CN202741970U - 一种封头立式多支柱焊接防变形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种封头立式多支柱焊接防变形装置，包括固定环构件，在固定环构件的圆环状板上开设定位销孔，支柱组件底板底端开设有定位销孔，定位销装配于定位销孔中，在固定环构件的盖板上设置V形板，V形板与半环对接，卡接于支柱组件（8）上部外侧。该装置通过多支柱整体装焊、精确装配定位、刚性固定、预变形措施，克服了封头立式多支柱焊接过程易变形的问题。

Description

一种封头立式多支柱焊接防变形装置

技术领域

本实用新型涉及防变形装置，具体涉及一种封头立式多支柱焊接防变形装置。

背景技术

堆芯补水箱（CMT）是核电厂核岛主要设备之一，属于立式容器结构，主要由上封头、筒体、下封头组成。下封头有8个用于现场安装固定的支柱组件，该支柱组件由支柱和支柱底板焊接而成。

因为其核安全等级很高，故对其装配、焊接质量有较高要求。装焊时支柱组件轴线与封头轴线平行，均布在以封头轴线为中心的Φ3403.6mm的圆周上，各支柱组件相对封头四中心线的位置度为Φ4mm，装焊成形后支柱底板至封头坡口端面的高度距离为1460±0.5mm。

然而，支柱组件与封头相焊一端的坡口形式属于变角度异形坡口，焊接量大且单个支柱焊缝形式不对称，焊接时极易因为变形而达不到产品的技术要求。在以往的核电及石化容器产品中未遇到过此类坡口焊接形式，国内外对于此类支柱焊接防变形经验未见相关报道。

实用新型内容

鉴于上述现状，为了实现精确的坡口焊接，本发明人进行锐意研究，结果发现，可以使用立式多支柱焊接防变形装置，通过多支柱整体装焊、精确装配定位、刚性固定、预变形措施达到限制焊接变形，满足装焊精度的要求，从而完成本实用新型。

本实用新型的目的在于提供以下方面：

（1）一种封头立式多支柱焊接防变形装置，其特征在于，该装置包括固定环构件（5），固定环构件（5）包括盖板（11）、立板（12）、肋板（13）、底板（14）和圆环状板（15）焊接，其中，立板（12）和肋板（13）设置于底板（14）上，盖板（11）设置于立板（12）和肋板（13）上，圆环状板（15）设置于底板（14）上，并与肋板（13）抵接，

在圆环状板（15）上开设定位销孔，支柱组件（8）底板底端开设有定位销孔，定位销（6）装配于圆环状板（15）上开设的定位销孔中和支柱组件（8）底端开设的定位销孔中，

在盖板（11）上设置V形板（2），V形板（2）与半环（1）对接，V形曲线结构内侧和半环（1）内侧卡接于支柱组件（8）上部外侧。

（2）如上述（1）中所述的封头立式多支柱焊接防变形装置，其特征在于，圆环状板（15）设置于底板（14）上，通过焊接连接。

（3）如上述（1）或（2）中所述的封头立式多支柱焊接防变形装置，其特征在于，在盖板（11）上设置V形板（2），通过螺栓紧固。

（4）如上述（1）-（3）中任一项所述的封头立式多支柱焊接防变形装置，其特征在于，半环（1）两端为直段部分，该直段部分设有螺栓孔，该直段部分与V形板（2）的V形曲线结构内侧端部对接，V形板（2）的V形曲线结构内侧端部设置螺栓孔，通过螺栓紧固。

（5）如上述（1）-（4）中任一项所述的封头立式多支柱焊接防变形装置，其特征在于，半环（1）的轴向厚度与V形板（2）的厚度相同。

（6）如上述（1）-（5）中任一项所述的封头立式多支柱焊接防变形装置，其特征在于，立板（12）和肋板（13）的高度相同，为支柱组件（8）高度和变角度坡口高度之差，以确保V形板（2）和半环（1）装卡到支柱最高处且不影响变角度坡口的加工及焊接。

根据本实用新型提供的封头立式多支柱焊接防变形装置，通过多支柱整体装焊、精确装配定位、刚性固定、预变形措施，克服了封头立式多支柱焊接过程易变形的问题，在实际应用过程中满足堆芯补水箱支柱组件与封头装焊后的各项技术指标。

