CN204632345U - 一种新型耐压壳 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种新型耐压壳，包括钩爪室、管座以及沿其自身轴向开设盲孔的行程套管，所述行程套管的盲孔开放端与钩爪室上端进行插入式焊接，所述钩爪室底端与管座的上端进行插入式焊接而形成下部焊缝，且所述下部焊缝为Ω焊缝，所述钩爪室以及管座均采用Inconel-690镍基合金材料。本实用新型的单个部分的加工周期短，可间接缩减耐压壳的制造成本，并且Inconel-690镍基合金材质的钩爪室与管件在高温下的力学和抗腐蚀性能优于传统的00Cr18Ni10N材质，使得耐压壳安装在反应堆压力容顶盖上的平均工况温度保持在350℃，超过反应堆正常工作的平均温度310℃，保证控制棒驱动机构的工作稳定性。

Description

一种新型耐压壳

技术领域

本实用新型涉及一种反应堆控制棒驱动系统，具体是指一种新型耐压壳。

背景技术

控制棒驱动机构安装在反应堆压力容器顶盖上，它能够按照指令带动控制棒组件在堆芯内上下运动，保持控制棒组件在指令高度；也可以通过断电释放控制组件，使其在重力作用下快速插入堆芯，完成反应堆的启动、调节功率、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能，而控制棒驱动机构的耐压壳则是反应堆压力边界的组成部分。根据我国核电站发展情况，我国在役的二代核电站多采用A型控制棒驱动机构，寿命要求为40年；为了提高控制棒驱动机构的使用寿命，三代控制棒驱动机构ML-B控制棒驱动机构使用寿命可提高到60年，且目前在建设的核电站多采用ML-B控制棒驱动机构，满足新一代核电装备对安全性和更高使用寿命要求。

B型驱动机构为贯穿件插入反应堆压力容器顶盖焊接后与顶盖形成一体，其中B型控制棒驱动机构耐压壳由密封壳（含贯穿件）、行程套管通过中部Ω焊缝组焊而成，其密封壳采用对接焊方式，并且采用盲孔型驱动杆行程套管，取消了上部Ω焊缝。一体化的密封壳采用异种钢对接焊的方式将密封壳和管座加工成一体整体，取消了下部Ω焊缝，大幅提高了抗疲劳和应力腐蚀能力，满足三代核电的要求。但是，该设计带来了极大的深孔加工和对接焊难度，工艺性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型耐压壳，在满足耐压壳上焊缝的疲劳强度和耐应力腐蚀能力达标的同时，降低焊接和深孔加工难度。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种新型耐压壳，包括钩爪室、管座以及沿其自身轴向开设盲孔的行程套管，所述行程套管的盲孔开放端与钩爪室上端进行插入式焊接，所述钩爪室底端与管座的上端进行插入式焊接而形成下部焊缝，且所述下部焊缝为Ω焊缝，所述钩爪室以及管座均采用Inconel-690镍基合金材料。本实用新型在B型控制棒驱动机构耐压壳的基础之上，其主体部分包括钩爪室、管座以及行程套管，且钩爪室与管座之间通过下部Ω焊缝连接，其中钩爪室与管座均采用Inconel-690镍基合金材料，大幅度提高了Ω焊缝的抗应力腐蚀能力和抗疲劳强度，满足三代核电60年使用寿命的同时，耐压壳可进行分段加工制造，即钩爪室与管座脱离进行插入式焊接，进而缩短耐压壳内部的孔隙的轴向深度，方便对钩爪室与管座进行单独的深孔加工，以保证耐压壳内部深孔的加工精度。并且其单个部分的加工周期短，可间接缩减耐压壳的制造成本，并且Inconel-690镍基合金材质的钩爪室与管座在高温下的力学和抗腐蚀性能优于传统的00Cr18Ni10N材质，使得耐压壳安装在反应堆压力容顶盖上的平均工况温度保持在350℃，超过反应堆正常工作的平均温度310℃，保证控制棒驱动机构的工作稳定性。

进一步地，所述下部焊缝的材料为Inconel-690镍基合金材料。由于管座与钩爪室之间需要进行插入式焊接，且将焊接形成的Ω焊缝采用Inconel-690镍基合金材料，使得管座与钩爪室之间的焊接相容性进一步提高，确保钩爪室下部焊缝的耐腐蚀性。

