一种用于反应堆容器的连接结构的制作方法

[0001]
本实用新型涉及核电领域，具体涉及一种用于反应堆容器的连接结构。


背景技术：

[0002]
钍基熔盐堆是第四代核能系统国际论坛六种堆型中熔盐堆的主要堆型，被认为是未来最安全的反应堆技术之一。1千克的钍裂变产生的能量相当于 3500吨标准煤燃烧产生的热量，由此可见，钍的燃效是非常高的。某新型钍基熔盐反应堆容器进出口接管与换热器内部接管现场安装采用全位置对接 tig内焊(非熔化极气体保护电弧焊)，焊缝深度411mm，对接焊缝位置如图1 所示。由于产品结构外部空间受限、无法外焊接管；由于管内径较小，内部无法加装耐高温熔池观察系统，只能内孔盲焊，在焊接过程中观察不到熔池，无法实时调整焊接参数又极大的增加了工艺难度，为解决上述现有技术存在的问题设计了一种应对组队错边和间隙，工艺参数窗口宽泛的坡口和焊接工艺。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的在于提供一种用于反应堆容器的连接结构，结合焊机钨极触碰坡口侧壁自动寻找功能能够使钨极准确对准焊缝中，采用工艺参数宽泛的坡口和特定的焊接工艺获得良好的焊缝质量，减少人为因素导致的焊接缺陷，提高生产率。
[0004]
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
[0005]
一种用于反应堆容器的连接结构，包括：
[0006]
内部接管，位于反应堆容器内，其内侧壁设有环形的第一坡口；
[0007]
出口接管，其内侧壁设有环形的第二坡口，其一端与所述内部接管焊接，其另一端贯穿所述反应堆容器并延伸至所述反应堆容器外；
[0008]
当所述出口接管焊接至所述内部接管后，所述第一坡口和所述第二坡口形成第三坡口。
[0009]
可选地，所述第三坡口为为u型坡口、v型坡口或y型坡口。
[0010]
可选地，所述第三坡口内设有填充焊件。
[0011]
可选地，所述填充焊件包括一第一焊道，所述第一焊道焊接至所述内部接管和所述出口接管的连接处。
[0012]
可选地，所述填充焊件包括若干个第二焊道和若干个第三焊道，所述第二焊道焊接至所述第一坡口处，所述第三焊道焊接至所述第二坡口处。
[0013]
可选地，所述填充焊件包括若干个第四焊道、若干个第五焊道和若干个第六焊道，所述第四焊道焊接至所述第一坡口处，所述第六焊道焊接至所述第二坡口处，所述第五焊道焊接至所述第四焊道和所述第六焊道之间。
[0014]
可选地，所述填充焊件包括若干个第七焊道、若干个第八焊道、若干个第九焊道和若干个第十焊道，所述第七焊道焊接至所述第一坡口处，所述第十焊道焊接至所述第二坡口处，所述第八焊道和第九焊道焊接至所述第七焊道与所述第十焊道之间。
[0015]
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点之一：
[0016]
本实用新型提供了一种用于反应堆容器的连接结构及适用于管管内壁对接360
°
全位置自动氩弧焊单面焊双面成型的焊接工艺，结合焊机钨极触碰坡口侧壁自动寻找功能能够使钨极准确对准焊缝中，采用工艺参数宽泛的坡口和特定的焊接工艺获得良好的焊缝质量，减少人为因素导致的焊接缺陷，提高生产率。
附图说明
[0017]
图1为现有产品的结构示意图；
[0018]
图2为本实用新型一实施例中焊接坡口处的结构示意图；
[0019]
图3为本实用新型一实施例中打底焊焊接分区示意图；
[0020]
图4为本实用新型一实施例中填充焊奇数层焊接分区示意图；
[0021]
图5为本实用新型一实施例中填充焊偶数层焊接分区示意图；
[0022]
图6为本实用新型一实施例中焊道分布示意图。
具体实施方式
[0023]
以下结合附图1至6具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施方式的目的。为了使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