附图说明

图1示出根据本实用新型优选实施方式的封头立式多支柱焊接防变形装置示意图。

图2示出根据本实用新型优选实施方式的封头立式多支柱焊接防变形装置示意图。

图3示出根据本实用新型优选实施方式的固定环构件中圆环状板上的孔-销配合结构示意图。

图4示出根据本实用新型优选实施方式的半环的结构示意图。

图5示出根据本实用新型优选实施方式的V形板结构示意图。

图6示出根据本实用新型优选实施方式的固定环构件中圆环状板的结构示意图。

附图标记说明：

1-半环

2-V形板

3-螺栓

4-螺栓

5-固定环构件

6-定位销

7-螺栓

8-支柱组件

9-封头

11-盖板

12-立板

13-肋板

14-底板

15-圆环状板

具体实施方式

下面结合附图通过示例性具体实施方式对本实用新型进行详细说明。本实用新型的特点和优点将随着这些描述变得更为清楚、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。

在根据本实用新型的优选实施方案中，如图1-图5所示，提供一种封头立式多支柱焊接防变形装置，其特征在于，该装置包括固定环构件（5），固定环构件（5）包括盖板（11）、立板（12）、肋板（13）、底板（14）和圆环状板（15）焊接，其中，立板（12）和肋板（13）设置于底板（14）上，盖板（11）设置于立板（12）和肋板（13）上，圆环状板（15）设置于底板（14）上，并与肋板（13）抵接，

在圆环状板（15）上开设定位销孔，支柱组件（8）底端开设有定位销孔，定位销（6）装配于圆环状板（15）上开设的定位销孔中和支柱组件（8）底端开设的定位销孔中，支柱组件（8）通过螺栓（4）紧固于圆环状板（15）上，

在盖板（11）上设置V形板（2），V形板（2）通过螺栓（3）紧固于盖板（11）上，V形曲线结构内侧和半环（1）内侧卡接于支柱组件（8）上部外侧，V形板（2）与半环（1）对接，并通过螺栓（7）紧固。

在根据本实用新型的优选实施方案中，利用高精度数控机床在固定环上加工出位置、尺寸精度都较高的定位销孔，该定位销孔的分布圆直径为各支柱所在分布圆直径加上产品要求公差的上偏差，通过精密配合的定位销将8个支柱组件中各个支柱底板同时精确定位在防变形装置上，保证各支柱位置和精度的一致性，从而进行精确装配定位。

在根据本实用新型的优选实施方案中，在固定环构件（5）的圆环状板（15）上加工有高精度定位销孔，通过孔-销配合结构将支柱组件（8）精确定位，再利用螺栓（4）将支柱组件（8）下部刚性固定于固定环构件（5）上；半环（1）和V形板（2）通过螺栓（3）将各支柱组件（8）上部与固定环构件（5）进行刚性固定，即各支柱组件（8）整体刚性固定在固定环构件（5）上。由于该防变形装置为环形整体结构，故各支柱组件间焊接变形趋势得到相互约束。

关于定位销（6），可以如图2所示加工成直径不同的阶梯式，也可加工成直径单一的圆柱式，直径大小与固定环构件（5）的圆环状板（15）上的定位销孔直径以及支柱底板上的定位销孔直径相同。定位销（6）的尺寸可根据实际需要确定，例如直径在20mm～60mm范围内。

在进一步优选的实施方式中，定位销（6）与支柱组件（8）底板底端开设的定位销孔以及固定环构件（5）的圆环状板（15）上开设的定位销孔进行配加工，保证定位销（6）与定位销孔的配合间隙是0.05mm，销与孔配合长度不小于10mm，通过此高精度的孔-销配合可以确保8个支柱组件的初始安装精度，并且简化了支柱组件的安装工艺，无需通过特殊测量仪器即可实现8个支柱组件的精确安装定位，同样，孔-销的精密配合还能起到一定的限制焊接变形作用。

在根据本实用新型的优选实施方案中，通过固定环构件（5）将支柱组件固定，使8个支柱连为一体，形成相互约束的状态，进行刚性固定。

在根据本实用新型的优选实施方案中，该装置上的定位销孔在机加工时，按焊接变形趋势相反方向的位置精度的最大偏差，进行定位销孔的加工，最大限度地消除支柱组件焊接变形趋势，以此作为预变形措施，减小焊接时产生的形变。

在本实用新型中，利用防变形装置将8个支柱组件整体与封头试装，然后进行整体机加，保证所有支柱端部形成一致的相贯线形状，且支柱各个位置坡口大小均匀，有利于减少焊接变形

