CN113877983A - 波纹管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例公开了一种波纹管的制造方法，所述波纹管选用板材制造，所述制造方法包括：对所述板材进行卷制，以获取弧形板材；将多个所述弧形板材预连接，以形成管体结构；校准所述管体结构，使得所述管体结构的直径为预设数值；对校准后的所述管体结构进行焊接，以获取直径为所述预设数值的管体结构；对所述直径为所述预设数值的管体结构进行辊压，用于在所述管体结构上制造波纹。利用这种制造方法可以得到直径较大的波纹管，并且能够使波纹管的性能达到设计要求。

Description

波纹管的制造方法
技术领域
本发明涉及波纹管制造技术领域，具体涉及一种波纹管的制造方法。
背景技术
波纹管是一种弹性敏感元件，其可以作为测量元件和补偿元件。在反应堆中，波纹管可以作为位移补偿元件设置于反应堆内的设备支承或者反应堆堆容器和保护容器之间，由于反应堆的堆容器和设备支承体积较大，因此，需要制造一种直径较大的波纹管，并且确保制造后的波纹管的性能能够达到设计要求，尽量减少焊缝，缩短制造周期。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的波纹管的制造方法。
本发明实施例的第一个方面提供了一种波纹管的制造方法，所述波纹管选用板材制造，所述制造方法包括：对所述板材进行卷制，以获取弧形板材；将多个所述弧形板材预连接，以形成管体结构；校准所述管体结构，使得所述管体结构的直径为预设数值；对校准后的所述管体结构进行焊接，以获取直径为所述预设数值的管体结构；对所述直径为所述预设数值的管体结构进行辊压，用于在所述管体结构上制造波纹。
本发明实施例的第二个方面提供了一种反应堆，包括：利用本发明实施例的第一个方面提供的波纹管的制造方法制造的波纹管；堆容器，所述堆容器用于承载反应堆内的构件；保护容器，所述保护容器设置于所述堆容器外，用于保护所述堆容器，所述波纹管设置于所述堆容器和所述保护容器之间。
附图说明
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
图1是根据本发明的一个实施例提供的对管体结构辊压的示意图；
图2是根据图1提供的对管体结构辊压的局部示意图；
图3是相关技术中对管体结构液压的示意图；
图4是相关技术中对管体结构胀压成型的示意图；
图5是相关技术中对管体结构卷制成型的示意图；
图6是根据本发明的一个实施例提供的反应堆的示意图。
附图中，10为波纹管，11为管体结构，12为波纹，13为限位部，20为成型轮，30为堆容器，40为保护容器。
应该注意的是，附图并未按比例绘制，并且出于说明目的，在整个附图中类似结构或功能的元素通常用类似的附图标记来表示。还应该注意的是，附图只是为了便于描述优选实施例，而不是本发明本身。附图没有示出所描述的实施例的每个方面，并且不限制本发明的范围。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
波纹管是一种管状弹性敏感元件，其在仪器仪表领域中，可以作为压力测量仪表的测量元件，用于将压力转化为位移或力，以测量目标受到的压力；在一些领域中，波纹管可以用作密封隔离元件，将两种或者多种介质分隔或者防止有害介质进入设备的测量部分；在其他领域中，波纹管还可以用作补偿元件，利用其体积的可变性可以用于补偿设备的形变位移，或者对设备起缓冲作用。
在反应堆领域中，波纹管可以设置于反应堆的堆容器和保护容器之间，起到在地震载荷下对反应堆堆容器和保护容器的位移补偿功能，同时还可以起到缓冲作用。可以理解，反应堆的堆容器是安置核反应堆并承受其巨大运行压力的密封容器，其承载着反应堆内的构件、设备及设备支承，保护容器设置在堆容器外部，用于对反应堆起到保护作用。
由于反应堆内的堆容器直径较大，例如中国示范快堆的堆容器的直径达到15m，因此，需要制造一种大直径的波纹管，也就是说，需要一种大直径波纹管的制造方法，以制造出直径较大的波纹管，并且使得成型后的波纹管的性能可以达到设计要求。
本发明的实施例提供了一种波纹管的制造方法，波纹管选用板材制造，该制造方法包括：对板材进行卷制，以获取弧形板材；将多个弧形板材预连接，以形成管体结构，对弧形板材进行预连接，有助于对管体结构进行校准，以获得直径为预设数值的管体结构，如果管体结构的直径与预设数值误差较大，也可以方便对弧形板材进行调整，从而减少管体结构的直径与预设数值的误差；校准管体结构，使得管体结构的直径为预设数值；对校准后的管体结构进行焊接，以获取直径为预设数值的管体结构；对直径为预设数值的管体结构进行辊压，用于在管体结构上制造波纹，从而制造波纹管。可选地，制造的波纹管直径可以为15米，以适应反应堆内堆容器直径的大小。在其他实施例中，制造的波纹管直径可以任意选择。
