CN107520537A - 反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置及装夹焊接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电反应堆堆内构件制造加工技术领域，公开了一种反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，包括内支撑组件、外抱箍组件和滚轮组件，内支撑组件包括连接在一起的若干段内支撑，每段内支撑上设有定位层和顶紧层，支撑组件设置于堆芯围筒组件内部，外抱箍组件包括若干个外抱箍，每个外抱箍上设有万向顶紧件，外抱箍组件设置在堆芯围筒组件外围，内支撑组件的顶紧层和外包箍组件的万向顶紧件将堆芯围筒固定成一个整体件，滚轮组件包括滚轮和滚轮架，在堆芯围筒的两端部设置滚轮，滚轮组件使堆芯围筒在滚轮架上旋转变位。本发明还公开了装夹焊接的方法。本发明实现对堆芯围筒一次装夹多次焊接，并对焊后变形提供足够的刚性支撑。

Description

反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置及装夹焊接的方法

技术领域

本发明属于核电反应堆堆内构件制造加工技术领域，特别是一种反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置及装夹焊接的方法。

背景技术

反应堆堆芯围筒组件总装通过激光焊接完成纵缝的对接，由于堆芯围筒体积大，材料厚，焊接过程要通过有效的夹具支撑才能完成。

现有技术采用若干环形支撑焊接件作为支撑体，各环形支撑之间简单连接形成整体，在各环段进行多点调整支撑。

现有焊接件结构形式的支撑装置，只有单一的支撑功能，调整和测量有较大的难度，且整体结构刚性不足，缺少可靠的定位基准，整体刚性上也无法完全抵御工件激光焊接后的焊接应力变形。由于堆芯围筒的焊缝有8条，现有的支撑装置不能一次装夹多次焊接，导致装夹反复，造成大量的无用功。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置及装夹焊接的方法，实现对堆芯围筒一次装夹多次焊接，并对焊后变形提供足够的刚性支撑。

本发明采取的技术方案是：

一种反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，其特征是，包括内支撑组件、外抱箍组件和滚轮组件，所述内支撑组件包括连接在一起的若干段内支撑，每段内支撑上设有定位层和顶紧层，所述支撑组件设置于所述堆芯围筒组件内部，所述外抱箍组件包括若干个外抱箍，每个外抱箍上设有万向顶紧件，所述外抱箍组件设置在所述堆芯围筒组件外围，所述内支撑组件的顶紧层和外包箍组件的万向顶紧件将所述堆芯围筒固定成一个整体件，所述滚轮组件包括滚轮和滚轮架，在所述堆芯围筒的两端部设置所述滚轮，所述滚轮组件使所述堆芯围筒在所述滚轮架上旋转变位。

进一步，所述内支撑组件包括四个内支撑，每个内支撑上设置一层定位层和三层顶紧层，排列顺序从上到下依次为顶紧层、顶紧层、定位层、顶紧层。

进一步，所述定位层在同一层高上设置若干定位部件，每个定位部件包括定位孔，定位孔中设置定位销，所述定位销与堆芯围筒的内壁的多个面配合定位。

进一步，所述每个顶紧层在同一层高上设置若干顶紧部件，每个顶紧部件包括螺孔和与螺孔的配合的顶紧螺栓将堆芯围筒与内支撑固定成一体。

进一步，所述定位部件和顶紧部件均为36个，与堆芯围筒上的横壁和纵壁数量匹配。

进一步，在所述内支撑上设置若干个基准转移部件，所述基准转移部件包括外部基准面和内部基准面，所述外部基准面通过卡套与堆芯围筒配合，在卡套中设置卡销，所述卡销端面为内部基准面。

进一步，所述外抱箍组件包括8个外抱箍，外抱箍上的万向顶紧件与内支撑上的顶紧部件相对应，两者在堆芯围筒的内外将堆芯围筒顶紧固定。

进一步，所述滚轮组件的滚轮设置在所述内支撑组件的两侧。

进一步，所述滚轮通过支架安装在内支撑组件的两侧，所述支架安装在外抱箍的两端。

一种应用上述的反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，对堆芯围筒进行装夹焊接的方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）将内支撑组件置入堆芯围筒内，通过定位层将堆芯围筒的内阶梯面进行定位，通过顶紧层将堆芯围筒的内阶梯面进行顶紧固定；

