控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型公开了一种控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构及该结构的制作工艺，耐压壳组件结构包括密封壳和管座，所述密封壳和管座焊接连接，所述密封壳和管座两者各自的焊接连接端中，其中的一个焊接连接端上设置有内凹的凹槽，另一个焊接连接端上设置有外凸的凸起。该制作工艺包括对两个焊接连接端进行如下加工：在其中的一个焊接连接端上加工出内凹的凹槽，在另一个焊接连接端上加工出外凸的凸起。通过本案提供的方案，可有效的提升密封壳与管座的焊接质量。
【专利说明】
控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及控制棒驱动机构结构技术领域，特别是涉及一种控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构。
【背景技术】
[0002]目前世界上第三代压水堆核电机组的控制棒驱动机构中，耐压壳组件是由密封壳和管座通过焊接的方式形成的一个整体，这种结构可以显著降低控制棒驱动机构现场安装难度并提高机构的整体寿命与可靠性。
[0003]而以上焊接多为奥氏体不锈钢与镍基合金的异种金属管道对接焊，即控制棒驱动机构中密封壳的材料为奥氏体不锈钢00Crl8Nil0N，管座的材料为Inconel-690镍基合金，将这两种材料焊接在一起时容易产生热裂纹、气孔、夹渣等缺陷，其原因主要是由于镍基合金的线胀系数大(约为碳钢的1.5倍)，热导率较小(约为碳钢的0.3倍)，焊接时极易产生较大的焊接应力，使得镍基合金在焊接凝固的过程中因收缩应力作用产生开裂倾向。
[0004]针对此类焊缝的焊接，现有技术都是从严格控制焊接参数(焊接热输入、焊接电流等)的角度考虑并采取措施，比如授权公告号为CN102275030B的实用新型专利“奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法”，虽然也能解决部分问题，但实践证明这些方法都存在着焊缝的道(层)间温度下降慢且难于控制、焊接质量不稳定、生产效率低等严重问题，使得该类焊缝的焊接质量难以得到有效保证。
【实用新型内容】
[0005]针对上述提出的现有技术中密封壳与管座的焊接中，由于其中的镍基合金线胀系数大、导热率小，这使得焊接质量不稳定，难以保证焊接质量的问题，本实用新型提供了一种控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构。
[0006]本实用新型提供的控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构通过以下技术要点来解决问题:控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构，包括密封壳和管座，所述密封壳和管座焊接连接，所述密封壳和管座两者各自的焊接连接端中，其中的一个焊接连接端上设置有内凹的凹槽，另一个焊接连接端上设置有外凸的凸起，密封壳和管座在焊接连接装配时，所述凸起嵌入所述凹槽中。
[0007]具体的，以上设置的凹槽和凸起用于密封壳和管座之间焊接过程中及焊接热影响区域冷却过程中的定位，即凹槽侧面与凸起侧面的相互约束，可减小在热应力下密封壳和管座两者位置错开的大小，达到控制焊接变形的目的，利于保证所得耐压壳组件结构的同心度。
[0008]进一步的，在凹槽与凸起配合完成后，两者侧面之间的间隙大小为影响所得耐压壳组件结构同心度的重要因素，故优选设置为凹槽槽壁的外形与凸起的外形尺寸一致或凸起的尺寸略大，如设置为凹槽为圆环形凹槽，凸起为圆柱状凸起，所述凹槽的内径与凸起的外径相等，或凹槽的内径略小于凸起的外径，这样，在凸起与凹槽配合后，两者为紧配合，这样，可通过所述凹槽和凸起，不仅使得密封壳与管座焊前配合精度高，同时还可很好的限定热应力下密封壳与管座之间位置偏移的量。
