在着较大的区别，特别是模块化的施工理念，在国内外均没有类似核电建造的参考经验借鉴。模块化施工大量的引入，带来了施工技术、施工计划安排与施工组织等一系列巨大变化。
[0003]核电站的结构模块位于安全壳腔室内部，模块顶部是一用以支撑压力容器支座的八角法兰，该法兰直径为6096_，并且表面需要精加工，其中四个法兰面共同的共面度要求为0.76mm，单块板的平面度要求为0.13mm，法兰板精加工后的厚度要求为38.1顯—:_。为了保证加工精度及加工后的法兰厚度要求，在整个法兰面上需要控制焊接变形在3mm范围内。在核电建安工作中，如此高精度组装、安装和机加工工作在我国尚属首次，国内外无任何相关参考经验。
[0004]该模块顶部法兰由法兰板及各类附件板组成，顶法兰为大构件，通过在拼装场地预制，再进行整体安装就位。组装焊接极易产生变形且变形很难控制，而在我国核电施工中对如此大且平面度要求高的构件如何设置工装尚缺乏足够的经验。同时，考虑到后续支撑和安装的精度要求，在组安装过程中，需要严格控制法兰结构的整体外型尺寸和安装平面位置。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其特点是，该工装包括模块组焊操作平台，该操作平台包括支腿和支撑平台，支撑平台呈八边形，支腿分布在支撑平台下方的八个角部以及八个边部的中心，支腿底部与地面锚固，顶部与支撑平台焊接，支撑平台上还设置有调节螺栓，该调节螺栓可在竖直方向调节高度，以用于调节顶法兰在支撑平台上的共面度，并且支撑平台上还设置有7字型卡，该7字型卡和楔子配合，以使顶法兰被压紧固定在支撑平台上。
[0007]所述的核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其进一步的特点是还包括子模块预制平台，其中子模块预制平台包括平台，并且该平台上设置有门型卡、7字型卡以及楔子，法兰板放置在平台上，法兰板的宽度方向由多个7字型卡定位,长度方向由门型卡定位，并在法兰板和7字型卡之间设置楔子，以及在法兰板和门型卡之间设置楔子，以将法兰板压紧在该平台上。
[0008]所述的核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其进一步的特点是所述支腿包括第一组件，该第一组件分布在支撑平台下方的八个角部，该第一组件包括槽钢和底板，底板与地面锚固，槽钢包括竖直的槽钢和水平方向的槽钢，竖直的槽钢和底板焊接并且也与位于顶部的水平方向的槽钢焊接，水平方向的槽钢用于承接所述支撑平台。
[0009]所述的核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其进一步的特点是所述支腿还包括第二组件，该第二组件分布在支撑平台下方的八个边部的中心，该第二组件包括两H型钢和底板，底板与地面锚固，竖直的H型钢和底板焊接并且也与位于顶部的水平方向的H型钢焊接，水平方向的H型钢用于承接所述支撑平台。
[0010]所述的核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其进一步的特点是所述支撑平台包括八边形框架，该八边形框架的内周侧和外周侧分别由八块槽钢焊接而成，内周侧和外周侧之间由对称分布的较短的槽钢连接，较短的槽钢上焊接有T型筋板，在该槽钢的开口面设置有加筋。
[0011]所述的核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其进一步的特点是该工装还包括点固工装，该点固工装包括多根圆棒，该圆棒和需要焊接的两法兰板之间的焊缝坡口点固，该多根圆棒位于法兰板的同侧。
[0012]在核电建设安装工作中，结构焊缝在核电施工现场进行如此精度的焊接工作在我国尚属首次。本实用新型的组焊平台及焊接防变形工装的应用不仅使多个机组的顶法兰组安装圆满完成，同时，多个核电项目也得到了应用，且效果良好。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中:
[0014]图1为本实用新型一个实施例的子模块预制平台的俯视图。
[0015]图2为本实用新型一个实施例的子模块预制平台的侧视图。
[0016]图3为本实用新型一个实施例的门型卡的示意图。
[0017]图4为本实用新型一个实施例的另一种门型卡的示意图。
[0018]图5为本实用新型一个实施例的7字型卡的示意图。
[0019]图6为本实用新型一个实施例的楔子的示意图
[0020]图7为本实用新型一个实施例的模块操作平台的俯视图。
[0021]图8为本实用新型一个实施例的沿图7中A — A线的剖视图。
[0022]图9为本实用新型一个实施例的模块操作平台的第一组件的主视图。
[0023]图10为本实用新型一个实施例的模块操作平台的第一组件的俯视图。