（2）调整基准转移部件，并依据基准数据调整堆芯围筒的径向位置，使堆芯围筒各分组件所在中心与内支撑组件内部基准所在中心重合；

（3）外抱箍组件在堆芯围筒外对其进行外部顶紧；

（4）对装夹的内支撑组件、外抱箍组件以及堆芯围筒进行装夹测量，并进行微调；

（5）微调后锁紧装夹装置，在堆芯围筒的各分组件上相互焊接马脚步和点焊定位；

（6）在内支撑组件的上下位置安装滚轮，调整滚轮的旋转轴线与内支撑组件的轴线同轴，并将滚轮安装于滚轮架；

（7）转动装夹完成的堆芯围筒，逐一对堆芯围筒上的焊缝进行横向激光焊接。

本发明的有益效果是：

（1）堆芯围筒组件的装夹装置在焊接前，分段式铸件拼接结构作为支撑的主要刚性保证；

（2）提高了整体定位尺寸的稳定性，可测量、易调整、准定位；

（3）简化了操作难度，提高了一次装夹的成功率，大大提高了生产效率。

附图说明

附图1是反应堆堆芯围筒的结构示意图；

附图2是堆芯围筒安装内支撑组件和外抱箍组件后的结构示意图；

附图3是内支撑组件结构示意图；

附图4是内支撑组件正视图；

附图5是内支撑的定位层剖切示意图；

附图6是定位层定位销组件剖视图；

附图7是内支撑的顶紧层剖切示意图；

附图8是顶紧层顶紧组件剖视图；

附图9是基准转移部件剖视图；

附图10是外抱箍组件立体示意图；

附图11是滚轮立体示意图。

附图中的标号分别为：

1. 堆芯围筒； 2. 内支撑组件；

3. 外抱箍组件； 4. 内支撑；

5. 定位层； 6. 顶紧层；

7. 定位组件； 8. 顶紧组件；

9. 定位销； 10. 顶件；

11. 顶紧螺钉； 12. 外部基准面；

13. 内部基准面； 14. 外抱箍；

15. 滚轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置及装夹焊接的方法的具体实施方式作详细说明。

参见附图1，反应堆堆芯围筒1为筒状结构，由多个分组件组成，筒体上形成多个阶梯状结合面，阶梯状结合面互相两两垂直，在筒体上形成8条接合缝，加工过程要将8条缝进行激光焊接，形成堆芯围筒1整体结构。

焊接过程将在装夹装置上进行，参见附图2，装夹装置主要包括内支撑组件2、外抱箍组件3和滚轮组件，内支撑组件2设置于堆芯围筒1内部，外抱箍组件3设置在堆芯围筒1的外部，两者对堆芯围筒1相互作用，将堆芯围筒1和内支撑组件2、外抱箍组件3组成一个整体，滚轮组件设置于内支撑组件2的两端，通过滚轮架的支撑实现将堆芯围筒1和内支撑组件2、外抱箍组件3组成的整体进行旋转，旋转至各个焊接位置，对堆芯围筒1进行人8条接合缝的焊接。

参见附图3、4，内支撑组件2采用铸件，分4段内支撑4实现拼接成一个整体，整体刚性强，可抵御堆芯围筒1总装焊接时产生的不规则焊接应力，内支撑组件2的各内支撑4上具有定位层5和顶紧层6，通过各自安装的定位组件7和顶紧组件8，用于对堆芯围筒1内阶梯面的定位、顶紧。每个内支撑4上包括三个顶紧层6和一个定位层5，排列顺序从上到下依次为顶紧层6、顶紧层6、定位层5、顶紧层6。四个内支撑4拼接后，将堆芯围筒1从上到下全部定位锁紧。

参见附图5、6，定位组件7包括设置于内支撑4的壁的通孔上的套圈，套圈通过紧固件固定与内支撑4的壁上，套圈的内孔内设置定位销9，定位销9通过配合在套圈上的螺针进行定位调节。

参见附图7、8，顶紧组件8包括设置于内支撑4的壁的通孔上的套圈，套圈通过紧固件固定与内支撑4壁上，套圈的内孔外端设置顶件10，内端设置顶紧螺钉11，顶紧螺钉11与套圈内孔配合，通过顶紧螺钉11的旋入深度将顶件10与堆芯围筒1实现顶紧操作。

定位组件7在定位层5上设置36个，涵盖堆芯围筒1在同一平面上的所有阶梯面，使堆芯围筒1与内支撑4定位准确。同样，顶紧组件8在顶紧层6上设置36个。内支撑组件2可达36*3*4个顶紧位，保证堆芯围筒1各个方向各个位置都被支撑完成，完全克服了焊接是由于应力而产生的变形。

参见附图9，在内支撑4上设置若干个基准转移部件，基准转移部件包括外部基准面12和内部基准面13，外部基准面12通过卡套与堆芯围筒1配合，在卡套中设置卡销，卡销端面为内部基准面13。基准面与定位层5互为关系，将外部基准通过基准转移组件转移至内支撑组件2内部，该内部基准作为激光三维测量的基准，用该基准测量所得数据调整堆芯围筒1各分组件的径向位置，直至堆芯围筒1各分组件所在中心与内支撑组件2内部基准所在中心重合。

参见附图10，外抱箍组件3采用双列方管焊接框架结构作为刚性主体，可抵御堆芯围筒1总装焊接的焊接应力，合理分布安装万向顶紧组件8，分布位置与内支撑组件2的定位层5和顶紧层6相呼应，堆芯围筒1各分组件通过内支撑组件2完成调整后，再通过外抱箍14对堆芯围筒1各分组件进行外部顶紧。外抱箍组件3包括8个外抱箍14，外抱箍14上的万向顶紧件与内支撑4上的顶紧部件相对应，两者在堆芯围筒1的内外将堆芯围筒1顶紧固定。

