CN118081278A - 一种核电主管道异种金属支管焊接适配器 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种核电主管道异种金属支管焊接适配器，包括管座和适配器；所述管座和适配器连接，所述管座底部设有管座定位柱，所述适配器内设盲孔，所述核电主管道上设有与管座定位柱相匹配的定位孔，所述支管适配器与核电主管道通过管座定位柱和定位孔定位并进行全熔透焊接连接；所述支管适配器与核电主管道之间的实心通过盲孔钻通。本发明的核电主管道异种金属支管焊接适配器，能够有效消除与核电主管道全溶透焊接时出现的焊缝根部未熔合和未焊透等焊接缺陷，优化与核电主管道焊接接头处的应力分布，并清除异种金属焊接接头的打底焊道，缓解了相应的环境致裂风险。
Description
技术领域
本发明涉及核电主管道支管适配器技术领域，特别是涉及一种核电主管道异种金属支管焊接适配器。
背景技术
核电主管道是高温高压冷却剂的压力边界，是主要的核安全屏障，其完整性直接影响核安全。核电主管道支管适配器直接与核电主管道相连，采用全熔透焊接形式，其特点为焊接厚度大、坡口间隙窄，易在焊缝根部出现未熔合、未焊透等缺陷，导致核电主管道支管适配器与核电主管道焊接接头失效概率高。同时不锈钢与低碳钢的异种金属焊接接头焊缝根部在核电一回路水环境中对应力腐蚀敏感，易发生开裂泄漏。如果核电主管道支管适配器与核电主管道焊接接头发生破裂将导致一回路失去冷却剂，将引入堆芯熔化风险，严重影响核安全和机组安全稳定运行。
发明内容
基于此，有必要针对现有核电主管道支管适配器与核电主管道全熔透焊接时，焊缝根部存在未融合和未焊透等焊接缺陷和不锈钢焊接接头焊缝根部在核电一回路水环境中对应力腐蚀敏感的问题，提供一种核电主管道异种金属支管焊接适配器，该适配器能够有效消除与核电主管道全溶透焊接时出现的焊缝根部未熔合和未焊透等焊接缺陷，优化与核电主管道焊接接头处的应力分布，并清除异种金属焊接接头的打底焊道，缓解了相应的环境致裂风险。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种核电主管道异种金属支管焊接适配器，包括管座和适配器；所述管座和适配器连接，所述管座底部设有管座定位柱，所述适配器内设盲孔，所述核电主管道上设有与管座定位柱相匹配的定位孔，所述支管适配器与核电主管道通过管座定位柱和定位孔定位并进行全熔透焊接连接；所述支管适配器与核电主管道之间的实心通过盲孔钻通。
工作原理：使用本发明的核电主管道异种金属支管焊接适配器时，在核电主管道相应位置加工与管座定位柱相匹配的定位孔，通过管座定位柱和定位孔实现支管适配器与核电主管道的定位并进行全熔透焊接连接，通过盲孔实现支管适配器与核电主管道之间的实心钻通，经现场实践验证，定位孔通径与管座定位柱通径相同时能够消除支管适配器与核电主管道之间的焊缝根部未焊透和未熔合现象。
进一步地，所述管座包括一体成型从下到上依次连接的管座定位柱、管座焊接坡口段和管座实心段；所述管座实心段上段两侧设有焊接坡口，所述管座实心段上段中间设有适配器定位孔，所述管座实心段中间段两侧设有凹槽，所述管座焊接坡口段两侧设有管座焊接坡口，所述管座实心段下端两侧通过管座焊接坡口与管座定位柱上端两侧连接。
进一步地，所述适配器包括一体成型从下到上依次连接的适配器实心段、过渡圆弧段、盲孔段和适配段；所述适配器实心段底部设有适配器定位柱，所述适配器实心段中间段两侧设有适配器焊接坡口，所述适配器焊接坡口下端与适配器定位柱上端连接；所述适配段中间开通孔，所述盲孔段内设盲孔，所述适配段的通孔与盲孔段内的盲孔通过坡口连接；所述过渡圆弧段两侧设有过渡圆弧，所述盲孔段下端两侧分别通过过渡圆弧与适配器实心段上端两侧连接；所述管座与适配器通过适配器定位柱和适配器定位孔定位，焊接坡口和适配器焊接坡口采用全熔透焊接填满。
进一步地，所述管座定位柱长度为9mm，直径为2.9-3mm。
进一步地，所述管座焊接坡口半径为8mm，用于减少局部应力集中；
进一步地，所述凹槽深度为2mm，宽度为3mm，用于大壁厚焊接过程中应力释放；
进一步地，所述管座实心段长度为21mm，直径为18.7-19.3mm；
