CN107335936B - 因科镍基板及制备蒸汽发生器因科镍水室隔板的方法 - Google Patents

因科镍基板及制备蒸汽发生器因科镍水室隔板的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种因科镍基板及制备蒸汽发生器因科镍水室隔板的方法，所述因科镍基板是通过焊接方式拼接而成的，再对其进行切削、磨削等进一步加工，最终得到因科镍水室隔板；其中，所述因科镍基板包括多块尺寸形状一致的因科镍板材，所述因科镍板材在同一个水平面上并排布置，每个因科镍板材的排布方向也都一致，结合特定的焊接顺序和焊接工艺，使得因科镍基板在焊接过程中沿厚度方向上的最大热变形量在1.6mm以下，满足因科镍水室隔板的使用需求。

Description

因科镍基板及制备蒸汽发生器因科镍水室隔板的方法
技术领域
本发明涉及蒸汽发生器因科镍水室隔板，尤其涉及拼接焊接制备蒸汽发生器因科镍水室隔板的方法。
背景技术
水室隔板是蒸汽发生器中分割冷却剂入口和出口的部件，对于水室隔板的性能要求极其苛刻，在一些核岛设备上需要选用因科镍600(Inconel600)作为水室隔板，然而，水室隔板的体积较大，定制一整块体积足够大的因科镍600水室隔板需要付出的成本极其高昂，而且由于因科镍600自身特性，如果体积过大也容易导致其性能出现不可预测的缺陷，另外，作为水室隔板，其厚度方向上的最大变形量不能超过2.0mm；所以，目前为止，利用因科镍600制备核岛设备上的水室隔板这一方案还仅仅停留在理论层面。
由于上述原因，本发明人对现有的水室隔板及因科镍600 材料做了深入研究，以便设计出一种能够解决上述问题的技术方案。
发明内容
为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种因科镍基板及制备蒸汽发生器因科镍水室隔板的方法，所述因科镍基板是通过焊接方式拼接而成的，再对其进行切削、磨削等进一步加工，最终得到因科镍水室隔板；其中，所述因科镍基板包括多块尺寸形状一致的因科镍板材，所述因科镍板材在同一个水平面上并排布置，每个因科镍板材的排布方向也都一致，结合特定的焊接顺序和焊接工艺，使得因科镍基板在焊接过程中沿厚度方向上的最大热变形量在1.6mm以下，满足因科镍水室隔板的使用需求，从而完成本发明。
具体来说，本发明的目的在于提供一种制备蒸汽发生器因科镍水室隔板用因科镍基板，该基板包括多块焊接为一体的因科镍板材1，
在每个因科镍板材1的边缘都开设有焊接坡口，相邻两个因科镍板材通过拼接形成双V型坡口2。
其中，在每个双V型坡口内都填充有焊料3，和/或
每块因科镍板材1的尺寸形状都一致，
每块因科镍板材1的排布方向都一致。
其中，所述因科镍板材1包括内侧板材11和外侧板材12，
其中，在内侧板材11的三个侧面上都开设有坡口，
在外侧板材12相邻的两个侧面上开设有坡口。
本发明还提供一种蒸汽发生器因科镍水室隔板的制备方法，优选采用上文所述的因科镍基板进行制备，该方法包括如下步骤：
步骤1，选取多块因科镍板材1；
步骤2，将多块因科镍板材1焊接为一块板状因科镍基板；
步骤3，将因科镍基板切削成水室隔板状，并将其焊接在蒸汽发生器的下封头上。
其中，所述因科镍板材1有8块，每块因科镍板材1的尺寸形状都一致；
每个因科镍板材都具有6个面，其中，主视面和后视面的面积最大，左视面和右视面的面积次之，俯视面和仰视面的面积最小。
其中，所述步骤2包括如下子步骤：
子步骤1，每两块因科镍板材为一组，其中一块因科镍板材的左视面和另外一块因科镍板材的右视面对接并焊接为一体，从而得到4块因科镍一焊板材；
子步骤2，每两块因科镍一焊板材为一组，其中一块因科镍一焊板材的左视面和另外一块因科镍一焊板材的右视面对接并焊接为一体，从而得到两块因科镍二焊板材；
子步骤3，将一块因科镍二焊板材的俯视面和另一块因科镍二焊板材的仰视面对接并焊接为一体，得到因科镍基板。
其中，步骤2中的多处焊接，都需要在待焊接的表面上开设出焊接坡口，所述坡口为双V型坡口2，和/或
步骤2中的多处焊接，都采用同样的焊接工艺。
其中，所述焊接工艺包括如下子步骤：
子步骤a：拼接两个待焊接板材，形成双V型坡口，其中，两个待焊接板材之间的最小距离为2～3mm；
子步骤b：打底焊；
子步骤c：待焊接板材的主视面朝上，焊接4层，
子步骤d：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊接5层，
子步骤e：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊接2层，
子步骤f：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊接2层，
子步骤g：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊接2层，
子步骤h：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊接2层，