[0009]作为以上所述的控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构进一步的技术方案:
[0010]作为一种便于加工的凹槽和凸起实现形式，所述凹槽为圆环形凹槽，所述凸起为圆柱状凸起，且所述凹槽和所述凸起的轴线均与密封壳的轴线或管座的轴线共线。以上形式的凹槽和凸起，可通过分别将密封壳与管座夹持于车床上，通过车削加工得到所述的凹槽和凸起。
[0011]为利于提高密封壳与管座焊前的配合精度，所述凹槽和所述凸起的侧面均为锥面，且两个锥面的外形尺寸相等。这样，在锥形凸起插入锥形凹槽的过程中，即使因为不可避免的凸起和凹槽尺寸误差，在锥形凸起与锥形凹槽配合后，也能够很好的保证密封壳和管座焊前的配合精度。
[0012]作为一种便于加工的凹槽和凸起实现形式，所述凹槽和所述凸起的轴线均与密封壳的轴线或管座的轴线共线。同上，以上形式的凹槽和凸起，可通过分别将密封壳与管座夹持于车床上，通过车削加工得到所述的凹槽和凸起。
[0013]为利于保证焊接点的连接强度、焊透性、改善焊接工艺性能、保证耐压壳组件的外形尺寸，所述密封壳和管座两者各自的焊接连接端上均设置有焊接坡口。
[0014]同时，本实用新型还公开了一种控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构制作工艺，包括顺序进行的以下步骤:S1:分别加工密封壳和管座各自的焊接连接端;S2:将密封壳和管座两者的焊接连接端进行焊前相对位置固定;S3:对密封壳和管座进行焊接连接，步骤SI的实现方法为对密封壳和管座各自的焊接连接端进行如下加工:在其中的一个焊接连接端上加工出内凹的凹槽，在另一个焊接连接端上加工出外凸的凸起，且所述凹槽和凸起具有如下关系:在完成步骤S2后，所述凸起嵌入所述凹槽中。
[0015]具体的，以上制作工艺中，通过在焊前设置凹槽和凸起，通过所述凹槽和凸起侧面之间的约束限制热应力下密封壳和管座之间的位置错开程度，达到控制焊接变形的目的，利于保证所得耐压壳组件结构的同心度。
[0016]作为以上控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构制作工艺进一步的技术方案:
[0017]所述凹槽和凸起具有如下关系:所述凹槽为圆环形凹槽，所述凸起为圆柱状凸起，且所述凹槽和所述凸起的轴线均与密封壳的轴线或管座的轴线共线，步骤S3的施焊区域位于所述凹槽和凸起的外侧；
[0018]还包括位于步骤S3之后的冷却步骤，所述冷却步骤的实现方法为:向密封壳和管座的中空区域内通入冷却液，所述中空区域作为冷却液的流通通道，且冷却液流经焊接热影响区域。
[0019]本方案中，以上形式的凹槽和凸起，可通过分别将密封壳与管座夹持于车床上，通过车削加工得到所述的凹槽和凸起，即可简化凹槽和凸起的加工工艺。
[0020]由于密封壳和管座焊接过程中存在如下问题:由于镍基合金焊接时线胀系数大，热导率较小，焊缝焊接后冷却速度慢，t8/5时间长，焊缝及热影响区的晶粒易变粗大，使焊接接头塑性和韧性下降、综合机械性能变差。在授权公告号为CN102275030B，名称为“奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法”的专利文献中，焊接过程中道(层)间温度是依靠空气环境的自然冷却，不仅冷却速度较慢，影响生产作业效率，而且焊缝在高温下停留时间长，低熔点的金属共晶物和非金属共晶物(N1-S、N1-P)生成较多，容易产生焊接热裂纹等缺陷。
[0021]然而，由于镍基合金具有以下特性:镍基合金对水汽非常敏感，一旦焊接位置的湿度过大就会产生气孔缺陷。
[0022]故以上方案中，通过设置的相互匹配的凹槽和凸起，在凹槽与凸起相互配合后两者之间没有间隙时，如两者过盈配合，可通过所述凸起和凹槽，实现密封壳和管座的中空区域与熔池的隔离;在凹槽与凸起相互配合后两者之间有一定间隙时，以上间隙亦可避免大量水汽与恪池接触。