进一步地，所述管座焊接坡口的坡口角度为33°-37°
进一步地，所述适配器定位孔深度为3mm，直径为5-5.1mm。
进一步地，所述适配器定位柱长度为5mm，直径为4.9-5mm。
进一步地，所述适配器焊接坡口的坡口角度为33°-37°。
进一步地，所述适配器实心段长度为18mm，直径为18.7-19.3mm。
进一步地，所述过渡圆弧半径为4.5mm，用于减少局部应力集中。
进一步地，所述盲孔的长度为19.2-20.8mm，直径为5mm，用于适配器与核电主管道连通安装时钻头定位。
进一步地，所述适配段的外径和壁厚与所匹配的仪表管相同，外径为10-10.1mm，内径为7-7.1mm，长度为37.2-38.8mm，壁厚1.6mm。
进一步地，所述适配段的通孔与盲孔段内的盲孔连接的坡口角度为13°-17°。适配段与仪表管之间采用不加填充金属的全位置自动焊接。
进一步地，所述管座由ASME SA105碳钢车削加工而成，整体表面粗糙度均为1.6；适配器适配段由核一级304L奥氏体不锈钢棒料车削加工而成，整体长度为91.2-92.8mm，整体表面粗糙度均为1.6；管座与核电主管道，以及管座与适配器适配段均采用全熔透钨极氩弧焊接而成，金属支管适配器与仪表管相连的一段采用不加填充金属的全位置自动焊接，焊接端头不开坡口。
本发明的有益技术效果：
本发明的核电主管道异种金属支管焊接适配器，能够有效消除小口径支管与核电主管道全溶透焊接时出现的焊缝根部未熔合和未焊透等焊接缺陷，优化与核电主管道焊接接头处的应力分布，并清除异种金属焊接接头的打底焊道，缓解了相应的环境致裂风险，适用于25mm-500mm碳钢主管道与3/8英寸不锈钢仪表管的焊接连接，保证承压条件和焊接质量，使主管道支管接头在寿期内完整可靠。
附图说明
图1为本发明的管座结构示意图；
图2为适配器适配段结构示意图；
图3为管座与适配器适配段焊接示意图；
图4为核电主管道定位孔结构示意图；
图5为管座与核电主管道焊接示意图；
图6为实心段与核电主管道钻通示意图；
图7为本发明的核电主管道异种金属支管焊接适配器安装示意图。
图中，1、管座定位柱；2、管座焊接坡口；3、凹槽；4、管座实心段；5、焊接坡口；6、适配器定位孔；7、适配器定位柱；8、适配器焊接坡口；9、适配器实心段；10、过渡圆弧；11、盲孔；12、适配段；13、核电主管道；14、定位孔。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上端”、“下端”、“上方”、“下方”、“外侧”、“内侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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设备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。
本发明提供一种核电主管道异种金属支管焊接适配器，包括管座和适配器；所述管座和适配器连接，所述管座底部设有管座定位柱1，所述适配器内设盲孔11，所述核电主管道13上设有与管座定位柱1相匹配的定位孔14，所述支管适配器与核电主管道通过管座定位柱1和定位孔14定位并进行全熔透焊接连接；所述支管适配器与核电主管道13之间的实心通过盲孔11钻通。
进一步地，所述管座包括一体成型从下到上依次连接的管座定位柱1、管座焊接坡口段和管座实心段4；所述管座实心段4上段两侧设有焊接坡口5，所述管座实心段4上段中间设有适配器定位孔6，所述管座实心段4中间段两侧设有凹槽3，所述管座焊接坡口段两侧设有管座焊接坡口2，所述管座实心段4下端两侧通过管座焊接坡口2与管座定位柱1上端两侧连接。
进一步地，所述适配器包括一体成型从下到上依次连接的适配器实心段9、过渡圆弧段、盲孔段和适配段12；所述适配器实心段9底部设有适配器定位柱7，所述适配器实心段9中间段两侧设有适配器焊接坡口8，所述适配器焊接坡口8下端与适配器定位柱7上端连接；所述适配段12中间开通孔，所述盲孔段内设盲孔11，所述适配段12的通孔与盲孔段内的盲孔11通过坡口连接；所述过渡圆弧段两侧设有过渡圆弧10，所述盲孔段下端两侧分别通过过渡圆弧10与适配器实心段9上端两侧连接；所述管座与适配器通过适配器定位柱7和适配器定位孔6定位，焊接坡口5和适配器焊接坡口8采用全熔透焊接填满。
