CN106679896B - 一种小型管子管板焊接试件氦检漏装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型管子管板焊接试件氦检漏装置，该装置包括真空压力表(1)、三通接管(2)、密封罩(3)、紧固件(4)、密封垫(5)、单孔机械密封塞(6)、底板(7)、真空球阀(8)和接口(9)，所述装置用于小型管子管板焊接试件的焊缝检漏；本发明中氦检漏装置操作方便、结构简单、可重复多次使用，制造成本和使用成本均较低，具备可通用性。

Description

一种小型管子管板焊接试件氦检漏装置

技术领域

本发明涉及一种管子管板焊接试件氦检漏装置和方法，特别涉及一种小型管子管板焊接试件的氦检漏机械密封装置和方法。

背景技术

在核电设备制造过程中，管子与管板一次侧的焊缝非常重要，它的质量好坏直接影响着蒸汽发生器一回路与二回路的热交换效率与密封，是核电设备制造过程中的关键工序。在实际工作中，常常利用一种小型管子管板焊接试件进行工艺评定，通过焊缝检测考察焊接工艺和参数，从而确定焊接工艺和参数。采用焊接试件进行工艺评定，这不仅仅节约成本，更重要的是，只有工艺评定中焊接工艺和参数的评定结果合格后，产品才能进行焊接，因此，焊接试件与产品同等重要。

在现代检测手段中，一般通过氦检漏的方法来检查该焊缝的密封性。对于焊接试件的氦检漏来说，由于其本身体积小、数量多，且为通孔试件，再加上在检测过程中不允许对焊接试件本身有破坏的行为，因此，设计一种适用于小型管子管板焊接试件、安装拆卸方便、有通用性的氦检漏装置是很有必要的。

由于上述原因，本发明人对现有的氦检漏装置进行研究，设计出一种小型管子管板焊接试件氦检漏装置。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种小型管子管板焊接试件氦检漏装置，该装置操作方便，结构简单，对焊接试件的性能无影响。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

(1)一种小型管子管板焊接试件氦检漏装置，该装置包括真空压力表1、三通接管2、密封罩3、紧固件4、密封垫5、单孔机械密封塞6、底板7、真空球阀8和接口9；其中，

所述三通接管2分别通过螺纹与所述真空压力表1、所述密封罩3和所述真空球阀8连接，所述真空球阀8和接口9连接，所述真空压力表1用于装置密封性的检测，所述接口9用于连接氦检漏仪或氦气导管；

所述单孔机械密封塞6置于焊接试件二次侧管子的管孔内，用于密封所述管子；

所述密封罩3套设于焊接试件二次侧的管子上端外周，所述密封垫5环绕设置于焊接试件二次侧的管子的周围，与所述密封罩3一起实现对焊接试件二次侧的密封；

所述底板7置于焊接试件一次侧的下端，通过紧固件4与密封罩3连接，所述底板7为焊接试件提供支点，所述紧固件4用于固定焊接试件。

(2)根据(1)所述的装置，其中，所述密封罩3包括通气管31、顶盖32、侧壁33和密封面34，其中，

所述通气管31居中固接在顶盖32上，所述通气管31与三通接管2连接；

所述侧壁33环绕设置，所述侧壁33上端固接于所述顶盖32，所述侧壁33下端固接于所述密封面34；

所述密封面34设有开口341，所述开口341下端沿开口341周向设有向下凸出的凸沿342，密封罩3通过所述开口341套设于待检测的焊接试件二次侧的管子上端外周，所述凸沿342放置于所述密封垫5上端，用于与所述密封垫5定位，并增加密封罩3与所述密封垫5的接触力度。

(3)根据(1)所述的装置，其中，所述单孔机械密封塞6包括芯轴61、芯帽62、螺母63、压紧套64和密封套65，其中，

所述芯轴61下端与所述芯帽62连接，所述芯轴61上端具有螺纹，螺母63通过螺纹连接于所述芯轴61的上端，所述芯轴61上端端部具有两个相对的平面，用于夹紧操作；

所述芯帽63的直径大于所述芯轴61的直径；

所述压紧套64套设于所述芯轴61外周，并置于所述螺母63下端；

所述密封套65套设于所述芯轴61外周，并置于所述压紧套64下端和所述芯帽62上端，所述密封套65为弹性构件，其外径等于或小于焊接试件管子的内径。

(4)根据(3)所述的装置，其中，所述单孔机械密封塞6使用时夹紧所述芯轴61上端，下旋所述螺母63，所述螺母63带动所述压紧套64向下运动，所述压紧套64挤压所述密封套65并使所述密封套65变形，实现密封作用。

