CN106531259A

CN106531259A - 钩爪壳体组件及加工方法

Info

Publication number: CN106531259A
Application number: CN201610998566.7A
Authority: CN
Inventors: 王肃鹏; 薛松; 戚丹鸿; 米大为; 蒋恩; 倪顺利; 潘令平
Original assignee: Shanghai No1 Machine Tool Works
Current assignee: Shanghai No1 Machine Tool Works
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2017-03-22

Abstract

本发明属于核电设备技术领域，公开了一种钩爪壳体组件加工方法，所述钩爪壳体组件由异种金属焊接而成，包括如下步骤：（1）分别将异种金属钩爪壳体和贯穿件进行钻通孔，加工互相配对的焊接坡口；（2）将带有的通孔的钩爪壳体和贯穿件进行对接焊形成壳体，焊接时，钩爪壳体和贯穿件焊接坡口互相配对安装；（3）将带有的通孔的壳体扩孔至预设尺寸；（4）以内孔为基准，加工大端外圆、壳体大端面处各档尺寸、内孔螺纹；（5）互为基准，加工壳体小端外圆各档尺寸、加工以小端端面为基准的各档长度尺寸、加工小端内螺纹，产品成型。本发明产品精加工时切削量少，成品率高，改善了加工过程中的残余应力，保证了产品的精度。

Description

钩爪壳体组件及加工方法

技术领域

本发明属于核电设备技术领域，特别是压水堆型核反应堆一种钩爪壳体组件及加工方法。

背景技术

钩爪壳体组件是压水核反应堆中的重要部件，对于钩爪壳体组件的加工，直接影响压水核反应堆的工作。现有的工艺方法在进行钩爪壳体组件异种金属对接焊时，先将异种金属棒材进行对接焊，然后再进行钻孔、铰孔、扩孔、加工至尺寸成型等内孔加工工序，此工艺在对接焊后进行钻孔，加工量大，容易产生加工中的残余应力，引起较大变形的，不利于后续精加工精度的保证。还需额外增加尺寸稳定化热处理工序，工序繁琐，且热处理对对接焊有不确定影响因素。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种钩爪壳体组件及加工方法，通过先钻孔后焊接的工艺，减少焊接变形，减少焊后的加工切削量。