在进一步优选实施方案中，半环（1）的轴向厚度与V形板（2）的厚度相同，例如，厚度为20～40mm。优选地，半环（1)的径向宽度为25～55mm。

在根据本实用新型的优选实施方案中，如图5所示，V形板（2）一端为V形结构与支柱外圆相接触，其端部两螺纹孔大小和位置与半环（1）两端的螺栓孔相匹配；V形结构另一端加工有螺栓孔，用于与固定环构件（5）的盖板（11）进行固定；V形板（2）厚与度半环（1）的轴向厚度相同，为25～55mm。

在进一步优选的实施方案中，如图6所示，固定环构件（5）由盖板（11）、立板（12）、肋板（13）、底板（14）和圆环状板（15）焊接而成。立板（12）及肋板（13）高度根据支柱组件（8）高度和坡口高度而定，保证V形板（2）和半环（1）装卡到支柱最高处且不影响变角度坡口的加工及焊接，优选地，立板（12）和肋板（13）的高度相同，为支柱组件高度和变角度坡口高度之差。

在进一步优选的实施方式中，为便于支柱组件与封头装配时找正，固定环构件（5）上需加工有定位基准，即支柱组件安装高度基准和与封头中心线同轴的径向基准。

在进一步优选的实施方式中，关于圆环状板（15），其内圆直径根据支柱在封头上的分布直径而定，其宽度取决于支柱直径或支柱底板宽度，其厚度由固定环构件强度计算而定，一般情况下不小于40mm。

根据本实用新型优选实施方式的封头立式多支柱焊接防变形装置，既具备精确装配定位功能，又起到防变形效果，在产品制造完成后最终测得各支柱位置度完全满足图纸各项要求，不仅为AP 1000核电机组核岛设备自主化制造提供了技术保障，同时为其他核电或石化容器产品类似结构焊接防变形问题的解决提供了经验借鉴。此外，本实用新型也为变角度异形坡口焊接结构的防变形研究提供了可借鉴经验。

以上通过优选的具体实施方式对本实用新型进行了范例性说明。不过需要声明的是，这些具体实施方式仅是对本实用新型的阐述性解释，并不对本实用新型的保护范围构成任何限制，在不超出本实用新型精神和保护范围的情况下，本领域技术人员可以对本实用新型技术内容及其实施方式进行各种改进、等价替换或修饰，这些均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种封头立式多支柱焊接防变形装置，其特征在于，该装置包括固定环构件（5），固定环构件（5）包括盖板（11）、立板（12）、肋板（13）、底板（14）和圆环状板（15）焊接，其中，立板（12）和肋板（13）设置于底板（14）上，盖板（11）设置于立板（12）和肋板（13）上，圆环状板（15）设置于底板（14）上，并与肋板（13）抵接， 

在圆环状板（15）上开设定位销孔，支柱组件（8）底板底端开设有定位销孔，定位销（6）装配于圆环状板（15）上开设的定位销孔中和支柱组件（8）底端开设的定位销孔中， 

在盖板（11）上设置V形板（2），V形板（2）与半环（1）对接，V形曲线结构内侧和半环（1）内侧卡接于支柱组件（8）上部外侧。 

2.如上述权利要求中所述的封头立式多支柱焊接防变形装置，其特征在于，圆环状板（15）设置于底板（14）上，通过焊接连接。 

3.如上述权利要求中所述的封头立式多支柱焊接防变形装置，其特征在于，在盖板（11）上设置V形板（2），通过螺栓紧固。 

4.如上述权利要求1中所述的封头立式多支柱焊接防变形装置，其特征在于，半环（1）两端为直段部分，该直段部分设有螺栓孔，该直段部分与V形板（2）的V形曲线结构内侧端部对接，V形板（2）的V形曲线结构内侧端部设置螺栓孔，通过螺栓紧固。 

5.如上述权利要求1中所述的封头立式多支柱焊接防变形装置，其特征在于，半环（1）的轴向厚度与V形板（2）的厚度相同。 

6.如上述权利要求1中所述的封头立式多支柱焊接防变形 装置，其特征在于，立板（12）和肋板（13）的高度相同，为支柱组件（8）高度和变角度坡口高度之差，以确保V形板（2）和半环（1）装卡到支柱最高处且不影响变角度坡口的加工及焊接。 

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