(5)根据(3)或(4)所述的装置，其中，所述单孔机械密封塞6具有1个或多个。

(6)根据(1)所述的装置，其中，所述底板7具有凹槽71，焊接试件置于所述凹槽71中，所述凹槽71可以防止焊接试件的侧滑。

(7)根据(1)所述的装置，其中，所述底板7具有1个或多个通孔72，所述通孔72位于所述底板7与焊接试件一次侧接触部位，并小于焊接试件一次侧面积，所述通孔72用于氦气检漏时氦气的流出。

(8)根据(1)所述的装置，其中，所述紧固件4紧固所述密封面34和所述底板7，并且使置于密封面34下面的密封垫5在压力下产生形变，增加焊接试件二次侧的密封性；

所述紧固件4可以为多个。

(9)一种小型管子管板焊接试件氦检漏方法，其中，所述方法采用(1)-(8)之一所述的氦检漏装置，所述方法包括以下步骤：

连接好小型管子管板焊接试件氦检漏装置，在所述接口9处与氦检漏仪连接，使用氦检漏仪将焊接试件二次侧抽成真空；

关闭真空球阀8，卸掉氦检漏仪，在所述接口9处安装氦气导管；

打开真空球阀8，向二次侧注入氦气，直至满足真空压力表1表压0.1MPa，然后关闭真空球阀8进行保压；

保压一段时间后观察真空压力表1表压是否有下降，并且，在保压期间，利用氦检漏仪在底板7处进行氦气的探测。

本发明所具有的有益效果包括：

1、本发明中氦检漏装置具有操作方便、结构简单等特点，制造成本和使用成本均较低；

2、本发明中的氦检漏装置，可重复多次使用，各件多使用螺纹连接，具备可通用性；

3、本发明与焊接试件的密封无需焊接，对试件性能无影响；

4、密封罩为可以根据焊接试件的大小，改变密封罩的外形尺寸，能够适应不同大小的焊接试件，扩大了使用范围；

5、密封罩设置了凸沿，有利于密封罩与密封垫的定位，使操作简单方便；同时，能够增加密封罩与密封垫的接触力度，利于密封罩的密封；

6、当使用多个单孔机械密封塞时，可以同时测定多个焊缝的密封效果，提高检测效率，缩短检测时间；

7、本发明中的装置用于管子管板焊接试件的焊缝检漏，可以通过检漏结果考察和确定焊接工艺和参数。

附图说明

图1示出一种小型管子管板焊接试件的结构示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的一种小型管子管板焊接试件氦检漏装置的结构示意图；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的一种小型管子管板焊接试件氦检漏装置的密封罩的结构示意图；

图4示出根据本发明一种优选实施方式的一种小型管子管板焊接试件氦检漏装置的单孔机械密封塞的结构示意图；

图5示出图4中单孔机械密封塞的芯轴上端的俯视图；

图6示出根据本发明一种优选实施方式的一种小型管子管板焊接试件氦检漏装置的底板的俯视图。

附图标号说明：

1-真空压力表

2-三通接管

3-密封罩

4-紧固件

5-密封垫

6-单孔机械密封塞

7-底板

8-真空球阀

9-通用接口

31-通气管

32-顶盖

33-侧壁

34-密封面

341-开口

342-凸沿

61-芯轴

62-芯帽

63-螺母

64-压紧套

65-密封套

71-凹槽

72-通孔

101-一次侧

102-二次侧

103-管子

104-管板

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在焊接工艺和参数的考察过程中，利用如图1所示一种小型管子管板焊接试件，用以模拟核设备中蒸汽发生器一回路与二回路连接处的管子管板，其中，蒸汽发生器一回路侧被称为一次侧，蒸汽发生器二回路侧被称为二次侧；在所述焊接试件中，管子103为通孔管道，将所述管子103插入管板104中，并在一次侧101对所述管子103和所述管板104的缝隙进行焊接，二次侧102处不进行焊接。

