ES2255874B2 - Procedimiento de fijacion de un tubo en un escariado transversal de una pared esferica y dispositivo de deposito de metal de incorporacion en un fresado. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de fijación de un tubo en un escariado transversal de una pared esférica y dispositivo de depósito de metal de incorporación en un fresado. Se labra un fresado anular (7) en la superficie interna de la pared esférica (4) alrededor de una zona de que atraviese la pared (4) por escariado (5) de fijación del tubo. Se realiza el depósito del primer metal de incorporación (8) en el fresado (7) y se procede al escariado (5) por perfusión de una parte de la pared esférica rodeada por el fresado (8). Se acopla de forma ajustada el tubo (3) en el escariado (5) y se deposita un segundo metal de incorporación (12) en el fresado (7), alrededor del tubo (3) para soldar el tubo (3) al primer metal de incorporación (8). Se realiza al menos un depósito del primer y del segundo metal de incorporación (8, 12) en el fresado (7) de manera automática haciendo girar la antorcha de soldadura (20) alrededor del eje geométrico (10) del escariado (5) desplazándola en dirección (Z) paralela al eje (10)del escariado (5) y haciéndola pivotar alrededor del eje (26) ortogonal al eje (10) del escariado (5) durante la rotación.
Description
Procedimiento de fijación de un tubo en un
escariado transversal de una pared esférica y dispositivo de
depósito de metal de incorporación en un fresado.
La invención se refiere a un procedimiento de
fijación de un tubo de forma sensiblemente cilíndrica en un
escariado transversal de una pared esférica y un dispositivo de
depósito de un metal de incorporación en un fresado. En particular,
la invención se refiere a un procedimiento de fijación de un
adaptador en la tapa de la cuba de un reactor nuclear de agua a
presión.
Los reactores nucleares enfriados a través del
agua a presión comprenden generalmente una cuba de forma cilíndrica
dispuesta en servicio con su eje vertical, teniendo una extremidad
inferior del tabique cilíndrico compuesta por un fondo abombado
unido a una extremidad inferior del tabique cilíndrico de la cuba y
una extremidad superior compuesta por una abrazadera de una tapa
normalmente de forma hemisférica que puede ir unida a la cuba de
manera estanca al agua a presión contenida en la cuba durante el
funcionamiento del reactor nuclear. Después del enfriamiento y
despresurización del circuito primario del reactor nuclear, la tapa
se puede desmontar accediendo al interior de la cuba en la que se
encuentra el corazón del reactor nuclear.
Por norma general, el ajuste de la reactividad
del corazón nuclear se realiza a través de un cuadro de mandos
fabricado en material absorbente el cual es introducido de forma
vertical en el interior del corazón del reactor nuclear. El cuadro
de mandos de un reactor nuclear va sujeto a la extremidad inferior
de los vástagos de control que atraviesan la tapa de la cuba dentro
de adaptadores tubulares de forma normalmente cilíndrica en los
cuales van fijados los mecanismos de desplazamiento del cuadro de
mandos en dirección vertical.
Durante su funcionamiento se vigila la
temperatura del interior del corazón del reactor nuclear a través de
columnas de termopares que atraviesan igualmente la tapa de la cuba
y el interior de los adaptadores.
Así, la tapa de la cuba está atravesada por una
serie de adaptadores de forma tubular cilíndricos fijados uno a uno
al interior del escariado con eje vertical (en la posición de
servicio de la tapa sobre la cuba), los diversos adaptadores están
repartidos siguiendo las diversas hileras y zonas anulares de la
tapa teniendo por eje el eje vertical común a la cuba y a la tapa en
la que se encuentra el centro de la pared esférica de la tapa de la
cuba. Siguiendo la posición en la tapa de la cuba, los escariados de
paso de los adaptadores, que se encuentran en paralelo al eje de la
tapa de la cuba, tienen un eje que forma un ángulo agudo variable
con el radio de la tapa hemisférica pasando por un punto del eje del
escariado. En especial, una de estas hileras anulares de escariado
que atraviesan la tapa de la cuba está dispuesta de manera que los
ejes de los escariados hagan un ángulo de unos 38º con los radios
correspondientes de la tapa de la cuba hemisférica. De forma
general, los ejes de los escariados no pasan por el centro de la
tapa hemisférica (a excepción del escariado dispuesto siguiendo el
eje vertical de la cuba) y la intersección del escariado de forma
cilíndrica con las paredes externa e interna de la tapa de la cuba
presentan una forma compleja.
Los adaptadores que atraviesan la tapa de la
cuba presentan un saliente por encima de la tapa al cual se sujetan
en particular los mecanismos de desplazamiento del cuadro de mandos
y una parte del saliente bajo la tapa de la cuba, con respecto a la
superficie interna de la tapa, de menor largura que la parte
superior destinada expresamente a recibir un cono de reacoplamiento
de las varillas de mando.
