CN112846562A - 一种焊缝结构、壳体组件、壳体组件制造方法 - Google Patents

一种焊缝结构、壳体组件、壳体组件制造方法 Download PDF

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戴德平
刘远彬
李恩
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张丹萍
谷棋春
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Abstract

本发明公开了一种焊缝结构，用于填充换热器筒体与换热器管板的对接坡口，包括用于连接换热器筒体的端面的第一隔离层、用于连接换热器管板的第二隔离层、填充体，所述填充体的两侧分别与所述第一隔离层、所述第二隔离层连接。第一隔离层、第二隔离层、填充体能够改善焊缝结构的应力分布，减小了焊接结构的焊接应力。

Description

一种焊缝结构、壳体组件、壳体组件制造方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种核电设备的焊缝结构。
背景技术
核电设备包括蒸汽发生器，蒸汽发生器通常为管壳式换热器。管壳式换热器包括壳体组件、封头、换热管等，其中壳体组件包括筒体和用于与换热管连接的管板，管板上钻有管孔，管孔与换热管通过胀接、焊接等管接头形式进行连接，壳体组件设置有支撑组件对换热管进行支撑，支撑组件包括支撑壳体、支撑板等，支撑组件可设置为与管板固定连接以支撑换热管；管板包括连接在其端部上的一段筒状结构，该筒状结构通过对接焊缝与筒体进行连接，该对接焊缝通常需要进行焊后热处理以保证该焊缝的使用性能，如降低焊接应力、稳定焊缝结构和尺寸等。但在部分换热器结构中由于结构限制，管板与筒体的对接焊缝难以进行热处理。
发明内容
为了解决上述问题，本发明旨在提供一种焊缝结构，以减小焊接应力。
为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现：
一种焊缝结构，用于填充换热器筒体与换热器管板的对接坡口，包括用于连接换热器筒体的端面的第一隔离层、用于连接换热器管板的第二隔离层、填充体，所述填充体的两侧分别与所述第一隔离层、所述第二隔离层连接。
作为优选，所述填充体包括沿所述第一隔离层的径向方向依次堆叠的打底层、填充层、盖面层，所述打底层设置为单面焊双面成型焊缝。
作为优选，所述填充体设置为镍基合金焊缝，所述填充体的深度大于170毫米。
作为优选，所述第一隔离层、所述第二隔离层均设置为焊后热处理结构。
作为优选，所述第一隔离层的厚度、所述第二隔离层的厚度均设置为大于6毫米。
作为优选，所述第一隔离层、所述第二隔离层均设置为镍基合金焊缝。
一种壳体组件，包括换热器筒体和换热器管板，所述换热器管板和所述换热器筒体通过上述焊缝结构进行连接。
作为优选，所述换热器管板设置为预先安装换热管及换热管对应的支撑组件。
一种壳体组件制造方法，用于连接换热器筒体和换热器管板，包括以下步骤：步骤M1：在所述换热器筒体的端面上堆焊第一隔离层并进行焊后热处理；步骤M2：在所述换热器管板上堆焊第二隔离层并进行焊后热处理；步骤N：焊接出用于连接所述第一隔离层与所述第二隔离层的填充体，所述填充体的两侧分别与所述第一隔离层、所述第二隔离层连接。
作为优选，在所述步骤N之前，还包括步骤A：在所述换热器管板上安装换热管及换热管对应的支撑组件。
本发明的有益效果是：第一隔离层、第二隔离层、填充体能够改变焊缝结构的应力分布，减小了焊接结构的焊接应力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
第一隔离层、第二隔离层、填充体能够改善焊缝结构的应力分布，减小了焊接结构的焊接应力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中焊缝结构实施例的结构示意图。
图2为本发明中壳体组件实施例的结构示意图。
图3为本发明中壳体组件制造方法实施例的流程示意图。
其中：1-换热器筒体，11-第一隔离层，2-换热器管板，21-第二隔离层，3-填充体，31-打底层，32-填充层，33-盖面层。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
