CN112188650A - 一种异形接管加热装置及方法 - Google Patents

一种异形接管加热装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种异形接管的加热装置及加热方法，包括加热组件(1)，花篮撑杆(2)和紧锁装置(3)。所述加热组件(1)共分为三块，均为圆弧形，拼接后可紧密包裹在薄厚不均的异形接管外侧。本发明针对厚度不均的各区域采用单独控温的多组加热器(11)，各加热器(11)共同形成一个加热区域，对各区域进行精确控温。本发明提供的加热装置结构设计新颖，安装方便，实用性强，所述加热装置及相应的加热方法还具有加热温度范围广，加热温度均匀，任意位置可控，可进行预热和后热的优点，与火焰加热相比，加热效率高，节省能源，改善作业环境。

Description

一种异形接管加热装置及方法
技术领域
本发明涉及压力容器制造领域，尤其是中国核动力设计院所设计的华龙一号蒸汽发生器制造领域，具体涉及异形接管内壁堆焊时对异形接管进行预热后热处理。
背景技术
“华龙一号”是由中国两大核电企业中国核工业集团公司(简称：中核、CNNC)和中国广核集团(简称：中广核、CGN)在我国30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上，根据福岛核事故经验反馈以及我国和全球最新安全要求，研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术。
作为中国核电“走出去”的主打品牌，在设计创新方面，“华龙一号”提出“能动和非能动相结合”的安全设计理念，采用177个燃料组件的反应堆堆芯、多重冗余的安全系统、单堆布置、双层安全壳，全面平衡贯彻了“纵深防御”的设计原则，设置了完善的严重事故预防和缓解措施，其安全指标和技术性能达到了国际三代核电技术的先进水平，具有完整自主知识产权。
压力容器，尤其是“华龙一号”蒸汽发生器的制造过程中，其一侧异形接管的内壁均需要堆焊一层不锈钢层。在焊接之前，为了防止产生焊接热裂纹，需要对待焊工件加热到室温以上，且焊接前和焊接后都要求预热，因此，对异形接管加热是必不可少的。但是由于“华龙一号”蒸汽发生器的异形接管本身体积非常大，壁厚非常厚，原本的火焰加热方式不仅加热效率低下，周围环境温度高，给操作人员带来不适，而且火焰容易烧损设备，且火焰加热容易形成积碳，对产品的质量造成影响。
由于封头接管本身壁厚非常厚，且最厚约为180mm，接管端部附近厚度只有78mm，薄厚非常不均，容易造成加热温度不均，无法满足焊接条件。因此，为了解决让异形接管快速加热且加热温度均匀，我们根据封头一侧接管的具体形状和厚度，设计出一种由三块组成，分4个控温区域，多路加热器可控的方法对接管内壁整体进行控温加热，确保其加热温度在120℃至350℃之间单独可控，且温差不大于30℃。
由于上述原因，本发明设计提出一种异形接管的加热装置及方法，此种装置在核电蒸汽发生器下封头一侧接管内壁堆焊预热后热属于首次应用。
发明内容
为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种异形接管的加热装置及方法，该加热装置能够通过红外热辐射的方式对异形接管进行加热，精准控制异形接管各处的温度，针对厚度不均的各区域采用单独控温的多组加热器，各加热器共同形成一个加热区域，对各区域进行精确控温。不仅实现温度单独可控，且加热效率高，从而完成本发明。
具体来说，本发明的目的之一在于提供一种异形接管的加热装置，其特征在于，该加热装置包括加热组件，花篮撑杆和紧锁装置；
所述加热组件有多块，优选为三块，多块加热组件拼接后可紧密包裹在薄厚不均的待加热异形接管外侧。
所述加热组件由上至下分为多个加热区域，每个加热区域都包括多路红外加热器；所述多路红外加热器彼此独立外加热器，所述每路红外加热器都与独立的控温加热电源相连；
位于同一区域的多路红外加热器都连通至同一个控温加热电源，通过一个控温加热电源为同一区域的多路红外加热器统一控温。
