高溫氣冷堆中下堆芯殼底座中的內筒與底板焊接方法技術

本發明專利技術公開了一種可以保證底板的最大變形量控制在≤9.6mm的高溫氣冷堆中下堆芯殼底座中的內筒與底板焊接方法，將兩個內筒工裝和外筒工裝擱置在場地上，然后將底板放在內筒工裝和外筒工裝上，對焊接部位進行預熱，內筒的焊接部位在圓周方向上且在順時針方向上分成a、b、c、d、e、f、g、h八個弧長相等的焊接區域，預熱完成后定位焊，之后采用多層多道焊接方法，具體順序為內坡口焊三層→外坡口焊三層→內坡口焊第四層→外坡口焊第四和第五層→內坡口焊滿→外坡口焊滿。本發明專利技術的優點是：利用上述方法，可以保證底板的最大變形量控制在≤9.6mm，焊接牢固，滿足核電方面的焊接質量要求，提高底座的使用壽命。

Welding method of inner cylinder and bottom plate in middle and lower core shell of high temperature gas cooled reactor

The invention discloses a can ensure the maximum deformation of floor control in high temperature gas cooled reactor lower than 9.6mm reactor core barrel shell in the base plate and the welding method, the two cylinder and the outer cylinder tooling tooling use on the site, and then put the bottom inner cylinder and the outer cylinder assembly tooling for preheating, welding parts, welding parts welding area of the inner cylinder in the circumferential direction and in the clockwise direction is divided into a, B, C, D, e, F, G, H eight with equal arc length, after the preheating welding after the multipass welding method, concrete the order of the three groove welding layer, three layer, inside the mouth outside welding groove welding fourth layer, fourth layer and fifth slope mouth welding, groove welding, welding with full mouth outside. The advantages of the invention are: using the above method, can guarantee the maximum deformation of floor control in less than 9.6mm, welding firm, meet the requirements of welding quality of nuclear power, improve the service life.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及到一種高溫氣冷堆中下堆芯殼底座中的內筒與底板焊接方法。
技術介紹
