Способ крепления сваркой патрубка на толстостенной обечайке

 

Использование: при изготовлении корпусов ядерных реакторов. Сущность изобретения: на части торца патрубка выполняют поверхность соединения в форме усеченного конуса, ось которой совпадает с осью патрубка, причем половинный угол у вершины составляет около 45°, а сечение имеет поперечный размер, уменьшающийся к торцу патрубка. На обечайке 1 выполняют поверхность соединения в форме усеченного конуса, соответствующей форме поверхности соединения патрубка. Совмещают поверхности соединения, сваривают электронно-лучевой сваркой за один проход без присадочного металла патрубок и обечайку по их поверхностям соединения, с внешней стороны обечайки, к которой выходит расширенная часть отверстия поверхности соединения. Изобретение применимо, в частности, для присоединения патрубков к обечайке реакторной камеры ядерного водяного реактора. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 33/00, 15/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4356705/08 (22) 14.10.88 (46) 23,03,93. Бюл, М 11 (31) 8714322 (32) 16.10.87 (33) FR (71) Фраматом (FR) (72) Ален Виньес (FR) (56) Заявка Японии % 59-33065, кл, В 23 К

9/02, опублик. 13.08.84. (54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ СВАРКОЙ ПАТРУБКА НА ТОЛ СТОСТЕ Н НОЙ ОБЕЧАЙКЕ (57) Использование: при изготовлении корпусов ядерных реакторов. Сущность изобретения: на части торца патрубка выполняют поверхность соединения в форме усеченного конуса, ось которой совпадаИзобретение относится к способу соединения сваркой патрубка на стенке. большой толщины, в частности способу соединения патрубков на обечайке реакторной камеры ядерного реактора на легкой воде..Цель изобретения — обеспечение качественной сварки патрубков с обечайкой, выполненной из стали, содержащей .2-2,5 хрома, 0,9-1,1 молибдена и 0,15 углерода.

На фиг.1 изображена половина обечайки с патрубком в разрезе; на фиг.2 и 3— разрез А-А на фиг.1 (обечайка до и после сварки патрубка); на фиг.4 — патрубок, соединенный с обечайкой и покрытый внутри нержавеющей сталью, разрез; на фиг.5—

„„.. Ы,, 1804380 АЗ етс осью патрубка, причем половинный угол у вершины составляет около 45О, а сечение имеет поперечный размер, уменьшающийся к торцу патрубка, На обечайке 1 выполняют поверхность соединения в форме усеченного конуса, соответствующей форме поверхности соединения патрубка. Совмещают поверхности соединения, сваривают электронно-лучевой сваркой за один проход без присадочного металла патрубок и обечайку по их поверхностям соединения, с внешней стороны обечайки, к которой выходит расширенная часть отверстия поверхности соединения, Изобретение применимо, в частности, для присоединения патрубков к обечайке реакторной камеры ядерного водяного реактора. 2 э.п. ф-лы, 5 ил. установка для электронно-лучевой сварки, вертикальный разрез.

На обечайке 1 закреплены патрубки 2 предложенным способом. Обечайка 1 имеет восемь сквозных отверстий 3, внутренний диаметр которых соответствует внутреннему диаметру патрубков 2. Торцевая часть патрубка 2 (см, фиг.3), предназначенная для сборочного контакта с обечайкой 1, обработана и образует поверхность соединения в форме усеченного конуса 4. Обечайка 1 обработана на части своей толщины на уровне отверстия 3 и образует поверхность соединения в форме усеченного конуса 5, которая полностью соответствует форме поверхности соединения 4 патрубка 2. Поверхность 4 имеет сечение, поперечные размеры которого уменьшаются к торцу патрубка, а по1804380 верхность 5- отверстия 3, расширяющиеся наружу обечайки 1. Половинный угол у вер-. шины поверхностей 4 и 5 равен 45 С. Поверхность 5 расширенной частью выходит к наружной поверхности обечайки 1, следовательно, можно легко ввести соединительный торец патрубка 2 в расширенную часть отверстия 3. Обе поверхности 4 и 5 имеют в качестве осей ось патрубка и соответственно ось отверстия 3. Обе оси совпадают, когда патрубки устанавливают так, как изображено на фиг.1 и 3.

