核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其特征在于，該工裝包括模塊組焊操作平臺(tái)，該操作平臺(tái)包括支腿和支撐平臺(tái)，支撐平臺(tái)呈八邊形，支腿分布在支撐平臺(tái)下方的八個(gè)角部以及八個(gè)邊部的中心，支腿底部與地面錨固，頂部與支撐平臺(tái)焊接，支撐平臺(tái)上還設(shè)置有調(diào)節(jié)螺栓，該調(diào)節(jié)螺栓可在豎直方向調(diào)節(jié)高度，以用于調(diào)節(jié)頂法蘭在支撐平臺(tái)上的共面度，并且支撐平臺(tái)上還設(shè)置有7字型卡，該7字型卡和楔子配合，以使頂法蘭被壓緊固定在支撐平臺(tái)上。
【專利說(shuō)明】核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及核電站建造焊接用組焊及防變形工裝，尤其涉及核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝。
【背景技術(shù)】
[0002]“第三代”壓水堆核電建造技術(shù)，與目前國(guó)內(nèi)外已投產(chǎn)核電站的建造過(guò)程相比，存在著較大的區(qū)別，特別是模塊化的施工理念，在國(guó)內(nèi)外均沒(méi)有類似核電建造的參考經(jīng)驗(yàn)借鑒。模塊化施工大量的引入，帶來(lái)了施工技術(shù)、施工計(jì)劃安排與施工組織等一系列巨大變化。
[0003]核電站的結(jié)構(gòu)模塊位于安全殼腔室內(nèi)部，模塊頂部是一用以支撐壓力容器支座的八角法蘭，該法蘭直徑為6096_，并且表面需要精加工，其中四個(gè)法蘭面共同的共面度要求為0.76mm，單塊板的平面度要求為0.13mm，法蘭板精加工后的厚度要求為38.1顯—:_。為了保證加工精度及加工后的法蘭厚度要求，在整個(gè)法蘭面上需要控制焊接變形在3mm范圍內(nèi)。在核電建安工作中，如此高精度組裝、安裝和機(jī)加工工作在我國(guó)尚屬首次，國(guó)內(nèi)外無(wú)任何相關(guān)參考經(jīng)驗(yàn)。
[0004]該模塊頂部法蘭由法蘭板及各類附件板組成，頂法蘭為大構(gòu)件，通過(guò)在拼裝場(chǎng)地預(yù)制，再進(jìn)行整體安裝就位。組裝焊接極易產(chǎn)生變形且變形很難控制，而在我國(guó)核電施工中對(duì)如此大且平面度要求高的構(gòu)件如何設(shè)置工裝尚缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，考慮到后續(xù)支撐和安裝的精度要求，在組安裝過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制法蘭結(jié)構(gòu)的整體外型尺寸和安裝平面位置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其特點(diǎn)是，該工裝包括模塊組焊操作平臺(tái)，該操作平臺(tái)包括支腿和支撐平臺(tái)，支撐平臺(tái)呈八邊形，支腿分布在支撐平臺(tái)下方的八個(gè)角部以及八個(gè)邊部的中心，支腿底部與地面錨固，頂部與支撐平臺(tái)焊接，支撐平臺(tái)上還設(shè)置有調(diào)節(jié)螺栓，該調(diào)節(jié)螺栓可在豎直方向調(diào)節(jié)高度，以用于調(diào)節(jié)頂法蘭在支撐平臺(tái)上的共面度，并且支撐平臺(tái)上還設(shè)置有7字型卡，該7字型卡和楔子配合，以使頂法蘭被壓緊固定在支撐平臺(tái)上。
[0007]所述的核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是還包括子模塊預(yù)制平臺(tái)，其中子模塊預(yù)制平臺(tái)包括平臺(tái)，并且該平臺(tái)上設(shè)置有門型卡、7字型卡以及楔子，法蘭板放置在平臺(tái)上，法蘭板的寬度方向由多個(gè)7字型卡定位,長(zhǎng)度方向由門型卡定位，并在法蘭板和7字型卡之間設(shè)置楔子，以及在法蘭板和門型卡之間設(shè)置楔子，以將法蘭板壓緊在該平臺(tái)上。
[0008]所述的核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是所述支腿包括第一組件，該第一組件分布在支撐平臺(tái)下方的八個(gè)角部，該第一組件包括槽鋼和底板，底板與地面錨固，槽鋼包括豎直的槽鋼和水平方向的槽鋼，豎直的槽鋼和底板焊接并且也與位于頂部的水平方向的槽鋼焊接，水平方向的槽鋼用于承接所述支撐平臺(tái)。