[0024]图11为本实用新型一个实施例的模块操作平台的第二组件的主视图。
[0025]图12为本实用新型一个实施例的模块操作平台的第二组件的俯视图。
[0026]图13为本实用新型一个实施例的模块操作平台的第三组件的仰视图。
[0027]图14为本实用新型一个实施例的模块操作平台的第三组件的主视图。
[0028]图15为本实用新型一个实施例的模块操作平台的第三组件的侧视图。
[0029]图16为本实用新型一个实施例的点固工装的剖面图。
[0030]图17为本实用新型一个实施例的点固工装的俯视图。【具体实施方式】
[0031]下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。
[0032]在本实用新型的一实施例中，核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装包括子模块预制平台、模块组焊操作平台以及点固工装，图1至图6显示了子模块预制平台，图8至图15显示了模块组焊操作平台，图16至图17显示了点固工装。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。
[0033]如图1至图8所示，子模块预制平台包括平台1，并且该平台I上设置有门型卡15、7字型卡14以及楔子12，法兰板(与平台I重合)放置在平台I上，法兰板的宽度方向由多个7字型卡14定位，长度方向由多个门型卡15定位，并在法兰板和7字型卡14之间设置楔子12，以及在法兰板和门型卡15之间设置楔子12，以将法兰板压紧在该平台上。
[0034]子模块预制平台包括筋板、钢筋、剪力钉与法兰板焊接。有两类筋板与法兰板的焊缝以及钢筋和剪力钉焊缝均在法兰板的同一侧，这样焊接过程中由于单边受热而产生的热胀冷缩，造成法兰板在焊接筋板过程中受到复杂的应力作用，而很难精确控制其焊接变形量。为了保证焊接完成后的最终焊接变形量，特设计子模块预制平台，同时设置反变形量和在焊接过程中采用焊接防变形工装来控制焊接变形图1和图2中，平台I由工字钢形式制成，与法兰板形状相似，这样便于法兰板的固定及变形控制。门型卡15、7字型卡14、楔子12构成部件定位夹紧组件。显然子模块预制平台外形结构简单，易于加工制造，且材料相对廉价。作为题外话，在子模块预制前，在预制子模块时，还需要根据法兰板的平面度情况，确定预制的反变形量为2?15_(法兰板上各个部位的反变形预制量不同，其中，中间部分反变形量最大，往两边依次减小。当然预制的反变形量要与法兰板本身的平面度结合起来才有意义)。
[0035]零件板11、零件板13分别与法兰板进行焊接，法兰板为主焊部件同时也是主体件。装焊方案如下:将法兰板先在预制平台上固定，宽度方向将7字型卡14焊接在平台I上，长度方向的弧形外侧安装门型卡15，并配以楔子12从而形成楔块压紧机构对法兰板进行定位。然后将零件板13与法兰板进行装配、点固，接着在法兰板长度方向的弧形内侧安装门型卡15，配以楔子12压紧，完成零件板13的焊接。最后进行零件板11的装配、点固、焊接。零件板11焊接由两名焊工以法兰板中心为界对称位置焊接(根据各法兰板平面度情况，可根据需要调整焊接顺序)
[0036]不同的零件板焊接过程中为了控制热输入进而控制焊接变形量，在焊接不同零件板的部分熔透坡口焊缝时，焊缝层道数最好保证在6道以上。焊接顺序按照先焊接零件板13，然后再焊接零件板11。这样零件板13焊接完成后对法兰板相当于加强筋的作用从而减少零件板11焊接时的焊接变形量。零件板13焊接时间采用分段焊接有两名焊工同时焊接的方法来控制焊接变形。零件板11、13焊接完成后，使法兰板在空气中自行冷却至室温。
[0037]零件板11、13焊接完成后再焊接钢筋(防变形工装保留)，钢筋焊接对法兰板整体变形影响不大。由于剪力钉截面较小，焊缝总体长度不大，剪力钉焊接按正常施工方式即可。
[0038]图3和图4示出了两种不同的形式的门型卡151、152，二者之间的内侧结构略有不同，对不同的平台部位可以设置不同内侧结构的门型卡。图5和图6分别显示了 7字型卡14和楔子(或楔形卡)12，7字型卡焊接在平台I上，楔子12垫设在平台和各种卡位件之间。
[0039]模块组焊操作平台包括支腿和支撑平台，如图13至图15所示，支撑平台16呈八边形框架,该八边形框架的内周侧165和外周侧164分别由八块槽钢焊接而成，内周侧165和外周侧164之间由较短的对称分布的槽钢166连接，较短的槽钢166上焊接有T型筋板167。支腿包括分布在支撑平台下方的八个角部的第一组件161以及八个边部的中心的第二组件162。如图9和图10所示，第一组件161包括槽钢1612、1610和底板1613，底板1613与地面锚固，竖直的槽钢1612和底板1613焊接并且也与位于顶部的水平方向的槽钢1610焊接，槽钢1612 (两个，分别位于操作平台八个角的内角和外角)直接焊接在内周侧165和外周侧164上如图11和图12所示，第二组件162包括两H型钢1621、1620和底板1623，底板1623与地面锚固，竖直的H型钢1620和底板1623焊接并且也与位于顶部的水平方向的H型钢1621焊接，水平方向的H型钢1621用于承接所述支撑平台16。