[0023]这样，在上述中空区域内通入冷却液时，相互配合的凸起和凹槽可很好的实现冷却液与熔池的隔离，这样，不仅可快速带走焊接热，即提高焊缝的冷却速度，减小t8/5时间长，避免出现焊缝及热影响区的晶粒粗大、焊接接头塑性和韧性差、所得焊接结构综合机械性能差的缺陷，同时可避免或减少水汽对镍基合金的影响，这样，通过以上工艺，t8/5时间减少，有利于焊缝及热影响区的晶粒细化，可使焊接接头的塑性和韧性提高，改善其综合机械性能。
[0024]还包括位于步骤S3之前的加热步骤，所述加热步骤为对密封壳和管座的焊接区域进行加热。
[0025]通过在焊接之前对管座及密封壳进行加热，特别适用于冬季气温低的加工环境，这样，对管座及密封壳进行加热，可驱散焊缝区域范围的冷凝水汽，有利于提高焊缝质量。
[0026]所述凹槽和凸起具有如下关系:所述凹槽为圆环形凹槽，所述凸起为圆柱状凸起，且所述凹槽和所述凸起的轴线均与密封壳的轴线或管座的轴线共线，步骤S3的施焊区域位于所述凹槽和凸起的外侧；
[0027]所述加热步骤的实现方式为:向密封壳和管座的中空区域内通入加热液，所述中空区域作为加热液的流通通道，且加热液流经焊接热影响区域。
[0028]本方案的凹槽和凸起具有如上设置冷却液方案中所述的加工制造简单的优势，同时也可以实现所述中空区域与熔池之间的隔离，避免水汽对镍基合金造成影响或造成过大的影响。采用本方法进行加热，可有效避免密封壳及管座上局部位置温度过高影响密封壳及管座的力学性能，同时，采用本方法进行加热，加热温度便于控制。
[0029]具体的，可设置为以上冷却液及加热液均为水。即水在分别作为冷却液和加热液时，进入到中空区域时具有不同的进水温度。
[0030]具体的，可采用在焊接前采用加热液对管座及密封壳进行加热，在焊接后通过冷却液对焊接区域进行冷却的制作工艺，以最大限度的提高焊缝质量。
[0031]通过上述采用的通过冷却液高效带走焊接热量、同时在焊前进行加热驱水汽处理，实验证明:采用本支座工艺进行镍基合金与镍基合金之间、不锈钢与镍基合金之间焊接，均未出现热裂纹的缺陷;通过金相检测观察发现焊缝及热影响区的晶粒度明显小于空气中自然冷却的焊缝，热影响区的宽度也明显较空气中冷却的焊接接头窄，焊接接头的综合机械性能明显提尚，同时焊接生广效率大幅提升。
[0032]进一步的，为利于焊后管座与密封壳的同心度，在步骤S3中，首先采用绕管座或密封壳的轴线点焊的方式，且设置多个相互之间呈环状均布的点焊点；为利于焊接质量，焊接之前对两个焊接连接端进行清洗处理。
[0033]进一步的，针对需要采用冷却液或加热液的方案，首先焊接一道连接管座及密封壳的环焊缝，所述环焊缝实现管座及密封壳中空区域与外侧的隔离，此过程中不向中空区域内通入冷却液或加热液，待环焊缝自然冷却至可清除表面焊渣时，再向所述中空区域内通入冷却液或加热液，这样，可完全避免由冷却液或加热液产生的水汽对焊接过程或冷却过程中的镍基合金造成影响。
[0034]本实用新型具有以下有益效果:
[0035]本实用新型提供的控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构中，设置的凹槽和凸起用于密封壳和管座之间焊接过程中及焊接热影响区域冷却过程中的定位，即凹槽侧面与凸起侧面的相互约束，可减小在热应力下密封壳和管座两者位置错开的大小，达到控制焊接变形的目的，利于保证所得耐压壳组件结构的同心度。
[0036]本实用新型提供的控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构制作工艺中，通过在焊前设置凹槽和凸起，通过所述凹槽和凸起侧面之间的约束限制热应力下密封壳和管座之间的位置错开程度，达到控制焊接变形的目的，利于保证所得耐压壳组件结构的同心度。
【附图说明】