[0024]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者现场设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者现场设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者现场设备中还存在另外的相同要素。
[0025]
请参阅图1-6所示，本实施例提供的一种用于反应堆容器的连接结构，包括：
[0026]
内部接管1，位于反应堆容器内，其内侧壁设有环形的第一坡口3；
[0027]
出口接管2，其内侧壁设有环形的第二坡口4，其一端与所述内部接管1 焊接，其另一端贯穿所述反应堆容器并延伸至所述反应堆容器外；
[0028]
当所述出口接管2焊接至所述内部接管1后，所述第一坡口3和所述第二坡口4形成第三坡口5。
[0029]
本实施例中，所述第三坡口5为为u型坡口、v型坡口或y型坡口。
[0030]
本实施例中，所述第三坡口内设有填充焊件。
[0031]
本实施例中，所述填充焊件包括一第一焊道，所述第一焊道焊接至所述内部接管1
和所述出口接管2的连接处。
[0032]
本实施例中，所述填充焊件包括若干个第二焊道和若干个第三焊道，所述第二焊道焊接至所述第一坡口3处，所述第三焊道焊接至所述第二坡口4 处。
[0033]
本实施例中，所述填充焊件包括若干个第四焊道、若干个第五焊道和若干个第六焊道，所述第四焊道焊接至所述第一坡口3处，所述第六焊道焊接至所述第二坡口处，所述第五焊道焊接至所述第四焊道和所述第六焊道之间。
[0034]
本实施例中，所述填充焊件包括若干个第七焊道、若干个第八焊道、若干个第九焊道和若干个第十焊道，所述第七焊道焊接至所述第一坡口处，所述第十焊道焊接至所述第二坡口处，所述第八焊道和第九焊道焊接至所述第七焊道与所述第十焊道之间。
[0035]
另一方面，本实用新型还提供了一种应用于上述的反应堆容器的连接结构的焊接工艺，包括：
[0036]
分别对第一坡口及第二坡口4处进行预处理，对第一坡口3和第二坡口 4周围采用酒精或丙酮清理，使坡口表面及其管外壁清洁，清理待焊面及边缘，应无水渍、无氧化物、无油污、无积渣和其他任何可能影响焊接质量的外来物质；装配试件及坡口处气体背保护工装，控制坡口组队间隙和错边均在1mm以内，保证仰焊位置及立向下焊接位置无错边，错边位置尽可能多的位于平焊位置。
[0037]
通入设定量的保护气体，焊接前通99.99％纯氩气体，气体流量为 10～40l/min，通气时间≥5min。
[0038]
对内部接管1和出口接管2的连接处进行点焊，使所述内部接管1和所述出口接管2之间的相对位置固定，其中，所述第一坡口3和所述第二坡口 4形成第三坡口5，对焊接坡口每隔90
°
进行一个不加丝定位点焊，点焊电流60a、弧长2mm、点焊时间1.5s～2s。
[0039]
对所述内部接管1和所述出口接管2的连接处进行打底焊，移动焊机将焊枪深入管内并对准焊缝中心(内部接管1和出口接管2的接触处)，焊枪钨棒直径为φ3.2mm，钨棒干伸长13～20mm，调整焊枪角度至图2中的0
°
，按照设定好的焊接程序，机头沿工件焊缝行走一遍，检查焊枪、钨极、送丝嘴与坡口间距离，将各部分调到合适的位置。
[0040]
本实施例中，所述打底焊具体包括：从o
°
开始起弧焊接，沿预设方向从一区焊至六区收弧，其中，以内部接管1或出口接管2的轴向中的任一点为极点、以所述极点至所述第三坡口5的最低点的连线为极轴建立极坐标系，一区为0
°
至β，二区为β至90
°
，三区为90
°
至180
°
，四区为180
°
至 270
°
，五区为270
°
至360
°
，六区为0
°
至β，所述β为3
°
至10
°