进一步地，所述管座定位柱1长度为9mm，直径为2.9-3mm。
进一步地，所述管座焊接坡口2半径为8mm，用于减少局部应力集中。
进一步地，所述凹槽3深度为2mm，宽度为3mm，用于大壁厚焊接过程中应力释放。
进一步地，所述管座实心段4长度为21mm，直径为18.7-19.3mm；
进一步地，所述管座焊接坡口5的坡口角度为33°-37°
进一步地，所述适配器定位孔6深度为3mm，直径为5-5.1mm。
进一步地，所述适配器定位柱7长度为5mm，直径为4.9-5mm。
进一步地，所述适配器焊接坡口8的坡口角度为33°-37°。
进一步地，所述适配器实心段9长度为13mm，直径为18.7-19.3mm。
进一步地，所述过渡圆弧10半径为4.5mm，用于减少局部应力集中。
进一步地，所述盲孔11的长度为19.2-20.8mm，直径为5mm，用于适配器与核电主管道连通安装时钻头定位。
进一步地，所述适配段12的外径和壁厚与所匹配的仪表管相同，外径为10-10.1mm，内径为7-7.1mm，长度为37.2-38.8mm，壁厚1.6mm。
进一步地，所述适配段12的通孔与盲孔段内的盲孔11连接的坡口角度为13°-17°。适配段12与仪表管之间采用不加填充金属的全位置自动焊接。
进一步地，所述管座由ASME SA105碳钢车削加工而成，整体表面粗糙度均为1.6；适配器适配段由核一级304L奥氏体不锈钢棒料车削加工而成，整体长度为91.2-92.8mm，整体表面粗糙度均为1.6；管座与核电主管道，以及管座与适配器适配段均采用全熔透钨极氩弧焊接而成，金属支管适配器与仪表管相连的一段采用不加填充金属的全位置自动焊接，焊接端头不开坡口。
使用本发明的核电主管道用金属支管适配器时，在核电主管道13相应位置加工与管座定位柱1相匹配的定位孔14，通过管座定位柱1和定位孔14实现支管适配器与核电主管道13的定位并进行全熔透焊接连接，通过盲孔11实现支管适配器与核电主管道13之间的实心钻通，经现场实践验证，定位孔13通径与管座定位柱1通径相同时能够消除支管适配器与核电主管道13之间的焊缝根部未焊透和未熔合现象。
具体包括包括如下步骤：
1、将适配器定位柱7置于适配器定位孔6中进行组对定位。
2、焊接前对管座焊接坡口5和适配器焊接坡口8实施液体渗透检查。
然后采用全熔透焊接把管座焊接坡口5和适配器焊接坡口8填满，焊接过程中对该焊缝实施层间液体渗透检查，焊材选用ERNiCrFe-7A。
焊接完成后，对管座焊接坡口5和适配器焊接坡口8间的焊缝区实施液体渗透检查，外表面不允许任何线性显示和直径大于0.5mm的圆形显示，否则需进行局部修补。
对管座焊接坡口5和适配器焊接坡口8间的焊缝区实施射线检查，不允许任何未熔合缺陷、裂纹类显示和直径大于0.5mm的圆形显示。对于该焊缝区域发现的超标缺陷，需返修消除。
3、在核电主管道相应位置加工定位孔。将管座定位柱1置于定位孔进行组对定位。
4、在管座实心段4和核电主管道间采用全熔透焊接技术把支管适配器与主管道连上，焊接过程中控制层间温度低于150℃，并对该焊缝实施层间液体渗透检查。
焊接完成后，对管座实心段4和主管道之间的焊缝区实施液体渗透检查，外表面不允许任何线性显示和直径大于0.5mm的圆形显示，否则需进行局部修补。
对管座实心段4和核电主管道之间的焊缝区实施射线检查，不允许任何未熔合缺陷、裂纹类显示和直径大于0.5mm的圆形显示。对于该焊缝区域发现的超标缺陷，需返修消除。
5、清除核电主管道内的加工碎屑。
6、将盲孔11与核电主管道之间的实心钻通。利用5mm钻头，从盲孔进入适配器，将实心段与支管道钻通。
7、将适配段12与仪表管之间采用不加填充金属的全位置自动焊接，焊接端头不开坡口。对该焊缝实施层间的液体渗透检查。
8、对适配段12和仪表管之间的焊缝区实施液体渗透检查，外表面不允许任何线性显示和直径大于0.5mm的圆形显示，否则需进行局部修补。
9、适配段12和仪表管之间的焊缝区实施射线检查，不允许任何未熔合缺陷、裂纹类显示和直径大于0.5mm的圆形显示。
