CN103557325B - 压力容器的水压试验密封结构及其安装使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压力容器的水压试验密封结构，包括设有圆柱内腔的容器本体，圆柱内腔的前侧设有圆环翅片，圆柱内腔的后侧设有环槽型薄壁，薄壁后端密封焊接有水压接管，密封芯棒由后至前穿入圆柱内腔后与圆环翅片焊接密封，密封芯棒的后端固定连接有堵头，堵头位于水压接管内且与水压接管密封固定连接，密封芯棒的后部设有连通圆柱内腔的疏水空腔，堵头上设有连通疏水空腔及外界的注水孔。本发明还涉及该密封结构的安装使用方法。本发明针对一种非常规的压力容器提出了一种水压试验密封的结构及安装使用方法，实现对该压力容器出水口的有效密封，保障其顺利通过压力试验，并保证在水压试验后其尺寸精度符合要求。本发明可应用于水压试验密封。

Description

压力容器的水压试验密封结构及其安装使用方法

技术领域

本发明涉及水压试验密封领域，特别是涉及一种压力容器的水压验密封结构及其安装使用方法。

背景技术

在某种非常规压力容器上，存在如下一类结构特殊的出水口结构，如图1所示；

其特征可归纳为以下几点：

（1）该出水口结构有两个开口，分别位于容器本体1的前侧和后侧，容器作水压试验时，前后侧开口都必须密封；

（2）前侧开口的特点是在较深的圆柱内腔设有一圈厚度不足5mm的圆环翅片2，该翅片是容器的压力边界，在翅片内圆的内径尺寸上有少许余量。

（3）后侧开口的特点是设有一道厚度不足5mm的环槽型薄壁3，该薄壁的长度远小于圆柱内腔直径，深度上同样低于周围容器壁以下；薄壁端部以内是容器的压力边界，在薄壁的长度方向有少许余量。

（4）前侧开口与后侧开口之间是内腔部分，内腔通过相贯孔与整个容器的内循环系统（循环水通道）相连。

（5）已知圆环翅片结构和环槽型的薄壁结构均是压力边界，即在制造验收阶段的水压试验中该两处必须通过7.5Mpa承压验证；而且该两处结构尺寸均为关键的接口尺寸，必须保证水压试验后尺寸精度能满足要求。

目前，世界上尚没有针对这种结构的对应或类似的压力试验通道结构设计案例。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种压力容器的水压试验密封结构，保证非常规设计的该种压力容器顺利通过压力试验。本发明还提供该密封结构的安装使用方法。

本发明所采用的技术方案是：

压力容器的水压试验密封结构，包括设有圆柱内腔的容器本体，所述圆柱内腔的前侧设有圆环翅片，所述圆柱内腔的后侧设有环槽型薄壁，所述薄壁后端密封焊接有水压接管，一密封芯棒由后至前穿入圆柱内腔后与圆环翅片焊接密封，所述密封芯棒的后端固定连接有堵头，所述堵头位于水压接管内且与水压接管密封固定连接，所述密封芯棒的后部设有连通圆柱内腔的疏水空腔，所述堵头上设有连通疏水空腔及外界的注水孔。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水压接管前部的外壁套接有垫环，所述垫环的前端伸出水压接管并与薄壁的外壁搭接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水压接管中部的外壁套接有套筒，所述套筒的外壁与容器本体的内壁抵接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述堵头上设有连通圆柱内腔及外界的排气孔。

压力容器的水压试验密封结构的安装使用方法，包括以下步骤：

a.  水压接管密封焊接在薄壁上；

b.  密封芯棒与堵头固定后装入圆柱内腔，使密封芯棒的前端贴合圆环翅片后将堵头与水压接管点焊固定；

c.  密封芯棒与翅片密封焊接；

d.  堵头与水压接管密封焊接；

e.  通过注水孔向圆柱内腔充水加压。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤a中，密封焊接前在水压接管外壁的前部通过点焊固定的方式套接一垫环，水压接管装配至薄壁上使垫环前端搭接薄壁外壁。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤a中，密封焊接前将水压接管装配至薄壁上，将一套筒插入水压接管与容器本体的空隙内，使套筒的内壁、外壁分别抵接水压接管的外壁和容器本体的内壁。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤c中，密封焊接前先对密封芯棒与圆环翅片之间手工TIG点焊固定，再以手工TIG焊完成密封芯棒与圆环翅片之间的密封环缝的焊接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤e中，在堵头上开设连通圆柱内腔与外界的排气孔，充水直至排气孔冒水后，将排气孔密封。