子步骤i：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊满坡口，
子步骤j：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊满坡口。
其中，焊接4层，焊缝厚度约为5-7mm；
焊接5层，焊缝厚度约为7-9mm；
焊接2层，焊缝厚度约为2-4mm。
本发明还提供一种蒸汽发生器因科镍水室隔板，该水室隔板设置在蒸汽发生器下封头内，并且由上文所述的因科镍基板制成，优选该水室隔板经过切削加工制得，
特别优选所述水室隔板根据上文所述的方法进行制备
本发明所具有的有益效果包括：
(1)根据本发明提供的技术方案可以通过体积较小的因科镍板材拼接得到因科镍基板，进而在降低生产成本的基础上获得性能满足使用需求的因科镍水室隔板；
(2)根据本发明提供的技术方案中包含特定的焊接顺序和焊接工艺，能够确保焊接变形量在一定的范围内，使得焊接得到的因科镍基板沿着厚度方向上的最大变形量在1.6mm以下，满足最大变形量不能超过2mm的水室隔板性能指标。
附图说明
图1示出根据本发明一种优选实施方式的因科镍基板整体结构示意图；
图2示出根据本发明一种优选实施方式的因科镍基板上双 V型坡口结构示意图，也是图1中A处的局部放大图；
图3示出根据本发明一种优选实施方式的内侧板材结构示意图；
图4示出根据本发明一种优选实施方式的外侧板材结构示意图；
图5示出根据本发明一种优选实施方式的水室隔板及其所在的下封头结构示意图。
附图标号说明：
1-因科镍板材
2-双V型坡口
3-焊料
11-内侧板材
12-外侧板材
101-上坡口
102-下坡口
103-立面
4-水室隔板
5-下封头
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
根据本发明提供的制备蒸汽发生器因科镍水室隔板用因科镍基板，如图1和图2中所示，该基板包括多块焊接为一体的因科镍板材1，
在每个因科镍板材1的边缘都开设有焊接坡口，相邻两个因科镍板材通过拼接形成双V型坡口2；
在每个双V型坡口内都填充有焊料3，从而将多个因科镍板材1连成一个因科镍基板。
在一个优选的实施方式中，每块因科镍板材1的尺寸形状都一致，每块因科镍板材1的排布方向都一致，从而使得焊接热分布均匀，便于控制焊接热变形，防止焊接热变形过大。
具体来说，所述因科镍板材1呈长方体状，具有六个面，且其中两两相对，相对的两个面的面积尺寸一致；其中，主视面和后视面的面积最大，左视面和右视面的面积次之，俯视面和仰视面的面积最小。拼接完成后，所有因科镍板材的主视面都连接在一起形成因科镍基板的主视面，所有因科镍板材的后视面都连接在一起形成因科镍基板的后视面。
所述左视面和右视面的面积次之，是指：左视面和右视面的面积小于主视面和后视面的面积尺寸。
本发明中所述的主视面、后视面、左视面、右视面、俯视面和仰视面都是相对的概念，可根据观察方向的不同而改变，本申请中所有的方向和上述视面，都是在将板材竖直立起，正面朝向观察者的情况下得到的，本发明中通过六面视图的方式获得上述六视面，来区分各个面的相对大小关系。
优选地，所述因科镍板材1分为内侧板材11和外侧板材12 两类，其中，内侧板材11如图3中所示，在内侧板材11的三个侧面上都开设有坡口，
外侧板材12如图4中所示，在外侧板材12相邻的两个侧面上开设有坡口，
所述因科镍板材1共分成两排，所述外侧板材12共4个，分布在因科镍基板的两侧，即所述外侧板材12位于每一排的最外侧，内侧板材数量不限，可以是4个、6个、8个等等，本发明中优选地为4个，即因科镍板材1总数优选为8个。
本发明中所述的侧面包括左视面、右视面、俯视面和仰视面。
有坡口的侧面与其他板材上有坡口的侧面相对从而形成双 V型坡口；
具体来说，开设在内侧板材11和外侧板材12上的坡口包括上坡口101和下坡口102，上坡口101的斜面和下坡口102的斜面都与板材上主视面所在平面呈50～55度角。
在上坡口101和下坡口102之间，还设置有与所述主视面所在平面呈90度角的立面103，两块板材上的立面临近，两块板材之间的最小距离即为其上立面之间的最小距离。优选地，所述立面用于通过打底焊来连接两个相邻的板材。
分别位于两块板材上的两个内侧板材11、两个外侧板材12 和两个立面103共同构成所述双V型坡口2。
本发明中所述的板材是指因科镍板材。
本发明还提供一种蒸汽发生器因科镍水室隔板的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤1，选取多块因科镍板材1；
步骤2，将多块因科镍板材1焊接为一块板状因科镍基板；
步骤3，将因科镍基板切削成水室隔板状，并将其焊接在蒸汽发生器的下封头上。
其中，所述因科镍板材是由因科镍600制成的板状材料；
所述水室隔板的形状与其所在的下封头的形状相配合，优选地为半圆形，由于水室隔板需要焊接在下封头上，所以在初步切削后就开始水室隔板与下封头之间的焊接作业，在焊接完成后再进一步磨削加盖水室隔板，使其尺寸形状满足生产要求。
在一个优选的实施方式中，所述因科镍板材有8块，每块因科镍板材1的尺寸形状都一致；