在对板材进行卷制的过程中，由于要制造的波纹管直径较大，无法直接对板材进行卷制，需要进行分段卷制。具体地，可以利用卷板机对板材进行卷制，卷制过程中要注意板材进入卷板机时要对正，从而防止将板材卷制成椭圆。在卷制前及时清理卷板机上的灰尘和氧化皮等污迹，以防止在对板材的卷制过程中对板材表面造成损伤。可选地，板材可以选用钢板材质。在其他实施例中，本领域技术人员可以根据实际情况的需要选择合适的材质。由于利用本发明的实施例提供的波纹管制造方法可以制造直径较大的波纹管，可以将制造的波纹管放置于反应堆内，在一些实施例中，制造波纹管的板材可以选用抗辐射耐高温的材料，也可以在板材上涂覆防辐射的材料。
可选地，卷板机可以选用三辊卷板机。
可选地，在一些实施例中，在卷制过程中利用弧长测量工具对弧形板材进行测量，直到弧形板材的弧度和弧长测量工具能完全贴合，以获得指定弧长的弧形板材。
在一些实施例中，将多个弧形板材预连接包括：在相邻两个弧形板材的边缘连接处进行点焊，点焊可以使相邻两个弧形板材的边缘连接处形成焊点，从而对多个弧形板材进行固定连接，以使弧形板材形成管体结构。具体地，可以利用吊篮对分段卷制合格的弧形板材进行贴合点焊，在点焊完成后，可以选用限位工具对弧形板材进行限位固定。
由于相邻两个弧形板材之间的焊缝是弧与弧之间的焊缝，并且焊接形成管体结构，管体结构的表面较为平滑，使得对管体结构的焊缝进行无损检测更容易，探伤质量更高。
在一些实施例中，在校准管体结构时，利用限位工具和弧长测量工具控制管体结构两端的尺寸和同心度，以保证校准后的管体结构焊接后管体结构的直径和圆度能符合要求。
在一些实施例中，在对校准后的管体结构进行焊接的过程中，可以定时用弧长测量工具进行检测，以保证制造的管体结构的尺寸和直径符合要求。可以理解，对校准后的管体结构进行焊接，可以在预连接的焊缝处进行焊接。
在一些实施例中，在对校准后的管体结构焊接完成后，可以检查管体结构的直径允差、圆度误差和棱角等是否符合要求，同时可以对该管体结构进行渗透检测和射线检测，以确定制造的管体结构是否符合工艺要求。
在一些实施例中，可以选用辊压机对管体结构进行辊压，辊压机可以包括成型轮、液压传动及控制系统、电气传动及控制系统、管体结构支架等附件。在对直径为预设数值的管体结构进行辊压前，检查辊压机运行是否正常，检查成型轮表面，去除成型轮表面的锈迹及金属屑，以防止在辊压过程中对管体结构的表面造成划伤。
在本发明的实施例中，可以对直径为预设数值的管体结构进行辊压，图1是根据本发明的一个实施例提供的对管体结构辊压的示意图，参见图1，在管体结构11的内、外两侧设有成型轮20，位于管体结构11内侧的成型轮20沿图1所示的箭头方向对管体结构11施加压力，每次可以制造单个波纹12。在辊压成型时成型轮20以一个固定点与管体结构11接触，重复作用在不同的环向线上，通过碾压管体结构11产生变形以形成波纹。利用辊压成型，对成型的波纹管10的直径不进行限制，并且，管体结构11的焊缝由于是在平板状态下焊接，焊缝质量和外观好，无损检测更容易，探伤质量更高，波纹管10直边段端口的圆度更好，波纹管10的波形更接近于U形波，波纹管10的成型过程更容易控制，成型设备便于安装和运输，适应性好，可在施工现场波纹管10成型，从而实现成本降低。
图2是根据图1提供的对管体结构辊压的局部示意图，参见图2，可选地，在管体结构11的一侧可以设置有限位部13，用于对管体结构11的进给方向进行固定。
在相关技术中，也可以对直径为预设数值的管体结构进行液压，图3是相关技术中对管体结构液压的示意图，参见图3，将管体结构11放入成型设备，在管体结构11的外壁沿纵向以单波展开长度的距离为间距，设置形状适当的外模，在管体结构11内部注入液体并加压，直至沿环向出现屈服，在屈服的同时对管体结构11的纵向长度的缩短进行控制，直至达到正确的波形，可以一次形成多个波纹12，但是，利用液压成型无法控制大直径波纹管的密封性能，导致波纹管成型困难。
在相关技术中，可以对直径为预设数值的管体结构进行胀压成型，图4是相关技术中对管体结构胀压成型的示意图，参见图4，在管体结构11内部设置芯轴，芯轴可以在管体结构11内部扩张从而在管体结构上制造波纹12，通过逐步扩张芯轴、同时缓慢转动管体结构11，从而在管体结构11上形成波纹12，还可以用特别轮廓线的内辊和外辊精压定型。胀压成型可以用于制造薄壁多层的波纹管，而用于反应堆内的波纹管需要一定的壁厚。