根据本发明提供的一种小型管子管板焊接试件氦检漏装置，如图2所示，该装置包括真空压力表1、三通接管2、密封罩3、紧固件4、密封垫5、单孔机械密封塞6、底板7、真空球阀8和接口9；所述真空压力表1用于装置密封性的检测，所述接口9用于连接氦检漏仪或氦气导管；所述装置用于小型管子管板焊接试件的焊缝检漏，所述焊接试件为通孔试件。

在一种优选的实施方式中，所述接口9为通用接口，接口9的端部为标准快接法兰，可以与氦检漏仪连接；当卸掉氦检漏仪，安装氦气导管时，导管端部同样是标准快接法兰，可以与接口9连接；

其中，接口9通过螺纹结构与所述真空球阀8连接，所述三通接管2分别通过螺纹连接所述真空压力表1、所述密封罩3和所述真空球阀8；

图2中，所述密封罩3套设于焊接试件二次侧的管子上端外周，所述密封垫5环绕设置于焊接试件二次侧的管子的周围，所述密封垫5与所述密封罩3一起实现对焊接试件二次侧的密封；

其中，如图3所示，所述密封罩3包括通气管31、顶盖32、侧壁33和密封面34，所述通气管31居中固接在顶盖32上，所述通气管31上端部具有螺纹，密封罩3通过所述螺纹与三通接管2连接；

本发明中，各部件多采用螺纹连接，可以根据实际工况进行部件的组合和替换，使本装置使用方便、灵活、具备可通用性，扩大了本装置的使用范围。

并且，所述侧壁33两端分别固接所述顶盖32和所述密封面34，所述侧壁33环绕设置呈柱状、立方体状或长方体状，也可以根据焊接试件管子的分布范围和形状改变侧壁33的围绕面积和形状，使密封罩3能够适应不同大小的焊接试件；

在一种优选实施方式中，所述侧壁33环绕设置呈柱状；

并且，如图3所示，所述密封面34设有开口341，所述开口341下端沿开口341周向设有向下凸出的凸沿342，密封罩3通过所述开口341套设于待检测的焊接试件二次侧的管子上端外周，所述凸沿342放置于所述密封垫5上端；

在一种实施方式中，所述密封面34设有凸沿342，在实际使用过程中通过所述凸沿342与所述密封垫5定位，有利于密封罩3与所述密封垫5的定位，使操作简单方便；而且，所述凸沿342与所述密封垫5的接触面积有限，所述密封垫5单位面积受力增加，因此增加了所述密封罩3与所述密封垫5的接触力度，利于所述密封罩3的密封。

在一种优选的实施方式中，所述密封罩3由金属材料制成；

在本发明中，密封罩3还可以增加外形尺寸，以便能够同时测定多个焊缝，提高检测效率。

在一种实施方式中，所述密封罩3能够容纳1个管子，在一种优选的实施方式中，所述密封罩3能够容纳多个管子；

如图2所示，所述密封垫5套设于焊接试件二次侧管子外周，并置于所述密封罩3下端，所述管板104上端；在一种优选的实施方式中，所述密封垫5为O形密封垫，用于密封罩3和待测试件的密封；

在一种优选的实施方式中，所述密封垫5为弹性形变材料制备的板状的密封垫片，能够与所述凸沿342接触良好；

如图2所示，所述单孔机械密封塞6置于焊接试件二次侧管子的管孔内，用于密封所述管子；

如图4所示，所述单孔机械密封塞6包括芯轴61、芯帽62、螺母63、压紧套64和密封套65；

其中，所述芯轴61下端与所述芯帽62连接，所述芯轴61上端具有螺纹，螺母63通过螺纹连接于所述芯轴61的上端，并且，如图5所示，所述芯轴61上端端部具有两个相对的平面，用于夹紧操作；

在一种优选的实施方式中，所述芯帽63的直径大于所述芯轴61的直径，等于或小于焊接试件管子的内径；所述芯帽63的直径越大，所述芯帽63与所述密封套65的接触面积越大，所述芯帽63对所述密封套65的支撑作用越强；

在一种优选的实施方式中，所述压紧套64套设于所述芯轴61外周，并置于所述螺母63下端，所述压紧套64外径等于或略小于焊接试件管子的内径；所述压紧套64的直径越大，可以增加所述压紧套64与所述密封套65的接触面积，使压紧力增大；