Los tubos de adaptación están fabricados
normalmente en una aleación de níquel, mientras que la aleación 690
y la tapa de la cuba son de acero débilmente aleado con hierro y
revestido en su superficie interna de una capa de acero inoxidable.
Los tubos adaptadores se deben fijar en los escariados que
atraviesan la tapa de manera que queden totalmente estancos con
respecto al agua a presión que contiene la cuba durante el
funcionamiento del reactor nuclear (a una temperatura del orden de
320ºC y una presión de unos 155 bars) y que pueda resistir la
presión interna de la cuba.
Los tubos adaptadores van unidos de forma
continua en los escariados que atraviesan la tapa de la cuba, y van
soldados a la parte interior de la tapa de la cuba fabricada en
acero débilmente aleado y recubierto de acero inoxidable. En cada
una de las zonas de la parte interna de la tapa por las que pasa un
tubo adaptador, se efectúa el fresado anular destinado a rodear el
escariado de paso del tubo adaptador y se deposita en el fresado por
soldadura (generalmente por la fusión de un hilo) de un metal de
aporte compatible metalúrgicamente con el material del tubo
adaptador. A continuación se perfora la tapa para poder realizar el
escariado de paso del adaptador, la fijación pegada del adaptador en
el escariado y la soldadura del adaptador por depósito de un metal
de incorporación en una parte del fresado alrededor del adaptador,
para fijar el mismo en la capa de metal de incorporación colocado
con anterioridad.
La operación de depósito de una capa de metal de
incorporación en el fresado anular, anterior a la perforación del
escariado es denominada generalmente con el término
"empaste".
Hasta aquí las operaciones de depósito previo de
un primer metal de incorporación en el fresado anular, antes de la
perforación del escariado y la soldadura del tubo adaptador por
depósito de un segundo metal de incorporación en el resto del
fresado, después de la perforación del escariado para el montaje de
un tubo adaptador, realizadas de forma manual, en especial debido a
la compleja forma de las superficies de enlace de los adaptadores y
de la parte interna de la tapa de la cuba.
Dichas operaciones son largas y costosas, y
necesitan numerosos controles puesto que la soldadura no debe
presentar defecto alguno. El número de tubos adaptadores fijados en
una tapa de cuba de importancia (por ejemplo, 65 ó 77 tubos
adaptadores según el tipo de reactor nuclear) hacen que esta
operación sea extremadamente larga y costosa.
Por ello se recomienda disponer de métodos de
soldadura automáticos para realizar el empalme previsto y/o la
soldadura de los adaptadores en la pared esférica cóncava de la tapa
de una cuba.
De manera más general, puede ser interesante el
disponer de métodos de soldadura automáticos para tubos de forma
generalmente cilíndrica en paredes esféricas, en particular si estos
tubos van fijados de manera que sus ejes no pasen por el centro de
la pared esférica.
La finalidad de la presente invención es
proponer un procedimiento de fijación para tubos de forma esférica
cilíndrica en un escariado que atraviese una pared esférica, en el
cual se utilice el fresado anular en la superficie interna de la
pared esférica hasta la periferia de una zona de paso de la pared
esférica por el escariado de fijación de un tubo, realizándose el
depósito de un primer metal de incorporación en el fresado, se usa
el metal de incorporación y se efectúa el escariado por perfusión de
una parte de la pared esférica rodeada por el fresado, se realiza
una unión ajustada del tubo en el escariado y se deposita un segundo
metal de incorporación en el fresado, alrededor del tubo, para
soldar este al primer metal de incorporación depositado en el
fresado; este procedimiento puede realizarse en un corto espacio de
tiempo y con resultados de buena calidad.
Con este fin se realiza al menos un depósito del
primer y del segundo metal de incorporación en el fresado de manera
automática a través de las siguientes operaciones:
- Haciendo girar una antorcha de soldadura
automática con alimentación autónoma en metal de incorporación y un
medio de fusión del metal de incorporación alrededor del eje
geométrico del escariado de fijación del tubo cilíndrico y
- Llevando la antorcha de soldadura automática
en paralelo al eje del escariado y haciendo bascular la antorcha
alrededor del eje ortogonal del eje geométrico del escariado,
durante la rotación de la antorcha de soldadura, consiguiendo así
depositar el metal de incorporación en el fresado en forma de cordón
de soldadura de características constantes.