Как видно на фиг.1 и 4, обечайка 1 не содержит припуска для патрубков на уровне сквозного отверстия 3, в котором установлен патрубок 2. Обечайка 1 содержит только кольцеобразную канавку 6, на уровне которой заканчивается зона соединения 7 между патрубком 2 и расширенным отверстием обечайки 1.

Как видно на фиг.5, сварка патрубков 2 на обечайке 1 осуществляется в камере 8

° больших габаритов, из которой воздух можно удалить с помощью насосной системы. создающей глубокий вакуум порядка 10 мм рт. ст, В камере 8 расположена электронная пушка 9, подвижная в вертикальном направлении на колоннах tO, которая может быть направлена вниз, образуя с вертикальной линией угол 45О, Обечайка 1 опирается на плиту 11, установленную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси на, тележке 12, которая может перемещаться внутри камеры 8. Обечайка I опирается на плиту 11 через ролики с горизонтальной осью поворотного устройства 13.

Во время электронно-лучевой сварки патрубка 2 на обечайке 1 электронная пушка 9 закрепляется в вертикальном и наклонном положениях. Тележка 12 закреплена в камере неподвижно и обечайка 1 закреплена неподвижно в поворотном устройстве 13.

Положение обечайки 1 и патрубка 2 таково, что луч электронной пушки 9 направлен точно по образующей поверхности стыка в форме усеченного конуса между патрубком и обечайкой. Ось привариваемого патрубка 2. совпадает с осью вращения плиты 11. Плита

11 приводится во вращение с малой скоростью так, что электронный луч проходит по всей зоне стыка в форме усеченного конуса между патрубком и обечайкой со скоростью

10-40 смl мин.

Применяют электронную пушку мощностью 200 кВт, способную производить свар-. ку патрубка за один проход без присадочного металла.

Обечайка 1 и патрубки выполнены путем ковки стали, содержащей в основном достигать зоны стыка, а электронная пушка расположена на определенном расстоянии от патрубка, как это изображено на фиг.5.

Способ по изобретению позволяет осуществить соединение патрубков по системе

"set — on" с обечайкой, толщина которой значительно меньше толщины в конфигурациях "set — on" по известному уровню техники, На фиг.4 изображен патрубок 2, закреп40 ленный на обечайке 1, при этом сварной шов выполнен электронным пучком беэ присадочного металла.

Внутреннее отверстие патрубка 2 снаб45 жено покрытием из нержавеющей стали, за исключением участка около торца патрубка, которое нанесено внутри патрубка во время его изготовления и до его сварки на обечай50 ке1, Обечайка 1 также снабжена внутри покрытием из нержавеющей стали 15,.за исключением участка около отверстий 3

После электронно-лучевой сварки nàò55 рубка 2 на обечайке, формирующей зону стыка, покрытие из нержавеющей стали внутри патрубка и обечайки следует дополнить слоем нержавеющей стали 16, который соединяет слои 14 и 15, покрывая зону стыка.

2-2,5% хрома, 0,9-1,10% марганца и не больше 0,15% углерода. Содержание хрома и молибдена в стали составляет соответственно 2,25% и 1%.

5 При сварке патрубка 2 толщина сварочного шва составляет 150-170 мм, что хорошо совместимо с мощностью установки электронно-лучевой сварки, возможности которой достигают до значений толщины

10 порядка 300 мм.

Качество сварного шва при этом удовлетворительное.