10、对适配段12和仪表管之间的焊缝区发现的超标缺陷，需重新焊接。
经现场实践验证，定位孔14通径与管座定位柱1通径相同时能够消除支管适配器与核电主管道之间的焊缝根部未焊透和未熔合现象。
采用本专利技术发明的一种核电主管道用不锈钢支管适配器能够满足25mm-500mm不锈钢主管道与3/8英寸不锈钢仪表管的焊接连接，保证承压条件。精准的组队定位和娴熟的施工操作能够有效避免小口径支管焊接常见的未熔合、未焊透等焊接缺陷，使其在寿期内完整可靠。
本发明的核电主管道异种金属支管焊接适配器，能够直接实现大直径厚壁主管道与小径薄壁仪表管的连接；能够实现适配器与主管道的全熔透焊接，并通过去除根部焊道的方式消除焊缝根部的高残余应变区，缓解焊接接头在一回路介质条件下的应力腐蚀开裂倾向。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (17)
1.一种核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，包括管座和适配器；所述管座和适配器连接，所述管座底部设有管座定位柱(1)，所述适配器内设盲孔(11)，所述核电主管道(13)上设有与管座定位柱(1)相匹配的定位孔(14)，所述支管适配器与核电厂主管道通过管座定位柱(1)和定位孔(14)定位并进行全熔透焊接连接；所述支管适配器与核电厂主管道13之间的实心通过盲孔(11)钻通。
2.根据权利要求1所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述管座包括一体成型从下到上依次连接的管座定位柱(1)、管座焊接坡口段和管座实心段(4)；所述管座实心段(4)上段两侧设有焊接坡口(5)，所述管座实心段(4)上段中间设有适配器定位孔(6)，所述管座实心段(4)中间段两侧设有凹槽(3)，所述管座焊接坡口段两侧设有管座焊接坡口(2)，所述管座实心段(4)下端两侧通过管座焊接坡口(2)与管座定位柱(1)上端两侧连接。
3.根据权利要求2所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述管座焊接坡口(2)半径为8mm，用于减少局部应力集中。
4.根据权利要求2所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述凹槽(3)深度为2mm，宽度为3mm，用于大壁厚焊接过程中应力释放。
5.根据权利要求2所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述管座实心段(4)长度为21mm，直径为18.7-19.3mm。
6.根据权利要求2所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述管座焊接坡口(5)的坡口角度为33°-37°。
7.根据权利要求2所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述适配器定位孔(6)深度为3mm，直径为5-5.1mm。
8.根据权利要求1所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述适配器包括一体成型从下到上依次连接的适配器实心段(9)、过渡圆弧段、盲孔段和适配段(12)；所述适配器实心段(9)底部设有适配器定位柱(7)，所述适配器实心段(9)中间段两侧设有适配器焊接坡口(8)，所述适配器焊接坡口(8)下端与适配器定位柱(7)上端连接；所述适配段(12)中间开通孔，所述盲孔段内设盲孔(11)，所述适配段(12)的通孔与盲孔段内的盲孔(11)通过坡口连接；所述过渡圆弧段两侧设有过渡圆弧(10)，所述盲孔段下端两侧分别通过过渡圆弧(10)与适配器实心段(9)上端两侧连接；所述管座与适配器通过适配器定位柱(7)和适配器定位孔(6)定位，焊接坡口(5)和适配器焊接坡口(8)采用全熔透焊接填满。
9.根据权利要求3所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述适配器定位柱(7)长度为5mm，直径为4.9-5mm。