Según realizaciones particulares tomadas
aisladamente o en conjunto:
- Se realiza el depósito de al menos uno de los
primeros metales de incorporación y del segundo metal de
incorporación de manera automática por sucesivos pasos para colocar
diferentes cordones de soldadura a lo largo del perímetro del
fresado anular y yuxtapuestos en dirección perpendicular al eje del
escariado de fijación del tubo, desplazando la cabeza de soldadura a
una distancia fija predeterminada, en dirección perpendicular al eje
del escariado de fijación del tubo entre dos pasos de soldadura
sucesivos;
- Se realiza el fresado anular por uso guardando
una reserva de metal de la pared esférica en el interior del fresado
anular, siguiendo el eje geométrico del escariado de fijación del
tubo, se fija un árbol en la abertura en la misma dirección del eje
de escariado, se monta una cabeza de soldadura rotativa de una
instalación de soldadura automática en el árbol para que empiece a
rotar alrededor del eje del escariado, y se realiza de manera
automática el depósito del primer metal de incorporación en el
fresado anular por la puesta en rotación de la cabeza de soldadura
del dispositivo de soldadura automático alrededor del eje de
escariado sobre el árbol:
- Una vez realizado el acoplamiento ajustado del
tubo en el escariado que atraviesa la pared esférica, se fija, en el
interior del tubo, en una posición coaxial al mismo, un árbol de un
dispositivo de soldadura automático que contenga una cabeza de
soldadura de montaje rotativo sobre el árbol y se realiza la
soldadura automática del tubo sobre la pared esférica, haciendo
girar la cabeza de soldadura alrededor del eje sobre el árbol fijado
en el tubo;
- Para realizar de manera automática el depósito
de al menos el primer o el segundo material de incorporación en el
fresado, se regula la energía eléctrica de la antorcha de soldadura,
durante la rotación de la misma alrededor del eje geométrico del
escariado.
La invención se refiere también a un dispositivo
de depósito de un metal de incorporación en el fresado anular
utilizado en la pared esférica alrededor de una zona de perforación
de la pared esférica por un escariado de fijación de un tubo
cilíndrico en la pared esférica, caracterizada por el hecho de que
comprende un árbol sujeto a la pared siguiendo el eje de escariado
de fijación del tubo, una cabeza de soldadura montada de forma
rotativa sobre el árbol alrededor del eje de escariado que comprende
motores de puesta en rotación, un segundo carro motorizado de la
cabeza de rotación y direccionable en paralelo al eje de escariado
de fijación del tubo, una antorcha de soldadura pivotante alrededor
del eje ortogonal al eje de escariado de fijación del tubo y un
dispositivo motorizado de inclinación de la antorcha de soldadura
por pivotamiento alrededor del eje de rotación, sobre el segundo
carro y medios de accionamiento de desplazamiento del segundo carro
y un dispositivo reinclinación para mantener constante, en
inclinación y distancia, la posición de la antorcha de soldadura con
respecto al fresado de la pared esférica.
Según realizaciones particulares tomadas
aisladamente o en conjunto:
- El dispositivo comprende de un primer carro
motorizado móvil montado en la cabeza de soldadura en dirección
perpendicular al eje del árbol de la cabeza de soldadura sobre el
cual está montado de forma móvil, en paralelo al eje del árbol, el
segundo carro motorizado;
- El árbol del dispositivo de soldadura
automático está hecho de tal manera que puede fijarse en una
abertura perforada en la pared esférica a la parte central de una
reserva de metal en el interior del fresado, en la dirección del eje
del escariado de fijación del tubo, para realizar de manera
automática el depósito del primer metal de incorporación en
el
fresado:
fresado:
- El dispositivo comprende un medio de fijación
del árbol del dispositivo de soldadura automático en una disposición
coaxial al interior del escariado del tubo, por el soldado
automático del tubo en la pared esférica.
Para poder comprender la invención, vamos a
describir, a modo de ejemplo, haciendo referencia a las figuras
adjuntas en el anexo, un procedimiento de fijación automático
siguiendo la invención de un adaptador en la tapa de la cuba del
reactor nuclear.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
tapa de la cuba de un reactor nuclear de agua a presión en posición
casco.
La figura 2 es una vista longitudinal de la
parte inferior de fijación de un adaptador sobre la tapa de la
cuba.
La figura 3 es una vista longitudinal de una
parte de la pared de la cuba en posición bol en la zona de fijación
de un tubo adaptador, después de haber depositado el primer metal de
incorporación y antes de la perforación de la pared esférica.
La figura 4 es un esquema de un dispositivo de
soldadura por el depósito anterior en un fresado, de un primer metal
de incorporación por la fijación de un tubo adaptador por el
procedimiento automático según el invento.
La figura 5 es una vista longitudinal de una
parte de la pared de una tapa hemisférica después de haber colocado
el tubo adaptador en un escariado transversal de la pared.
La figura 6 es un esquema de un dispositivo de
soldadura automático por la puesta en marcha del procedimiento según
el invento en la soldadura del adaptador.