所述加热组件可以有2至6块，优选3至5块，更优选加热组件上设置有保温层。
所述保温层内侧上设置有加热器，
所述加热器与独立的控温加热电源相连，
通过所述加热器给异形接管待加热区域独立控温；
所述加热器为红外加热器；
所述保温层外侧上设置有保护壳。
所述加热区域包括辅助加热区域A、加热区域B、加热区域C和加热区域D；
辅助加热区域A位于加热组件顶部，加热区域B位于加热组件中上部，加热区域C位于加热组件中下部，加热区域D位于加热组件底部。
所述花篮撑杆位于加热组件外侧，通过花篮撑杆支撑加热组件，使得加热组件紧贴异形接管；
优选地，所述花篮撑杆一端抵接在加热组件的保护壳外侧。
通过紧锁装置将多块加热组件固接为一体。
本发明的目的之二在于提供一种异形接管加热方法，其特征在于，
所述方法包括：
步骤A，焊接前，在异形接管上安装加热装置或其部件；
步骤B，对异形接管进行预热，然后进行焊接；
步骤C，焊接后，对异形接管进行后热。
步骤A包括以下步骤：
步骤1，将加热组件安装在异形接管的待加热部位；
步骤2，将花篮撑杆安装在加热组件外侧，支撑加热组件1；
步骤3，通过紧锁装置将多块加热组件固接为一体块；
步骤B包括以下步骤：
步骤4，连通电源，通过辅助加热区域A对异形接管顶部预热；
通过加热区域B对异形接管中上部预热；
通过加热区域C对异形接管中下部预热；
通过加热区域D对异形接管底部预热；
步骤5，维持电源加热，焊接接管内壁；
步骤C包括以下步骤：
步骤6，完成焊接后，通过辅助加热区域A对异形接管顶部后热；
通过加热区域B对异形接管中上部后热；
通过加热区域C对异形接管中下部后热；
通过加热区域D对异形接管底部后热；
后热步骤结束后，依次拆卸紧锁装置，加热组件和花篮撑杆，优选待所述异形接管加热装置冷却至室温后进行拆卸。
本发明所具有的有益效果包括：
(1)根据本发明提供的加热装置，由三个组件组成，组件之间通过锁紧装置互相连接，再通过侧部的花篮螺杆固定。实现了加热装置可在任意位置进行安装，尤其是在接管大口端朝上等恶劣环境下安装。
(2)根据本发明提供的加热装置，本发明针对厚度不均的各区域采用单独控温的多组加热器，各加热器共同形成一个加热区域，对各区域进行精确控温。再由4个加热区域共同完成对接管内壁各位置的均匀加热，保证各处的温度精确控制在30℃以内。
(3)根据本发明提供的加热装置，采用红外热辐射的方式对接管进行加热，加热丝通过耐高温陶瓷绝缘块将电阻热直接作用到接管外壁，为保证减少热量的散失，在陶瓷块外侧直接覆盖较厚的保温层，最后在外侧覆盖有外壳，以提高装置的刚性。通过一系列检验，验证了工艺的可靠性。
(4)根据本发明提供的加热方法，该加热方法具有加热温度范围广，加热温度均匀任意位置可控，可进行预热和后热，结构设计新颖，安装方便，实用性强，并且与火焰加热相比，加热效率高，节省能源，改善作业环境。
附图说明
图1示出根据本发明一种优选实施方式的异形接管加热装置和花篮撑杆的结构示意图；
图2示出根据本发明一种优选实施方式的异形接管加热装置的侧视图。
图5示出根据本发明一种优选实施方式的异形接管加热装置的俯视图；
图3示出根据本发明一种优选实施方式的异形接管加热装置的侧面剖视图；
图4示出根据本发明一种优选实施方式的异形接管加热装置厚度方向的结构示意图；
附图标号说明：
1-加热组件
11-加热器
12-保温层
13-保护壳
111-加热区域A
112-加热区域B
113-加热区域C
114-加热区域D
2-花篮撑杆
3-紧锁装置
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。
根据本发明提供的异形接管加热装置，如图1-5所示，该异形接管加热装置包括加热组件1，花篮撑杆2和紧锁装置3。
所述加热组件1为多块，拼接后可紧密包裹在薄厚不均的待加热异形接管外侧。
所述加热组件1上设置有保温层12，所述保温层12用于减少热量散失并保证外壁常温。
所述保温层12同时具有保温作用和耐高温作用，提高气相空隙率，降低导热系数和传导系数，可以为纤维类保温材料、有机隔热保温材料或无机隔热保温材料。