本发明的有益效果是：本发明针对一种非常规的压力容器提出了一种水压试验密封的结构及安装使用方法，实现对该压力容器出水口的有效密封，保障其顺利通过压力试验，并保证在水压试验后其尺寸精度符合要求。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是容器本体的示意图；

图2是本发明的示意图。

具体实施方式

如图2所述压力容器的水压试验密封结构，包括设有圆柱内腔的容器本体1。圆柱内腔的后侧设有3.75mm厚的环槽型薄壁3，薄壁3后端密封焊接有水压接管4。水压接管4与薄壁3的焊接密封，是由于该薄壁3处的水压试验密封无法通过机械密封的方式来实现；而且该薄壁3的原始设计功能就是在服役安装时连接装焊通水管道使用。该薄壁3在此前的加工中预留了一定的长度余量，供水压试验时装焊水压接管4使用。水压接管4与薄壁3的焊接是使用可绕轴线旋转的自动TIG焊机实现。

圆柱内腔的前侧设有4mm厚的圆环翅片2，一密封芯棒5由后至前穿入圆柱内腔后与圆环翅片2焊接密封，密封芯棒5的后端固定连接有堵头6，堵头6位于水压接管4内且与水压接管4密封固定连接，密封芯棒5的后部设有连通圆柱内腔的疏水空腔7，堵头6上设有连通疏水空腔7及外界的注水孔8。

堵头6它和水压接管4之间有一圈密封焊缝，其尾端设有用于连接水压系统管道的转换接口，该接口是M20×1.5的带螺纹小接管，从而完成系统在这一侧的密封。考虑到整个容器注水时的便利性，堵头6上设有一组连通圆柱内腔与外界的排气孔11，排气孔11最后通过焊接密封堵死。

密封芯棒5用于密封圆环翅片2，和圆环翅片2之间有一圈密封焊缝；同时密封芯棒5与堵头6之间装配连接，它是为整个密封结构的支撑，起到增强刚性的作用，同时又不减弱承压边界的水压试验的有效性。

优选的，水压接管4前部的外壁套接有垫环9，垫环9的前端伸出水压接管4并与薄壁3的外壁搭接。垫环9的设置，是考虑到装焊水压接管4时因整圈环缝两侧的管壁较薄（均为3.75mm厚），TIG焊有烧穿的可能，故设置了垫环9，即使局部存在烧穿，亦能保证焊缝整圈的有效密封，不会造成该处泄漏。

优选的，水压接管4中部的外壁套接有套筒10，套筒10的外壁与容器本体1的内壁抵接。套筒10是用于装焊水压接管4时的定位工装，也有防止焊接水压接管4时变形量过大的作用。事实上，由于焊水压接管4时有一定的变形，套筒10在焊后将卡住而难以取出，也不必取出。

水压试验前，该套结构各部分连接装焊到容器出口上的方法及顺序如下：

（1）工位在装焊开始时的状态应为：容器本体1后侧薄壁3这一边的开口方向朝上（轴线竖直），容器本体1下必须用≥600mm的垫高块支撑调平，便于操作；

（2）装配垫环9和水压接管4，先按配合位置划线并装配好，并轻微点焊固定；

（3）将水压接管4装配到薄壁3上，将套筒10插入容器本体1和水压接管4之间的空隙内；

（4）布置安装小管内壁自动旋转TIG焊机，完成水压接管4与薄壁3对接环缝的焊接；

（5）将密封芯棒5与堵头6按使用时的方位要求，装焊在一起，然后装配圆柱内腔内，使密封芯棒5的顶端与圆环翅片2均匀贴合，人员俯身钻入至工件下部，向上观察此处装配贴紧的情况，注意整周间隙要均匀；手工焊以平焊完成堵头6与水压接管4间的点焊固定；

（6）容器本体1翻身180°，使圆环翅片2一侧朝上，完成圆环翅片2与密封芯棒5的手工TIG点焊固定，点焊固定为的是预防在另一端填充焊时、此端受变形力过大而错位；工位不变，以手工TIG焊完成密封芯棒5与圆环翅片2之间的密封环缝的焊接；