En la figura 1 se representa la tapa de la cuba
de un reactor nuclear de agua a presión designado de manera general
mediante la referencia numérica 1.
La tapa de la cuba consta de una abrazadera
anular 1a de gran grosor destinada a unirse a una abrazadera
formando la parte superior de la cuba. La abrazadera 1a está
atravesada por las aberturas 2 para que las clavijas de fijación de
la tapa de la cuba en la abrazadera de la misma puedan pasar.
La parte central 1b de la tapa de la cuba en
forma de casquete esférico está atravesada por diversas aberturas de
fijación de una pluralidad de adaptación 3 dispuestas con sus ejes
paralelos al eje de simetría de la tapa de la cuba. En la figura 1,
la tapa de la cuba 1 está situada en una posición llamada posición
casco, la tapa reposa en una superficie horizontal con ayuda de la
abrazadera 1a, el casquete esférico constituye la parte central 1b
de la tapa de la cuba, teniendo la parte abombada convexa enfocada
hacia arriba. Así dispuestos, el eje de la tapa de la cuba y los
adaptadores 3 están en posición vertical. Alrededor del conjunto de
adaptadores, (la tapa representada consta de 65 adaptadores) se
disponen un envase cilíndrico 1c sujeto a la tapa de la cuba lo que
permite colocar una envoltura de protección cilíndrica (no
representada) alrededor de los adaptadores.
Como se puede observar en la figura 1, los
adaptadores se reparten a lo largo de la superficie del casquete
esférico 1b formando la parte central de la tapa de la cuba,
seguidos de hileras anulares alrededor del eje de la cuba. Así, los
adaptadores, sin contar el adaptador central, tienen ejes verticales
que no coinciden con el eje ce la cuba, pasando por el centro de la
superficie esférica del casquete 1b.
En la figura 2 se representa, en corte vertical,
una zona de la pared 4 de la tapa de la cuba de gran grosor en forma
de casquete esférico. La parte representada de la pared 4
corresponde a una zona de fijación de un adaptador 3. En la zona de
fijación del adaptador 3, la pared 4 de la tapa de la cuba en forma
de casquete esférico (representada en posición casco) está
atravesada por una abertura 5 de acoplamiento y de fijación del tubo
adaptador 3. La pared 4 de la tapa de la cuba en acero débilmente
aleado ferrítico va recubierta en su interior por una capa de
revestimiento en acero inoxidable 6.
Una vez forjada y labrada la pared 4 de la tapa,
se procede, sobre la superficie cóncava interna de la tapa de la
cuba a la aplicación de una capa de acero inoxidable (de un 24% de
cromo y un 12% de níquel o un 20% de cromo y un 10% de níquel) a
partir de un proceso de soldadura de arco sumergido utilizando una
máquina alimentada por flejes de acero inoxidable.
Una vez implantada la capa de acero inoxidable
en la superficie interna de la pared 4 de la tapa de la cuba se
procede, en cada una de las zonas de fijación de un adaptador 3 en
la superficie interior de la tapa, a un fresado anular 7 cuya
sección disimétrica está representada en la figura 2. A continuación
se coloca, en le interior de los fresados 7 de forma anular, una
capa de empaste 8 y una aleación de níquel similar a la aleación
152, en caso de fijación de un adaptador 3 en aleación de níquel
690.
En la figura 3 se representa una zona de la
pared 4 de la tapa de la cuba en la cual ha sido labrado un fresado
anular 7 rodeando una zona en la cual se realizará ulteriormente un
escariado 5 para el paso de un tubo adaptador 3. En la figura 3, la
pared 4 de la tapa de la cuba está representada en posición bol, es
decir, en una posición en la cual la parte cóncava de la tapa de la
cuba está mirando hacia arriba. De manera convencional, en la figura
3, la pared 4 ha sido representada de forma prácticamente plana en
la zona atravesada por un adaptador extendiéndose en una débil
largura hacia la dirección circunferencial de la superficie interna
de la pared 4. Es decir, en la figura 3 se ha representado el eje 10
de perfusión del escariado 5 y la dirección radial 9 de la pared 4
en concurrencia con el eje 10 del escariado 5 en un punto central 0
de la zona de paso del adaptador. De manera convencional, para
facilitar su representación, la dirección radial 9 de la pared 4 ha
sido representada en disposición vertical.
El escariado 5 de paso de un adaptador
representado en la figura 3 se encuentra en una zona de la pared
esférica 4 en la que el ángulo entre el eje 10 del escariado 5 y la
dirección radial 9 es un poco superior a los 38º.
Después de haber labrado alrededor de la
dirección radial 9 el fresado anular disimétrico 7 cuyo perfil viene
representado en la figura 3 se realiza, por depósito de una primer
metal de incorporación, una capa de empaste 8, por ejemplo en
aleación Inconel 152, relabrada por fresado para obtener una
superficie interna 8 de la capa de empaste 8 como resultado
final.