所述保温层12内侧上设置有加热器11，与独立的控温加热电源相连，进行独立控温；
所述保温层12外侧上设置有保护壳13。
在一个优选的实施方式中，所述加热器11为红外加热器，红外加热器中设有多条红外加热丝，红外加热丝通过耐高温陶瓷绝缘块将电阻热直接作用到接管外壁，为保证减少热量的散失。
红外加热与传统的蒸汽、热风和电阻等加热方法相比，具有加热速度快、新产品质量好、设备占地面积小、生产费用低和加热效率高等许多优点。用它代替电加热，其节电效果尤其显著，一般可节电30％左右，个别场合甚至可达60％～70％。
所述加热组件1由上至下分为四个加热区域，每个加热区域均由多路独立的红外加热器组成，与独立的控温加热电源相连，位于同一区域的红外加热器统一控温，不同加热区域独立控温。
所述加热区域分别为辅助加热区域A 111、加热区域B 112、加热区域C 113和加热区域D 114。
辅助加热区域A 111位于加热组件1顶部，加热区域B 112位于加热组件1中上部，加热区域C 113位于加热组件1中下部，加热区域D 114位于加热组件1底部。
辅助加热区域A 111主要加热异形接管的边缘区域，温度要求较低，可以起到对待加热区周边区域的加热作用。
优选地，每个加热区域均由多路独立的单独可控的红外加热器组成，且每路红外加热器与独立的控温加热电源相连，进行独立控温。
在一个优选的实施方式中，4个控温区域，多路加热器可控的方法对接管内壁整体进行控温，确保其加热温度在120至350℃单独可控，且温差不大于30℃。
所述花篮撑杆2位于加热组件1外侧，通过花篮撑杆2对加热组件1进行支撑，使得加热组件1紧贴异形接管。
优选地，所述花篮撑杆2一端抵接在加热组件1的保护壳13外侧，每个加热组件1外侧可抵接一个或多个花篮撑杆2。
所述紧锁装置3用于将多块加热组件1固接为一体。
在一个优选的实施方式中，所述加热组件1为三块，通过紧锁装置3将三块加热组件1连成整体，并进行固定。
优选地，所述紧锁装置3可以为螺栓螺母组合的形式，将螺栓安装在紧锁装置3上，螺母在相邻加热组件1的相同水平位置上各安装一个，通过螺栓螺母的固定将相邻的两块加热组件1连接并固定在一起。所述紧锁装置3也可以为卡扣结构，将卡槽设置在相邻加热组件1的相同水平位置上，卡扣设置在紧锁装置3上，通过将卡扣卡进卡槽将相邻的两块加热组件1连接并固定在一起。
所述紧锁装置3还可以为平滑扣扎带，在平滑扣扎带一端设置有卡扣，另外一端设置有平滑扣，使用时将扎带绕异形接管一周后，平滑扣一端穿入带有卡扣的一端，通过平滑扣和卡扣的相互作用进行固定，从而可以将所有加热组件1同时连接并固定在一起。
为方便异形接管加热装置在任意位置的安装，尤其是异形接管大口朝上时易安装，异形加热装置先分块安装，后通过花篮撑杆2和异形接管端部的突台对异形加热装置1进行固定和支撑，再通过锁紧装置3将多块加热组件1固接为一体。
根据本发明提供的异形接管加热方法，该加热方法包括以下步骤：
步骤A，焊接前，在异形接管上安装加热装置或其部件；
步骤B，对异形接管进行预热，然后进行焊接；
步骤C，焊接后，对异形接管进行后热。
步骤A包括以下步骤：
步骤1，将加热组件1安装在异形接管需要加热的待加热部位；
步骤2，将花篮撑杆2安装在加热组件1外侧，支撑加热组件1；
步骤3，用紧锁装置3将多块加热组件1固接为一体块；
步骤B包括以下步骤：
步骤4，通过辅助加热区域A 111对异形接管顶部预热；
通过加热区域B 112对异形接管中上部预热；
通过加热区域C 113对异形接管中下部预热；
通过加热区域D 114对异形接管底部预热；
步骤5，维持电源加热，焊接接管内壁的；
步骤C包括以下步骤：
步骤6，完成焊接后，通过辅助加热区域A 111对异形接管顶部后热；
通过加热区域B 112对异形接管中上部后热；
通过加热区域C 113对异形接管中下部后热；
通过加热区域D 114对异形接管底部后热；
后热步骤结束后，依次拆卸紧锁装置3，加热组件1和花篮撑杆2，优选待所述异形接管加热装置冷却至室温后进行拆卸。为确保温度均匀性，对异形接管加热薄厚不均的区域A(111)、加热区域B(112)、加热区域C(113)、加热区域D(114)预热可使其整体均匀升温，使得异形接管整体温度预热2小时可达到160℃的堆焊温度，预热4小时可达250℃的后热温度。