本发明采取的技术方案是：

一种钩爪壳体组件加工方法，所述钩爪壳体组件由异种金属焊接而成，其特征是，包括如下步骤：

（1）分别将异种金属钩爪壳体和贯穿件进行钻通孔，加工互相配对的焊接坡口；

（2）将带有的通孔的钩爪壳体和贯穿件进行对接焊形成壳体，焊接时，钩爪壳体和贯穿件焊接坡口互相配对安装；

（3）将带有的通孔的壳体扩孔至预设尺寸；

（4）以内孔为基准，加工大端外圆、壳体大端面处各档尺寸、内孔螺纹；

（5）互为基准，加工壳体小端外圆各档尺寸、加工以小端端面为基准的各档长度尺寸、加工小端内螺纹，产品成型。

进一步，所述第（3）步包括：

（31）对壳体内孔进行第一次扩孔；

（32）对焊缝进行无损探伤；

（33）对壳体内孔进行第二次扩孔，扩孔至预设尺寸。

进一步，所述第（4）步包括：

（41）以壳体的内孔为基准进行基准转换，一次成型加工外圆多处定位基准，使之同轴,同时校正各定位基准处的内外圆同轴度或位置度偏差；

（42）夹装小端的定位基准，加工壳体大端外圆各档外径尺寸；

（43）加工大端端面，使内孔深度达到预设要求；对壳体的大端处加工内螺纹及退刀槽、Ω型焊接坡口。

进一步，所述第（5）步之后还包括：

（6）壳体内孔和导向隔热套装配后进行深度测量，进行Ω型焊接坡口的内、外弧型面的测量；

（7）对产品进行水压试验；

（8）对焊缝及可达表面进行探伤。

进一步，所述钩爪壳体为奥氏体不锈钢，所述贯穿件为镍基合金，所述第（1）步中的钻通孔的直径范围为φ50mm至φ63mm，在焊接位置加工互相配对的焊接坡口。

进一步，所述第（31）步中，第一次扩孔直径范围为φ63至φ70mm，所述第（32）步中的探伤类型为射线、超声波探伤和液体渗透探伤。

进一步，所述第（41）步中的多处定位基准包括设置在所述钩爪壳体外圆的两处基准和设置在所述贯穿件外圆的两处基准。

进一步，所述第（6）步中Ω型焊接坡口的内、外弧型面的测量是通过测量卡板实现的，所述测量卡板包括内R卡板和外R卡板。

进一步，所述第（8）步中的探伤为可达表面的液体渗透探伤、焊缝的液体渗透探伤、超声波探伤和射线探伤。

一种应用如上所述的壳体加工方法加工的钩爪壳体组件。

本发明的有益效果是：

（1）改善了加工过程中的残余应力，保证了产品的精度；

（2）精确完成产品关键尺寸的测量和试验；

（3）产品精加工时切削量少，成品率高。

附图说明

附图1是本发明中的钩爪壳体钻孔、坡口加工后的结构示意图；

附图2是本发明中的贯穿件钻孔、坡口加工后的结构示意图；

附图3是钩爪壳体与贯穿件焊接后的结构示意图；

附图4是钩爪壳体组件截面测点布置示意图；

附图5是钩爪壳体组件，内孔加工及定位基准位置图；

附图6是内R卡板示意图；

附图7是外R卡板示意图；

附图8是内R卡板进行测量的示意图；

附图9是外R卡板进行测量的示意图；

附图10是大端水压试验闷头的结构示意图；

附图11是小端水压试验闷头的结构示意图。

附图中的标号分别为：

1. 钩爪壳体； 2. 贯穿件；

3. 通孔； 4. 内R卡板；

5. 外R卡板； 6. 大端水压试验闷头；

7. 小端水压试验闷头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明钩爪壳体组件及加工方法的具体实施方式作详细说明。

参见附图1、2、3，壳体由钩爪壳体1和贯穿件2组成，钩爪壳体1为304LN奥氏体不锈钢或022Cr19Ni10N奥氏体不锈钢，贯穿件2为INCONEL690镍基合金，钩爪壳体1的一端为大端面，直径大于贯穿件2，另一端与贯穿件2管径相同，两者焊接坡口配对，用于焊接。

钩爪壳体1和贯穿件2中间都加工通孔3，然后进行焊接，两者的焊接处的外圆面和内孔同轴。

参见附图4、5，焊接后进行两次内孔扩孔机加工，内孔成型后进行外圆定位基准加工及测量，实施方法如下：

第一次扩孔后内孔直径范围为φ63~φ70mm，进行无损探伤，探伤类型为射线、超声波探伤和液体渗透探伤。

第二次扩孔，使内孔尺寸达到设计要，求参见附图5，随后进行加工基准转换，以加工成型的内孔为基准加工外圆，作为后续加工的定位基准。

定位基准的选择方法：作为统一精基准，为尽早把基准面加工出来，并达到图纸要求的精度。在内孔已加工成型后进行基准转换，以内孔为基准加工到外圆处基准，作为外圆精加工的定位基准。基准转换时车出4个位置的加工定位基准C、D、E、F，4个定位基准一次进给加工成型，使之同轴。

定位基准处内外圆同轴度、位置度测量方法：测点选择参见附图4每个测量截面上布置4个测点P，测点P间隔90°均布，测量仪器是手工式UT壁厚仪器测壁厚TT300，采用超声波脉冲回波接触法测量壁厚，检测方法按ASME第V卷无损检测 SE-797.2执行。

