一种核电站环吊牛腿焊接方法与流程

本发明涉及一种高强度碳钢厚板箱型结构的焊接方法，尤其是核电站环吊牛腿的焊接方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术：

传统的复杂箱型钢结构，尤其是较厚板的大型箱型结构由于焊接应力较大，结构复杂，其产品尺寸控制较难，易出现扭曲、收缩等变形，产品一次不合格率较高，尤其是核电站环吊牛腿为代表的复杂箱型结构，在以往环吊牛腿批次预制过程中，因尺寸公差不符合设计规范要求（含成品外形尺寸、各外表面平整度、边缘平行度、垂直度等）导致报废的情况屡次发生。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种变形小保证合格率的核电站环吊牛腿焊接方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种核电站环吊牛腿焊接方法,其特征在于，步骤如下：

步骤1：分别焊接成型牛腿箱形部位及加劲埋板，其中：

所述牛腿箱形部位焊接顺序如下：

（1）上盖板、下盖板分别与两个箱体侧板进行组对并焊接；

（2）在两个侧板之间焊接内部支撑板；

（3）在上盖板、两侧侧板以及内部支撑板之间焊接上盖板加强劲板；

（4）在下盖板、上盖板以及两侧侧板之间焊接内部回形板；

（5）在内部支撑板、下盖板以及两侧侧板之间焊接箱体前挡板；

所述加劲埋板由牛腿的背部筋板和埋板构成，焊接顺序如下：

（1）将背部横向劲板与埋板组对并焊接；

（2）将两个第一背部纵向劲板与埋板和背部横向劲板焊接，第一背部纵向劲板位于背部横向劲板的中间；

（3）将两个第二背部纵向劲板与埋板和背部横向劲板焊接，第二背部纵向劲板位于背部横向劲板的外侧；

（4）在埋板、第一背部纵向劲板、第二背部纵向劲板以及背部横向劲板上进行第一加厚劲板、第三背部纵向劲板以及第二加厚劲板组对并焊接；

步骤2：牛腿整体组装焊接，顺序如下：

（1）将埋板与上盖板和两侧侧板组对并焊接；

（2）将端头斜劲版、端头三角支撑板与埋板、上盖板组对并焊接；

后封板与埋板、两侧侧板及下盖板组对并焊接；

（3）锚筋与背部结构的组对、焊接。

所述步骤1的第（3）步中，上盖板加强劲板包括上盖板中间加强劲板、上盖板两侧加强劲板以及上盖板倾斜加强劲板，上盖板中间加强劲板、上盖板两侧加强劲板以及上盖板倾斜加强劲板的焊接顺序为：

（31）在上盖板、两侧侧板以及内部支撑板之间焊接上盖板中间加强劲板；

（32）在上盖板、两侧侧板以及内部支撑板之间焊接上盖板两侧加强劲板；

（33）在上盖板、两侧侧板以及内部支撑板之间焊接上盖板倾斜加强劲板。

发明优点：

a.传统方法，依次组装上盖板、箱体侧板至埋板，导致埋板出现不均匀焊接应力收缩而扭曲变形且无法校正，又如普通组装顺序优先组装后封板会导致箱体内侧回形板及箱体前挡板施焊空间封闭，焊接人员施焊困难等。本发明通过预制前期模拟件制作，收集和统计不同组装方法的变形数据，并通过软件模拟焊接收缩应力造成的变形量，确定本组装顺序为最优组装顺序。

b.本发明通过分析各零件板焊接量、焊接应力大小、被焊接零件规格、组装机施焊空间限制条件、及各零件板相互约束条件，确定了核电站环吊牛腿预制组装顺序，确保环吊牛腿预制尺寸达到一次合格率100%，且实际测量公差远小于设计规定公差范围。根据组装顺序制作的环吊牛腿有效控制成品外形尺寸、各外表面平整度、边缘平行度、垂直度等相关外形尺寸，所有变形数据远小于国标及设计要求的公差范围。