如图1、图2所示，这是本发明的实施例，具体地：一种焊缝结构，用于填充换热器筒体1与换热器管板2的对接坡口，包括用于连接换热器筒体1的端面的第一隔离层11、用于连接换热器管板2的第二隔离层21、填充体3，填充体3的两侧分别与第一隔离层11、第二隔离层21连接。在焊接领域中，对接坡口通常设置为打底端小而开口端大的形式。焊缝结构与其他零部件的连接，通过焊缝施焊时金属熔融实现。
实施例2
与实施例1不同的是，填充体3包括沿第一隔离层11的径向方向依次堆叠的打底层31、填充层32、盖面层33，打底层31设置为单面焊双面成型焊缝。依次堆叠的方向与第一隔离层11、第二隔离层21的厚度方向整体呈垂直，进一步改善了焊缝结构的应力分布，进一步减小了焊缝结构的焊接应力。由于换热器筒体1呈筒状，因此第一隔离层11呈环状而具有径向方向。在本实施例中，填充体3包括打底层31、填充层32、盖面层33，盖面层33的厚度范围为1至6毫米，弥补了该焊缝结构的因为熔融金属冷却、焊接应力作用的下凹，保证了焊缝结构的尺寸及强度。
实施例3
与实施例1不同的是，填充体3设置为镍基合金焊缝，填充体3的深度大于170毫米。填充体3深度大于170毫米并设置为镍基合金焊缝，能够避免焊缝结构的热处理，焊缝结构在免热处理的状态下能够满足强度要求，提高了焊缝结构的制造效率。填充体3的深度如图1中的H所示。
进一步作为优选的实施方式，第一隔离层11、第二隔离层21均设置为焊后热处理结构。第一隔离层11、第二隔离层21两者能够分开能够单独制造且对换热器筒体1、换热器管板2的整体结构的影响很小，第一隔离层11、第二隔离层21经过焊后热处理后焊接应力减小，进一步减小了焊缝结构整体的焊接应力。
进一步作为优选的实施方式，第一隔离层11的厚度、第二隔离层21的厚度均设置为大于6毫米。第一隔离层11的厚度、第二隔离层21的厚度分别如图1中的W1、W2所示，与填充体3的深度H相配合，进一步改善了焊缝结构的引力分布，进一步减小了焊缝结构的焊接应力。
进一步作为优选的实施方式，第一隔离层11、第二隔离层21均设置为镍基合金焊缝。
实施例4
如图2所示，这是本发明的实施例，具体地：一种壳体组件，包括换热器筒体1和换热器管板2，换热器管板2和换热器筒体1通过上述焊缝结构进行连接。
进一步作为优选的实施方式，换热器管板2设置为预先安装换热管及换热管对应的支撑组件。部分换热器为了提高换热效率，将换热管设置为螺旋状，换热器管板2设置为预先安装换热管及换热管对应的支撑组件，能够避免螺旋状的换热管穿越较长的换热器筒体1再与换热器管板2进行连接，能够降低壳体组件的装配难度。
实施例5
如图1、图2所示，这是本发明壳体组件、焊缝结构的实施例，具体地：
一种壳体组件，包括换热器筒体1和换热器管板2，换热器管板2和换热器筒体1通过焊缝结构进行连接。蒸汽发生器设置为预先安装换热管。该焊缝结构设置为，用于填充换热器筒体1与换热器管板2的对接坡口，包括用于连接换热器筒体1的端面的第一隔离层11、用于连接换热器管板2的第二隔离层21、填充体3，填充体3的两侧分别与第一隔离层11、第二隔离层21连接。在焊接领域中，对接坡口通常设置为打底端小而开口端大的形式。焊缝结构与其他零部件的连接，通过焊缝施焊时金属熔融实现。
填充体3包括沿第一隔离层11的径向方向依次堆叠的打底层31、填充层32、盖面层33，打底层31设置为单面焊双面成型焊缝。由于换热器筒体1呈筒状，因此第一隔离层11呈环状而具有径向方向。在本实施例中，填充体3包括打底层31、填充层32、盖面层33，盖面层33的厚度范围为1至6毫米。填充体3设置为镍基合金焊缝，填充体3的深度大于170毫米。填充体3的深度如图1中的H所示。
第一隔离层11、第二隔离层21均设置为焊后热处理结构。第一隔离层11的厚度、第二隔离层21的厚度均设置为大于6毫米。第一隔离层11的厚度、第二隔离层21的厚度分别如图1中的W1、W2所示。
实施例6