每个截面通过测出的互成90度径向的壁厚差值来评价位置度值，平面上相互成90度的两组壁厚差（X1-X2）/2、（Y1-Y2）/2，两者间最大的壁厚差两倍即为截面的双边位置度偏差值，算式如下：

。

参见附图5，定位基准C、D、E、F加工和测量完成后，在外圆精加工中为保证内孔相对于设计基准A，B位置度、同轴度要求，以互为基准精加工设计基准A，B所在大小外圆各外径尺寸，实施方法如下：

装夹小端C处定位基准，校正大端E、F处外径同轴度误差，加工大端外圆各外径尺寸成型，加工大端面，使内孔深度成型，加工大端端面处各档尺寸、内螺纹及退刀槽、加工端面处Ω型焊接坡口。

以互为基准原则，装夹大端，校正小端C、D处外径同轴度误差，加工壳体小端外圆各档尺寸，加工以小端端面为基准的各档长度尺寸、加工小端内螺纹及退刀槽形成，产品成型。

参见附图6-9，产品成型后通过内R卡板4和外R卡板5对壳体的Ω型焊接坡口的内、外弧型面进行测量。内R卡板4包括两肩的圆弧形面（通、止端）及从弧面延伸出上部和侧面的肩部，测量时，将卡板弧形面卡入Ω型焊接坡口内圆弧面，卡板上部的肩部与Ω型焊接坡口端面贴合，侧面的肩部与内孔贴合进行测量。外R卡板5包括突出的两个圆弧形面（通、止端）及两端的肩部，测时量，将卡板弧形面卡入Ω型焊接坡口外圆弧面，卡板的肩部与端面贴合进行测量。

参见附图10、11，加工完成后的壳体进行水压试验，以达到压力要求。在壳体的大端面安装大端闷头6，大端闷头6以螺纹形式与大端通孔3处内螺纹配合，并通过密封圈密封，在大端闷头6上开设注水口，以便水压机注入高压水。小端闷头7以螺纹形式与小端通孔3处内螺纹配合，也通过密封圈密封。安装水压机后，对壳体成品进行水压测试，以达到设计要求。

以上工艺设计的方法为，以加工出通孔及焊接坡口的钩爪壳体和贯穿件进行异种金属对接焊形成壳体，形成壳体后进行两次扩孔成型内孔。以加工成型的内孔作为基准，进行基准转换加工外圆定位基准，加工出4个外圆同轴度误差一致的基准C、D、E、F作为后续加工的定位基准。以互为基准原则分别加工大端、小端的各档尺寸成型。壳体成型后分别进行内孔装配导向隔热套后的内孔深度测量、Ω型焊接坡口的内、外弧型面的测量、壳体的水压试验。其工艺过程是：