[0009]所述的核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是所述支腿還包括第二組件，該第二組件分布在支撐平臺(tái)下方的八個(gè)邊部的中心，該第二組件包括兩H型鋼和底板，底板與地面錨固，豎直的H型鋼和底板焊接并且也與位于頂部的水平方向的H型鋼焊接，水平方向的H型鋼用于承接所述支撐平臺(tái)。
[0010]所述的核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是所述支撐平臺(tái)包括八邊形框架，該八邊形框架的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)分別由八塊槽鋼焊接而成，內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)之間由對(duì)稱分布的較短的槽鋼連接，較短的槽鋼上焊接有T型筋板，在該槽鋼的開口面設(shè)置有加筋。
[0011]所述的核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是該工裝還包括點(diǎn)固工裝，該點(diǎn)固工裝包括多根圓棒，該圓棒和需要焊接的兩法蘭板之間的焊縫坡口點(diǎn)固，該多根圓棒位于法蘭板的同側(cè)。
[0012]在核電建設(shè)安裝工作中，結(jié)構(gòu)焊縫在核電施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行如此精度的焊接工作在我國(guó)尚屬首次。本實(shí)用新型的組焊平臺(tái)及焊接防變形工裝的應(yīng)用不僅使多個(gè)機(jī)組的頂法蘭組安裝圓滿完成，同時(shí)，多個(gè)核電項(xiàng)目也得到了應(yīng)用，且效果良好。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]本實(shí)用新型的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中:
[0014]圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的子模塊預(yù)制平臺(tái)的俯視圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的子模塊預(yù)制平臺(tái)的側(cè)視圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的門型卡的示意圖。
[0017]圖4為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的另一種門型卡的示意圖。
[0018]圖5為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的7字型卡的示意圖。
[0019]圖6為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的楔子的示意圖
[0020]圖7為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的模塊操作平臺(tái)的俯視圖。
[0021]圖8為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的沿圖7中A — A線的剖視圖。
[0022]圖9為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的模塊操作平臺(tái)的第一組件的主視圖。
[0023]圖10為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的模塊操作平臺(tái)的第一組件的俯視圖。
[0024]圖11為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的模塊操作平臺(tái)的第二組件的主視圖。
[0025]圖12為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的模塊操作平臺(tái)的第二組件的俯視圖。
[0026]圖13為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的模塊操作平臺(tái)的第三組件的仰視圖。
[0027]圖14為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的模塊操作平臺(tái)的第三組件的主視圖。
[0028]圖15為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的模塊操作平臺(tái)的第三組件的側(cè)視圖。
[0029]圖16為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的點(diǎn)固工裝的剖面圖。
