一种钢质无缝核电储罐用端部密封组件及核电储罐的制作方法

1.本实用新型涉及压力容器技术领域，特别涉及一种钢质无缝核电储罐端部密封组件及核电储罐。


背景技术：

2.在核电领域，钢质无缝核电储罐(以下简称核电储罐)的主要功能为平时储存可呼吸品质的压缩空气，并在事故后一定时间内持续向主控制室压力边界内提供应急送风。现阶段核电储罐的主要密封方式为端面密封，即依靠端面氟橡胶o型圈挤压密封核电储罐两端保证密封性，如图4所示结构。
3.但研究表明：当工作压力大于10mpa后，单独o型圈密封时会因压力过大被挤出，导致密封作用大幅降低。在其他领域，针对此种情况，通常采用氟橡胶o型圈+聚四氟乙烯k型圈的复合密封方式，其密封能力显著提高，最高可以密封工作压力50mpa的高压储罐。但在核电领域，因聚四氟乙烯在使用过程中易析出氟化物的化合物，故在核电储罐中不能使用该种密封方式。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种钢质无缝核电储罐端部密封组件和核电储罐，有效解决现有工作压力不低于20mpa的核电储罐的高压密封性难题，保证核电储罐的高压密封性，进而提高核电储罐的使用安全可靠性。
5.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种钢质无缝核电储罐端部密封组件，包括：
7.瓶口，在其内孔侧壁上设置螺纹连接部，在所述螺纹连接部的一侧依次设置罐密封部和垫片安装部；
8.ta钛垫片，设置于所述瓶口的垫片安装部；
9.螺塞，包括密封螺纹、螺塞密封部和压紧凸台，所述密封螺纹与螺纹连接部螺纹连接时，所述螺塞密封部与所述罐密封部形成面密封，所述压紧凸台能够将所述ta钛垫片压接至垫片安装部密封固定。
10.进一步的，所述罐密封部呈倾斜的圆台弧面设置，对应的所述螺塞密封部呈倾斜的圆台弧面设置，所述罐密封部与所述螺塞密封部之间形成锥面密封。
11.进一步的，所述罐密封部的锥面之间的角度为α，α的取值范围为55
°
～120
°
。
12.进一步的，所述螺塞密封部的锥面之间的角度为β，β＝α-b。
13.进一步的，所述垫片安装部呈台阶状设置，包括台阶面，所述ta钛垫片放置于所述台阶面上。
14.进一步的，所述台阶面距离所述瓶口端部的距离为l1，所述ta钛垫片的厚度为l2，其中，所述l2＞l1。
15.进一步的，ta钛垫片在受压变形时能够填充整个台阶面。
16.相对于现有技术，本实用新型所述的钢质无缝核电储罐端部密封组件具有以下优势：
17.(1)本实用新型所述的钢质无缝核电储罐端部密封组件，通过对核电储罐的瓶口结构进行改进，使得螺塞与瓶口在安装过程中形成前部面密封和后部垫片密封的双重密封结构，提高其密封效果。
18.(2)本实用新型所述的钢质无缝核电储罐端部密封组件，核电储罐的瓶口密封形式及垫片材质的选用，瓶口加工成锥面+台阶样式，可大幅改善核电储罐的高压密封性，避免核电储罐因密封元件承压能力问题导致的气体泄漏现象发生，避免气体泄漏现象发生。
19.本实用新型的另一目的在于提出一种核电储罐，所述核电储罐的工作压力应不低于20mpa，在所述核电储罐的端部设置有如上述所述的钢质无缝核电储罐端部密封组件。
20.所述电储罐与上述钢质无缝核电储罐端部密封组件相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
21.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
22.图1为本实用新型实施例所述核电储罐两端瓶口的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例所述核电储罐瓶口与螺塞装配的结构示意图；
24.图3为本实用新型具体示例中关于钢制核电储罐端部进行螺纹加工的示意图；
25.图4为现有技术中核电储罐端部密封的结构示意图；
26.附图标记说明：