。
[0041]
打底焊分区请参阅图3，从0
°
开始起弧焊接，沿逆时针方向从一区焊至六区收弧，收弧处应在角度β范围内。焊接方向也可沿顺时针方向，此时焊接分区与图3相反；打底焊时通过钨极接触两侧坡口自动寻找至中心位置后，调解钨棒与工件距离并通过内窥镜进行确认；焊接参数见表1，焊接时采用不摆动的直进焊焊接，焊接工艺如下：二区由平焊过渡到立向上焊阶段可适当增加焊接电流和焊接速度；三区立焊到仰焊位置时，需适当减少送丝速度及焊接电流；四区和五区由仰焊到立向下焊阶段适当增加送丝速度及焊接电流；焊至六区时，收弧处尽可能多的覆盖起弧处焊道。焊缝冷却到室温后通过内窥镜观察打底焊焊缝成型；打底焊焊后对焊缝进行目视检查和液体渗透检查(外壁)。
[0042]
表1打底焊焊接参数
[0043]
分区序号一二三四五六
分区角度0
°
～ββ～90
°
90
°
～180
°
180
°
～270
°
270
°
～360
°
360
°
～(360
°
+β)焊接速度(mm/min)70～9070～10080～10070～9070～9070～90送丝速度(mm/min)250～400300～500200～350250～400250～400250～400峰值电流(a)110～130120～160110～150120～160120～160120～160基值电流(a)55～8060～9060～9060～9060～9060～90电弧电压(v)9～119～119～119～119～119～11
[0044]
对所述内部接管1和所述出口接管2进行填充焊，其中，填充焊形成的焊道填充至所述第三坡口5内。
[0045]
本实施例中，所述填充焊具体包括：
[0046]
步骤s101、从角度γ1处起弧焊接，沿焊接方向从一区焊至六区收弧，收弧处位于β角度范围内；
[0047]
步骤s102、从角度-(γ2+β)处起弧焊接，沿焊接方向从一区焊至六区收弧，收弧处位于β角度范围内；
[0048]
s103、重复步骤s101和步骤s102若干次。
[0049]
图4中γ1为15
°
～30
°
，β为3
°
～10
°
；图5中γ2为15
°
～30
°
，β为3
°
～10
°
。
[0050]
焊接分区：
[0051]
请参阅图4所示，填充焊第一层从角度γ1处起弧焊接，沿焊接方向从一区焊至六区收弧，收弧处位于β角度范围内。
[0052]
请参阅图5所示，为避开第一层起收弧处及减小焊接变形，填充焊第二层从角度-(γ2+β)处起弧焊接，沿焊接方向从一区焊至六区收弧，收弧处位于β角度范围内；
[0053]
填充焊第三层与第一层分区一致，第四层与第二层分区一致，后续填充层以此类推。
[0054]
另外，焊接方向也可沿顺时针方向，此时焊接分区与图4、图5相反。
[0055]
焊接过程中采用多层多道不摆动焊，填充焊焊缝排道见图6，每层焊接时先焊接与侧壁的焊道，然后进行侧壁焊道之间的焊道焊接。
[0056]
填充焊时，先找出焊缝中心位置，在内窥镜辅助下调节至待焊焊道处。焊后通过内窥镜如果发现焊缝侧壁未熔合或者层间未熔合可以通过相应的重熔参数进行修补焊；
[0057]
焊接参数见表2，焊接工艺如下：
[0058]
二区由平焊过渡到立向上焊阶段可适当增加焊接电流和焊接速度；三区立焊到仰焊位置时，需适当减少送丝速度及焊接电流，并增加焊接速度；四区和五区由仰焊到立向下焊阶段适当增加送丝速度及焊接电流；焊至六区时，收弧处尽可能多的覆盖起弧处焊道。
[0059]
表2填充焊焊接参数
[0060]
[0061]
对焊道接头处、弧坑区域打磨圆滑，去除弧坑不良组织、氧化物及杂质。打磨后及时清理残留物，熔敷区不得有焊渣碎片。
[0062]
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

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