在相关技术中，也可以对直径为预设数值的管体结构进行卷制成型，图5是相关技术中对管体结构卷制成型的示意图，参见图5，先选用压弯或辊压的方法在平板上加工出直段的波纹12，再将波纹板卷制成管体结构11，然后沿纵向焊接波纹12接口制成波纹管10，但是，选用卷制成型的方法会使卷制后的波纹管内侧出现褶皱，在波纹板对接时也容易产生错边。
在一些实施例中，对管体结构进行辊压前，根据期望的波纹尺寸确定径向进给量，并在辊压过程中保持径向进给量为固定数值，以使得每个波纹的尺寸相同。可以理解，进给量是指在进给运动方向上相对该管体结构的位移量，径向进给量是沿管体结构径向方向上的进给量。
在一些实施例中，对管体结构进行辊压时，控制对管体结构的径向进给量为每分钟2毫米，以减少波纹的波峰和波谷的壁厚的减薄。在其他实施例中，本领域技术人员可以根据实际情况的需要控制径向进给量小位移、多次数的进给，以使最大程度减少波纹的波峰和波谷的壁厚的减薄。
在一些实施例中，根据传动原理，可以通过控制装置对径向进给量进行调整。
在一些实施例中，对管体结构进行辊压时，以相同的进给量分别对管体结构的两侧进给，使得每个波纹的波峰和波谷的壁厚相同。可以理解，管体结构的每一侧设有的波纹为单个波纹，管体结构的两侧上的两个波纹为一组波纹。以相同的进给量进给，可以使单个波纹的波峰和波谷的壁厚相同，从而使得管体结构上的每个波纹的波峰和波谷的壁厚都相同。
在一些实施例中，可以控制对管体结构的进给量均匀、缓慢进给，以使波形更接近于U形波，并且，可以使成型后的波纹管的波纹尺寸均匀、尺寸偏差小，从而使得波纹管的性能较好，例如，可以使成型后的波纹管补偿能力、强度、刚度、稳定性以及疲劳性能均能达到设计要求。
在一些实施例中，对管体结构进行辊压时，根据制造的波纹管的波纹的数量，确定辊压次数。对管体结构进行辊压，每辊压一次成型一个波纹。在本发明的一个实施例中，需要在管体结构上设置两组波纹，因此，将辊压过程分为两次，先辊压制成一组波纹，再进行第二组波纹的辊压，在辊压第一组波纹时，要按照管体结构和波形参数确定辊压的起始位置，避免两次辊压后，波形尺寸不符合要求。
在一些实施例中，对管体结构进行辊压时，在管体结构内侧和外侧分别设置有成型轮，成型轮对管体结构施加压力，以制造波纹。可选地，在管体结构的内侧和/或外侧可以设有辅助轮，该辅助轮用于辅助成型轮对管体结构进行辊压。
由于波纹管转动靠成型轮与管体结构的摩擦力，要制造的波纹管直径大、壁厚厚，转动需要的扭矩大，容易在波纹管表面产生划伤。在一些实施例中，可以在成型轮和管体结构的接触面设置有保护层，用于防止划伤管体结构表面。可选地，保护层可以是尼龙保护层，尼龙对波纹管起到了较好的保护效果，使波纹管在辊压过程中成型轮与管体结构接触表面预防划伤、压伤。
在一些实施例中，对管体结构进行辊压时，检查保护层是否脱落。可选地，在成型过程中辊压一周对成型轮检查一次，检查保护层是否脱落，若发现保护层脱落或损伤，及时进行更换。
在一些实施例中，将保护层包裹于所述成型轮，进一步提高对波纹管表面的保护效果，并且防止保护层在辊压过程中脱落。
具体地，可以将保护层紧密贴合于成型轮。
在一些实施例中，也可以在保护层和成型轮之间设有胶粘剂，用于防止保护层脱落。
可选地，在辊压过程中可以采用高温退火用于消除内应力。
在一些实施例中，在辊压开始前，确保成型轮和/或辅助轮和管体结构贴合，管体结构表面去除锈迹及金属屑，以保证辊压波纹管的准确度。在辊压过程中控制起波位置，对径向进给量和轴向进给量严格控制，以确保波纹管成型后的尺寸。
在一些实施例中，对管体结构进行辊压后，判断制造的波纹是否达到工艺要求。可选地，可以通过检测波纹尺寸是否合格和波纹管表面是否有划伤来判断制造的波纹是否达到工艺要求，也可以通过判断进给量是否达到预定数值来判断制造的波纹是否达到工艺要求，从而能够判断制造的波纹管是否能达到工艺要求。
在一些实施例中，可以对制造的波纹进行尺寸测量，包括：对波纹的形位公差、波纹的波峰和波谷的壁厚、波纹的波峰和波谷的深度以及波纹的内径和外径进行测量，以判断波纹是否达到工艺要求。
本发明的实施例提供的波纹管制造方法还包括：对辊压后的管体结构进行表面检验。可选地，可以检验管体结构的表面是否有划伤和损伤，也可以通过射线对管体结构进行表面探伤检测。
本发明的实施例提供了一种反应堆，图6是根据本发明的一个实施例提供的反应堆的示意图，参见图6，该反应堆包括：利用本发明的实施例提供的波纹管制造方法制造的波纹管10；堆容器30，堆容器30用于承载反应堆内的构件；保护容器40，保护容器40设置于堆容器30外，用于保护堆容器30，波纹管10设置于堆容器30和保护容器40之间。