如图3所示，这是本发明的实施例，具体地：一种壳体组件制造方法，用于连接换热器筒体1和换热器管板2，包括以下步骤：步骤M1：在换热器筒体1的端面上堆焊第一隔离层11并进行焊后热处理；步骤M2：在换热器管板2上堆焊第二隔离层21并进行焊后热处理；步骤N：焊接出用于连接第一隔离层11与第二隔离层21的填充体3，填充体3的两侧分别与第一隔离层11、第二隔离层21连接。其中，步骤M1与步骤M2能够设置为并行。第一隔离层11、第二隔离层21经过焊后热处理后焊接应力减小，进一步减小了焊缝结构整体的焊接应力。进一步作为优选的实施方式，还包括对第一隔离层11、第二隔离层12进行表面渗透探伤、超声波探伤和射线探伤，以保证焊缝质量。
进一步作为优选的实施方式，在步骤N之前，还包括步骤A：在换热器管板2上安装换热管及换热管对应的支撑组件，壳体组件先安装换热管及换热管对应的支撑组件，提高了壳体组件的整体制造效率。部分换热器为了提高换热效率，将换热管设置为螺旋状，此时在步骤N之前先进行步骤A，能够避免螺旋状的换热管穿越较长的换热器筒体1再与换热器管板2进行连接，能够降低壳体组件的装配难度。进一步作为优选的实施方式，步骤A设置在步骤M2之后，能够避免堆焊第二隔离层21引发换热管、支撑组件的损伤。
进一步作为优选的实施方式，填充体3的两侧分别与第一隔离层11、第二隔离层21连接。在焊接领域中，对接坡口通常设置为打底端小而开口端大的形式。焊缝结构与其他零部件的连接，通过焊缝施焊时金属熔融实现。
填充体3包括沿第一隔离层11的径向方向依次堆叠的打底层31、填充层32、盖面层33，打底层31设置为单面焊双面成型焊缝。填充体3采用横焊位置实施对接焊，打底层31采用手工氩弧焊进行打底焊，焊缝背面使用纯氩保护，氩气纯度大于99％，要求单面焊双面成型。然后填充层32、盖面层33采用焊条电弧焊进行填充。由于换热器筒体1呈筒状，因此第一隔离层11呈环状而具有径向方向。在本实施例中，填充体3包括打底层31、填充层32、盖面层33，盖面层33的厚度范围为1至6毫米。填充体3设置为镍基合金焊缝，填充体3的深度大于170毫米，填充体3的最大宽度设置为大于80毫米而小于150毫米。填充体3的深度如图1中的H所示。填充体3完成焊接后，进行表面渗透探伤、超声波探伤和射线探伤。
第一隔离层11、第二隔离层21均设置为焊后热处理结构。第一隔离层11的厚度、第二隔离层21的厚度均设置为大于6毫米。第一隔离层11的厚度、第二隔离层21的厚度分别如图1中的W1、W2所示。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种焊缝结构，用于填充换热器筒体与换热器管板的对接坡口，其特征在于，包括用于连接换热器筒体的端面的第一隔离层、用于连接换热器管板的第二隔离层、填充体，所述填充体的两侧分别与所述第一隔离层、所述第二隔离层连接。
2.根据权利要求1所述的焊缝结构，其特征在于，所述填充体包括沿所述第一隔离层的径向方向依次堆叠的打底层、填充层、盖面层，所述打底层设置为单面焊双面成型焊缝。
3.根据权利要求1所述的焊缝结构，其特征在于，所述填充体设置为镍基合金焊缝，所述填充体的深度大于170毫米。
4.根据权利要求3所述的焊缝结构，其特征在于，所述第一隔离层、所述第二隔离层均设置为焊后热处理结构。
5.根据权利要求4所述的焊缝结构，其特征在于，所述第一隔离层的厚度、所述第二隔离层的厚度均设置为大于6毫米。
6.根据权利要求5所述的焊缝结构，其特征在于，所述第一隔离层、所述第二隔离层均设置为镍基合金焊缝。
7.一种壳体组件，包括换热器筒体和换热器管板，其特征在于，所述换热器管板和所述换热器筒体通过权利要求1至6任意一项所述的焊缝结构进行连接。
8.根据权利要求7所述的壳体组件，其特征在于，所述换热器管板设置为预先安装换热管及换热管对应的支撑组件。
9.一种壳体组件制造方法，用于连接换热器筒体和换热器管板，其特征在于，包括以下步骤：步骤M1：在所述换热器筒体的端面上堆焊第一隔离层并进行焊后热处理；步骤M2：在所述换热器管板上堆焊第二隔离层并进行焊后热处理；步骤N：焊接出用于连接所述第一隔离层与所述第二隔离层的填充体，所述填充体的两侧分别与所述第一隔离层、所述第二隔离层连接。
10.根据权利要求9所述的壳体组件制造方法，其特征在于，在所述步骤N之前，还包括步骤A：在所述换热器管板上安装换热管及换热管对应的支撑组件。
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