10.根据权利要求3所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述适配器焊接坡口(8)的坡口角度为33°-37°。
11.根据权利要求3所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述适配器实心段(9)长度为18mm，直径为18.7-19.3mm。
12.根据权利要求3所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述过渡圆弧(10)半径为4.5mm，用于减少局部应力集中。
13.根据权利要求3所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述盲孔(11)的长度为19.2-20.8mm，直径为5mm，用于适配器与核电厂主管道连通安装时钻头定位。
14.根据权利要求3所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述适配段(12)的外径和壁厚与所匹配的仪表管相同，外径为10-10.1mm，内径为7-7.1mm，长度为37.2-38.8mm，壁厚1.6mm。
15.根据权利要求14所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述适配段(12)的通孔与盲孔段内的盲孔(11)连接的坡口角度为13°-17°。适配段(12)与仪表管之间采用不加填充金属的全位置自动焊接。
16.根据权利要求1所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述管座定位柱(1)长度为9mm，直径为2.9-3mm。
17.根据权利要求1-16任意一项所述的核电主管道异种金属支管焊接适配器，其特征在于，所述管座由ASME SA105碳钢车削加工而成，整体表面粗糙度均为1.6；适配器适配段由核一级304L奥氏体不锈钢棒料车削加工而成，整体长度为91.2-92.8mm，整体表面粗糙度均为1.6；管座与核电厂主管道，以及管座与适配器适配段均采用全熔透钨极氩弧焊接而成，金属支管适配器与仪表管相连的一段采用不加填充金属的全位置自动焊接，焊接端头不开坡口。
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| CN202211498783.1A CN118081278A (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种核电主管道异种金属支管焊接适配器 |
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| CN202211498783.1A CN118081278A (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种核电主管道异种金属支管焊接适配器 |
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| CN118081278A true CN118081278A (zh) | 2024-05-28 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202211498783.1A Pending CN118081278A (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种核电主管道异种金属支管焊接适配器 |
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2022
- 2022-11-28 CN CN202211498783.1A patent/CN118081278A/zh active Pending
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