一种用于核电管道的嵌入式接管嘴的焊接组对装置的制作方法

本发明涉及一种用于核电管道的嵌入式接管嘴的焊接组对装置。

背景技术：

核电站为了保证核安全，对各项设备要求很高。核电站的管道上一般都设计了许多用于测量温度和压力的接管嘴。核电主管道是连接核反应堆和蒸汽发生器之间的管道，属于核安全i级设备，所以对焊接的质量要求非常高，不允许存在错边、焊瘤、根部突出、内凹和金属氧化等。同时对焊接后的接管座的尺寸精度、位置精度、形位公差要求也都非常高，甚至对最终的内孔的内表面整体粗糙度要求也非常高。

华龙一号核电主管道的嵌入式接管嘴焊接是将小直径的接管嘴连接在主回路大直径管道上，接口为马鞍形和坡口不规则导致组对困难大，说明书附图10为典型的华龙一号核电主管道的嵌入式接管嘴，华龙一号主管道热段直径为φ939.4mm，厚度76mm，冷段主管道直径为φ836mm，厚度69mm，接管嘴重量为约70kg。嵌入式接管嘴焊接后的要求是，接管嘴轴线与主管道轴线应保证垂直，角度公差±0.3°，接管嘴焊接后，接管嘴根部应与主管道齐平，不允许凸起或凹陷。现有技术的方法不能达到上述要求，因为无法准确保证接管嘴组对高度，而且接管嘴焊接后会因焊接变形使接管嘴向管道中心下沉，下沉的变化趋势复杂，导致焊后变形尺寸很差，完全不能满足产品的尺寸要求；又因为管道直径尺寸大，接管嘴与管件焊接坡口形状不规则，且华龙一号主管道材质为奥氏体不锈钢，焊接时需要背面惰性气体保护，现有技术的方法在焊接过程中背面惰性气体保护效果差，严重影响焊接质量。

由于核电系统管道内部介质为高压液体，初次焊接质量不能保证，会出现泄漏的情况，影响核电站的60年安全运行，所以必须保证焊接的质量满足设计质量要求，不允许出现任何泄漏。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于核电管道的嵌入式接管嘴的焊接组对装置，解决了接管嘴与管件焊接后的不能满足产品尺寸要求和焊接坡口形状不规则的技术问题，保证焊接后尺寸精度符合核电系统管道的标准。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于核电管道的嵌入式接管嘴的焊接组对装置，包括上支撑块，千斤顶和下支撑块和反变形垫，所述的上支撑块的一侧为与主管道的内表面相贴合的弧面，另一侧为用于和千斤顶的螺杆相接触的平面，所述的下支撑块的一侧为主管道的内表面相贴合的弧面，另一侧为放置千斤顶的平面，上支撑块的弧面上开设有环形凹槽，主管道上的孔的边缘位于环形凹槽的正上方，上支撑块上开设有与环形凹槽相通的通孔，所述的反变形垫的形状为与上支撑块的弧面的贴合且与环形凹槽的内圈的形状相同，面积小于内圈的面积，反变形垫放置上支撑块的弧面上，反变形垫的边缘位于待焊接的接管嘴的下端面正下方。

本发明更优的技术方案，所述的反变形垫的材质为不锈钢。

本发明更优的技术方案，所述的反变形垫的厚度为1.5-2.5mm。

本发明更优的技术方案，所述的反变形垫的厚度为2.0mm。

本发明更优的技术方案，所述的千斤顶为5吨千斤顶。

本发明更优的技术方案，所述的环形凹槽的深度为20～30mm，宽度为50～60mm。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的焊接组对装置特别适用于重量较重、组对难度较大，且焊接后高度要求严格的嵌入式接管嘴的组对，设计巧妙和实用性强，准确的保证了接管嘴组对高度，防止接管嘴焊接后因焊接变形会使接管嘴向管道中心下沉，焊接后基本表面齐平，也满足了接管嘴的角度公差±0.3°的要求，保证了焊接精度和质量，所以本发明对保证核电系统的安全性有重大意义。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的各部件的结构示意图；