进一步地，所述行程套管盲孔开放端与钩爪室的上端焊接形成中部焊缝，且所述中部焊缝为Ω焊缝。行程套管与钩爪室之间通过焊接连接，且所述中部焊缝同样采用Ω焊缝以对行程套管与钩爪室的连接部进行密封，进而确保钩爪室中部焊缝的耐腐蚀性能。

进一步地，在所述钩爪室的内圆周壁沿其轴向向上依次设置有呈环形且内径递增的限位面与定位止口面，且在所述定位止口面上设有连接螺纹，所述行程套管底端端面与限位面、以及所述行程套管侧壁与定位止口面两两相配合。在钩爪室的内圆周壁上依次设置有限位面与定位止口面，即在实现行程套管与钩爪室上端的连接时，旋转行程套管使其的底端端面与限位面接触，而行程套管的侧壁则与定位止口面上的连接螺纹配合，使得行程套管在短时间内固定在其恰当的工位再进行焊接，缩短耐压壳的加工周期，同时确保中部焊缝的密封性能。

进一步地，所述行程套管盲孔开放端与钩爪室的上端焊接形成中部焊缝，且所述中部焊缝为角焊缝。在行程套管与钩爪室上端内壁连接固定后，开始对两者外露的连接部分进行焊接密封，作为优选，本实用新型采用角焊，即将两个焊角分别嵌入行程套管以及钩爪室上，使得行程套管与钩爪室的连接部分相熔构成一个整体，以保证在使用过程中钩爪室的耐腐蚀性以及疲劳强度达到耐压壳60年使用寿命的标准要求。

耐压壳的加工制造工艺：

1、采用经过检验合格的Inconel-690镍基合金锻件将行程套管、钩爪室和管座分别加工成型；

2、将行程套管插入钩爪室中，利用钩爪室和行程套管的定位止口面上的连接螺纹以及限位面，完成钩爪室和行程套管的组对；

3、采用角焊接完成钩爪室与行程套管之间的密封，又或是采用Inconel-690镍基合金专用焊丝完成钩爪室与行程套管之间的中部Ω焊接；

4、将管座上端插入钩爪室的下端，采用Inconel-690镍基合金专用焊丝完成钩爪室和管座的下部Ω焊接。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型的下部Ω焊缝采用镍基材料，其具有优越的抗腐蚀能力和疲劳强度能够满足三代驱动机构60年使用寿命的要求；

2、本实用新型中钩爪室与管座为独立的个体，使得其内孔的轴向长度相对于B型控制棒驱动机构耐压壳的一体化钩爪室的内孔长度变短，并且管座取消了下部对接焊，致使制造加工难度进一步降低，而其加工周期也相应缩短；

3、本实用新型中采用的Inconel-690镍基合金在常温力学性能高于00Cr18Ni10N不锈钢，更重要的是耐压壳的工况温度350℃下力学性能整体高于00Cr18Ni10N不锈钢，进而保证了耐压壳在平均工况温度310℃下的稳定工作性能，进而提高耐压壳的使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为钩爪室的结构示意图；

图3为实施例2的结构示意图；

图4为实施例2中钩爪室的结构示意图；

图5为中部焊缝的局部放大图；

图6为下部焊缝的局部放大图；

附图中标记及相应的零部件名称：

1-行程套管、2-中部焊缝、3-钩爪室、4-下部焊缝、5-管座、6-限位面、7-定位止口面。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1、图2、图5和图6所示，本实施例包括钩爪室3、管座5以及沿其自身轴向开设盲孔的行程套管1，所述行程套管1的盲孔开放端与钩爪室3上端进行插入式焊接，所述钩爪室3底端与管座5的上端进行插入式焊接而形成下部焊缝4，且所述下部焊缝4为Ω焊缝，所述钩爪室3以及管座5均采用Inconel-690镍基合金材料，所述下部焊缝4的材料为Inconel-690镍基合金材料，所述行程套管1盲孔开放端与钩爪室3的上端焊接形成中部焊缝2，且所述中部焊缝2为Ω焊缝。