在一种实施方式中，所述压紧套64可以为金属、陶瓷、硬质塑料和硬质橡胶材质，优选为金属材质。

在一种实施方式中，所述密封套65套设于所述芯轴61外周，并置于所述压紧套64下端和所述芯帽62上端，所述密封套65为弹性形变材料，其外径等于或小于焊接试件管子的内径。

在一种优选的实施方式中，所述密封套65由聚四氟乙烯制成，其外径略小于焊接试件管子的内径，有利于管子的密封。

如图4所示，所述单孔机械密封塞6使用时夹紧所述芯轴61上端平面部分，下旋所述螺母63，所述螺母63带动所述压紧套64向下运动，所述压紧套64挤压所述密封套65并使所述密封套65变形，达到密封作用。

本发明中，根据焊接试件管子的数目，所述单孔机械密封塞6可以为1个，也可以为多个。

当焊接试件只有一个管子时，所述单孔机械密封塞6为1个时，可以精准地测定单个焊缝的密封效果；当焊接试件具有多个管子时，可同时使用多个单孔机械密封塞6，一次性测定多个焊缝的密封效果，提高检测效率，缩短检测时间。

本发明中的单孔机械密封塞6为单独的组件，可以根据不同的管子内径，改变所述单孔机械密封塞6的尺寸，以应用于各种内径的管子。

本发明中，所述密封罩3、密封垫5、单孔机械密封塞6共同构成封闭腔体，用于抽真空和填充氦气。

如图2所示，所述底板7置于焊接试件一次侧的下端，通过紧固件4与密封罩3连接；

如图6所示，所述底板7具有凹槽71，焊接试件置于所述凹槽中71，所述凹槽71可以防止焊接试件的侧滑；

一种优选实施方式中，所述凹槽71的形状和大小与焊接试件一次侧的形状和大小相适应，将焊接试件置于所述凹槽71中，防止焊接试件的侧滑；

并且，所述底板7具有1个或多个通孔72，所述通孔72位于所述底板7与焊接试件一次侧的接触部位，并小于焊接试件一次侧面积，所述通孔用于氦气检漏时氦气的流出；

在一种优选的实施方式中，所述通孔72为1个，如图6所示，所述通孔72设置于所述凹槽71内，位于焊接试件正下方；

在另一种实施方式中，所述通孔72为多个，相互交错设置在所述凹槽71内，均匀分布，能够保证氦气的流出；

在另一种实施方式中，所述通孔72还可以相互分布呈网状；

所述底板7由金属制成，支撑强度大。

图2中，紧固件4的通过机械压力将密封罩3与底板7紧紧连接，增强了焊接试件与所述小型管子管板焊接试件氦检漏装置的固定强度。

并且，所述紧固件4通过机械压力紧固密封面34和底板7，同时使置于密封面34下面的密封垫5在压力下产生形变，增加了与密封面34和二次侧管板的接触面积，增加焊接试件二次侧的密封性；

一种优选的实施方式中，所述紧固件4根据需要在密封面34和底板7环绕设置，且上下位置相对应，所述紧固件4为多个；

在一种优选的实施方式中，所述紧固件4为螺栓、螺柱或螺钉与螺母配合使用。

本发明提供的氦检漏装置，结构简单，操作方便，各部件可根据实际情况进行更换和组装，因此，通用性强；采用该装置进行焊缝检漏，可同时测定多个焊缝，缩短操作时间，检测效率高；本装置用于核电领域中管子管板焊接试件的考察，能有效降低核电领域中管子管板工艺评定的试验成本，并能根据检测结果确定焊接工艺和相关参数。

本发明的另一个目的还在于提供一种小型管子管板焊接试件氦检漏方法，所述方法采用本发明提供的氦检漏装置，所述方法步骤为：

连接好小型管子管板焊接试件氦检漏装置，在所述接口9处与氦检漏仪连接，使用氦检漏仪将焊接试件二次侧抽成真空；

关闭真空球阀8，卸掉氦检漏仪，在所述接口9处安装氦气导管；

打开真空球阀8，向二次侧注入氦气，直至满足真空压力表1表压0.1MPa，然后关闭真空球阀8进行保压；

保压一段时间后观察真空压力表1表压是否有下降，并且，在保压期间，利用氦检漏仪在底板7处进行氦气的探测。

本方法操作简单，检测结果可靠，通用性和实用性强；同时，由于氦气填充体积较小，可以减少氦气的使用量，节约检测成本；另外，采用本发明提供的检测方法，使得检测设备与焊接试件的密封无需焊接，操作方便，且对试件性能无影响。