在一个优选的实施方式中，通过红外辐射的形式对封头一侧接管和与接管相连的部分内壁进行加热，所述异形接管加热装置最大加热区域(大口端)为1600mm，最小加热区域约为770mm。
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 (10)

1.一种异形接管的加热装置，其特征在于，该加热装置包括加热组件(1)，花篮撑杆(2)和紧锁装置(3)；
所述加热组件(1)有多块，优选为三块，多块加热组件(1)可拼接后可紧密包裹在薄厚不均的待加热异形接管外侧。
2.根据权利要求1所述的异形接管加热装置，其特征在于，
所述加热组件(1)由上至下分为多个加热区域，每个加热区域都包括多路红外加热器；所述多路红外加热器彼此独立外加热器，所述每路红外加热器都与独立的控温加热电源相连；
位于同一区域的多路红外加热器都连通至同一个控温加热电源，通过一个控温加热电源为同一区域的多路红外加热器统一控温。
3.根据权利要求1或2所述的异形接管加热装置，其特征在于，
所述加热组件(1)可以有2至6块，优选3至5块，更优选加热组件(1)上设置有保温层(12)。
4.根据权利要求3所述的异形接管加热装置，其特征在于，
所述保温层(12)内侧上设置有加热器(11)，
所述加热器(11)与独立的控温加热电源相连，
通过所述加热器(11)给异形接管待加热区域独立控温；
所述加热器(11)为红外加热器；
所述保温层(12)外侧上设置有保护壳(13)。
5.根据权利要求2所述的异形接管加热装置，其特征在于，
所述加热区域包括辅助加热区域A(111)、加热区域B(112)、加热区域C(113)和加热区域D(114)；
辅助加热区域A(111)位于加热组件(1)顶部，加热区域B(112)位于加热组件(1)中上部，加热区域C(113)位于加热组件(1)中下部，加热区域D(114)位于加热组件(1) 底部。
6.根据权利要求1所述的异形接管加热装置，其特征在于，
所述花篮撑杆(2)位于加热组件(1)外侧，通过花篮撑杆(2)支撑加热组件(1)，使得加热组件(1)紧贴异形接管；
优选地，所述花篮撑杆(2)一端抵接在加热组件(1)的保护壳(13)外侧。
7.根据权利要求1所述的异形接管加热装置，其特征在于，
通过紧锁装置(3)将多块加热组件(1)固接为一体。
8.一种异形接管的加热方法，优选采用权利要求1至7之一所述的装置进行加热，所述方法包括：
步骤A，焊接前，在异形接管上安装加热装置或其部件；
步骤B，对异形接管进行预热，然后进行焊接；
步骤C，焊接后，对异形接管进行后热。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤A包括以下步骤：
步骤1，将加热组件(1)安装在异形接管的待加热部位；
步骤2，将花篮撑杆(2)安装在加热组件(1)外侧，支撑加热组件(1)；
步骤3，通过紧锁装置(3)将多块加热组件(1)固接为一体；
步骤B包括以下步骤：
步骤4，连通电源，通过辅助加热区域A(111)对异形接管顶部预热；
通过加热区域B(112)对异形接管中上部预热；
通过加热区域C(113)对异形接管中下部预热；
通过加热区域D(114)对异形接管底部预热；
步骤5，维持电源加热，焊接接管内壁；
步骤C包括以下步骤：
步骤6，完成焊接后，通过辅助加热区域A(111)对异形接管顶部后热；
通过加热区域B(112)对异形接管中上部后热；
通过加热区域C(113)对异形接管中下部后热；
通过加热区域D(114)对异形接管底部后热。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，后热步骤结束后，依次拆卸紧锁装置(3)，加热组件(1)和花篮撑杆(2)，优选待所述异形接管加热装置冷却至室温后进行拆卸。
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