图3是本发明的工作过程的示意图；

图4是本发明工作前调整示意图；

图5是本发明工作前调整示意图的俯视图；

图6是本发明工作前调整示意图的a-a剖视图；

图7是本发明工作前调整示意图的b-b剖视图；

图8是本发明焊接状态示意图；

图9是本发明焊接状态示意图的k部放大图；

图10是华龙一号冷段稳压器喷雾管接管嘴的结构示意图；

其中：反变形垫1.；上支撑块2；千斤顶3；下支撑块4；接管嘴5；主管道6；保护气体管7；环形凹槽8。

具体实施方式

以下结合附图给出的实例对本发明作进一步详细说明。

如图1和2所示，本发明提供一种用于核电管道的嵌入式接管嘴的焊接组对装置，包括上支撑块2，千斤顶3和下支撑块4和反变形垫1，所述的上支撑块2的一侧为与主管道6的内表面相贴合的弧面，另一侧为用于和千斤顶3的螺杆相接触的平面，所述的下支撑块4的一侧为主管道6的内表面相贴合的弧面，另一侧为放置千斤顶3的平面，上支撑块2的弧面上开设有环形凹槽8，主管道6上的孔的边缘位于环形凹槽8的正上方，上支撑块2上开设有与环形凹槽2相通的通孔，所述的反变形垫1的形状为与上支撑块2的弧面相同并相贴合且与环形凹槽8的内圈的形状相同，面积小于内圈的面积，反变形垫1放置上支撑块2的弧面上。所述的反变形垫1的材质为不锈钢。所述的千斤顶3为5吨千斤顶。所述的环形凹槽8的深度为20～30mm，宽度为50～60mm。

本发明的焊接组对装置的使用方法包括如下步骤：

本发明提供的嵌入式接管嘴焊接组对装置工作前，必须按管道尺寸配作完成，适用于同管径不同组对高度嵌入式接管嘴组对使用，可以根据焊接要求调整千斤顶高度保证焊后要求。

如图4所示，首先将下支撑块4安装在管道6内径坡口正下方，下支撑块4的弧面贴合管壁，千斤顶3安装在下支撑块4平面中心位置，千斤顶3调节至适当位置，把组对上支撑块2安装至管道6坡口处，使坡口完全在组对上支撑块2圆弧面凹槽内后，使千斤顶3顶在组对上支撑块2平面中心位置顶紧，安装后如图5、6和7所示。

如图8所示，将反变形垫1安放在上支撑块2圆弧面上完全贴合，最后把接管嘴5放在反变形垫1上完全贴合，把接管嘴5与管道坡口距离调整一致后固定，把焊接保护气体管7道连接至组对上支撑块2一侧通孔内，使氩气充满上支撑块2的环形凹槽8内，氩气会从焊接时的坡口流出起到保护作用，当焊接不锈钢需要背面冲氩气时，环形凹槽8内将发挥作为冲氩气的气室的作用，本发明的使用状态如图3所示。

如图9所示，所述的反变形垫的厚度为1.5-2.5mm。反变形垫为焊接下沉量预留一定的余量，例如焊接下沉量是2mm，就需要准备大约2mm的反变形垫，组对时通过反变形垫将接管嘴垫高2mm，焊接后才能做到表面齐平，否则接管嘴焊接后，管道表面将留有一个2mm的凹陷。

在实际操作情况下现有技术和本发明焊接结果的对比得出如下结果：

现有的方法焊接接管座后：尺寸精度±1°，位置精度±3mm，形位公差为1.5mm同轴度，内表面整体粗糙度ra12.5μm。

使用本方法焊接接管座后：尺寸精度±0.3°，位置精度±1.5mm，形位公差为0.25mm同轴度，内表面整体粗糙度ra3.2μm。

以上结果的原因，依靠人工和常规方无法做到周向和高度的准确定位，尤其是无法为接管嘴焊接下沉预留一个固定的高度，焊接后接管嘴无法满足角度偏差±0.3°的要求，且存在无法后续处理的管道表面凹陷；使用本发明的焊接工具多次进行组对焊接实验后，均符合角度偏差±0.3°的要求，并且焊接坡口形状不规则。