CN104308399B - 核电站crdm耐压壳ω密封焊焊接缺陷返修工具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具及方法，所述工具包括刀体、滚轮、刀架和刀具；刀体上开设有用于套住CRDM耐压壳Ω密封焊焊缝的穿孔；滚轮安装在刀体上且边缘突出于刀体穿孔的边缘而对刀体的旋转起到导向作用；刀具通过刀架固定在刀体上，并向穿孔方向伸出而与焊接缺陷紧密接触；所述方法是利用返修工具进行缺陷去除，再采用熔化环脉冲钨极氩弧自动焊工艺对焊缝进行快速高质量的补焊。与现有技术相比，本发明能够实现对焊接缺陷进行快速去除并形成特定返修坡口，而且还可以有效地保证缺陷去除时刀具的精确定位。
Description
技术领域
本发明属于核电站施工安装领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具及方法。
背景技术
控制棒驱动机构(简称CRDM)是核电厂反应堆控制和保护系统中极为重要的伺服机构，用于实现反应堆启动、提升功率、保持功率、负荷跟踪、正常停堆和紧急事故停堆等安全功能；CRDM下部的耐压壳是核电站一回路的压力边界。CRDM安装在压力容器接管座上方，其耐压壳与压力容器接管座采用Ω密封焊连接。在核电站建造及运营期间，均存在CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷的返修。
现有的CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修采用的是手工方法，即通过普通钻头钻孔方式打磨去除焊接缺陷，然后再采用手工TIG焊接工艺对焊缝进行补焊修补。但是，此方案至少具有以下不足：一是普通钻头打磨去除焊接缺陷时较难控制开孔位置，导致缺陷去除难度大，而且有可能伤及焊缝周边母材，施工效率也比较低下；二是手工TIG焊接工艺修复缺陷时，焊接质量受人因因素影响较大，不仅施工效率低、焊缝质量难以保证，而且施工人员在运营期间受到的辐照剂量较大。
有鉴于此，确有必要提供一种能够克服上述缺陷的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具及方法。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种高效稳定的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具及方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具，其包括刀体、滚轮、刀架和刀具；刀体上开设有用于套住CRDM耐压壳Ω密封焊焊缝的穿孔；滚轮至少有两个，其安装在刀体上且边缘突出于刀体穿孔的边缘而对刀体的旋转起到导向作用；刀具通过刀架固定在刀体上，并向穿孔方向伸出而与焊接缺陷紧密接触，以在刀体旋转过程中去除焊接缺陷并形成坡口。
作为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的一种改进，所述每一滚轮都具有一定的厚度，且圆周壁上开设有用于与焊缝中心对中的环形凹槽，环形凹槽使得滚轮的纵截面为“工”字型。
作为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的一种改进，所述刀体为环形柱状结构，其内部开设有与穿孔连通的收容空间，滚轮、刀架和刀具都安装在刀体的收容空间内。
作为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的一种改进，所述刀体的收容空间包括与穿孔连通的环形槽，还包括开设在外周壁上并与环形槽连通的通槽；滚轮通过轮轴均匀安装在环形槽内，且各个滚轮的圆心都位于同一个与刀体穿孔同心的圆周上；刀架安装在刀体的通槽内，刀具安装在刀架的前部。
作为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的一种改进，所述刀架的前部开设有刀具安装槽，后部设有带手轮的安装杆；刀架的前部通过通槽伸入刀体内，后部则通过刀架固定板可前后调节地安装在刀体的外周壁上；刀具安装在刀架前端的刀具安装槽中。
作为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的一种改进，所述刀具具有一定的厚度，至少包括圆刀和星型尖刀两种形状。
作为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的一种改进，所述刀体由两个半环形刀体组装而成。
作为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的一种改进，所述刀体的外壁上固定有两个相对设置的刀柄，刀柄沿刀体的径向方向向外延伸。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法，其包括以下步骤：
1)使用上述任一段落所述的CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具快速去除Ω密封焊焊接缺陷并形成返修坡口；
2)采用熔化环脉冲钨极氩弧自动焊工艺对CRDM耐压壳Ω密封焊焊缝进行快速补焊。
作为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法的一种改进，所述步骤1)的具体过程为，将刀体套在CRDM耐压壳的Ω密封焊焊缝处，并使滚轮对中在焊缝中心，调整好刀具的进刀量后，利用刀体的手柄旋转刀体，即可快速去除焊接缺陷并形成返修坡口。
作为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法的一种改进，所述步骤1)去除焊接缺陷时，首先使用圆刀去除焊缝表面的缺陷，然后再换成星形尖刀去除焊缝内部的缺陷。
作为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法的一种改进，所述步骤2)采用的熔化环为Y形填充环，其尾部的长度可以根据焊缝的返修长度夹断；修复时，将Y形填充环的尾部插入焊缝中，之后通过自动焊接使熔化环熔化以修复焊接缺陷。
