核電設(shè)備硼酸注入箱人孔與筒體焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)化

林黎鋒

（西安核設(shè)備有限公司，陜西 西安 710021）

核電設(shè)備硼酸注入箱人孔與筒體焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)化

林黎鋒

（西安核設(shè)備有限公司，陜西 西安 710021）

介紹硼酸注入箱人孔焊縫的結(jié)構(gòu)和其制造工藝過程。圖紙要求人孔外圓和筒體的坡口夾角為20°，形成的焊縫為20°的區(qū)間。制造中遇到兩種情況，一種情況是人孔外圓開5°坡口和筒體開15°坡口，另一種情況是人孔外圓直坡口和筒體開20°坡口。制造中采用立車代替鏜床進(jìn)行加工坡口，立車進(jìn)行加工采用移動(dòng)工件形成偏心距，加工中筒體的坡口是一邊一邊逐步加工。針對筒體的15°坡口和20°坡口，在立車進(jìn)行加工時(shí)的偏心距計(jì)算方法，形成的焊縫15°坡口人孔外徑與筒體開孔坡口的焊接間隙是從最小12 mm到最大20 mm變化的，20°坡口人孔外徑與筒體開孔坡口的焊接間隙是從最小12 mm到最大18 mm變化的。人孔外徑與筒體開孔坡口大間隙組對焊接中采用工裝定位，提出焊接中應(yīng)注意的問題，為此類產(chǎn)品的加工提供借鑒。

硼酸注入箱人孔；筒體；焊接結(jié)構(gòu)；優(yōu)化

硼注箱主要功能是在事故工況下（失水事故或主蒸汽管道破裂），用高壓安注泵將高濃度的硼酸溶液注入反應(yīng)堆堆芯。其質(zhì)保等級為Q1，設(shè)備安全等級2，規(guī)范等級RCC-M 2。硼注箱為一個(gè)圓柱形的直立容器。主要由容器本體、加熱器、地角螺栓等部分組成。圓筒采用兩個(gè)半壓型焊接制成，兩端兩個(gè)球形封頭，容器筒體上有一個(gè)人孔，容器母材為碳鋼，內(nèi)表面堆焊奧氏體不銹鋼（見圖1）。

1 人孔+筒體坡口制作

1.1 人孔與筒體對接處坡口的尺寸

在管口C人孔與筒體對接處的A6焊縫，由于厚度達(dá)121 mm，采用墊板將人孔和筒體連接，采用手弧焊進(jìn)行焊接。對于其坡口形式及尺寸，進(jìn)行了對比。

1.1.1 人孔開5°坡口和筒體開15°坡口

人孔與筒體對接的相貫線部分，加長了一段使其與筒體厚度基本一致，實(shí)際上是一個(gè)圓錐體與（筒體直徑一樣）圓柱體相貫，產(chǎn)生了長軸890 mm，短軸857 mm（見圖2）。

人孔外形的加工工序流程為：車外形含下面錐體—?jiǎng)澗€—鏜相貫線（含下部R611和背部R）。

筒體開孔時(shí)，先加工一個(gè)與人孔對接處錐孔一致的最小直徑φ858 mm的內(nèi)錐孔。加工好錐孔后，再倒坡口。15°坡口為沿著錐孔的一周坡口。在圖2的左邊，15°坡口與人孔的間隙最小處為17 mm，其沿著R611弧線方向間隙20 mm。在圖2的右邊，15°坡口與人孔的間隙最小處為12 mm，其沿著R611弧線方向間隙12 mm。也就是說，人孔外徑與筒體開孔的焊接間隙是從最小12 mm到最大20 mm變化的。經(jīng)過計(jì)算見圖3最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的15°坡口相差偏心距90 mm。采用立車?yán)靡苿?dòng)筒體四次來實(shí)現(xiàn)這偏心距90 mm處的坡口加工。