[0030]圖17為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的點(diǎn)固工裝的俯視圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0032]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝包括子模塊預(yù)制平臺(tái)、模塊組焊操作平臺(tái)以及點(diǎn)固工裝，圖1至圖6顯示了子模塊預(yù)制平臺(tái)，圖8至圖15顯示了模塊組焊操作平臺(tái)，圖16至圖17顯示了點(diǎn)固工裝。需要注意的是，這些以及后續(xù)其他的附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對(duì)本實(shí)用新型實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。
[0033]如圖1至圖8所示，子模塊預(yù)制平臺(tái)包括平臺(tái)1，并且該平臺(tái)I上設(shè)置有門型卡15、7字型卡14以及楔子12，法蘭板(與平臺(tái)I重合)放置在平臺(tái)I上，法蘭板的寬度方向由多個(gè)7字型卡14定位，長(zhǎng)度方向由多個(gè)門型卡15定位，并在法蘭板和7字型卡14之間設(shè)置楔子12，以及在法蘭板和門型卡15之間設(shè)置楔子12，以將法蘭板壓緊在該平臺(tái)上。
[0034]子模塊預(yù)制平臺(tái)包括筋板、鋼筋、剪力釘與法蘭板焊接。有兩類筋板與法蘭板的焊縫以及鋼筋和剪力釘焊縫均在法蘭板的同一側(cè)，這樣焊接過(guò)程中由于單邊受熱而產(chǎn)生的熱脹冷縮，造成法蘭板在焊接筋板過(guò)程中受到復(fù)雜的應(yīng)力作用，而很難精確控制其焊接變形量。為了保證焊接完成后的最終焊接變形量，特設(shè)計(jì)子模塊預(yù)制平臺(tái)，同時(shí)設(shè)置反變形量和在焊接過(guò)程中采用焊接防變形工裝來(lái)控制焊接變形圖1和圖2中，平臺(tái)I由工字鋼形式制成，與法蘭板形狀相似，這樣便于法蘭板的固定及變形控制。門型卡15、7字型卡14、楔子12構(gòu)成部件定位夾緊組件。顯然子模塊預(yù)制平臺(tái)外形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造，且材料相對(duì)廉價(jià)。作為題外話，在子模塊預(yù)制前，在預(yù)制子模塊時(shí)，還需要根據(jù)法蘭板的平面度情況，確定預(yù)制的反變形量為2?15_(法蘭板上各個(gè)部位的反變形預(yù)制量不同，其中，中間部分反變形量最大，往兩邊依次減小。當(dāng)然預(yù)制的反變形量要與法蘭板本身的平面度結(jié)合起來(lái)才有意義)。
[0035]零件板11、零件板13分別與法蘭板進(jìn)行焊接，法蘭板為主焊部件同時(shí)也是主體件。裝焊方案如下:將法蘭板先在預(yù)制平臺(tái)上固定，寬度方向?qū)?字型卡14焊接在平臺(tái)I上，長(zhǎng)度方向的弧形外側(cè)安裝門型卡15，并配以楔子12從而形成楔塊壓緊機(jī)構(gòu)對(duì)法蘭板進(jìn)行定位。然后將零件板13與法蘭板進(jìn)行裝配、點(diǎn)固，接著在法蘭板長(zhǎng)度方向的弧形內(nèi)側(cè)安裝門型卡15，配以楔子12壓緊，完成零件板13的焊接。最后進(jìn)行零件板11的裝配、點(diǎn)固、焊接。零件板11焊接由兩名焊工以法蘭板中心為界對(duì)稱位置焊接(根據(jù)各法蘭板平面度情況，可根據(jù)需要調(diào)整焊接順序)
[0036]不同的零件板焊接過(guò)程中為了控制熱輸入進(jìn)而控制焊接變形量，在焊接不同零件板的部分熔透坡口焊縫時(shí)，焊縫層道數(shù)最好保證在6道以上。焊接順序按照先焊接零件板13，然后再焊接零件板11。這樣零件板13焊接完成后對(duì)法蘭板相當(dāng)于加強(qiáng)筋的作用從而減少零件板11焊接時(shí)的焊接變形量。零件板13焊接時(shí)間采用分段焊接有兩名焊工同時(shí)焊接的方法來(lái)控制焊接變形。零件板11、13焊接完成后，使法蘭板在空氣中自行冷卻至室溫。
[0037]零件板11、13焊接完成后再焊接鋼筋(防變形工裝保留)，鋼筋焊接對(duì)法蘭板整體變形影響不大。由于剪力釘截面較小，焊縫總體長(zhǎng)度不大，剪力釘焊接按正常施工方式即可。
[0038]圖3和圖4示出了兩種不同的形式的門型卡151、152，二者之間的內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)略有不同，對(duì)不同的平臺(tái)部位可以設(shè)置不同內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)的門型卡。圖5和圖6分別顯示了 7字型卡14和楔子(或楔形卡)12，7字型卡焊接在平臺(tái)I上，楔子12墊設(shè)在平臺(tái)和各種卡位件之間。
