專利名稱：核電站鋼襯里預(yù)應(yīng)力焊接變形控制工裝及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接變形控制工裝，尤其是一種核電站鋼襯里預(yù)應(yīng)力焊接變形控制工裝，同時還涉及應(yīng)用該工裝的焊接變形控制方法，屬于核電工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼襯里是由若干圓弧形鋼板(鋼襯里壁板)拼焊而成的大型圓筒形安全防護設(shè)施，是核反應(yīng)堆廠房重要的最后一道防輻射泄漏屏障，屬于核二級承壓設(shè)備，必須具有可靠的密封性。因此要求確保施工過程中焊縫接頭的焊接質(zhì)量和可靠性。傳統(tǒng)焊接工藝的點壓加工成形方法容易使鋼襯里壁板邊緣出現(xiàn)波浪變形，其最大徑向變形可達IOmm以上，因此在現(xiàn)場拼裝焊接時難以保證焊縫間隙，不僅影響自動焊接設(shè)備的應(yīng)用，而且不采取修整措施將無法確保焊接質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種核電站鋼襯里預(yù)應(yīng)力焊接變形控制工裝，同時給出借助該工裝的核電站鋼襯里預(yù)應(yīng)力焊接變形控制方法，從而確保鋼襯里壁板拼焊前具有精確的形狀，為自動焊接設(shè)備的有效使用以及確保鋼襯里質(zhì)量奠定堅實基礎(chǔ)。為了達到上述目的，本發(fā)明的核電站鋼襯里預(yù)應(yīng)力焊接變形控制工裝基本技術(shù)方案為具有剛性底架；所述剛性底架中部上方安置具有與鋼襯里內(nèi)徑相配弧形頂?shù)膭傂阅＜?，兩端上方分別固定具有與所述剛性模架弧形頂端頭銜接時相切斜面的下支架；所述下支架的內(nèi)端上方安置門形上支架；所述上支架的下部固定下夾鉗，頂部安置活塞桿朝下的壓緊液壓缸；所述活塞桿的軸向與所述下支架的斜面垂直，下端裝有與所述下夾鉗相對的上夾鉗；所述剛性底架上裝有頂撐所述剛性模架的頂升油缸，所述剛性模架通過導(dǎo)向裝置與所述剛性底架構(gòu)成垂向移動副。借助該工裝的核電站鋼襯里預(yù)應(yīng)力焊接變形控制方法包括以下步驟
第一步、松釋頂升油缸使剛性模架處于降下位置，并縮回壓緊油缸活塞后，將待成形鋼襯里壁板兩端分別置于底架兩端的上、下夾鉗之間；
第二步、使壓緊油缸活塞下伸，將待成形鋼襯里壁板兩端分別夾緊在剛性底架兩端的上、下夾鉗之間；
第三步、升起頂升油缸將剛性模架逐漸頂起至其弧形頂兩端分別與所述兩下支架的斜面相切銜接位置，使待成形鋼襯里壁板形成與所述剛性模架弧形頂相吻合的弧形；
第四步、在成形后的鋼襯里壁板焊接構(gòu)成圓弧周向加強筋的構(gòu)件，使其定形。采用本發(fā)明后，實質(zhì)上通過模架頂升，在鋼襯里壁板成形過程中，預(yù)制出拉伸應(yīng)力，再焊接周向加強筋的構(gòu)件定形，可以顯著減小鋼襯里壁板成形后邊緣的徑向波浪，從而保證鋼襯里焊接的成形精度，為自動焊接設(shè)備的有效使用以及確保鋼襯里質(zhì)量打下了堅實基礎(chǔ)。
本發(fā)明基本技術(shù)方案進一步的完善是，所述上、下夾鉗分別具有沿待成形鋼襯里壁板寬度方向延伸的凹槽和凸起。這樣可以使待成形鋼襯里壁板兩端形成相應(yīng)的防滑筋，被牢固夾緊，避免成形時兩端出現(xiàn)滑移，從而更有效地預(yù)制出所需的拉伸應(yīng)力?？傊?，理論和實踐均證明，本發(fā)明妥善解決了核電站鋼襯里焊接建造過程中產(chǎn)生的波浪形變形問題，實現(xiàn)了鋼襯里的精確成形和組對拼裝，為大大提高核電站的建造效率和質(zhì)量創(chuàng)造了良好條件。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。 圖I為本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I底架的俯視圖。圖3為圖I的K向視圖。圖4為圖I的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例一
本實施例的核電站鋼襯里(筒體)主要由118塊鋼襯里壁板拼焊構(gòu)成,其內(nèi)徑37m，下口安裝于底部截錐體上，上口與鋼襯里穹頂對接，分為上、下12層，每層高度均為3777. 5mm,總高45330mm。鋼襯里壁板由厚度為6mm的P265GH材料制成，成形后為R = 18500mm的弧形結(jié)構(gòu)，板寬3800mm，板展開長度12920mm，壁板寬度方向外側(cè)有兩道L125*80*10周向角鋼筋，沿弧形方向均布有18道L75*50*6軸向角鋼筋。其預(yù)應(yīng)力焊接變形控制工裝如圖I至圖4所示，剛性底架2為框架結(jié)構(gòu)，由縱橫相交工字鋼柱梁以及支撐在工字鋼柱兩側(cè)的型鋼人字撐焊接固連構(gòu)成。剛性底架2中部上方安置具有與鋼襯里內(nèi)徑相配弧形頂?shù)膭傂阅＜?，兩端上方分別通過緊固件固定具有與剛性模架I弧形頂端頭銜接時相切斜面的下支架13，即下支架的斜面與弧形頂銜接時，其傾斜方向與弧形切向一致。剛性模架I也是型鋼焊接構(gòu)成的框架結(jié)構(gòu)。下支架13的內(nèi)端上方安置門形上支架21。該上支架21的下部固定下夾鉗25，頂部等間隔安置活塞桿22-1朝下的四個壓緊液壓缸22 (參見圖3)。各活塞桿22_1的軸向與下支架13的斜面垂直，且下端共同裝有與下夾鉗25相對的上夾鉗32。上、下夾鉗分別具有沿待成形鋼襯里壁板寬度方向延伸的V形凹槽和與之對應(yīng)的V形凸起(參見圖4)。剛性底架2上寬度方向分兩排分別間隔裝有4個頂撐剛性模架I的頂升油缸6 (參見圖2)，剛性模架I通過分別安置在兩端頂升油缸6連心線外側(cè)的四個導(dǎo)向裝置10與剛性底架2構(gòu)成垂向移動副。導(dǎo)向裝置10由分別固定剛性底架2和剛性模架I上的相配導(dǎo)套和導(dǎo)柱構(gòu)成。操作時，核電站鋼襯里預(yù)應(yīng)力焊接變形控制方法包括以下步驟
第一步、松釋頂升油缸使剛性模架處于降下位置，并縮回壓緊油缸活塞后，將待成形鋼襯里壁板兩端分別置于底架兩端的上、下夾鉗之間。第二步、使壓緊油缸活塞下伸，將待成形鋼襯里壁板兩端分別夾緊并通過V形凹槽和V形凸起，使其可靠定位于剛性底架兩端的上、下夾鉗之間。第三步、升起頂升油缸將剛性模架逐漸頂起至其弧形頂兩端分別與兩下支架的斜面相切銜接位置，使待成形鋼襯里壁板形成與剛性模架弧形頂相吻合的弧形。第四步、在成形后的鋼襯里壁板先后焊接構(gòu)成圓弧周向加強筋的角鋼以及軸向角鋼構(gòu)件，使其定形。對鋼襯里壁板的材料和結(jié)構(gòu)進行有限元分析以及反復(fù)試驗均證明，鋼襯里筒體壁板邊緣的徑向變形量隨著預(yù)拉伸應(yīng)力的增加而呈指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)預(yù)拉應(yīng)力達139MPa時，最大徑向變形量可控制在I. 5mm以下，完全可以滿足鋼襯里組對拼接和焊接成形的精度要求。實踐表明，本實施例可以將鋼襯里壁板成形精控制壁在2 _以內(nèi)，進而顯著提高鋼襯里筒體壁板焊接制造精度，并能實現(xiàn)鋼襯里壁板安裝的互換，保證自動焊在現(xiàn)場安裝中的有效使用，確保鋼襯里的安裝質(zhì)量。權(quán)利要求