27.瓶口1，螺纹连接部101，罐密封部102，垫片安装部103，台阶面1031，ta钛垫片2，螺塞3，密封螺纹301，螺塞密封部302，压紧凸台303。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本实用新型的实施例进行详细说明。
29.需要说明，本实用新型中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本实用新型，而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
30.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
32.实施例1
33.如图1～2所示，本实用新型公开了一种钢质无缝核电储罐端部密封组件，包括：
34.瓶口1，在其内孔侧壁上设置螺纹连接部101，在所述螺纹连接部101的一侧依次设置罐密封部102和垫片安装部103；
35.ta钛垫片2，设置于所述瓶口1的垫片安装部103；
36.螺塞3，包括密封螺纹301、螺塞密封部302和压紧凸台303，所述密封螺纹301与螺纹连接部101螺纹连接时，所述螺塞密封部302与所述罐密封部102形成面密封/线密封，所述压紧凸台303能够将所述ta钛垫片2压接至垫片安装部103密封固定。
37.本技术公开的钢质无缝核电储罐端部密封组件，通过对钢质无缝核电储罐的瓶口1进行改进加工，改进后的瓶口1在一侧形成罐密封部102和垫片安装部103，使得螺塞3在安装时，所述螺塞3的密封螺纹301与所述瓶口1的螺纹连接部101通过螺纹旋紧时，螺塞3的密封螺纹301不断的伸入所述瓶口1，在该运动过程中，所述螺塞3的螺塞密封部302与所述瓶口1的罐密封部102密封接触，形成面密封/线密封结构，随着螺塞3的密封螺纹301进一步伸入所述瓶口1，所述螺塞3的压紧凸台303紧密的将ta钛垫片2压紧至所述瓶口1的垫片安装部103，从而形成前部面密封/线密封结构和后部垫片密封的双重密封结构。
38.本实用新型公开的钢质无缝核电储罐端部密封组件，通过对核电储罐的瓶口结构进行改进，使得螺塞3与瓶口1在安装过程中形成前部面密封和后部垫片密封的双重密封结构，提高其密封效果。
39.作为本实用新型的示例，所述罐密封部102呈倾斜的圆台弧面设置，对应的所述螺塞密封部302呈倾斜的圆台弧面设置，所述罐密封部102与所述螺塞密封部302之间形成锥面密封。
40.该设置一方面便于螺塞3在螺纹旋紧伸入瓶口1时进行导向，保证螺塞3安装的便捷性和流程性，同时在罐密封部102与所述螺塞密封部302之间形成的锥面密封，也进一步提高了前部面密封的密封效果。
41.作为本实用新型的示例，所述罐密封部102的锥面之间的角度为α，α的取值范围为55
°
～120
°
。所述螺塞密封部302的锥面之间的角度为β，β＝α-b。作为优选，b的取值范围为0.5
°
～2
°
，优选的，b取1
°
。
42.作为优选，本实用新型所述的瓶口1内的罐密封部102的锥面之间的角度为75
°
，所述螺塞3在密封螺纹301后部加工锥面之间的角度为74
°
，确保螺塞3与瓶口1安装的便捷性和密封性。
43.作为本实用新型的示例，所述垫片安装部103呈台阶状设置，包括台阶面1031，所述ta钛垫片2放置于所述台阶面1031上。
44.通过将垫片安装部103设置为台阶容纳结构，结合ta钛垫片2的材质性能，使得ta钛垫片2固定在台阶面1031上进行密封时，ta钛垫片2受到压应力，受挤压变形，材料完全填
充整个密封台阶，大幅提高，ta钛垫片2的密封性能。
45.作为本实用新型的示例，所述台阶面1031距离所述瓶口1端部的距离为l1，所述ta钛垫片2的厚度为l2，其中，所述l2＞l1。
46.该设置使得ta钛垫片2能够伸出所述垫片安装部103，在受到螺塞3旋紧时被压紧凸台303压紧，进而在受压变形时能够填充整个密封台阶，进一步提高ta钛垫片2的密封性能。