作为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法的一种改进，当CRDM耐压壳Ω密封焊焊缝的厚度为1.9±0.13mm、直径为163±62mm时，步骤2)采用如下工艺参数进行焊接：峰值电流为110-140A，基值电流为50-70A；峰值电压为10.5±0.5V，基值电压为9±0.5V；焊接速度为15.9-19cm/min；上限脉冲时间为0.6s，下限脉冲时间为0.4s；保护气体为99.99％氩气，气体流量为9-30L/min。
与现有技术相比，本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具利用环形刀体带动刀具进行焊接缺陷去除，并通过滚轮起到焊缝对中和刀具导向作用，因此能够实现对焊接缺陷的快速去除并形成特定返修坡口，而且还可以有效地保证缺陷去除时刀具的精确定位；本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法则借助上述专用工具实现对缺陷的快速去除并形成特定返修坡口，然后再通过开发的熔化环脉冲钨极氩弧自动焊工艺对焊接缺陷部位进行快速修复，因此具有质量稳定性高、施工效率高的优点，尤其是在高放射性条件下，配合远程视频监控系统进行焊接控制，可以有效降低施工人员的辐照剂量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具及方法进行详细说明。
图1为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的结构透视图。
图2为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的滚轮结构剖视图。
图3为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的刀架和刀具结构示意图。
图4为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的圆刀主视图。
图5为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的圆刀侧视图。
图6为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具的星形尖刀主视图。
图7为待返修的CRDM耐压壳Ω密封焊焊缝结构示意图。
图8为采用本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具去除缺陷后的焊缝坡口示意图。
图9为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法的流程示意图。
图10为本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法所采用的熔化环结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、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，本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具包括刀体10、滚轮20、刀架30和刀具40。
刀体10是整个刀具的主体结构件，其大致为中部开设有穿孔12的环形柱状结构，内部开设有与穿孔12连通的环形槽14；刀体10的外周壁上开设有一个与环形槽14连通的通槽，通槽和环形槽14共同组成刀体10的收容空间，滚轮20、刀架30和刀具40都安装在刀体10的收容空间内。刀体10的外壁上固定有两个相对设置的刀柄16，刀柄16沿刀体10的径向方向向外延伸，以便于操作者抓握而旋转刀体10。刀体10可以通过以下步骤由四个半环形单片刀体组装而成：首先，将滚轮20安装在单片环形刀体上；然后将四个单片环形刀体两两扣合并固定，从而制成两个盒状的半环形刀体；最后再利用螺栓18将两个半环形刀体组装成完整的环形刀体10。
请同时参阅图2，滚轮20的数量为四个，其通过轮轴均匀设置在刀体10的环形槽14内；四个滚轮20的圆心位于同一个与穿孔12同心的圆周上，且滚轮20的边缘突伸入刀体10的穿孔12中。每一滚轮20都具有一定的厚度，且圆周壁上开设有环形凹槽24，从而使得滚轮20的纵截面为“工”字型。
请参阅图1和图3，刀架30的前部开设有刀具安装槽32，后部设有安装杆33，安装杆33上设有手轮34。刀架30的宽度和厚度均不大于刀体10通槽的相应尺寸，其前部通过通槽伸入刀体10内，后部则通过刀架固定板36安装在刀体10的外周壁上。刀架30的安装杆33从刀架固定板36中穿过，手轮34可以对刀架30在通槽中的伸入长度进行调节。刀具40通过销钉42安装在刀架30前端的刀具安装槽32中。
请参阅图4至图6，刀具40具有一定的厚度，分为圆刀40a和星型尖刀40b两种形状。其中，圆刀40a用于去除CRDM耐压壳Ω密封焊表面的缺陷，星型尖刀40b用于去除焊缝中的内部缺陷。
请参阅图9，本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法包括以下步骤：
S1)使用上述CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具快速去除Ω密封焊焊接缺陷：首先，将两个盒状的半环形刀体(其中一个安装有刀架30和刀具40)套在图7所示CRDM耐压壳60的Ω密封焊焊缝处，再利用螺栓18将两个半环形刀体组装成完整的环形刀体10，此时，滚轮20的环形凹槽24恰好对中在焊缝中心；之后，通过手轮34调整好刀具40的进刀量，即可抓住刀柄16旋转刀体10，快速去除焊接缺陷62并形成特定的坡口型式；开始时先使用圆刀40a去除焊缝表面的缺陷，然后再换成星形尖刀40b去除焊缝内部的缺陷，焊接缺陷62去除完成后的返修坡口64如图8所示；
