[发明专利]堆芯补水箱支柱与封头焊接变形控制方法

说明书

本发明涉及焊接技术领域，提供了一种堆芯补水箱支柱与封头焊接变形控制方法，包括如下步骤：制备防变形工装；将该防变形工装进行消除应力热处理；在固定板的表面加工限位槽和连接通孔；将防变形工装与支腿组件进行装配；将支腿组件与封头进行组对；将支柱与封头按焊接工艺进行焊接；待所有的支柱与封头焊接完成后，将封头、支腿组件和防变形工装整体进行消除应力热处理；热处理完成后，拆除防变形工装。通过防变形工装将所有的支腿组件连接固定成一整体，利用防变形工装的限位和自身刚性，有效控制支柱的非对称坡口在焊接过程中的变形情况，并在焊接完成后进行整体消除应力热处理，确保了支柱焊接完成后的形位公差满足图纸设计要求。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种堆芯补水箱支柱与封头焊接变形控制方法。

背景技术

堆芯补水箱CMT是核电站冷却系统中重要的应急冷却设备，起到了普通核反应堆高压安注泵的作用，在核反应堆冷却系统发生突发事故时，由其提供冷却硼酸溶液，从而保证堆芯的冷却并提供满足核反应堆关闭所需的时间；其为安全I级、质保I级主设备。

堆芯补水箱是立式圆柱形容器设备，主要由球形上封头、筒体和球形下封头组焊而成，例如，设计压力为17.2MPa，容积为85m³的堆芯补水箱，其筒体外径为φ4726mm，设备总长达到8819mm，设备总重达到170吨。为了将整个堆芯补水箱的静载荷以及动载荷传递至地基处，堆芯补水箱的球形下封头底部焊接有八个支腿组件，支腿组件包括支柱和底板，支柱的一端与下封头底部焊接，支柱的另一端与底板焊接。

由于现场基础和堆芯补水箱设备是分开进行制造的，因此，在堆芯补水箱的安装过程中，为了避免由于预埋在现场基础上的地脚螺栓与支腿组件的底板之间相干涉而产生不必要的应力集中，因此，设计图纸要求下封头与支柱组焊后需要进行焊后热处理，且下封头与支柱在热处理后的同轴度≤φ4mm，从而减少甚至消除由于变形而造成的安装过程中带来的应力集中。

为了保证焊接质量，支柱与下封头之间的焊缝必须采用全焊透结构，因此，支柱与封头相焊的一端开设有坡口，该坡口属于变角度异形坡口，为非对称结构，这种结构的坡口在焊接过程中很容易产生较大的焊接变形而无法达到产品的设计要求，并且八个支柱分别进行焊接，单个的变形情况也不一致，更无法满足所有支柱位置度的要求。

申请号为201821383791.0，名称为封头弧面上焊接管状件用变形控制装置的专利申请中，公开了如下内容：包括刚性环和多个调节结构；多个调节结构沿着刚性环周向均匀分布；各调节结构均包括高度调节板、侧面调整条、径向调整条和角度调节器。该专利申请实质上公开了一种防变形工装，在管状件与封头焊接时，通过该工装调整管状件与封头的相对位置，待调整到位后，通过该工装锁定管状件与封头的相对位置，再进行焊接。焊接过程中，通过高度调节板、侧面调整条、径向调整条和角度调节器从六个自由度方向对管状件进行控制，实现对焊缝变形的控制。

虽然采用上述专利中的防变形工装，可将焊接变形控制在合理的范围之内，但是将该防变形工装应用到堆芯补水箱中的球形下封头与支腿组件的焊接过程中，能否满足下封头与支柱在热处理后的同轴度≤φ4mm的要求，发明人不得而知。因此，在焊接堆芯补水箱中的球形下封头与支腿组件时，发明人通过上述防变形工装对焊接变形进行控制，焊接完成后进行热处理，然后对下封头与支柱的同轴度进行检测，其检测结果均在φ6～φ9mm之间，而不能满足下封头与支柱的同轴度≤φ4mm的设计要求。通过对焊接完成后的防变形工装进行检测发现，防变形工装中的侧面调整条和径向调整条发生了移动，进而造成了焊接变形不满足设计要求。

由上可知，在焊接堆芯补水箱中的球形下封头与支腿组件时，采用现有的防变形工装进行焊接变形的控制时，并不能满足下封头与支柱在热处理后的同轴度≤φ4mm的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种堆芯补水箱支柱与封头焊接变形控制方法，保证封头与支柱在热处理后的同轴度≤φ4mm。