[发明专利]高温气冷堆核电站中金属堆内构件下堆芯壳底座焊接方法

说明书

本发明公开了一种可以保证底板的最大变形量控制在≤9.6mm的高温气冷堆核电站中金属堆内构件下堆芯壳底座焊接方法，在内筒、外筒和底板焊接完成后，将15个内筋板均布在内筒和外筒之间后，对所需焊接部位进行预热直至205℃以上，预热完成后对外筒和内筋板之间、内筒和内筋板之间进行定位焊，之后采用多层多道焊接方法，先进行内筋板和外筒之间的焊接，完成之后对内筋板和底板进行焊接，之后焊接外筋板。本发明的优点是：利用上述方法，可以保证底板的最大变形量控制在≤9.6mm，焊接牢固，满足核电方面的焊接质量要求，提高底座的使用寿命。

技术领域

本发明涉及到一种高温气冷堆核电站中金属堆内构件下堆芯壳底座焊接方法。

背景技术

随着“第四代先进核能系统”概念的提出，高温气冷堆逐渐以其特有的安全性、用途广泛及随着模块式高温堆概念的提出而具有的小型化、投资少、建造周期短等特点赢得了越来越多有识之士的青睐。

高温气冷堆是具有第四代核能系统安全特性的先进反应堆，它是国际核能领域第四代核能系统中六种备选堆型之一，并且是唯一可在2020年前实现商业化运行的第四代核能系统。目前世界上的主要有核国家都在积极发展高温气冷堆技术用于发电与制氢。

我国在已经建成的10MW高温气冷实验堆的技术基础上，瞄准国际上新一代核能技术的发展方向，借鉴国外高温气冷堆的经验，通过自主研究与开发，力争2017年前后建成电功率为20MW、具有自主知识产权的高温气冷堆核电站示范工程(以下简称HTR-20)。

HTR-20金属堆内构件堆芯壳是华能山东石岛湾核电厂高温气冷堆核电站示范工程的重要组成部分，包括堆芯壳组件和其它相关部件。

高温堆堆芯壳是一个薄壁型焊接直圆筒结构，它的下端有个底座。该底座由清华大学核能技术设计研究院(国家唯一指定“第四代核电高温气冷堆设备”的设计研究院)设计，市场上没有第二个该规格的底座。为了增加总体结构的刚度，筒体上缘部份有加厚的上法兰段，而筒体的下部则有下加厚段筒体。高温堆堆芯壳总尺寸约φ5534毫米×20米，总重约313吨，底板厚度135毫米是整个底座上的最大厚度，共有七个卷制筒体(厚度有40毫米、90毫米两种规格)。定位板1块，尺寸φ5160mm×δ115mm，重量18.8T；压板10块，尺寸中5160mm×665mm，每块重量10.6T。

底座的装配焊接是整个设备制造的关键。

如图1和图2所示，底座的结构比较特殊，是个复杂的焊接结构件，由底板3、内1筒、外筒2、内筋板4、外筋板20、内环21和外环22和滚柱垫23组成。底板中间有一条拼缝，厚为135毫米，直径为5460毫米，底板中央大开孔焊有内筒，并和筋板相焊，在筋板和底板上还焊有外筒，内筒的毛坯尺寸为内径φ1170mm，厚度δ65mm的卷筒，外筒尺寸为内径φ3900mm，厚度δ50mm的卷筒。在底板下部焊有15条辐射状的内外筋板，筋板厚度为50毫米。内外筒及筋板高度均为1022毫米。底座的底部还焊有厚度为δ60mm的内外环，与内外筒及筋板一起加强底同座整体的刚度。所有焊接坡口都由机加工完成，所有焊缝均为全焊透，并经MT、UT检测合格。

底座工件材质为12Cr2Mo1R，由于材料Cr、Mo含量较高，焊接时有较大的淬硬倾向，焊接困难很大。底板的最大变形量应控制在≤9.6mm，也就是说控制在加工余量之内，现在的常规焊接方法无法保证底板的最大变形量控制在≤9.6mm。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以保证底板的最大变形量控制在≤9.6mm的高温气冷堆核电站中金属堆内构件下堆芯壳底座焊接方法。