钩爪壳体1和贯穿件2分别钻通孔和焊接坡口加工，

→钩爪壳体1和穿件件2进行异种金属对接焊，

→一次内孔扩孔，并在扩孔后进行焊缝无损探伤，探伤类型为射线、超声波探伤和液体渗透探伤，

→二次内孔扩孔加工到图纸要求尺寸，

→以内孔为基准，加工外圆定位基准C、D、E、F、测量定位基准的内外圆位置度、同轴度，

→装夹小端定位基准C处（设计基准A处），校大端E、F处外径同轴度误差，

→加工大端各外圆尺寸、端面（内孔定深）、加工大端端面处各档尺寸、内螺纹及退刀槽、加工端面处Ω型焊接坡口，

→互为基准，装夹大端、校小端C、D处外径同轴度误差，加工壳体小端外圆各档尺寸，加工以小端端面为基准的各档长度尺寸、加工小端内螺纹及退刀槽形成，产品成型，

→壳体内孔和导向隔热套装配后进行深度测量,进行Ω型焊接坡口的内、外弧型面的测量；

→安装水压大小端闷头，对产品进行水压试验；

→可达表面的液体渗透探伤、焊缝的液体渗透探伤、超声波探伤和射线探伤。

综合上述各个阶段的工艺过程，本发明的加工方法如下：

（1）分别将异种金属钩爪壳体和贯穿件进行钻通孔，并加工焊接坡口，钻通孔的直径范围为50mm至63mm。

（2）将钩爪壳体和贯穿件进行对接焊形成壳体，焊接时，钩爪壳体和贯穿件的焊接坡口互相配对安装。

（3）将壳体扩孔至预设尺寸，先对壳体内孔进行第一次扩孔，扩孔直径范围为63mm至70mm，扩孔完成后，对焊缝进行液体渗透探伤、射线探伤和超声波探伤，再进行第二次扩孔，扩孔至预设尺寸。

（4）参见附图5，以壳体的内孔为基准，加工外圆多处定位基准C、D、E、F，多处定位基准包括设置在所述钩爪壳体外圆的两处基准E、F和设置在所述贯穿件外圆的两处基准C、D；测量并计算加工的定位基准的内外圆同轴度或位置度误差，确定满足图纸各处内外圆的同轴度或位置度公差要求。

（5）以所述小端定位基准C处为装夹基准，校小端E、F处外径同轴度误差。加工壳体大端外圆、大端面内孔定深、内螺纹、端面处Ω型焊接坡口。

（6）夹装大端，校小端C、D处外径同轴度误差。加工壳体小端外圆、端面、内螺纹、形成产品。

（7）内孔和导向隔热套装配后进行深度测量，对产品Ω型焊接坡口用内R卡板和外R卡板测量。

（8）对产品进行水压试验。

（9）对可达表面进行液体渗透探伤，对焊缝进行液体渗透探伤、射线探伤和超声波探伤。，完成产品的生产，将合格品输出至下道工序。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种钩爪壳体组件加工方法，所述钩爪壳体组件由异种金属焊接而成，其特征在于：包括如下步骤：

（3）将带有的通孔的壳体扩孔至预设尺寸；

2.根据权利要求1 所述的钩爪壳体组件加工方法，其特征在于：所述第（3）步包括：

（31）对壳体内孔进行第一次扩孔；

（32）对焊缝进行无损探伤；

（33）对壳体内孔进行第二次扩孔，扩孔至预设尺寸。

3.根据权利要求1所述的钩爪壳组件体加工方法，其特征在于：所述第（4）步包括：

4.根据权利要求1所述的钩爪壳体组件加工方法，其特征在于：所述第（5）步之后还包括：

（7）对产品进行水压试验；

（8）对焊缝及可达表面进行探伤。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的钩爪壳体组件加工方法，其特征在于：所述钩爪壳体为奥氏体不锈钢，所述贯穿件为镍基合金，所述第（1）步中的钻通孔的直径范围为φ50mm至φ63mm，在焊接位置加工互相配对的焊接坡口。

6.根据权利要求2所述的钩爪壳体组件加工方法，其特征在于：所述第（31）步中，第一次扩孔直径范围为φ63至φ70mm，所述第（32）步中的探伤类型为射线、超声波探伤和液体渗透探伤。

7.根据权利要求3所述的钩爪壳体组件加工方法，其特征在于：所述第（41）步中的多处定位基准包括设置在所述钩爪壳体外圆的两处基准和设置在所述贯穿件外圆的两处基准。

8.根据权利要求4所述的钩爪壳体加工方法，其特征在于：所述第（6）步中Ω型焊接坡口的内、外弧型面的测量是通过测量卡板实现的，所述测量卡板包括内R卡板和外R卡板。

9.根据权利要求4所述的钩爪壳体组件加工方法，其特征在于：所述第（8）步中的探伤为可达表面的液体渗透探伤、焊缝的液体渗透探伤、超声波探伤和射线探伤。

10.一种应用如权利要求1至9中任一项所述的壳体加工方法加工的钩爪壳体组件。