Entonces se procede a la perforación siguiendo
la dirección axial 10, el escariado 5 atravesando la pared 4.
Como se puede apreciar en la figura 2, un
adaptador 3 va acoplado y fijado de manera contigua en el escariado
5. Para llevarlo a cabo se prevé un escariado 5 con un diámetro algo
inferior al diámetro exterior del adaptador 5 procediéndose al
montaje del adaptador 5 con azote líquido, es decir, acoplando el
adaptador 5 en su posición de montaje representada en la figura 2 en
el interior del escariado 5, una vez llevada a la temperatura del
azote líquido la parte inferior del adaptador 5. Mientras que el
adaptador 3 alcanza la temperatura de la pared 4 (generalmente una
temperatura del orden de 20ºC), la dilatación del tubo adaptador
asegura el montaje ajustado en una posición determinada dentro del
escariado 5. La parte inferior 3ª del adaptador 3 incluye un roscado
3b de montaje de un cono de acoplamiento de los mandos de control,
sobresaliendo ligeramente por debajo de la superficie inferior de la
tapa de la cuba (representada en posición casco en la figura 2). La
parte superior 3c del adaptador que sobresale por encima de la
superficie superior convexa de la pared 3 solo viene representada de
manera
parcial.
parcial.
A continuación se procede a la soldadura del
adaptador 3 en la tapa de la cuba por depósito de un metal de
incorporación 12 en la parte restante del fresado 7 después del
depósito y labrado de la capa de empaste 8, procediendo de este modo
a la unión metalúrgica del adaptador 3 en aleación de níquel con la
capa de empaste 8 que también presenta una aleación en níquel. El
segundo metal de incorporación 12 suele estar compuesto por la misma
aleación de níquel que la capa de empaste 8.
En la figura 4 se representa un dispositivo de
soldadura automático que puede utilizarse para la puesta en marcha
del procedimiento de depósito automático de metal de incorporación
según el invento.
Como sucede en la figura 3, se representa la
pared 4 de la tapa de la cuba en una zona de fijación de un
adaptador, en posición casco y con una dirección radial de la pared
4 vertical.
Una vez revestido el interior de la pared 4 de
la tapa de la cuba con una capa de acero inoxidable, se labra un
fresado anular 7 rodeando la zona de paso prevista para el
adaptador.
Se realiza el labrado del fresado anular 7
intentando conservar una reserva de metal 11 en la parte central del
fresado 7. Respecto a los anteriores procedimientos en los cuales se
realizaba el empaste de manera manual, para realizar la siguiente
operación de manera automática, como se representa en la figura 4,
se labra un fresado 7 de largura reducida, de valor constante
alrededor del perímetro del fresado e igual a un múltiplo de la
longitud de un cordón de soldadura colocado de manera automática. De
esta manera evitaremos colocar cordones de soldadura parciales para
proceder al empaste.
A continuación se perfora la reserva de metal 11
en su parte central y en la dirección 10 del eje geométrico teórico
del escariado en el cual se fijará el adaptador después de haber
procedido al empaste 8 y a la perforación de la pared 4 de la tapa.
Por ejemplo, en el caso de un adaptador como el que se representa en
la figura 2, el eje 10 forma, con la dirección normal o radial 9 de
la pared 4, un ángulo algo superior a los 38º. El dispositivo de
soldadura automático utilizado para el empaste 8, designado de
manera general por la referencia 14 incluye un eje 15 acoplado y
fijado al interior de una abertura 13 de dirección axial 0 realizada
anteriormente por perfusión en la reserva de metal 11 por la parte
central del fresado anular 7. En el eje 15 va montada la cabeza
rotativa 16 que incluye los medios 28 de entrenamiento en rotación
alrededor del eje geométrico 10 del árbol 15, como representa la
flecha curva 16'. La cabeza rotativa 16' lleva, por una parte, una
antorcha de soldadura automática 20 a través de un primer carro
motorizado 17 de desplazamiento radial, de un segundo carro
motorizado 18 de desplazamiento axial y de un dispositivo motorizado
de inclinación de antorcha 19 y, por otra parte, una bobina de hilo
de soldadura 21 para la alimentación de un hilo guía 22 orientada
hacia el electrodo 20 y alimentada por energía eléctrica de
soldadura, de manera que se forma un arco entre la extremidad del
electrodo 20' y el fondo del fresado 7. El hilo de soldadura 23
llevado por el hilo guía 22 por la bobina equipada de un dispositivo
de devanado motorizado 27 va unido al arco, con el fin de colocar un
cordón de soldadura en el fondo del fresado 7.