Для осуществления операции последовательной сварки восьми патрубков на обе"5 чайке 1 поворачивают обечайку вокруг своей оси с помощью поворотного устройства 13 так, чтобы подвести свариваемый патрубок вертикальной осью в верхнее положение. Наличие кольцеобразной ка20 навки 6 на обечайке 1 вокруг расширенной части, выходящей из отверстия 3, позволяет создать лучший доступ электронному пучку. в зону, стыка. Обечайка .1 имеет диаметр около 4,50 м; толщину обечайки ограничивают значением, меньшим 350 мм. Этот способ позволяет обходиться без частей, выступающих за наружную часть обечайки 1 и, следовательно, местных припусков около сквозных отверстий 3, Действительно, элек30 тронный пучок с наклоном 45 может легко

1804380

Поверхности соединения 4 и 5 патрубка

2 и обечайки 1 в форме усеченного конуса можно выполнить путем обработки каждого из патрубков 2 и обечайки 1 на уровне соответствующих отверстий 3 до их сборки. Патрубки 2 могут иметь предварительно сформованный торец, служащий поверхностью стыка в форме усеченного конуса.

Основные преимущества способа по изобретению заключаются в том, что он позволяет осуществлять быстрое крепление патрубков на обечайке без присадочного металла. Толщину обечайки можно ограничить как в ее обычной части, так и в месте стыка с патрубком.

В любом случае половинный угол у вершины поверхностей в форме усеченного конуса должен составлять 30-60 с целью создания достаточного доступа к зоне стыка с наружной стороны патрубкэ и обечайки и получения надежного крепления патрубка.

Изобретение можно применить к.деталям, отличающимся от обечаек и патрубков, присоединяемых к этим обечайкам, например, для присоединения патрубков к полой сферической детали, предпочтительно на уровне отверстия,центрированного по оси вращения указанной детали. Подобный монтаж патрубков часто выполняют в химических или нефтехимических реакторах.

Можно использовать другие стали для выполнения обечайки и патрубков по сравнению с вышеописанными. Однако, применяемая сталь должна иметь удовлетворительные характеристики закаливаемости, позволяющие получить сварной шов хорошего качества.

В любом случае патрубок и участок обечайки, к которой он приваривается, должны иметь зону перекрытия, занимающую лишь часть толщины стенки. Преимущественно указанная зона перекрытия занимает не более одной третьей части толщины стенки. В том случае, когда зона перекрытия занимает значительную часть или всю толщину стенки, проявляются недостатки соединения по конфигурации "set — 1л" патрубков, Изобретение применяется не только в

5 области ядерных реакторов, но и в области химических или нефтехимических реакторов и сосудов под давлением в общем плане.

10 Формула изобретения

1. Способ крепления сваркой патрубкэ на толстостенной обечайке, преимущест венно корпуса водного ядерного реактора под давлением, при котором в.обечайке вы15 полняют отверстие с диаметром, равным внутреннему диаметру патрубка, нэ торцо- . вой части патрубка выполняют конусную разделку кромок; собирают патрубок с обечайкой и выполняют сварку на всю толщину

20 патрубка, располагая источник сварки с внешней стороны, отличающийся тем, что, с целью обеспечения качественной сварки патрубка с обечайкой, выполненных из стали, содержащей 2 — 2,5 хрома, 0,9—

25 1,1 молибдена, 0.15 углерода, электронным лучом без присадочного материала, на свариваемых кромках отверстия обечайки выполняют коническую разделку кромок,. ответную и соответствующую конической

30. разделке кромок на патрубке, конусную разделку кромок патрубка и. обечайки выполняют с углом при вершине 60 —,120, при сборке совмещают конусные поверхности разделки патрубкэ и обечэйки и сварку вы35 полняют за один проход.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что конусную разделку кромок патрубка и обечайки выполняют с углом при вер шине 90, 40 3.Способ попп.1и2,отличающий с я тем, что на обечайке на ее внешней поверхности выполняют кольцеобразную канавку, концентричную оси патрубка и сопряженную с конусной разделкой.

1804380

1804380 . 1З

12 Г

Фиг.5

Составитель Л.Назарова

Редактор А.Купрякова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор опенка

Заказ 1066 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101