47.本技术所述的钢质无缝核电储罐端部密封组件，有效解决现有工作压力不低于20mpa的核电储罐的高压密封性难题，其改进的核心在于，核电储罐的瓶口1密封形式及垫片材质的选用，瓶口1加工成锥面+台阶样式，螺塞3上加工相应锥面和压紧凸台303，安装螺塞3和ta钛垫片2时，螺塞3上螺塞密封部302锥面与瓶口1上罐密封部102锥面接触，由于螺塞3的锥面角度小于瓶口1锥面，在瓶口1的锥面上形成一道线密封，ta钛垫片2固定在瓶口1上垫片安装部103的所在台阶面1031上，ta钛垫片2受到压应力，受挤压变形，材料完全填充整个密封台阶，大幅提高ta钛垫片2的密封性能。同时，因核电领域禁用铜合金，所以将垫片材质更改为熔点更高的工业纯钛，在保证密封效果的前提下，有效保证密封元件材质在核电领域的适用性。
48.上述密封结构的设计，可大幅改善核电储罐的高压密封性，避免核电储罐因密封元件承压能力问题导致的气体泄漏现象发生。所述核电空气储罐通过采用本技术所述的中的密封组件，可大幅改善其高压密封性能，避免气体泄漏现象发生。
49.作为本实用新型的具体示例，本实用新型公开了一种钢质无缝核电储罐端部密封组件，其主要工作方法包括如下内容：
50.1)对核电储罐两端瓶口进行加工，加工后瓶口结构如图1所示。其瓶口结构有如下特点：
51.①
.该结构为双重密封结构，主要依靠前部锥面密封和后部垫片密封双重密封方式确保密封效果；
52.②
.前部锥面密封结构内孔锥面角度为75
°
，确保密封效果。
53.③
.后部加工垫片密封用垫片安装部103台阶，安装时垫片产生塑性变形，起密封效果。
54.2)加工螺塞3，螺塞3在密封螺纹301的后部加工螺塞密封部302锥面，锥面角度为74
°
，螺塞密封部302后加工垫片压紧用的垫片安装部103台阶。
55.3)加工密封ta钛垫片2，选用工业纯钛材料，加工钛垫片，注意钛垫片的厚度应大于核电储罐瓶口1处垫片安装部103的台阶高度；
56.3)使用前，对钛垫片进行软化退火处理，软化退火处理后垫片硬度应在hb35～hb50范围内，完成后垫片应在退火后7天内使用，以避免自然时效导致硬度提高，密封能力下降；
57.4)将螺塞3以及退火处理后的ta钛垫片2装配至核电储罐的瓶口1上，使用固定扭矩安装设备将螺塞3安装至核电储罐的瓶口1，螺塞3安装扭矩应固定且足够大，确保瓶口1的锥面和螺塞3的锥面密切接触，后部位置ta钛垫片2产生塑性变形，从而起到双重密封作用；
58.5)使用气密性试验设备对核电储罐进行整体气密性试验，试验压力为核电储罐的
工作压力，试验介质为干燥洁净的空气或氮气，使用检漏液对瓶口与螺塞接口部位进行检漏，接口部位无泄漏为合格。
59.以工作压力27.6mpa，规格为φ610mm
×
29.4mm
×
6100mm的钢质核电储罐为例，简要介绍其密封结构。
60.1)对规格为φ610mm
×
29.4mm
×
6100mm的钢制核电储罐端部进行螺纹加工，端部结构如图3所示。
61.2)加工螺塞3，螺塞3在外螺纹后部加工锥面，锥面角度为74
°
，其外螺纹与核电储罐瓶口1的螺纹相配合。
62.3)选用工业纯钛材料ta2，加工钛垫片，钛垫片尺寸为φ95mm
×
φ82mm
×
5.5mm；
63.4)使用前，对ta2钛垫片进行软化退火处理，软化退火处理后垫片硬度为hb40，垫片在退火后第2天使用；
64.5)将退火处理后的ta2钛垫片装配至规格为φ610mm
×
29.4mm
×
6100mm的核电储罐上，使用固定扭矩安装设备将螺塞安装至核电储罐瓶口1，螺塞3安装扭矩为5000n.m；
65.6)使用气密性试验设备对核电储罐进行整体气密性试验，试验压力为27.6mpa，试验介质为干燥洁净的空气或氮气，使用检漏液对瓶口与螺塞接口部位进行检漏，接口部位无泄漏，气密性试验合格。
66.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。