本实用新型在B型控制棒驱动机构耐压壳的基础之上，其主体部分包括钩爪室3、管座5以及行程套管1，且钩爪室3与管座5之间通过下部Ω焊缝连接。其中钩爪室3与管座5均采用Inconel-690镍基合金材料，大幅度提高了Ω焊缝的抗应力腐蚀能力和抗疲劳强度，满足三代核电60年使用寿命的同时，耐压壳可进行分段加工制造，即钩爪室3与管座5脱离进行插入式焊接，进而缩短耐压壳内部的孔隙的轴向深度，方便对钩爪室3与管座5进行单独的深孔加工，以保证耐压壳内部深孔的加工精度，并且其单个部分的加工周期短，可间接缩减耐压壳的制造成本，并且Inconel-690镍基合金材质的钩爪室3与管座5在高温下的力学和抗腐蚀性能优于传统的00Cr18Ni10N材质，使得耐压壳安装在反应堆压力容顶盖上的平均工况温度保持在350℃，超过反应堆正常工作的平均温度310℃，保证控制棒驱动机构的工作稳定性；由于管座5与钩爪室3之间需要进行插入式焊接，且将焊接形成的Ω焊缝采用Inconel-690镍基合金材料，使得管座5与钩爪室3之间的焊接相容性进一步提高，确保钩爪室3下部焊缝4的耐腐蚀性。

其中，行程套管1与钩爪室3之间通过焊接连接，且所述中部焊缝2同样采用Ω焊缝以对行程套管1与钩爪室3的连接部进行密封，进而确保钩爪室3中部焊缝2的耐腐蚀性能。

实施例2

如图3和图4所示，本实施例在所述钩爪室3的内圆周壁沿其轴向向上依次设置有呈环形且内径递增的限位面6与定位止口面7，且在所述定位止口面7上设有连接螺纹，所述行程套管1底端端面与限位面6、以及所述行程套管1侧壁与定位止口面7两两相配合，所述行程套管1盲孔开放端与钩爪室3的上端焊接形成中部焊缝2，且所述中部焊缝2为角焊缝。

在钩爪室3的内圆周壁上依次设置有限位面6与定位止口面7，即在实现行程套管1与钩爪室3上端的连接时，旋转行程套管1使其的底端端面与限位面6接触，而行程套管1的侧壁则与定位止口面7上的连接螺纹配合，使得行程套管1在短时间内固定在其恰当的工位再进行焊接，缩短耐压壳的加工周期，同时确保中部焊缝2的密封性能；在行程套管1与钩爪室3上端内壁连接固定后，开始对两者外露的连接部分进行焊接密封，作为优选，本实用新型采用角焊，即将两个焊角分别嵌入行程套管1以及钩爪室3上，使得行程套管1与钩爪室3的连接部分相熔构成一个整体，以保证在使用过程中钩爪室3的耐腐蚀性以及疲劳强度达到耐压壳60年使用寿命的标准要求。

实施例3

如图1~6所示，本实施例在实施例1和实施例2的基础之上，

耐压壳的加工制造工艺：

1、采用经过检验合格的Inconel-690镍基合金锻件将耐压壳和管座5分别加工成型；

2、将行程套管1插入耐压壳中，利用耐压壳和行程套管1的定位止口面7上的连接螺纹以及限位面6，完成耐压壳和行程套管1的组对；

3、采用角焊接完成耐压壳与行程套管1之间的密封，又或是采用Inconel-690镍基合金专用焊丝完成耐压可与行程套管1之间的中部Ω焊接；

4、将管座5上端插入耐压壳的下端，采用Inconel-690镍基合金专用焊丝完成耐压壳和管座5的下部Ω焊接。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型耐压壳，包括钩爪室（3）、管座（5）以及沿其自身轴向开设盲孔的行程套管（1），其特征在于：所述行程套管（1）的盲孔开放端与钩爪室（3）上端进行插入式焊接，所述钩爪室（3）底端与管座（5）的上端进行插入式焊接而形成下部焊缝（4），且所述下部焊缝（4）为Ω焊缝，所述钩爪室（3）以及管座（5）均采用Inconel-690镍基合金材料。

2.根据权利要求1所述的一种新型耐压壳，其特征在于：所述下部焊缝（4）的材料为Inconel-690镍基合金材料。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型耐压壳，其特征在于：所述行程套管（1）盲孔开放端与钩爪室（3）的上端焊接形成中部焊缝（2），且所述中部焊缝（2）为Ω焊缝。

4.根据权利要求1或2所述的一种新型耐压壳，其特征在于：在所述钩爪室（3）的内圆周壁沿其轴向向上依次设置有呈环形且内径递增的限位面（6）与定位止口面（7），且在所述定位止口面（7）上设有连接螺纹，所述行程套管（1）底端端面与限位面（6）、以及所述行程套管（1）侧壁与定位止口面（7）两两相配合。

5.根据权利要求4所述的一种新型耐压壳，其特征在于：所述行程套管（1）盲孔开放端与钩爪室（3）的上端焊接形成中部焊缝（2），且所述中部焊缝（2）为角焊缝。