每个因科镍板材都具有6个面，且其中两两相对，相对的两个面的面积尺寸一致，主视面和后视面的面积尺寸一致，左视面和右视面的面积尺寸一致，俯视面和仰视面的面积尺寸一致；在全部的6个面中，主视面和后视面的面积最大，左视面和右视面的面积次之，俯视面和仰视面的面积最小。
在一个优选的实施方式中，因科镍板材有8块时，所述步骤 2包括如下子步骤：
子步骤1，每两块因科镍板材为一组，其中一块因科镍板材的左视面和另外一块因科镍板材的右视面对接并焊接为一体，从而得到4块因科镍一焊板材；
子步骤2，每两块因科镍一焊板材为一组，其中一块因科镍一焊板材的左视面和另外一块因科镍一焊板材的右视面对接并焊接为一体，从而得到两块因科镍二焊板材；
子步骤3，将一块因科镍二焊板材的俯视面和另一块因科镍二焊板材的仰视面对接并焊接为一体，得到因科镍基板。
本发明中所述的因科镍一焊板材是指两块因科镍板材1通过一次焊接成为一个整体后得到体积更大的因科镍板材；
同样，本发明中所述的因科镍二焊板材是指两块因科镍一焊板材1通过一次焊接成为一个整体后得到体积更大的因科镍板材；
本发明中，所述因科镍板材有多块，可以不仅仅为8块，也可以是10块、12块等数量，当其为10块时，子步骤1仍然将因科镍板材分成4组，得到4个因科镍一焊板材和2个因科镍板材，子步骤2中，在得到两个因科镍二焊板材后，继续将一个因科镍一焊板材和一个因科镍板材组成一组，因科镍二焊板材的左视面/ 右视面和因科镍板材的右视面/左视面对接并焊接为一体；最后再进行子步骤3；
当因科镍板材有12块时，同样通过子步骤1和子步骤2得到两个集成的板材，并通过子步骤3进行最后的对接、焊接。
在一个优选的实施方式中，步骤2中的多处焊接，都需要在待焊接的表面上开设出焊接坡口，所述坡口为双V型坡口2，每次焊接形成一个焊缝。
在一个优选的实施方式中，步骤2中的多处焊接，都采用同样的焊接工艺，进一步优选地，所述焊接工艺包括如下子步骤：
子步骤a：拼接两个待焊接板材，形成双V型坡口，其中，两个待焊接板材之间的最小距离为2～3mm；该距离使得打底焊能够焊透，确保焊接质量；
子步骤b：打底焊；
子步骤c：待焊接板材的主视面朝上，焊接4层，
子步骤d：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊接5层，
子步骤e：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊接2层，
子步骤f：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊接2层，
子步骤g：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊接2层，
子步骤h：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊接2层，
子步骤i：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊满坡口，
子步骤j：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊满坡口。
子步骤c和子步骤d中焊接层数较多，是为了确保焊接区域具有足够的强度，避免翻转待焊接板材的过程中使得板材变形，能够确保焊接质量；
进一步优选地，焊接4层，焊缝厚度约为5-7mm；焊接5层，焊缝厚度约为7-9mm；焊接2层，焊缝厚度约为2-4mm。
通过上述反复翻转的焊接工艺，每次翻转后焊接特定的焊接层数能够确保焊接热变形极小，焊接后得到的板材整体仍然是平板，不会向内或者向外弯折。
本发明还提供一种蒸汽发生器因科镍水室隔板，该水室隔板设置在蒸汽发生器下封头内，并且由上文所述的因科镍基板制成，优选该水室隔板经过切削加工制得，
特别优选，所述水室隔板根据上文所述的蒸汽发生器因科镍水室隔板的制备方法进行制备。
具体来说，该水室隔板同样包括多块焊接为一体的因科镍板材，该因科镍板材与上文中所述的因科镍板材的区别仅在于大小不同，经过切削加工后的因科镍板材体积较原本的因科镍板材小，其他构造是一样的。如图5中所示，下封头5呈半球状，其内的水室隔板4呈截面为半圆形的板状。
实验例：
选取两块尺寸形状一致的由因科镍600制成的因科镍板材，对该两块因科镍板材进行焊接，采用如下步骤进行焊接：
子步骤a：拼接两个因科镍板材，形成双V型坡口，
子步骤b：打底焊；
子步骤c：待焊接板材的主视面朝上，焊接4层，
子步骤d：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊接5层，
子步骤e：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊接2层，
子步骤f：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊接2层，
子步骤g：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊接2层，