参见附图11，滚轮组件的滚轮15设置在内支撑组件2的两侧，滚轮15通过支架安装在内支撑组件2的两侧，所述支架安装在外抱箍14的两端。滚轮组件还包括滚轮架，堆芯围筒1在所述滚轮架上旋转变位。焊接时不用重新装夹，只要转动堆芯围筒1即可改变焊接位置。

利用上述反应堆堆芯围筒1组件焊接装夹装置，对堆芯围筒1进行装夹焊接的方法的步骤如下：

（1）将内支撑组件2置入堆芯围筒1内，通过定位层5将堆芯围筒1的内阶梯面进行定位，通过顶紧层6将堆芯围筒1的内阶梯面进行顶紧固定；

（2）调整基准转移部件，并依据基准数据调整堆芯围筒1的径向位置，使堆芯围筒1各分组件所在中心与内支撑组件2内部基准所在中心重合；

（3）外抱箍组件3在堆芯围筒1外对其进行外部顶紧；

（4）对装夹的内支撑组件2、外抱箍组件3以及堆芯围筒1进行装夹测量，并进行微调；

（5）微调后锁紧装夹装置，在堆芯围筒1的各分组件上相互焊接马脚步和点焊定位；

（6）在内支撑组件2的上下位置安装滚轮15，调整滚轮15的旋转轴线与内支撑组件2的轴线同轴，并将滚轮15安装于滚轮架；

（7）转动装夹完成的堆芯围筒1，逐一对堆芯围筒1上的焊缝进行横向激光焊接。

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 (10)

1.一种反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，其特征在于：包括内支撑组件、外抱箍组件和滚轮组件，所述内支撑组件包括连接在一起的若干段内支撑，每段内支撑上设有定位层和顶紧层，所述支撑组件设置于所述堆芯围筒组件内部，所述外抱箍组件包括若干个外抱箍，每个外抱箍上设有万向顶紧件，所述外抱箍组件设置在所述堆芯围筒组件外围，所述内支撑组件的顶紧层和外包箍组件的万向顶紧件将所述堆芯围筒固定成一个整体件，所述滚轮组件包括滚轮和滚轮架，在所述堆芯围筒的两端部设置所述滚轮，所述滚轮组件使所述堆芯围筒在所述滚轮架上旋转变位。

2.根据权利要求1所述的反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，其特征在于：所述内支撑组件包括四个内支撑，每个内支撑上设置一层定位层和三层顶紧层，排列顺序从上到下依次为顶紧层、顶紧层、定位层、顶紧层。

3.根据权利要求2所述的反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，其特征在于：所述定位层在同一层高上设置若干定位部件，每个定位部件包括定位孔，定位孔中设置定位销，所述定位销与堆芯围筒的内壁的多个面配合定位。

4.根据权利要求3所述的反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，其特征在于：所述每个顶紧层在同一层高上设置若干顶紧部件，每个顶紧部件包括螺孔和与螺孔的配合的顶紧螺栓将堆芯围筒与内支撑固定成一体。

5.根据权利要求4所述的反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，其特征在于：所述定位部件和顶紧部件均为36个，与堆芯围筒上的横壁和纵壁数量匹配。

6.根据权利要求4所述的反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，其特征在于：在所述内支撑上设置若干个基准转移部件，所述基准转移部件包括外部基准面和内部基准面，所述外部基准面通过卡套与堆芯围筒配合，在卡套中设置卡销，所述卡销端面为内部基准面。

7.根据权利要求5所述的反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，其特征在于：所述外抱箍组件包括8个外抱箍，外抱箍上的万向顶紧件与内支撑上的顶紧部件相对应，两者在堆芯围筒的内外将堆芯围筒顶紧固定。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，其特征在于：所述滚轮组件的滚轮设置在所述内支撑组件的两侧。

9.根据权利要求8所述的反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，其特征在于：所述滚轮通过支架安装在内支撑组件的两侧，所述支架安装在外抱箍的两端。

10.一种应用如权利要求1至9中任一项所述的反应堆堆芯围筒组件焊接装夹装置，对堆芯围筒进行装夹焊接的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将内支撑组件置入堆芯围筒内，通过定位层将堆芯围筒的内阶梯面进行定位，通过顶紧层将堆芯围筒的内阶梯面进行顶紧固定；

（2）调整基准转移部件，并依据基准数据调整堆芯围筒的径向位置，使堆芯围筒各分组件所在中心与内支撑组件内部基准所在中心重合；

（3）外抱箍组件在堆芯围筒外对其进行外部顶紧；

（4）对装夹的内支撑组件、外抱箍组件以及堆芯围筒进行装夹测量，并进行微调；

（5）微调后锁紧装夹装置，在堆芯围筒的各分组件上相互焊接马脚步和点焊定位；

（6）在内支撑组件的上下位置安装滚轮，调整滚轮的旋转轴线与内支撑组件的轴线同轴，并将滚轮安装于滚轮架；

（7）转动装夹完成的堆芯围筒，逐一对堆芯围筒上的焊缝进行横向激光焊接。