Es preferible que el hilo de soldadura 23 sea
un hilo recubierto cuya parte metálica sea de aleación de níquel,
por ejemplo, en aleación 152.
Para la soldadura automática, la cabeza de
soldadura 16 comienza a girar, como representa la flecha 16' gracias
a la motorización 28. Para realizar un cordón de soldadura en una
parte del fresado 7, se ajusta antes de empezar la posición de la
antorcha de soldadura 20 en la dirección Y perpendicular al eje 10
de rotación de la cabeza 16, gracias al carro 17. El carro 17 se
detiene y durante la rotación de la cabeza 16, se implanta un cordón
de soldadura elíptico en el fondo del fresado desplazando e forma
controlada la antorcha de soldadura 20 en la dirección axial Z
paralela al eje 10, con ayuda del carro 18 de desplazamiento
axial.
Para poder asegurar la posición constante del
electrodo 20' con respecto a la superficie en la que se realiza el
depósito del metal de incorporación, se regula el ajuste de la
inclinación de la antorcha 20 alrededor de un eje ortogonal al eje
del escariado y perpendicular al plano que contiene los ejes Y e Z,
con ayuda de un dispositivo de inclinación de la antorcha 19. De
igual manera, se ajusta en un valor constante la distancia entre la
extremidad del electrodo 20' y la superficie de depósito y la
inclinación del electrodo 20' de la antorcha con respecto a la
dirección del eje teórico del escariado. El hilo de aportación 23
que es llevado de forma reglada hacia el arco producido por el
electrodo de fusión 20' asegura la colocación de un cordón de
soldadura de características constantes.
Durante la rotación de la cabeza de soldadura
16, el desplazamiento del carro en la dirección axial Z y la
inclinación de la antorcha 20 así como la energía eléctrica de
soldadura y el rendimiento lineal del hilo de soldadura 23 se
ejecutan de manera programada. Gracias a una unidad de control 30
del dispositivo de soldadura automático 14, para producir un cordón
de soldadura de características constantes. En particular, la
energía eléctrica de soldadura y el rendimiento del hilo de
aportación se adaptan al desarrollo de la rotación de la cabeza de
soldadura para obtener un empaste regular.
Como ya hemos descrito, una vez aplicada la capa
de empaste 8 en el fresado anular 7, se efectúa el labrado por
fresado de la capa de empaste colocada para obtener la capa 8 en el
estado final, a continuación se realiza la perforación del escariado
5 siguiendo al dirección axial 10 anteriormente definida, en la
reserva de metal 11 en la parte central de la pared 4 que habíamos
apartado después del fresado 7. Se acoplan y fijan de manera
ajustada el tubo adaptador 3, como se representa en la figura 5
(tapa de cuba en posición bol).
Como se puede apreciar en la figura 5, la capa
de empaste 8 recubre el fondo del fresado 7 en la pared 4 en acero
ferrítico y el borde de la capa de acero inoxidable 6. La soldadura
del adaptador se realiza de manera homogénea entre dos aleaciones de
níquel por relleno de un chaflán de soldadura 24 delimitado entre la
pared de aleación de níquel del adaptador 3 y la capa de empaste 8 y
una aleación de níquel compatible con la aleación que forma el
adaptador 3. Se puede rellenar el chaflán 24 con un metal de
incorporación compuesto, por ejemplo, por una aleación de níquel 152
análogo a la aleación de níquel de la capa de empaste 8. Con este
invento, la soldadura se puede realizar de manera manual una vez
aplicado el empaste de forma automática, tal y como se ha descrito
anteriormente. Aunque es preferible, como se representa en la
figura 6, que la soldadura del adaptador 3 en la pared 4 de la tapa
de la cuba se pueda realizar utilizando el dispositivo de soldadura
automático 14, tal y como se puede observar en la figura 4 o en un
dispositivo análogo. El dispositivo de soldadura automático 14
utilizado para soldar el adaptador 3 está representado en la figura
6 consta de, además de los componentes explicados anteriormente, un
medio de centraje y de fijación 25 del árbol 13 en el interior del
escariado del adaptador 3, en un dispositivo coaxial al adaptador,
el árbol 13 está así sujeto en la dirección del eje geométrico 10
del escariado 5 y del adaptador 3.