利用本发明的实施例提供的波纹管制造方法，可以制造大直径的波纹管，并且制造的波纹管的波形尺寸、形位公差可以达到设计要求，波纹管的补偿能力、强度、刚度、稳定性和疲劳性能等性能也可以达到设计要求，还能够减少大直径波纹管的焊缝数量，缩短制造周期。
利用本发明的实施例提供的波纹管制造方法制造的波纹管可以用于反应堆内，具体地，可以应用于反应堆内的堆容器和保护容器之间，用于补偿反应堆堆容器在地震载荷下的形变位移，以及堆容器受热膨胀产生的位移，还可以用于对堆容器进行到缓冲作用和保护作用，保证反应堆在地震载荷下也能可靠地运行。
对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种波纹管的制造方法，其特征在于，所述波纹管选用板材制造，所述制造方法包括：
对所述板材进行卷制，以获取弧形板材；
将多个所述弧形板材预连接，以形成管体结构；
校准所述管体结构，使得所述管体结构的直径为预设数值；
对校准后的所述管体结构进行焊接，以获取直径为所述预设数值的管体结构；
对所述直径为所述预设数值的管体结构进行辊压，用于在所述管体结构上制造波纹。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，将多个所述弧形板材预连接包括：
在相邻两个所述弧形板材的边缘连接处进行点焊。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述管体结构进行辊压前，根据期望的波纹尺寸确定径向进给量，并在辊压过程中保持所述径向进给量为固定数值，以使得每个所述波纹的尺寸相同。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，对所述管体结构进行辊压时，控制对所述管体结构的径向进给量为每分钟2毫米，以减少所述波纹的波峰和波谷的壁厚的减薄。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述管体结构进行辊压时，以相同的进给量分别对所述管体结构的两侧进给，使得每个所述波纹的波峰和波谷的壁厚相同。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述管体结构进行辊压时，根据制造的所述波纹管的波纹的数量，确定辊压次数。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述管体结构进行辊压时，在所述管体结构内侧和外侧分别设置有成型轮，所述成型轮对所述管体结构施加压力，以制造所述波纹。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，在所述成型轮和所述管体结构的接触面设置有保护层，用于防止划伤所述管体结构表面。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，对所述管体结构进行辊压时，检查所述保护层是否脱落。
10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，将所述保护层包裹于所述成型轮。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，将所述保护层紧密贴合于所述成型轮。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，在所述保护层和所述成型轮之间设有胶粘剂，用于防止所述保护层脱落。
13.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述管体结构进行辊压后，判断制造的所述波纹是否达到工艺要求。
14.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于，对制造的所述波纹进行尺寸测量，包括：对所述波纹的形位公差、所述波纹的波峰和波谷的壁厚、所述波纹的波峰和波谷的深度以及所述波纹的内径和外径进行测量，以判断所述波纹是否达到工艺要求。
15.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括：
对辊压后的所述管体结构进行表面检验。
16.一种反应堆，其特征在于，包括：
利用权利要求1-15任一项所述的制造方法制造的波纹管；
堆容器，所述堆容器用于承载反应堆内的构件；
保护容器，所述保护容器设置于所述堆容器外，用于保护所述堆容器，所述波纹管设置于所述堆容器和所述保护容器之间。
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