S2)采用熔化环脉冲钨极氩弧自动焊工艺对CRDM耐压壳Ω密封焊焊缝进行快速补焊：请参阅图10，修复时采用的熔化环为Y形填充环70，其尾部的长度可以根据焊缝的返修长度夹断；修复时，将填充环70的尾部插入焊缝中，之后采用熔化环脉冲钨极氩弧自动焊工艺进行焊接以修复焊接缺陷；当CRDM耐压壳Ω密封焊焊缝的厚度为1.9±0.13mm、直径为163±62mm时，采用如下工艺参数进行焊接：峰值电流为110-140A，基值电流为50-70A；峰值电压为10.5±0.5V，基值电压为9±0.5V；焊接速度为15.9-19cm/min；上限脉冲时间为0.6s，下限脉冲时间为0.4s；保护气体为99.99％氩气，气体流量为9-30L/min；填充环70的材质可以为奥氏体不锈钢，也可以根据现场技术要求选择其他材质。
通过以上描述可知，本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具利用环形刀体10带动刀具40进行焊接缺陷62的去除，并通过滚轮20起到焊缝对中和刀具10导向作用，因此能够实现对焊接缺陷62的快速去除并形成特定返修坡口64，而且还可以有效地保证焊接缺陷62去除时刀具的精确定位；本发明核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法则借助上述专用工具实现对焊接缺陷62的快速去除并形成特定返修坡口64，然后再通过开发的熔化环脉冲钨极氩弧自动焊工艺对焊接缺陷部位进行快速修复，因此具有质量稳定性高、施工效率高的优点，尤其是在高放射性条件下，配合远程视频监控系统进行焊接控制，可以有效降低施工人员的辐照剂量。
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 (13)
1.一种核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具，其特征在于：包括刀体、滚轮、刀架和刀具；刀体上开设有用于套住CRDM耐压壳Ω密封焊焊缝的穿孔；滚轮至少有两个，其安装在刀体上且边缘突出于刀体穿孔的边缘而对刀体的旋转起到导向作用；刀具通过刀架固定在刀体上，并向穿孔方向伸出而与焊接缺陷紧密接触，以在刀体旋转过程中去除焊接缺陷并形成坡口。
2.根据权利要求1所述的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具，其特征在于：所述每一滚轮都具有一定的厚度，且圆周壁上开设有用于与焊缝中心对中的环形凹槽，环形凹槽使得滚轮的纵截面为“工”字型。
3.根据权利要求1所述的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具，其特征在于：所述刀体为环形柱状结构，其内部开设有与穿孔连通的收容空间，滚轮、刀架和刀具都安装在刀体的收容空间内。
4.根据权利要求3所述的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具，其特征在于：所述刀体的收容空间包括与穿孔连通的环形槽，还包括开设在外周壁上并与环形槽连通的通槽；滚轮通过轮轴均匀安装在环形槽内，且各个滚轮的圆心都位于同一个与刀体穿孔同心的圆周上；刀架安装在刀体的通槽内，刀具安装在刀架的前部。
5.根据权利要求4所述的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具，其特征在于：所述刀架的前部开设有刀具安装槽，后部设有带手轮的安装杆；刀架的前部通过通槽伸入刀体内，后部则通过刀架固定板可前后调节地安装在刀体的外周壁上；刀具安装在刀架前端的刀具安装槽中。
6.根据权利要求1所述的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具，其特征在于：所述刀具具有一定的厚度，至少包括圆刀和星型尖刀两种形状。
7.根据权利要求1所述的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具，其特征在于：所述刀体由两个半环形刀体组装而成。
8.根据权利要求1所述的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具，其特征在于：所述刀体的外壁上固定有两个相对设置的刀柄，刀柄沿刀体的径向方向向外延伸。
9.一种核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法，其特征在于包括以下步骤：
1)使用权利要求1至8中任一项权利要求所述的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修工具快速去除Ω密封焊焊接缺陷并形成返修坡口；
2)采用熔化环脉冲钨极氩弧自动焊工艺对CRDM耐压壳Ω密封焊焊缝进行快速补焊。
10.根据权利要求9所述的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法，其特征在于：所述步骤1)的具体过程为，将刀体套在CRDM耐压壳的Ω密封焊焊缝处，并使滚轮对中在焊缝中心，调整好刀具的进刀量后，利用刀体的手柄旋转刀体，即可快速去除焊接缺陷并形成返修坡口。
11.根据权利要求10所述的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法，其特征在于：所述步骤1)去除焊接缺陷时，首先使用圆刀去除焊缝表面的缺陷，然后再换成星形尖刀去除焊缝内部的缺陷。
12.根据权利要求9所述的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法，其特征在于：所述步骤2)采用的熔化环为Y形填充环，其尾部的长度可以根据焊缝的返修长度夹断；修复时，将Y形填充环的尾部插入焊缝中，之后通过自动焊接使熔化环熔化以修复焊接缺陷。
13.根据权利要求9所述的核电站CRDM耐压壳Ω密封焊焊接缺陷返修方法，其特征在于：当CRDM耐压壳Ω密封焊焊缝的厚度为1.9±0.13mm、直径为163±62mm时，步骤2)采用如下工艺参数进行焊接：峰值电流为110-140A，基值电流为50-70A；峰值电压为10.5±0.5V，基值电压为9±0.5V；焊接速度为15.9-19cm/min；上限脉冲时间为0.6s，下限脉冲时间为0.4s；保护气体为99.99％氩气，气体流量为9-30L/min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |