一種密封焊閥門唇焊部位切割專用工具的研發

劉青 等

摘 要：核電站的部分閥門采用了唇焊密封焊工藝，在工程建設和運行維修階段，往往需要對閥門進行解體檢查或維修，但由于沒有成熟的工藝和工具，使用手工鋸條對唇焊部位進行切割容易造成閥門的報廢，勞動效率也較為低下。該文通過對閥門本體結構特點、施工維修環境、操作便利程度等方面的分析，設計并研發出一種唇焊部位切割專用工具，并通過在現場的實際應用，有效的解決了閥門報廢率高，勞動效率低下的問題，降低了維修成本，達到了良好的預期效果。

關鍵詞：密封焊閥門 唇焊 切割 專用工具

中圖分類號：TG44 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（a）-0149-02

在核電站的工程建設和運行維修階段，往往需要對唇焊密封焊閥門進行解體檢修，工藝環節主要包括切割、解體閥門、對閥體閥蓋密封面進行研磨、藍油試驗、組裝、唇焊（焊前與焊后PT檢查）等，工序繁多，且由于建造階段的質量、時間窗口等因素制約，對施工工藝的提出了更高要求。由于傳統的使用鋸條進行唇焊切割的方式，勞動效率低且切割質量差，無法滿足現場使用需求，該文主要通過現場模擬切割試驗，對閥門唇焊切割專用工具進行研發和改造，以提高唇焊切割的質量和效率。

1 閥門唇焊部位簡介

為了充分保證閥門的密封性能，根據相關技術規范要求，核電廠部分閥門（如傳輸含有放射性流體的閥門）的閥體和閥蓋連接部位設計為唇焊密封焊結構，唇焊閥門種類包括截止閥、升降式止回閥和少量截止型調節閥，焊接分為工廠焊接和現場焊接兩類。

2 傳統手工鋸條切割存在的問題

為驗證唇焊切割、回裝工藝，以手工鋸條切割的模式在現場開展了模擬切割、回裝試驗，采用手工鋸條的方式對10臺閥門（6臺碳鋼和4臺不銹鋼閥門）唇焊進行了切割，平均每臺閥門耗時6.5 h以上，且造成了4臺碳鋼閥門報廢。

試驗發現，在現場狹小空間內使用手工鋸條切割，對環境的適應性較好，但切割過程難以控制，容易出現切割深度過深或過淺，以及切割位置偏離焊縫中心線等問題，造成閥門報廢率偏高，碳鋼閥門由于熔深較深更為明顯。同時由于切割工作量大，勞動效率較低。

3 唇焊切割工具的設計

3.1 設計需求

針對模擬切割試驗發現的問題，提出以下唇焊切割工具的設計需求。

（1）體積小，便于在現場狹小空間使用；

（2）使用和維護保養方便，工作強度??；

（3）能夠有固定軌道，便于切割方向控制；

（4）能夠適應不同口徑、不同材質的閥門；

（5）能夠控制切割深度。

3.2 裝置構造

切割專用工具針對不同口徑唇焊閥門唇焊部位寬度尺寸而設計，以確保達到閥門唇焊部位高效率、高質量的切割效果。其結構主要分為四個部分。

（1）延長臂：調節其長短以適應不同尺寸、口徑閥門的切割；

（2）割刀塊（割面刀，割槽刀）：更換刀片，進行刮面和切槽處理；

（3）刀架：固定割刀塊并帶動刀塊導向滑動；

（4）導向輪：使刀架組件固定在閥體上并沿唇焊切割部位滑動導向。

3.3 工作原理

切割專用工具結合了閥門自身結構、尺寸及和對切割后質量及唇焊閥門焊接修復要求等特點，切割工藝采用了四輪導向定位，側面正中進刀的原理。切割原理按以下三個步驟依次進行。（見圖1）

4 唇焊切割工具的技術特點與應用效果

4.1 使用說明

（1）根據閥門的尺寸及唇焊部位唇焊寬度，選擇適當的導向輪、刀架及延長臂等完成裝配，將刀架組件固定在閥門本體上；

（2）選擇割面刀塊進行裝配，并對閥門唇焊焊接面進行刮面切割處理，割面刀進刀切割深度約1.5 mm～2.0 mm；

（3）當刮面深度達約1.5 mm～2.0 mm的凹形面時，改用星形割槽刀進行進刀切割，逐漸進刀（1刻度約0.1 mm），切槽深度約1.0 mm～1.5 mm；

（4）當星形割槽刀切槽深度達約1.0 mm～1.5 mm，使用鉤形扳手敲擊的方式使閥芯與閥體分離，切割完成。

4.2 應用效果

（1）使用方便、簡單，能適用于不同口徑（如：DN8、DN15、DN20、DN25、DN50等）、不同唇焊閥門唇焊部位寬度尺寸、不同類型的大高唇焊閥門切割改造工作；

（2）滿足切割困難、復雜的現場作業等條件，作業空間小，便于操作與維護；

（3）對閥門唇焊部位切割專用工具達到了快速切割的效果，切割后滿足唇焊閥門焊接修復要求，滿足切割刀口寬度及精度。

（4）比于傳統手工鋸條切割，切割專用工具極大地縮短了唇焊閥門改造的處理工期（平均每臺閥門節省切割處理時間約為5.5 h），極大減輕了唇焊閥門處理對現場工程進度的影響。（見表1）

（5）使用切割專用工具降低了閥門唇焊切割的報廢率（閥門整體報廢率從40.0%下降至3.12%），提高了唇焊切割的效率；能控制進刀切割量，確保唇焊貼合面剩余有效寬度，有利于焊接質量的保證。（見表2）

5 結語

該專用工具已在多個項目的工程建設、在役維修階段使用，有效降低了閥門報廢率，提高了勞動效率，降低了施工維修成本，達到了良好的預期效果。

參考文獻

[1]楊源泉主編.閥門設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1995.

[2]法國核島設備設計、建造及在役檢查規則協會主編.RCC-M壓水堆核島機械設備設計和建造規則[M].中科華核電技術研究院有限公司譯.上海：上?？萍嘉墨I出版社，2010.

[3]孟少農.機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業出版社，1991.