[0037]图1是本实用新型所述的控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构一个具体实施例中，可反映管座及密封壳在未组合之前，两者各自的焊接连接端的结构示意图；
[0038]图2是本实用新型所述的控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构一个具体实施例中，可反映管座及密封壳焊接前进行组对后，管座及密封壳的装配关系示意图。
[0039]图中的编号依次为:1、管座，2、密封壳，3、凹槽，4、凸起，5、焊接坡口。
【具体实施方式】
[0040]下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型的结构不仅限于以下实施例。
[0041 ] 实施例1:
[0042]如图1和图2所示，控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构，包括密封壳2和管座I，所述密封壳2和管座I焊接连接，所述密封壳2和管座I两者各自的焊接连接端中，其中的一个焊接连接端上设置有内凹的凹槽3，另一个焊接连接端上设置有外凸的凸起4，密封壳2和管座I在焊接连接装配时，所述凸起4嵌入所述凹槽3中。
[0043]具体的，以上设置的凹槽3和凸起4用于密封壳2和管座I之间焊接过程中及焊接热影响区域冷却过程中的定位，即凹槽3侧面与凸起4侧面的相互约束，可减小在热应力下密封壳2和管座I两者位置错开的大小，达到控制焊接变形的目的，利于保证所得耐压壳组件结构的同心度。
[0044]进一步的，在凹槽3与凸起4配合完成后，两者侧面之间的间隙大小为影响所得耐压壳组件结构同心度的重要因素，本实施例中，设置为凹槽3槽壁的外形与凸起4的外形尺寸一致或凸起4的尺寸略大，如设置为凹槽3为圆环形凹槽3，凸起4为圆柱状凸起4，所述凹槽3的内径与凸起4的外径相等，或凹槽3的内径略小于凸起4的外径，这样，在凸起4与凹槽3配合后，两者为紧配合，这样，可通过所述凹槽3和凸起4，不仅使得密封壳2与管座I焊前配合精度高，同时还可很好的限定热应力下密封壳2与管座I之间位置偏移的量。
[0045]同时，本实施例还提供了一种控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构制作工艺，包括顺序进行的以下步骤:S1:分别加工密封壳2和管座I各自的焊接连接端;S2:将密封壳2和管座I两者的焊接连接端进行焊前相对位置固定;S3:对密封壳2和管座I进行焊接连接，步骤SI的实现方法为对密封壳2和管座I各自的焊接连接端进行如下加工:在其中的一个焊接连接端上加工出内凹的凹槽3，在另一个焊接连接端上加工出外凸的凸起4，且所述凹槽3和凸起4具有如下关系:在完成步骤S2后，所述凸起4嵌入所述凹槽3中。
[0046]具体的，以上制作工艺中，通过在焊前设置凹槽3和凸起4，通过所述凹槽3和凸起4侧面之间的约束限制热应力下密封壳2和管座I之间的位置错开程度，达到控制焊接变形的目的，利于保证所得耐压壳组件结构的同心度。
[0047]实施例2:
[0048]如图1和图2所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定:作为以上所述的控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构进一步的技术方案:
[0049]作为一种便于加工的凹槽3和凸起4实现形式，所述凹槽3为圆环形凹槽3，所述凸起4为圆柱状凸起4，且所述凹槽3和所述凸起4的轴线均与密封壳2的轴线或管座I的轴线共线。以上形式的凹槽3和凸起4，可通过分别将密封壳2与管座I夹持于车床上，通过车削加工得到所述的凹槽3和凸起4。
[0050]实施例3:
[0051]如图1和图2所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定:作为以上所述的控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构进一步的技术方案:
[0052]为利于提高密封壳2与管座I焊前的配合精度，所述凹槽3和所述凸起4的侧面均为锥面，且两个锥面的外形尺寸相等。这样，在锥形凸起4插入锥形凹槽3的过程中，即使因为不可避免的凸起4和凹槽3尺寸误差，在锥形凸起4与锥形凹槽3配合后，也能够很好的保证密封壳2和管座I焊前的配合精度。
[0053]作为一种便于加工的凹槽3和凸起4实现形式，所述凹槽3和所述凸起4的轴线均与密封壳2的轴线或管座I的轴线共线。同上，以上形式的凹槽3和凸起4，可通过分别将密封壳2与管座I夹持于车床上，通过车削加工得到所述的凹槽3和凸起4。
[0054]为利于保证焊接点的连接强度、焊透性、改善焊接工艺性能、保证耐压壳组件的外形尺寸，所述密封壳2和管座I两者各自的焊接连接端上均设置有焊接坡口 5。
[0055]实施例4:
[0056]本实施例在实施例1的基础上对本案作进一步限定，作为以上控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构制作工艺进一步的技术方案:
[0057]所述凹槽3和凸起4具有如下关系:所述凹槽3为圆环形凹槽3，所述凸起4为圆柱状凸起4，且所述凹槽3和所述凸起4的轴线均与密封壳2的轴线或管座I的轴线共线，步骤S3的施焊区域位于所述凹槽3和凸起4的外侧；
[0058]还包括位于步骤S3之后的冷却步骤，所述冷却步骤的实现方法为:向密封壳2和管座I的中空区域内通入冷却液，所述中空区域作为冷却液的流通通道，且冷却液流经焊接热影响区域。
[0059]本方案中，以上形式的凹槽3和凸起4，可通过分别将密封壳2与管座I夹持于车床上，通过车削加工得到所述的凹槽3和凸起4，即可简化凹槽3和凸起4的加工工艺。
[0060]由于密封壳2和管座I焊接过程中存在如下问题:由于镍基合金焊接时线胀系数大，热导率较小，焊缝焊接后冷却速度慢，t8/5时间长，焊缝及热影响区的晶粒易变粗大，使焊接接头塑性和韧性下降、综合机械性能变差。在授权公告号为CN102275030B，名称为“奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法”的专利文献中，焊接过程中道(层)间温度是依靠空气环境的自然冷却，不仅冷却速度较慢，影响生产作业效率，而且焊缝在高温下停留时间长，低熔点的金属共晶物和非金属共晶物(N1-S、N1-P)生成较多，容易产生焊接热裂纹等缺陷。
[0061]然而，由于镍基合金具有以下特性:镍基合金对水汽非常敏感，一旦焊接位置的湿度过大就会产生气孔缺陷。
[0062]故以上方案中，通过设置的相互匹配的凹槽3和凸起4，在凹槽3与凸起4相互配合后两者之间没有间隙时，如两者过盈配合，可通过所述凸起4和凹槽3，实现密封壳2和管座I的中空区域与熔池的隔离；在凹槽3与凸起4相互配合后两者之间有一定间隙时，以上间隙亦可避免大量水汽与熔池接触。
[0063]这样，在上述中空区域内通入冷却液时，相互配合的凸起4和凹槽3可很好的实现冷却液与熔池的隔离，这样，不仅可快速带走焊接热，即提高焊缝的冷却速度，减小t8/5时间长，避免出现焊缝及热影响区的晶粒粗大、焊接接头塑性和韧性差、所得焊接结构综合机械性能差的缺陷，同时可避免或减少水汽对镍基合金的影响，这样，通过以上工艺，t8/5时间减少，有利于焊缝及热影响区的晶粒细化，可使焊接接头的塑性和韧性提高，改善其综合机械性能。
[0064]还包括位于步骤S3之前的加热步骤，所述加热步骤为对密封壳2和管座I的焊接区域进行加热。
[0065]通过在焊接之前对管座I及密封壳2进行加热，特别适用于冬季气温低的加工环境，这样，对管座I及密封壳2进行加热，可驱散焊缝区域范围的冷凝水汽，有利于提高焊缝质量。