筒體C5250立車開孔時(shí)的加工工序流程：

工步1：按找正線找正水平位置，按開孔線找正孔中心，車錐孔倒15°坡口。

工步2：向一側(cè)移動(dòng)筒體45 mm，按找正線找正水平位置，按孔校核移動(dòng)距離45 mm，倒15°坡口。

工步3：繼續(xù)移動(dòng)筒體45 mm，按找正線找正水平位置，按孔校核移動(dòng)距離 90 mm，倒15°坡口。

工步4：向另一側(cè)移動(dòng)筒體90 mm+45 mm，按找正線找正水平位置，按孔校核移動(dòng)距離45 mm，倒15°坡口。

工步5：繼續(xù)移動(dòng)筒體45 mm，按找正線找正水平位置，按孔校核移動(dòng)距離90 mm，倒15°坡口。

在加工筒體的坡口時(shí)，由于筒體先加工了內(nèi)錐體，其與人孔之間間隙不好掌握，很難加工。1.1.2 人孔直坡口和筒體開20°坡口

人孔與筒體對接的相貫線部分，加長了一段使其與筒體厚度一致，實(shí)際上是一個(gè)圓柱體與圓柱體（筒體直徑一樣）相貫（見圖4）。

人孔外形的加工工序流程為：車外形和下面直徑—?jiǎng)澗€—鏜相貫線（含下部R611和背部R）。

筒體開孔時(shí)，為了便于加工、測量，將開孔直徑定位φ914 mm直孔，20°坡口為沿著φ914 mm直孔的一周坡口。在圖3的左邊，20°坡口與人孔的間隙最小處為16 mm，其沿著R611弧線方向間隙18 mm。在圖3的右邊，20°坡口與人孔的間隙最小處為12 mm，其沿著R611弧線方向間隙12 mm。也就是說，人孔φ890 mm外徑與筒體φ914 mm孔的焊接間隙是從最小12 mm到最大18 mm變化的。

φ914 mm孔的加工采用C5250立車加工，見圖5。經(jīng)過計(jì)算見圖6最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的20°坡口相差偏心距122 mm。采用立車?yán)靡苿?dòng)筒體四次來實(shí)現(xiàn)這偏心距122 mm處的坡口加工。

筒體開孔加工流程為：

工步1：按找正線找正水平位置，按φ914 mm孔線找正孔中心，車φ914 mm通孔倒20°坡口（最高點(diǎn)處）。

工步2：向與筒體軸線垂直一側(cè)移動(dòng)筒體61 mm，按找正線找正水平位置，按φ914 mm孔壁校核移動(dòng)偏心的距離61 mm，倒20°坡口。

工步3：繼續(xù)移動(dòng)筒體61 mm，按找正線找正水平位置，按φ914 mm孔壁校核移動(dòng)偏心的距離122 mm，倒20°坡口。

工步4：向與筒體軸線垂直另一側(cè)移動(dòng)筒體122 mm+61 mm，按找正線找正水平位置，按孔壁校核移動(dòng)偏心的距離61 mm，倒20°坡口。

工步5：繼續(xù)移動(dòng)筒體61 mm，按找正線找正水平位置，按φ914 mm孔壁校核移動(dòng)偏心的距離122 mm，倒20°坡口。

1.1.3 比較

在人孔與筒體組對焊接中，用工裝從螺孔定位，用20 MnHR墊板將人孔和筒體連接。焊接材料為16 MnHD+20 MnHR,焊接采用手弧焊，焊接位置平焊，焊條J507NiHR在350～400 ℃情況下烘干2 h，直流反接Ⅰφ4=140～180 A, 直流反接Ⅰφ5=180～220 A,焊前需要預(yù)熱≥100 ℃，層間溫度控制在100～200 ℃，焊后立即消氫處理400 ℃±20 ℃，部件還應(yīng)進(jìn)行消應(yīng)力熱處理4 h。焊后無損檢測MT+UT+RT.焊接熔池不能過大或過小，焊接熔池過大焊接工作量就增大，同時(shí)也容易引起人孔變形；焊接熔池過小，容易引起夾渣、氣孔、未融合等缺陷（實(shí)焊焊縫見圖7）。

2 結(jié)論

根據(jù)已經(jīng)制造多臺硼酸注入箱的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為人孔加工直外圓和筒體開20 °坡口在實(shí)際加工中結(jié)構(gòu)更合理。首先，人孔加工比較容易，由于φ890 mm直邊存在，裝夾找正容易實(shí)現(xiàn)。其次，筒體開孔φ913 mm在加工中可以直觀測量，易加工。

Nuclear Power Equipment Boric Acid Injecting Box Manhole and Cylinder Welded Structure Optimization

LIN Li-feng
(Xi'an Nuclear Equipment Co.，Ltd.，CNNC, Xi'an of Shannxi Prov. 710021，China)

The paper introduces the structure and manufacture process for the welding seam of the manhole in boric acid injection tank. The manhole cylindrical and the cylinder bevel's angel is 20°and the formation of the weld seam is 20°. In general, two possibilities occur in the manufacture process, one case is manhole open 5°bevel and the cylinder open 15° bevel. Another case is the manhole with straight bevel and the cylinder open at 20°bevel. Vertical lathe instead of boring machine is used for processing bevel. By moving the workpiece, eccentricity is formed. The cylinder bevel is gradually manufactured from side to side. Considering the cylinder 15°bevel and 20°bevel, the method of calculating the eccentricity in the vertical lathe processing is a critical issue. The shape of weld seam should also be noticed in welding. This article provides reference for the processing of such kinds of product.

manhole of boric acid injection tank；cylinder；welded structure；optimization

TL38 Article character：A Article ID：1674-1617(2012)01-0058-05

TL38

A

1674-1617(2012)01-0058-05

2011-10-29

林黎鋒（1975—），男，陜西三原人，工程師，從事機(jī)械制造方面工作。