c.根据此组装顺序进行施工，所有焊缝有足够的全熔透焊接实施空间，达到设计要求进行全熔透焊接，避免出现不可达焊缝，且焊工有足够施焊空间，避免出现高温狭小空间施焊情况。

d.对比其他组装顺序，使用本发明3步骤组装顺序，可同时允许多个预制人员同时施工作业，缩短工期。

附图说明

图1：环吊牛腿结构示意图（主视图）；

图2：环吊牛腿结构示意图（右视图）；

图3：环吊牛腿结构示意图（左视图）；

图4：环吊牛腿结构示意图（俯视图）；

图5：:图1的a-a剖面图；

图6：牛腿箱形部位组焊顺序示意图；

图7：牛腿背部劲板与埋板组焊顺序示意图；

图8：牛腿整体组装焊接顺序示意图；

图9：箱体组装步骤（1）工装示意图；

图10：背部劲板与埋板组装工装示意图。

其中：1、箱体上部支撑型钢；2、箱体下部支撑型钢；3、箱体边缘加强版；4、长方形型钢框架底座；5—埋板；6—端头斜劲版；7-1—上盖板中间加强劲板；7-2—上盖板两侧加强劲板；8—内部支撑板；9—箱体前挡板；10—内部回形板；11—下盖板；12—后封板；13—加厚劲板；14—背部横向劲板；15—背部纵向劲板；16—背部纵向劲板；17—背部纵向劲板；18—上盖板；19—箱体侧板；20—加厚劲板；21—上盖板倾斜加强劲板；22—端头三角支撑板。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明：

环吊牛腿的结构如图1-图5所示。根据图1-图5的结构形式要求，确定了的零件组装顺序，然后按照组装顺序进行焊接，其组装顺序主要分为3个步骤：

步骤1：牛腿箱形部位组焊顺序如下图6所示，具体如下（可与第2步骤同时开展以缩短工期）：

（1）上盖板18、下盖板11分别与两个箱体侧板19进行组对并焊接；

（2）在两个侧板19之间焊接内部支撑板8；

（3）在上盖板18、两侧侧板19以及内部支撑板8之间焊接上盖板中间加强劲板7-1；

（4）在上盖板18、两侧侧板19以及内部支撑板8之间焊接上盖板两侧加强劲板7-2；

（5）在上盖板18、两侧侧板19以及内部支撑板8之间焊接上盖板倾斜加强劲板21；

（6）在下盖板11、上盖板18以及两侧侧板19之间焊接内部回形板10；

（7）在内部支撑板8、下盖板11以及两侧侧板19之间焊接箱体前挡板9；

步骤2：牛腿的背部劲板与埋板组装组焊，如下图7所示顺序如下（可与第一步骤同时开展以缩短工期）：

（1）将背部横向劲板14与埋板5组对并焊接；

（2）将两个第一背部纵向劲板17与埋板5和背部横向劲板14焊接，第一背部纵向劲板17位于背部横向劲板14的中间；

（3）将两个第二背部纵向劲板15与埋板5和背部横向劲板14焊接，第二背部纵向劲板15位于背部横向劲板14的外侧；

（4）在埋板5、第一背部纵向劲板17、第二背部纵向劲板15以及背部横向劲板14上进行第一加厚劲板13、第三背部纵向劲板16以及第二加厚劲板20组对并焊接；

步骤3：牛腿整体组装焊接，组装示意图如下图8所示：

（1）将埋板5与上盖板18和两侧侧板19组对并焊接；

（2）将端头斜劲版6、端头三角支撑板22与埋板5、上盖板18组对并焊接；

后封板12与埋板5、两侧侧板19及下盖板11组对并焊接；

（3）锚筋与背部结构的组对、焊接。

辅助工装的应用

此组装顺序在具体实施过程中，需在部分阶段配合运用适当的工装，进一步确保牛腿预制质量，工装使用如下：

在环吊牛腿组装步骤1、步骤2中，需配以长方形钢框架4作为预制过程工装底座，便于过程中找平、测量及预制过程中产品边缘保护，在箱体结构与加劲埋板结构组装开始便点焊固定在钢框架4上，直至预制完成后拆卸（见图9、图10）。