本发明还提供了一种考察管子管板焊接工艺和参数的方法，根据不同的焊接工艺和参数对焊接试件进行试验，然后采用本发明提供的氦检漏装置对焊接试件进行焊缝检漏，根据焊缝检漏的结果确定焊缝是否漏气，从而确定焊接工艺和参数是否可行。只有工艺评定中焊接工艺和参数的评定结果合格后，产品才能进行焊接。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种小型管子管板焊接试件氦检漏装置，其特征在于，该装置包括真空压力表(1)、三通接管(2)、密封罩(3)、紧固件(4)、密封垫(5)、单孔机械密封塞(6)、底板(7)、真空球阀(8)和接口(9)；其中，

所述三通接管(2)分别通过螺纹与所述真空压力表(1)、所述密封罩(3)和所述真空球阀(8)连接，所述真空球阀(8)和接口(9)连接，所述真空压力表(1)用于装置密封性的检测，所述接口(9)用于连接氦检漏仪或氦气导管；

所述单孔机械密封塞(6)置于焊接试件二次侧管子的管孔内，用于密封所述管子；

所述密封罩(3)套设于焊接试件二次侧的管子上端外周，所述密封垫(5)环绕设置于焊接试件二次侧的管子的周围，与所述密封罩(3)一起实现对焊接试件二次侧的密封；

所述底板(7)置于焊接试件一次侧的下端，通过紧固件(4)与密封罩(3)连接，所述底板(7)为焊接试件提供支点，所述紧固件(4)用于固定焊接试件；

在所述焊接试件中，管子(103)为通孔管道，将所述管子(103)插入管板(104)中，并在一次侧(101)对所述管子(103)和所述管板(104)的缝隙进行焊接，二次侧(102)处不进行焊接；

所述密封罩(3)包括通气管(31)、顶盖(32)、侧壁(33)和密封面(34)，其中，

所述通气管(31)居中固接在顶盖(32)上，所述通气管(31)与三通接管(2)连接；

所述侧壁(33)环绕设置，所述侧壁(33)上端固接于所述顶盖(32)，所述侧壁(33)下端固接于所述密封面(34)；

所述密封面(34)设有开口(341)，所述开口(341)下端沿开口(341)周向设有向下凸出的凸沿(342)，密封罩(3)通过所述开口(341)套设于待检测的焊接试件二次侧的管子上端外周，所述凸沿(342)放置于所述密封垫(5)上端，用于与所述密封垫(5)定位，并增加密封罩(3)与所述密封垫(5)的接触力度；

所述紧固件(4)紧固所述密封面(34)和所述底板(7)，并且使置于密封面(34)下面的密封垫(5)在压力下产生形变，增加焊接试件二次侧的密封性。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单孔机械密封塞(6)包括芯轴(61)、芯帽(62)、螺母(63)、压紧套(64)和密封套(65)，其中，

所述芯轴(61)下端与所述芯帽(62)连接，所述芯轴(61)上端具有螺纹，螺母(63)通过螺纹连接于所述芯轴(61)的上端，所述芯轴(61)上端端部具有两个相对的平面，用于夹紧操作；

所述芯帽(63)的直径大于所述芯轴(61)的直径；

所述压紧套(64)套设于所述芯轴(61)外周，并置于所述螺母(63)下端；

所述密封套(65)套设于所述芯轴(61)外周，并置于所述压紧套(64)下端和所述芯帽(62)上端，所述密封套(65)为弹性构件，其外径等于或小于焊接试件管子的内径。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述单孔机械密封塞(6)使用时夹紧所述芯轴(61)上端，下旋所述螺母(63)，所述螺母(63)带动所述压紧套(64)向下运动，所述压紧套(64)挤压所述密封套(65)并使所述密封套(65)变形，实现密封作用。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述单孔机械密封塞(6)具有1个或多个。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底板(7)具有凹槽(71)，焊接试件置于所述凹槽(71)中，所述凹槽(71)可以防止焊接试件的侧滑。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底板(7)具有1个或多个通孔(72)，所述通孔(72)位于所述底板(7)与焊接试件一次侧接触部位，并小于焊接试件一次侧面积，所述通孔(72)用于氦气检漏时氦气的流出。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述紧固件(4)为多个。

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