[0066]所述凹槽3和凸起4具有如下关系:所述凹槽3为圆环形凹槽3，所述凸起4为圆柱状凸起4，且所述凹槽3和所述凸起4的轴线均与密封壳2的轴线或管座I的轴线共线，步骤S3的施焊区域位于所述凹槽3和凸起4的外侧；
[0067]所述加热步骤的实现方式为:向密封壳2和管座I的中空区域内通入加热液，所述中空区域作为加热液的流通通道，且加热液流经焊接热影响区域。
[0068]本方案的凹槽3和凸起4具有如上设置冷却液方案中所述的加工制造简单的优势，同时也可以实现所述中空区域与熔池之间的隔离，避免水汽对镍基合金造成影响或造成过大的影响。采用本方法进行加热，可有效避免密封壳2及管座I上局部位置温度过高影响密封壳2及管座I的力学性能，同时，采用本方法进行加热，加热温度便于控制。
[0069]具体的，可设置为以上冷却液及加热液均为水。即水在分别作为冷却液和加热液时，进入到中空区域时具有不同的进水温度。
[0070]具体的，可采用在焊接前采用加热液对管座I及密封壳2进行加热，在焊接后通过冷却液对焊接区域进行冷却的制作工艺，以最大限度的提高焊缝质量。
[0071]通过上述采用的通过冷却液高效带走焊接热量、同时在焊前进行加热驱水汽处理，实验证明:采用本支座工艺进行镍基合金与镍基合金之间、不锈钢与镍基合金之间焊接，均未出现热裂纹的缺陷;通过金相检测观察发现焊缝及热影响区的晶粒度明显小于空气中自然冷却的焊缝，热影响区的宽度也明显较空气中冷却的焊接接头窄，焊接接头的综合机械性能明显提尚，同时焊接生广效率大幅提升。
[0072]本实施例中，为利于焊后管座I与密封壳2的同心度，在步骤S3中，首先采用绕管座I或密封壳2的轴线点焊的方式，且设置多个相互之间呈环状均布的点焊点；为利于焊接质量，焊接之前对两个焊接连接端进行清洗处理。
[0073]本实施例中，针对需要采用冷却液或加热液的方案，首先焊接一道连接管座I及密封壳2的环焊缝，所述环焊缝实现管座I及密封壳2中空区域与外侧的隔离，此过程中不向中空区域内通入冷却液或加热液，待环焊缝自然冷却至可清除表面焊渣时，再向所述中空区域内通入冷却液或加热液，这样，可完全避免由冷却液或加热液产生的水汽对焊接过程或冷却过程中的镍基合金造成影响。
[0074]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的【具体实施方式】只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构，包括密封壳和管座，所述密封壳和管座焊接连接，其特征在于，所述密封壳和管座两者各自的焊接连接端中，其中的一个焊接连接端上设置有内凹的凹槽，另一个焊接连接端上设置有外凸的凸起，密封壳和管座在焊接连接装配时，所述凸起嵌入所述凹槽中。2.根据权利要求1所述的控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构，其特征在于，所述凹槽为圆环形凹槽，所述凸起为圆柱状凸起，且所述凹槽和所述凸起的轴线均与密封壳的轴线或管座的轴线共线。3.根据权利要求1所述的控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构，其特征在于，所述凹槽和所述凸起的侧面均为锥面，且两个锥面的外形尺寸相等。4.根据权利要求3所述的控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构，其特征在于，所述凹槽和所述凸起的轴线均与密封壳的轴线或管座的轴线共线。5.根据权利要求1所述的控制棒驱动机构中的一体化密封壳组件结构，其特征在于，所述密封壳和管座两者各自的焊接连接端上均设置有焊接坡口。
【文档编号】G21C7/10GK205666072SQ201620550440
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】黄朝辉
【申请人】四川华都核设备制造有限公司