一種用于電加熱器接管與下封頭焊接的防變形裝置

摘 要：一種防變形裝置用于電加熱器接管與穩(wěn)壓器下封頭焊接中，防止電加熱器接管在焊接中變形。其組成包括管接頭和支撐件，在管接頭和支撐件之間安裝有墊圈和橡膠墊，用擰緊螺母裝于接管的上部螺紋中，緊壓支撐墊，使得墊圈和橡膠墊壓緊，橡膠墊脹緊與管子內(nèi)壁緊密接觸。實(shí)際應(yīng)用中有效解決了封頭接管不對(duì)稱焊縫焊接時(shí)焊縫變形難于控制的難題，有效減小了此類焊縫處接管的變形，更為以后類似焊接過程提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：接管；不對(duì)稱焊縫焊接；變形控制

1 設(shè)計(jì)背景

穩(wěn)壓器是核電廠核島中的主要設(shè)備之一，實(shí)現(xiàn)對(duì)核反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，同時(shí)維持其壓力恒定，穩(wěn)壓器的調(diào)節(jié)功能主要是通過穩(wěn)壓器下封頭處的電加熱器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)液體加熱來實(shí)現(xiàn)。電加熱器通過穩(wěn)壓器下封頭上的電加熱器接管進(jìn)入穩(wěn)壓器內(nèi)部，通過電加熱器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)液體加熱來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓器的調(diào)節(jié)功能。電加熱器接管與穩(wěn)壓器下封頭之間的焊縫為不對(duì)稱焊縫，兩側(cè)焊縫焊接量相差較大，焊接難度大，導(dǎo)致接管非常容易變形。且由于對(duì)核電產(chǎn)品的特殊要求，接管內(nèi)壁和端面均禁止焊接和損傷。根據(jù)各種實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了這種用于電加熱器接管與下封頭焊接的防變形裝置。

2 裝置結(jié)構(gòu)及零件要點(diǎn)

2.1 具體結(jié)構(gòu)及使用方法

這種防變形裝置安裝于電加熱器接管兩端，均由管接頭、螺母、支撐件、墊圈、橡膠墊組成，實(shí)現(xiàn)機(jī)械式密封，具體如圖1所示。

其中管接頭內(nèi)部為通孔（詳見圖2），使得電加熱器接管內(nèi)能通入冷卻循環(huán)水，從而帶走在電加熱器接管與下封頭焊接過程中所產(chǎn)生的熱量，防止電加熱器接管變形。管接頭裝入電加熱器接管后，裝入橡膠墊和墊圈，裝入支撐件，用螺母擰在管接頭的螺紋處，使得支撐件的下端壓緊墊圈和橡膠墊，進(jìn)一步使得橡膠墊與電加熱器接管的內(nèi)壁緊密接觸，從而達(dá)到脹緊的效果，使得管接頭固定在電加熱器接管的端口處。

2.2 管接頭零件結(jié)構(gòu)

在此防變形裝置中，管接頭內(nèi)部有通孔，上下兩個(gè)管接頭的通孔軸線與電加熱器接管軸線重合，增加冷卻循環(huán)水流通效果。該通孔使得電加熱器接管內(nèi)部通入冷卻循環(huán)水，能帶走在電加熱器接管與下封頭焊接過程中產(chǎn)生的熱量，從而防止電加熱器接管變形。在管接頭的外部從上到下依次套裝：螺母、支撐件、墊圈、橡膠墊，其中墊圈、橡膠墊和支撐件與墊圈相接處部分位于電加熱器接管內(nèi)部，用螺母來壓緊。管接頭為機(jī)加件，最上端用于連接冷卻循環(huán)水的水管，采用倒齒形結(jié)構(gòu)。中段為螺紋形式，用于與螺母形成螺紋連接，起到螺紋壓緊的作用。下端為墊圈和橡膠墊的放置區(qū)域，此處高度要大于或等于所套裝的墊圈和橡膠墊的厚度之和。最下端為與電加熱器接管內(nèi)徑相配合區(qū)域，此處外徑要比電加熱器接管內(nèi)徑小0.15mm。

2.3 其他零件結(jié)構(gòu)

橡膠墊要套裝在管接頭外部，其內(nèi)徑稍大于其與管接頭相接觸部分的外徑，使得橡膠墊剛好套裝在管接頭外。橡膠墊的外徑要小于電加熱器接管的內(nèi)徑，經(jīng)分析，橡膠墊的外徑比電加熱器接管的內(nèi)徑小0.05～0.1mm。橡膠墊的材質(zhì)要保證其在外力的作用下，能夠產(chǎn)生足夠的變形，使得橡膠墊的外端與電加熱器接管的內(nèi)徑相接觸。經(jīng)分析，橡膠墊的材質(zhì)優(yōu)選為丁腈橡膠。墊圈的尺寸選擇與橡膠墊一致。支撐件尺寸根據(jù)管接頭中段外徑尺寸及墊圈外徑確定，支撐件筒體的外徑要稍小于墊圈外徑，從而保證了位于墊圈下方的橡膠墊的受力均勻。

2.4 材質(zhì)及粗糙度選擇

管接頭、墊圈和橡膠墊是主要的密封部件，其中，管接頭與電加熱器接管的內(nèi)壁的接觸面、墊圈與電加熱器接管內(nèi)壁的接觸面表面粗糙度均要在3.2以上。與電加熱器接管內(nèi)壁接觸的鋼制零件均采用不銹鋼材質(zhì)，橡膠墊材質(zhì)也符合核電要求，有效地防止材質(zhì)污染，同時(shí)密封效果好，在使用中，不會(huì)產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。

3 使用效果

在電加熱器接管與下封頭焊接時(shí)，使用此防變形裝置，通過管接頭內(nèi)孔向電加熱器接管內(nèi)部通入冷卻循環(huán)水，焊接時(shí)間為90分鐘。經(jīng)觀察，在此90分鐘內(nèi)，此防變形裝置于電加熱器接管相接觸的地方并不漏水，表明密封效果好。焊接完成后，電加熱器可以穿過電加熱器接管內(nèi)部，由此可知，電加熱器接管幾乎無形變，防變形效果好。