隨著“第四代先進核能系統”概念的提出，高溫氣冷堆逐漸以其特有的安全性、用途廣泛及隨著模塊式高溫堆概念的提出而具有的小型化、投資少、建造周期短等特點贏得了越來越多有識之士的青睞。高溫氣冷堆是具有第四代核能系統安全特性的先進反應堆，它是國際核能領域第四代核能系統中六種備選堆型之一，并且是唯一可在2020年前實現商業化運行的第四代核能系統。目前世界上的主要有核國家都在積極發展高溫氣冷堆技術用于發電與制氫。我國在已經建成的10MW高溫氣冷實驗堆的技術基礎上，瞄準國際上新一代核能技術的發展方向，借鑒國外高溫氣冷堆的經驗，通過自主研究與開發，力爭2017年前后建成電功率為20MW、具有自主知識產權的高溫氣冷堆核電站示范工程(以下簡稱HTR-20)。HTR-20金屬堆內構件堆芯殼是華能山東石島灣核電廠高溫氣冷堆核電站示范工程的重要組成部分，包括堆芯殼組件和其它相關部件。高溫堆堆芯殼是一個薄壁型焊接直圓筒結構，它的下端有個底座。該底座由清華大學核能技術設計研究院(國家唯一指定“第四代核電高溫氣冷堆設備”的設計研究院)設計，市場上沒有第二個該規格的底座。為了增加總體結構的剛度，筒體上緣部份有加厚的上法蘭段，而筒體的下部則有下加厚段筒體。高溫堆堆芯殼總尺寸約φ5534毫米×20米，總重約313噸，底板厚度135毫米是整個底座上的最大厚度，共有七個卷制筒體(厚度有40毫米、90毫米兩種規格)。定位板1塊，尺寸φ5160mm×δ115mm，重量18.8T；壓板10塊，尺寸φ5160mm×δ65mm，每塊重量10.6T。底座的裝配焊接是整個設備制造的關鍵。如圖1和圖2所示，底座的結構比較特殊，是個復雜的焊接結構件，由底板3、內筒4、外筒8、內筋板9、外筋板10、內環11、外環12和滾柱墊13組成。底板中間有一條拼縫，厚為135毫米，直徑為5460毫米，底板中央大開孔焊有內筒，并和筋板相焊，在筋板和底板上還焊有外筒，內筒的毛坯尺寸為內徑φ1170mm，厚度δ65mm的卷筒，外筒尺寸為內徑φ3900mm，厚度δ50mm的卷筒。在底板下部焊有15條輻射狀的內外筋板，筋板厚度為50毫米。內外筒及筋板高度均為1022毫米。底座的底部還焊有厚度為δ60mm的內外環，與內外筒及筋板一起加強底同座整體的剛度。所有焊接坡口都由機加工完成，所有焊縫均為全焊透，并經MT、UT檢測合格。底座工件材質為12Cr2Mo1R，由于材料Cr、Mo含量較高，焊接時有較大的淬硬傾向，焊接困難很大。底板的最大變形量應控制在≤9.6mm，也就是說控制在加工余量之內，現在的常規焊接方法無法保證底板的最大變形量控制在≤9.6mm。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是：提供一種可以保證底板的最大變形量控制在≤9.6mm的高溫氣冷堆中下堆芯殼底座中的內筒與底板焊接方法。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種高溫氣冷堆中下堆芯殼底座中的內筒與底板焊接方法，將兩個內筒工裝和外筒工裝擱置在場地上，內筒工裝和外筒工裝都為圓筒狀，外筒工裝的直徑大于內筒工裝的直徑，然后將底板放在內筒工裝和外筒工裝上，底板的圓心與內筒工裝、外筒工裝的圓心同心，將內筒放在底板上后對兩者焊接部位進行預熱直至205℃以上，所形成的預熱區域覆蓋內筒和底板的焊接區域且向外延伸，預熱區域延伸后在內筒和底板上的邊界分別距離兩者的焊接部位50mm以上，內筒的焊接部位在圓周方向上且在順時針方向上分成a、b、c、d、e、f、g、h八個弧長相等的焊接區域，預熱完成后對內筒和底板進行定位焊，內筒內外均設置有一圈斜面，內筒內的斜面與底板表面形成V形內坡口，內筒外的斜面與底板表面形成V形外坡口，之后采用多層多道焊接方法，具體順序為內坡口焊三層→外坡口焊三層→內坡口焊第四層→外坡口焊第四和第五層→內坡口焊滿→外坡口焊滿，同時在每層焊的時候又按照順序a→e→c→g→b→f→d→h，在整個焊接過程中始終要保證之前預熱區域覆蓋的區域的溫度在205℃以上。所述定位焊的時候，定位焊的焊縫位于外坡口內，定位焊順序為a→e→c→g→b→f→d→h，定位焊焊縫的弧長M與內筒外徑D的關系為M＝πD/24，焊完之后對定位焊焊縫引弧和收弧端進行打磨，打磨后的定位焊焊縫展開后的截面呈等腰梯形，等腰梯形的底角為23°～35°。所述內坡口角度為20°～28°，外坡口角度比內坡口角度大2°。本專利技術的有益效果是：利用上述方法，可以保證底板的最大變形量控制在≤9.6mm，焊接牢固，滿足核電方面的焊接質量要求，提高底座的使用壽命。附圖說明圖1是本專利技術高溫氣冷堆核電站中金屬堆內構件下堆芯殼底座的俯視圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是圖1中內筒和底板局部截面圖；圖4是圖1中圓周焊接區域分布圖；圖5是圖1中定位焊焊縫展開口的截面圖。圖中：1、內筒工裝，2、外筒工裝，3、底板，4、內筒，5、內坡口，6、外坡口，7、定位焊焊縫，8、外筒，9、內筋板，10、外筋板，11、內環，12、外環，16、滾柱墊。