（7）工件翻身180°，水压接管4侧朝上，手工TIG焊以平焊完成堵头6和水压接管4间密封环缝的焊接；然后工件翻身90°，使内腔轴线水平。

（8）将注水软管与堵头6连接，并通过三通接头与加压系统相连，连接压力表和安全阀、连接至增容缓冲罐和水站；

（9）充水前，清理容器外表面，擦干，用压缩空气吹干；充水及水压试验过程中必须保持该模拟件表面的清洁和干燥，以便于检查渗漏；

（10）启动加压系统，向容器内腔充水。排气孔11开始冒水时，停止注水，将排气孔11以堵头6堵死；将其附近表面擦净、彻底吹干，焊死排气口，完成密封。

水压试验后，该套结构各部分拆卸的顺序如下：

（1）先将容器本体1的圆环翅片2一侧布置朝向镗铣床主轴，用小插铣刀将圆环翅片2与密封芯棒5间的焊缝割断，并精镗切割后的圆环翅片2的圆环内径到最终尺寸；

（2）工件翻身，使水压接管4一侧朝向主轴，用铣刀将水压接管4与堵头6间的环缝位置切断，拆下堵头6和密封芯棒5；

（3）切掉水压接管4剩余部分和水压接管4环缝，切除垫环9；机加工薄壁3局部至最终长度尺寸，铣平其槽口端面。

本实施例已实际应用于某国际合作核聚变领域研究项目的某型非常规压力容器的水压试验中，取得了圆满成功。其水压试验顺利完成了检验，容器出水口的接口尺寸（4mm厚翅片、3.75mm厚环槽）经最终加工，均满足了业主要求的尺寸精度。

以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制。

Claims (9)

1.压力容器的水压试验密封结构，包括设有圆柱内腔的容器本体(1)，所述圆柱内腔的前侧设有圆环翅片(2)，所述圆柱内腔的后侧设有环槽型薄壁(3)，其特征在于：所述薄壁(3)后端密封焊接有水压接管(4)，一密封芯棒(5)由后至前穿入圆柱内腔后与圆环翅片(2)焊接密封，所述密封芯棒(5)的后端固定连接有堵头(6)，所述堵头(6)位于水压接管(4)内且与水压接管(4)密封固定连接，所述密封芯棒(5)的后部设有连通圆柱内腔的疏水空腔(7)，所述堵头(6)上设有连通疏水空腔(7)及外界的注水孔(8)。

2.根据权利要求1所述的压力容器的水压试验密封结构，其特征在于：所述水压接管(4)前部的外壁套接有垫环(9)，所述垫环(9)的前端伸出水压接管(4)并与薄壁(3)的外壁搭接。

3.根据权利要求1所述的压力容器的水压试验密封结构，其特征在于：所述水压接管(4)中部的外壁套接有套筒(10)，所述套筒(10)的外壁与容器本体(1)的内壁抵接。

4.根据权利要求1或2或3所述的压力容器的水压试验密封结构，其特征在于：所述堵头(6)上设有连通圆柱内腔及外界的排气孔(11)。

5.权利要求1至4中任一项所述的压力容器的水压试验密封结构的安装使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.水压接管(4)密封焊接在薄壁(3)上；

b.密封芯棒(5)与堵头(6)固定后装入圆柱内腔，使密封芯棒(5)的前端贴合圆环翅片(2)后将堵头(6)与水压接管(4)点焊固定；

c.密封芯棒(5)与翅片密封焊接；

d.堵头(6)与水压接管(4)密封焊接；

e.通过注水孔(8)向圆柱内腔充水加压。

6.根据权利要求5所述的安装使用方法，其特征在于： 步骤a中，密封焊接前在水压接管(4)外壁的前部通过点焊固定的方式套接一垫环(9)，水压接管(4)装配至薄壁(3)上使垫环(9)前端搭接薄壁(3)外壁。

7.根据权利要求5或6所述的安装使用方法，其特征在于：步骤a中，密封焊接前将水压接管(4)装配至薄壁(3)上，将一套筒(10)插入水压接管(4)与容器本体(1)的空隙内，使套筒(10)的内壁、外壁分别抵接水压接管(4)的外壁和容器本体(1)的内壁。

8.根据权利要求5所述的安装使用方法，其特征在于：步骤c中，密封焊接前先对密封芯棒(5)与圆环翅片(2)之间手工TIG点焊固定，再以手工TIG焊完成密封芯棒(5)与圆环翅片(2)之间的密封环缝的焊接。

9.根据权利要求5所述的安装使用方法，其特征在于：所述步骤e中，在堵头(6)上开设连通圆柱内腔与外界的排气孔(11)，充水直至排气孔(11)冒水后，将排气孔(11)密封。