[0040]图中没有示出，但可以理解的是，支撑平台16上还设置有调节螺栓，该调节螺栓可在竖直方向调节高度，以用于调节顶法兰在支撑平台上的共面度，并且支撑平台上还设置有7字型卡，该7字型卡和楔子配合，以使顶法兰被压紧固定在支撑平台上。
[0041]模块组焊操作平台具有如下特点:
[0042](I)支撑平台操作平面的平面度可以控制在2_以内，这样防止法兰板在组装平台上变形过大；
[0043](2)组焊平台上可以方便的设置反变形；
[0044](3)支撑平台上方便设置工装夹具，“7字型卡可以方便的在平台上固定法兰，以防止法兰在焊接过程中由于热胀冷缩产生的变形；
[0045](4)支撑平台可以更方便更精确(螺栓调节可以精确调整)的进行坡口组对，并可对坡口的错边量进行精确的调整；
[0046](5)支撑平台制作时考虑了焊工操作位置及操作的方便性，是焊工更便于操作，更有利于施工；
[0047](6)支撑平台与7字型卡及楔子结合，便于外形尺寸的调整及固定。
[0048]如图16和图17所示，该点固工装包括多根圆棒17，该圆棒17和需要焊接的两法兰板之间的焊缝坡口 171点固，该多根圆棒位于法兰板的同侧。法兰主焊缝焊接预热温度较高，若需要焊接的两法兰板在焊接前处于自由状态，在加热过程中由于热膨胀的作用，法兰的整体尺寸及坡口的根部间隙将发生改变。为此，圆棒17将法兰进行整体固定，以防止产生不必要的变化，沿焊缝长度方向均布5个点焊点，这样加热过程中，由于圆棒的点固作用，法兰板受热整体进行膨胀，不会造成坡口部分的形变。
[0049]本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。
【权利要求】
1.核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其特征在于，该工装包括模块组焊操作平台，该操作平台包括支腿和支撑平台，支撑平台呈八边形，支腿分布在支撑平台下方的八个角部以及八个边部的中心，支腿底部与地面锚固，顶部与支撑平台焊接，支撑平台上还设置有调节螺栓，该调节螺栓可在竖直方向调节高度，以用于调节顶法兰在支撑平台上的共面度，并且支撑平台上还设置有7字型卡，该7字型卡和楔子配合，以使顶法兰被压紧固定在支撑平台上。
2.如权利要求1所述的核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其特征在于还包括子模块预制平台，其中子模块预制平台包括平台，并且该平台上设置有门型卡、7字型卡以及楔子，法兰板放置在平台上，法兰板的宽度方向由多个7字型卡定位，长度方向由门型卡定位，并在法兰板和7字型卡之间设置楔子，以及在法兰板和门型卡之间设置楔子，以将法兰板压紧在该平台上。
3.如权利要求1所述的核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其特征在于，所述支腿包括第一组件，该第一组件分布在支撑平台下方的八个角部，该第一组件包括槽钢和底板，底板与地面锚固，槽钢包括竖直的槽钢和水平方向的槽钢，竖直的槽钢和底板焊接并且也与位于顶部的水平方向的槽钢焊接，水平方向的槽钢用于承接所述支撑平台。
4.如权利要求3所述的核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其特征在于，所述支腿还包括第二组件，该第二组件分布在支撑平台下方的八个边部的中心，该第二组件包括两H型钢和底板，底板与地面锚固，竖直的H型钢和底板焊接并且也与位于顶部的水平方向的H型钢焊接，水平方向的H型钢用于承接所述支撑平台。
5.如权利要求3所述的核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其特征在于，所述支撑平台包括八边形框架，该八边形框架的内周侧和外周侧分别由八块槽钢焊接而成，内周侧和外周侧之间由对称分布的较短的槽钢连接，较短的槽钢上焊接有T型筋板，在该槽钢的开口面设置有加筋。
6.如权利要求1所述的核电站结构模块顶法兰组焊及防变形工装，其特征在于，该工装还包括点固工装，该点固工装包括多根圆棒，该圆棒和需要焊接的两法兰板之间的焊缝坡口点固，该多根圆棒位于法兰板的同侧。
【文档编号】B23K37/053GK203751615SQ201320891830
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】王兴华, 王小龙, 王轶 申请人:中国核工业第五建设有限公司