1.一種核電站鋼襯里預(yù)應(yīng)カ焊接變形控制エ裝，具有剛性底架；其特征在于所述剛性底架中部上方安置具有與鋼襯里內(nèi)徑相配弧形頂?shù)膭傂阅＜埽覂啥松戏椒謩e固定具有與所述剛性模架弧形頂端頭銜接時相切斜面的下支架；所述下支架的內(nèi)端上方安置門形上支架；所述上支架的下部固定下夾鉗，且頂部安置活塞桿朝下的壓緊液壓缸；所述活塞桿的軸向與所述下支架的斜面垂直，且下端裝有與所述下夾鉗相對的上夾鉗；所述剛性底架上裝有頂撐所述剛性模架的頂升油缸，所述剛性模架通過導(dǎo)向裝置與所述剛性底架構(gòu)成垂向移動副。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站鋼村里預(yù)應(yīng)カ焊接變形控制エ裝，其特征在于所述上、下夾鉗分別具有沿待成形鋼襯里壁板寬度方向延伸的凹槽和凸起。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核電站鋼村里預(yù)應(yīng)カ焊接變形控制エ裝，其特征在于所述剛性底架上寬度方向分兩排分別間隔裝有個頂撐剛性模架的頂升油缸，且通過分別安置在兩端頂升油缸連心線外側(cè)的四個導(dǎo)向裝置與剛性底架構(gòu)成垂向移動副。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核電站鋼村里預(yù)應(yīng)カ焊接變形控制エ裝，其特征在于所述導(dǎo)向裝置由分別固定剛性底架和剛性模架上的相配導(dǎo)套和導(dǎo)柱構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述エ裝的核電站鋼襯里預(yù)應(yīng)カ焊接變形控制方法，包括以下步驟 第一歩、松釋頂升油缸使剛性模架處于降下位置，并縮回壓緊油缸活塞后，將待成形鋼村里壁板兩端分別置于底架兩端的上、下夾鉗之間； 第二步、使壓緊油缸活塞下伸，將待成形鋼襯里壁板兩端分別夾緊在剛性底架兩端的上、下夾鉗之間； 第三步、升起頂升油缸將剛性模架逐漸頂起至其弧形頂兩端分別與所述兩下支架的斜面相切銜接位置，使待成形鋼襯里壁板形成與所述剛性模架弧形頂相吻合的弧形； 第四步、在成形后的鋼襯里壁板焊接構(gòu)成圓弧周向加強筋的構(gòu)件，使其定形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種核電站鋼襯里預(yù)應(yīng)力焊接變形控制工裝，同時還涉及應(yīng)用該工裝的焊接變形控制方法，屬于核電工程技術(shù)領(lǐng)域。該工裝具有剛性底架；底架中部上方安置具有與鋼襯里內(nèi)徑相配弧形頂?shù)膭傂阅＜?，兩端上方分別固定具有與剛性模架弧形頂端頭銜接時相切斜面的下支架；下支架的內(nèi)端上方安置門形上支架；上支架的下部固定下夾鉗，頂部安置活塞桿朝下的壓緊液壓缸；活塞桿的軸向與下支架的斜面垂直，下端裝有與下夾鉗相對的上夾鉗；底架上裝有頂撐剛性模架的頂升油缸，剛性模架通過導(dǎo)向裝置與底架構(gòu)成垂向移動副。本發(fā)明妥善解決了鋼襯里焊接建造過程中產(chǎn)生的波浪形變形問題，實現(xiàn)了鋼襯里的精確成形和組對拼裝，為大大提高核電站的建造效率和質(zhì)量創(chuàng)造了良好條件。
文檔編號B23K37/04GK102632358SQ20121012472
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者史春元, 張科青, 王建國, 秦亞林, 金成 申請人:中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司