具體實施方式下面結合附圖，詳細描述本專利技術的具體實施方案。如圖1和圖2所示，本專利技術所述的高溫氣冷堆中下堆芯殼底座中的內筒與底板焊接方法，將兩個內筒工裝1和外筒工裝2擱置在場地上，內筒工裝1和外筒工裝2都為圓筒狀，外筒工裝2的直徑大于內筒工裝1的直徑，然后將底板3放在內筒工裝1和外筒工裝2上，底板3的圓心與內筒工裝1、外筒工裝2的圓心同心，將內筒4放在底板3上后對兩者焊接部位進行預熱直至205℃(該溫度保證底板的焊接性達到最佳)以上，所形成的預熱區域覆蓋內筒4和底板3的焊接區域且向外延伸，預熱區域延伸后在內筒4和底板3上的邊界分別距離兩者的焊接部位50mm以上，如圖4所示，內筒4的焊接部位在圓周方向上且在順時針方向上分成a、b、c、d、e、f、g、h八個弧長相等的焊接區域，預熱完成后對內筒4和底板3進行定位焊，如圖3所示，內筒4內外均設置有一圈斜面，內筒4內的斜面與底板3表面形成V形內坡口5，內筒4外的斜面與底板3表面形成V形外坡口6，之后采用多層多道焊接方法，具體順序為內坡口5焊三層→外坡口6焊三層→內坡口5焊第四層→外坡口6焊第四和第五層→內坡口5焊滿→外坡口6焊滿，同時在每層焊的時候又按照順序a→e→c→g→b→f→d→h，在整個焊接過程中始終要保證之前預熱區域覆蓋的區域的溫度在205℃以上。所述定位焊的時候，定位焊的焊縫位于外坡口6內，定位焊順序為a→e→c→g→b→f→d→h，定位焊焊縫7的弧長M與內筒外徑D的關系為M＝πD/24，焊完之后對定位焊焊縫7引弧和收弧端進行打磨，打磨后的定位焊焊縫7展開后的截面呈等腰梯形-圖5，等腰梯形的底角為23°～35°，有效保證定位焊的強度，防止焊接過程中工件裂開。所述內坡口5角度為20°～28°，外坡口6角度比內坡口5角度大2°，有效防止焊縫接頭時兩端焊不透。本專利技術的優點是：核電方面的產品焊接要求都很高，設備大，焊接難度大，利用上述方法，可以保證底板的最大變形量控制在≤9.6mm，焊接牢固，滿足核電方面的焊接質量要求，提高底座的使用壽命。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
高溫氣冷堆中下堆芯殼底座中的內筒與底板焊接方法，其特征在于：將兩個內筒工裝和外筒工裝擱置在場地上，內筒工裝和外筒工裝都為圓筒狀，外筒工裝的直徑大于內筒工裝的直徑，然后將底板放在內筒工裝和外筒工裝上，底板的圓心與內筒工裝、外筒工裝的圓心同心，將內筒放在底板上后對兩者焊接部位進行預熱直至205℃以上，所形成的預熱區域覆蓋內筒和底板的焊接區域且向外延伸，預熱區域延伸后在內筒和底板上的邊界分別距離兩者的焊接部位50mm以上，內筒的焊接部位在圓周方向上且在順時針方向上分成a、b、c、d、e、f、g、h八個弧長相等的焊接區域，預熱完成后對內筒和底板進行定位焊，內筒內外均設置有一圈斜面，內筒內的斜面與底板表面形成V形內坡口，內筒外的斜面與底板表面形成V形外坡口，之后采用多層多道焊接方法，具體順序為內坡口焊三層→外坡口焊三層→內坡口焊第四層→外坡口焊第四和第五層→內坡口焊滿→外坡口焊滿，同時在每層焊的時候又按照順序a→e→c→g→b→f→d→h，在整個焊接過程中始終要保證之前預熱區域覆蓋的區域的溫度在205℃以上。

【技術特征摘要】
1.高溫氣冷堆中下堆芯殼底座中的內筒與底板焊接方法，其特征在于：將兩個內筒工裝和外筒工裝擱置在場地上，內筒工裝和外筒工裝都為圓筒狀，外筒工裝的直徑大于內筒工裝的直徑，然后將底板放在內筒工裝和外筒工裝上，底板的圓心與內筒工裝、外筒工裝的圓心同心，將內筒放在底板上后對兩者焊接部位進行預熱直至205℃以上，所形成的預熱區域覆蓋內筒和底板的焊接區域且向外延伸，預熱區域延伸后在內筒和底板上的邊界分別距離兩者的焊接部位50mm以上，內筒的焊接部位在圓周方向上且在順時針方向上分成a、b、c、d、e、f、g、h八個弧長相等的焊接區域，預熱完成后對內筒和底板進行定位焊，內筒內外均設置有一圈斜面，內筒內的斜面與底板表面形成V形內坡口，內筒外的斜面與底板表面形成V形外坡口，之后采用多層多道焊接方法，具體順序為內坡口焊三層→外坡口焊三層→內坡口焊...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡玉，何靜，繆冰，王佳仁，梅少兵，胡法議，常宇，
申請(專利權)人：蘇州海陸重工股份有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32