El funcionamiento del dispositivo de soldadura
automático 14 para realizar cordones de soldadura en el chaflán 24
es análogo al funcionamiento del dispositivo de soldadura para la
aplicación de una capa de empaste, tal y como ya explicamos con
anterioridad. El chaflán 24 está relleno de un metal de
incorporación 12 formado por cordones de soldadura de
características perfectamente constantes y yuxtapuestas. Entre dos
pasos de soldadura, para aplicar dos cordones sucesivos siguiendo la
longitud circunferencial del chaflán 24, se desplaza la antorcha de
soldadura en dirección Y perpendicular al eje 10 con un valor
determinado dado por la largura de uno de los cordones de soldadura,
con la intercesión del carro motorizado 17. Como anteriormente, el
carro de desplazamiento axial 18 y el dispositivo de control de
inclinación de la antorcha 19 están programados y controlados
durante la duración del proceso de soldadura. Utiliza la misma
energía eléctrica de soldadura y rendimiento de hilo que la máquina
de soldadura automática. La unidad de control 30 permite controlar
los desplazamientos de la antorcha de soldadura a través de los
carros motorizados 17 y 18 y del dispositivo de inclinación 19, así
como efectuar el ajuste programado de las condiciones de soldadura
(energía eléctrica y rendimiento de alimentación y de metal de
incorporación).
De esta forma se obtiene un empaste y una
soldadura idóneos para la fijación de un adaptador y efectuadas de
forma automática, teniendo una calidad constante y aumentando la
rapidez de ejecución.
El proceso de fijación de un adaptador siguiendo
el invento se puede realizar tanto de manera automática, como ya se
ha descrito, siempre antes el empaste preliminar del fresado que la
soldadura del adaptador o realizando tan solo una de las dos
operaciones de empaste y de soldadura de manera automática tal y
como ha sido descrito.
El empaste se puede realizar de manera manual o
de manera automática, utilizando un proceso diferente del ya
explicado. En particular, el empaste se puede efectuar de manera
automática tal y como se describe en la petición de patente
presentada el mismo día que la presente demanda, el la cual se
efectúa el depósito del metal de incorporación haciendo girar la
antorcha des soldadura alrededor de un eje de dirección radial de la
superficie esférica de la tapa de la cuba.
Para la puesta en marcha del procedimiento según
la invención, se puede realizar igualmente el empaste de forma
automática, como ya se ha descrito anteriormente, haciendo girar la
cabeza de soldadura alrededor de un eje inclinado con respecto a la
dirección radial de la superficie esférica de la tapa de la cuba y
soldándola de manera automática de la misma forma o diferente al
proceso manual.
En cualquier caso, la ejecución de al menos una
de las dos operaciones de empaste y soldadura de manera automática
permite disminuir sensiblemente el tiempo de ejecución de las
operaciones de fijación del adaptador consiguiendo de esta manera
que la unión tenga una lata calidad metalúrgica.
La invención no se limita tan solo a la fijación
de los adaptadores que atraviesan la tapa de la cuba, sino que
también puede utilizarse para fijar cualquier elemento tubular
cilíndrico que atraviese una pared esférica.
La invención se puede aplicar en otros campos
distintos a la construcción o reparación de reactores nucleares.
Claims (9)
1. Procedimiento de fijación de un tubo (3) de
forma sensiblemente cilíndrica en un escariado (5) que atraviesa una
pared esférica (4) siguiendo una dirección axial (10), en la cual se
labra un fresado anular (7) en una superficie interna de la pared
esférica (4) por el escariado (5) de fijación del tubo (3),
realizando el depósito del primer metal de incorporación (8) en el
fresado (7), se labra el primer metal de incorporación (8) y se
realiza el escariado (5) por perfusión de una parte de la pared
esférica 84) rodeada por el fresado (7), se realiza un acoplamiento
ajustado del tubo (3) en el escariado (5) y se deposita un segundo
metal de incorporación (12) en el fresado (7) alrededor del tubo (3)
para soldar el tubo (3) al primer metal de incorporación (8)
colocado anteriormente en el fresado (7), caracterizado por
el hecho de que se realizada al menos uno de los depósitos del
primer y del segundo metal de incorporación (8, 12) en el fresado
(7), de manera automática a través de las siguientes
operaciones:
- Hacer girar una antorcha de soldadura
automática (20) que comprende un medio (22) de alimentación continuo
en metal de soldadura (23) y un medio (20') de fusión del metal de
incorporación, alrededor del eje geométrico (10) del escariado (5)
de fijación del tubo 83), y, al mismo tiempo,
- Desplazar la antorcha de soldadura automática
(20) en dirección (Z) paralela al eje (10) del escariado (5) y hacer
bascular la antorcha de soldadura (20) alrededor del eje ortogonal
hasta el eje geométrico (10) del escariado (5), durante la rotación
de la antorcha de soldadura (20), para poder así colocar el metal de
incorporación (8, 12) en el fresado (7) en forma de cordón de
soldadura de características
constantes.
constantes.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que se realiza el depósito de
al menos uno de los metales de incorporación (8) y del segundo metal
de incorporación (12) de manera automática por sucesivos pasos por
la colocación de cordones de soldadura sucesivos que se extienden
siguiendo todo el perímetro del fresado anular (7) y yuxtapuestos en
una dirección (Y) perpendicular al eje (10) del escariado (5) de
fijación del tubo (3), desplazando la cabeza de soldadura (20) a una
distancia fija predeterminada, en la dirección (Y) perpendicular al
eje (10) del escariado (5) de fijación del tubo 83) entre dos pasos
de soldadura sucesivos.
3. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por realizarse el
fresado anular (7) por labrado guardando una reserva de metal (11)
de la pared esférica (4) en el interior del fresado anular (7) que
se realiza por perforación de una abertura (13) en la reserva de
metal (11) en el interior del fresado (7), siguiendo el eje
geométrico (10) del escariado (5) de fijación del tubo (3) que queda
sujeto al árbol (15) en la abertura (13) en dirección del eje (10)
del escariado (5), en el que se monta una cabeza de soldadura
rotativa (16) de una instalación de soldadura automática (14) en le
árbol (15) para que gire alrededor del eje (10) del escariado (5), y
que realiza de forma automática el depósito del primer metal de
incorporación (8) en el fresado anular (7) por rotación de la cabeza
de soldadura (16) del dispositivo de soldadura automático (14)
alrededor del eje (10) del escariado (5) en el árbol (15).
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado por el hecho de que,
una vez realizado en acoplamiento ajustado del tubo (3) en el
escariado (5) atravesando la pared esférica (4), se fija, en le
interior del tubo (3), en una posición coaxial al mismo (3), un
árbol (15) de un dispositivo de soldadura automático (14) formado
por una cabeza de soldadura (16) montada de forma rotativa sobre el
árbol (15) y que realiza la soldadura automática del tubo (3) en la
pared esférica (4), haciendo rotar la cabeza de soldadura (16)
alrededor del eje (10) sobre el árbol (15) fijado en el tubo
(3).
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que,
para realizar de manera automática el depósito de al menos uno del
primero y del segundo metal de incorporación (8, 12) en el fresado
(7), se lleva a cabo un ajuste de energía eléctrica de la antorcha
de soldadura y un rendimiento de traída de un metal de incorporación
a la antorcha de soldadura, durante la rotación de la antorcha de
soldadora alrededor del eje geométrico del escariado.
6. Dispositivo de depósito de un metal de
incorporación (8, 12) en un fresado anular (7) labrado en la pared
esférica (4) alrededor de una zona de paso de la pared esférica (4)
por un escariado (5) de fijación de un tubo cilíndrico (3) en la
pared esférica (4), caracterizado por el hecho de que
comprende un árbol (15) que comprende medios de fijación (25) sobre
la pared (4) siguiendo el eje (10) del escariado (5) de fijación del
tubo (3), una cabeza de soldadura (16) montada de forma rotativa
sobre el árbol (15) alrededor del eje (10) del escariado (5) que
incluye los medios de motor de entrenamiento en rotación (28), un
segundo carro motorizado (18) llevado por la cabeza de soldadura
(16) y direccionable hacia una dirección (Z) paralela al eje (10)
del escariado (5) de fijación del tubo (3), una antorcha de
soldadura (20) montada de forma pivotante alrededor del eje
ortogonal al eje (10) del escariado (5) de fijación del tubo (3) y
un dispositivo motorizado (19) de inclinación de la antorcha de
soldadura (20) por pivotamiento alrededor del eje de pivotamiento
(26), sobre le segundo carro (18) y con medios de control (30) de
desplazamiento del segundo carro (18) y del dispositivo de
inclinación (19) para mantener constante, en inclinación y en
distancia, la posición de la antorcha de soldadura (20) con respecto
al fresado (7) de la pared esférica
(4).
(4).
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que comprende además del primer
carro motorizado (17) montado de forma móvil sobre la cabeza de
soldadura (16) en dirección (Y) perpendicular al eje (10) del árbol
(15) de la cabeza de soldadura (16) sobre la cual está montado de
manera desplazable, en dirección (Z) paralela al eje (10) del árbol
(15), el segundo carro motorizado
(18).
(18).
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 7, caracterizado por el hecho de que el
árbol (15) del dispositivo de soldadura automático (14) está
fabricado de manera que pueda ser fijado en una abertura (13)
labrada por perfusión en la pared esférica (4) en la parte central
de la reserva de metal (11) en el interior del fresado (7) en
dirección al eje (10) del escariado (5) de fijación del tubo (3),
para realizar de manera automática el depósito del primer metal de
incorporación (8) en el fresado (7).
9. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 7, caracterizado por el hecho de incluir
un medio (25) de fijación al árbol (15) del dispositivo de soldadura
automático (14) en un disposición coaxial al interior del escariado
del tubo (3) por la soldadura automática del tubo (3) en la pared
esférica (4).
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