CN103962692A - 核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法 - Google Patents

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邓小云
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Abstract

本发明公开了一种核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法，其步骤为：选用非熔化极惰性气体保护自动焊对嵌有填充环的控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座进行焊接，并将焊接过程自起弧开始分为两段进行；两段焊接分别采用不同的焊接工艺参数，且第二段的焊接热输入大于第一段的焊接热输入。与现有技术相比，本发明采用分段焊接方法对控制棒驱动机构耐压壳与反应堆压力容器顶盖管座进行焊接，由于第二段的焊接热输入大于第一段的焊接热输入，因此明显减少了焊缝的起弧与收弧的搭接部位产生部分焊缝宽度变窄的情况，从而有效地保证了焊缝宽度及焊接质量。

Description

核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法
技术领域
本发明涉及压水堆核电站控制棒驱动机构的焊接，更具体地说，本发明涉及一种控制棒驱动机构耐压壳与反应堆压力容器顶盖管座的焊接方法。
背景技术
压水堆核电站控制棒驱动机构(简称CRDM)是反应堆控制和保护系统极为重要的伺服机构，它所驱动的控制棒组件是调节快速反应性变化的重要部件。CRDM安装在反应堆压力容器(简称RPV)顶盖管座上面，它的耐压壳部件由端塞、棒行程套管和密封壳三个部分组成；其中，耐压壳部件是反应堆主冷却剂系统压力边界的一部分，必须能承受高温高压以保证反应堆压力边界的完整性，确保无任何冷却剂的泄漏。
在现有技术中，CRDM耐压壳与RPV顶盖管座的焊接是采用带有填充环的惰性气体保护脉冲自动焊，在核岛现场安装完成的。填充环的样式为梯形、L形、Y形，焊接过程为：将填充环嵌入CRDM耐压壳与RPV顶盖管座之间的坡口中并点焊牢固，随后采用专门设计的自动焊机焊接一周，形成环形焊缝而完成焊接。但是，由于焊接参数在整个自动焊过程中并无变化，因此经常导致在焊缝的起弧与收弧的搭接部位产生部分焊缝宽度变窄的情况，严重时会影响焊缝的质量甚至造成缺陷而使焊缝返修。
有鉴于此，确有必要提供一种能够改善焊缝质量的核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种能够改善焊缝质量的核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法，以降低焊缝搭接处的收窄倾向，提高焊缝的合格率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法，其步骤为：选用非熔化极惰性气体保护自动焊对嵌有填充环的控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座进行焊接，并将焊接过程自起弧开始分为两段进行；两段焊接分别采用不同的焊接工艺参数，且第二段的焊接热输入大于第一段的焊接热输入。
作为本发明核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法的一种改进，所述第一段焊接的峰值电流为125～132A，基值电流为68A，电压为9.6V；第二段焊接的峰值电流为133～140A，基值电流为70A，电压为9.7V。
作为本发明核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法的一种改进，所述第一段焊接的区间为自起弧开始的0°～352°，第二段焊接的区间为352°～360°。
作为本发明核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法的一种改进，所述非熔化极惰性气体保护自动焊采用纯度为99.997％～99.999％的高纯氩作为保护气。
作为本发明核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法的一种改进，焊接前的操作步骤为：首先将填充环点焊在控制棒驱动机构的耐压壳上，然后将控制棒驱动机构耐压壳安装至压力容器顶盖管座上并旋紧螺纹。
作为本发明核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法的一种改进，所述填充环为梯形、L形或Y形。
作为本发明核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法的一种改进，在焊接整周后，将焊接电流衰减至焊接过程结束并收弧。
与现有技术相比，本发明采用分段焊接方法对控制棒驱动机构耐压壳与反应堆压力容器顶盖管座进行焊接，由于第二段的焊接热输入大于第一段的焊接热输入，因此明显减少了焊缝的起弧与收弧的搭接部位产生部分焊缝宽度变窄的情况，从而有效地保证了焊缝宽度及焊接质量；另外，本发明的实现不需要添加任何额外的焊接设备，而是只需对现有焊接程序做少量修改即可，因此实施过程非常简单，并因为焊缝合格率的提高而极大地降低了焊接成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法及其有益效果进行详细说明。
图1为核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座进行安装焊接的结构示意图。
图2为核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖安装焊接处(即图1中A部分)的放大图。
图3为本发明核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法的分段控制示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图1至图3，本发明核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法包括以下步骤：
1)将已点焊上Y形填充环10的CRDM耐压壳12(内螺纹)安装至RPV顶盖管座14(外螺纹)上并旋紧螺纹；在不同的实施方式中，所述填充环10还可以为梯形、L形等不同形状；
2)选用非熔化极惰性气体保护自动焊，保护气采用纯度为99.997％～99.999％的高纯氩；调整好焊机及钨极位置并预先充氩进行保护后开始焊接，焊接过程分为两段以达到对焊接热输入分段控制的效果：第一段焊接区间20为自起弧开始的0°～352°，该区间采用峰值电流125-132A、基值电流68A、电压9.6V进行焊接；第二段区间22为352°～360°，该区间则将电流设为133-140A、基值电流设为70A、电压设为9.7V；
3)在焊接整周(360°)后，将焊接电流衰减至焊接过程结束并收弧。
请参阅表1，本发明通过9个采用不同参数的实施例对焊接效果进行了验证。
表1、本发明实施例及对比例的焊缝宽度实验结果
通过表1对焊接后的控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座安装焊缝宽度的检验结果可以看出：与对比例相比，采用本发明焊接方法得到的整条焊缝的宽度均在6.5～8.5mm之间，不仅较好地保持了一致，而且完全符合焊缝的质量要求，还有效地减少了焊缝起弧及收弧部位搭接区的焊缝收窄倾向。
通过以上描述可知，本发明采用分段焊接方法对控制棒驱动机构耐压壳与反应堆压力容器顶盖管座进行焊接，由于第二段的焊接热输入大于第一段的焊接热输入，因此明显减少了焊缝的起弧与收弧的搭接部位产生部分焊缝宽度变窄的情况，从而有效地保证了焊缝宽度及焊接质量；另外，本发明的实现不需要添加任何额外的焊接设备，而是只需对现有焊接程序做少量修改即可，因此实施过程非常简单，并因为焊缝合格率的提高而极大地降低了焊接成本。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (7)

1.一种核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法，其特征在于：选用非熔化极惰性气体保护自动焊对嵌有填充环的控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座进行焊接，并将焊接过程自起弧开始分为两段进行；两段焊接分别采用不同的焊接工艺参数，且第二段的焊接热输入大于第一段的焊接热输入。
2.根据权利要求1所述的核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法，其特征在于：所述第一段焊接的峰值电流为125～132A，基值电流为68A，电压为9.6V；第二段焊接的峰值电流为133～140A，基值电流为70A，电压为9.7V。
3.根据权利要求2所述的核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法，其特征在于：所述第一段焊接的区间为自起弧开始的0°～352°，第二段焊接的区间为352°～360°。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法，其特征在于：所述非熔化极惰性气体保护自动焊采用纯度为99.997％～99.999％的高纯氩作为保护气。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法，其特征在于：焊接前的操作步骤为：将填充环点焊在控制棒驱动机构的耐压壳上，然后将控制棒驱动机构耐压壳安装至压力容器顶盖管座上并旋紧螺纹。
6.根据权利要求5所述的核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法，其特征在于：所述填充环为梯形、L形或Y形。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的核电站控制棒驱动机构与压力容器顶盖管座的焊接方法，其特征在于：在焊接整周后，将焊接电流衰减至焊接过程结束并收弧。
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