子步骤h：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊接2层，
子步骤i：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊满坡口，
子步骤j：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊满坡口。
得到的板材沿着厚度方向上的最大变形量为1.6mm；
对比例1：
选取两块尺寸形状一致的由因科镍600制成的因科镍板材，对该两块因科镍板材进行焊接，采用如下步骤进行焊接：
子步骤a：拼接两个因科镍板材，形成双V型坡口，
子步骤b：打底焊；
子步骤c：待焊接板材的主视面朝上，焊满坡口，
子步骤d：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊满坡口。
得到的板材沿着厚度方向上的最大变形量为15.8mm；
对比例2：
选取两块尺寸形状一致的由因科镍600制成的因科镍板材，对该两块因科镍板材进行焊接，采用如下步骤进行焊接：
子步骤a：拼接两个因科镍板材，形成双V型坡口，
子步骤b：打底焊；
子步骤c：待焊接板材的主视面朝上，焊满上面坡口的2/5，
子步骤d：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊满坡口；
子步骤e：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊满坡口。
得到的板材沿着厚度方向上的最大变形量为8.7mm；
通过上述实验例和对比例可知，采用本发明中给出的特定焊接工艺能够使得焊接热变形足够小以满足水室隔板的使用需求。
以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种蒸汽发生器因科镍水室隔板的制备方法，其特征在于，采用因科镍基板进行制备，该基板包括多块焊接为一体的因科镍板材(1)，
在每个因科镍板材(1)的边缘都开设有焊接坡口，相邻两个因科镍板材通过拼接形成双V型坡口(2)；坡口包括上坡口101和下坡口102，上坡口101的斜面和下坡口102的斜面都与板材上主视面所在平面呈50～55度角；
在每个双V型坡口内都填充有焊料(3)，
每块因科镍板材(1)的尺寸形状都一致，
每块因科镍板材(1)的排布方向都一致；
该方法包括如下步骤：
步骤1，选取多块因科镍板材(1)；
步骤2，将多块因科镍板材(1)焊接为一块板状因科镍基板；
步骤3，将因科镍基板切削成水室隔板状，并将其焊接在蒸汽发生器的下封头上；
所述因科镍板材(1)有8块，每块因科镍板材(1)的尺寸形状都一致；
每个因科镍板材都具有6个面，其中，主视面和后视面的面积最大，左视面和右视面的面积次之，俯视面和仰视面的面积最小；
所述步骤2包括如下子步骤：
子步骤1，每两块因科镍板材为一组，其中一块因科镍板材的左视面和另外一块因科镍板材的右视面对接并焊接为一体，从而得到4块因科镍一焊板材；
子步骤2，每两块因科镍一焊板材为一组，其中一块因科镍一焊板材的左视面和另外一块因科镍一焊板材的右视面对接并焊接为一体，从而得到两块因科镍二焊板材；
子步骤3，将一块因科镍二焊板材的俯视面和另一块因科镍二焊板材的仰视面对接并焊接为一体，得到因科镍基板；
所述步骤2中每次焊接时包括如下子步骤：
子步骤a：拼接两个待焊接板材，形成双V型坡口，其中，两个待焊接板材之间的最小距离为2～3mm；
子步骤b：打底焊；
子步骤c：待焊接板材的主视面朝上，焊接4层，
子步骤d：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊接5层，
子步骤e：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊接2层，
子步骤f：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊接2层，
子步骤g：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊接2层，
子步骤h：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊接2层，
子步骤i：翻转待焊接板材，使其主视面朝上，焊满坡口，
子步骤j：翻转待焊接板材，使其后视面朝上，焊满坡口；
焊接4层，焊缝厚度为5-7mm；
焊接5层，焊缝厚度为7-9mm；
焊接2层，焊缝厚度为2-4mm。
2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器因科镍水室隔板的制备方法，其特征在于，所述因科镍板材(1)包括内侧板材(11)和外侧板材(12)，
其中，在内侧板材(11)的三个侧面上都开设有坡口，
在外侧板材(12)相邻的两个侧面上开设有坡口。
3.一种蒸汽发生器因科镍水室隔板，其特征在于，
所述水室隔板根据权利要求1至2之一所述的方法进行制备。
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