[0039]模塊組焊操作平臺(tái)包括支腿和支撐平臺(tái)，如圖13至圖15所示，支撐平臺(tái)16呈八邊形框架,該八邊形框架的內(nèi)周側(cè)165和外周側(cè)164分別由八塊槽鋼焊接而成，內(nèi)周側(cè)165和外周側(cè)164之間由較短的對(duì)稱分布的槽鋼166連接，較短的槽鋼166上焊接有T型筋板167。支腿包括分布在支撐平臺(tái)下方的八個(gè)角部的第一組件161以及八個(gè)邊部的中心的第二組件162。如圖9和圖10所示，第一組件161包括槽鋼1612、1610和底板1613，底板1613與地面錨固，豎直的槽鋼1612和底板1613焊接并且也與位于頂部的水平方向的槽鋼1610焊接，槽鋼1612 (兩個(gè)，分別位于操作平臺(tái)八個(gè)角的內(nèi)角和外角)直接焊接在內(nèi)周側(cè)165和外周側(cè)164上如圖11和圖12所示，第二組件162包括兩H型鋼1621、1620和底板1623，底板1623與地面錨固，豎直的H型鋼1620和底板1623焊接并且也與位于頂部的水平方向的H型鋼1621焊接，水平方向的H型鋼1621用于承接所述支撐平臺(tái)16。
[0040]圖中沒(méi)有示出，但可以理解的是，支撐平臺(tái)16上還設(shè)置有調(diào)節(jié)螺栓，該調(diào)節(jié)螺栓可在豎直方向調(diào)節(jié)高度，以用于調(diào)節(jié)頂法蘭在支撐平臺(tái)上的共面度，并且支撐平臺(tái)上還設(shè)置有7字型卡，該7字型卡和楔子配合，以使頂法蘭被壓緊固定在支撐平臺(tái)上。
[0041]模塊組焊操作平臺(tái)具有如下特點(diǎn):
[0042](I)支撐平臺(tái)操作平面的平面度可以控制在2_以內(nèi)，這樣防止法蘭板在組裝平臺(tái)上變形過(guò)大；
[0043](2)組焊平臺(tái)上可以方便的設(shè)置反變形；
[0044](3)支撐平臺(tái)上方便設(shè)置工裝夾具，“7字型卡可以方便的在平臺(tái)上固定法蘭，以防止法蘭在焊接過(guò)程中由于熱脹冷縮產(chǎn)生的變形；
[0045](4)支撐平臺(tái)可以更方便更精確(螺栓調(diào)節(jié)可以精確調(diào)整)的進(jìn)行坡口組對(duì)，并可對(duì)坡口的錯(cuò)邊量進(jìn)行精確的調(diào)整；
[0046](5)支撐平臺(tái)制作時(shí)考慮了焊工操作位置及操作的方便性，是焊工更便于操作，更有利于施工；
[0047](6)支撐平臺(tái)與7字型卡及楔子結(jié)合，便于外形尺寸的調(diào)整及固定。
[0048]如圖16和圖17所示，該點(diǎn)固工裝包括多根圓棒17，該圓棒17和需要焊接的兩法蘭板之間的焊縫坡口 171點(diǎn)固，該多根圓棒位于法蘭板的同側(cè)。法蘭主焊縫焊接預(yù)熱溫度較高，若需要焊接的兩法蘭板在焊接前處于自由狀態(tài)，在加熱過(guò)程中由于熱膨脹的作用，法蘭的整體尺寸及坡口的根部間隙將發(fā)生改變。為此，圓棒17將法蘭進(jìn)行整體固定，以防止產(chǎn)生不必要的變化，沿焊縫長(zhǎng)度方向均布5個(gè)點(diǎn)焊點(diǎn)，這樣加熱過(guò)程中，由于圓棒的點(diǎn)固作用，法蘭板受熱整體進(jìn)行膨脹，不會(huì)造成坡口部分的形變。
[0049]本實(shí)用新型雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來(lái)限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其特征在于，該工裝包括模塊組焊操作平臺(tái)，該操作平臺(tái)包括支腿和支撐平臺(tái)，支撐平臺(tái)呈八邊形，支腿分布在支撐平臺(tái)下方的八個(gè)角部以及八個(gè)邊部的中心，支腿底部與地面錨固，頂部與支撐平臺(tái)焊接，支撐平臺(tái)上還設(shè)置有調(diào)節(jié)螺栓，該調(diào)節(jié)螺栓可在豎直方向調(diào)節(jié)高度，以用于調(diào)節(jié)頂法蘭在支撐平臺(tái)上的共面度，并且支撐平臺(tái)上還設(shè)置有7字型卡，該7字型卡和楔子配合，以使頂法蘭被壓緊固定在支撐平臺(tái)上。
2.如權(quán)利要求1所述的核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其特征在于還包括子模塊預(yù)制平臺(tái)，其中子模塊預(yù)制平臺(tái)包括平臺(tái)，并且該平臺(tái)上設(shè)置有門型卡、7字型卡以及楔子，法蘭板放置在平臺(tái)上，法蘭板的寬度方向由多個(gè)7字型卡定位，長(zhǎng)度方向由門型卡定位，并在法蘭板和7字型卡之間設(shè)置楔子，以及在法蘭板和門型卡之間設(shè)置楔子，以將法蘭板壓緊在該平臺(tái)上。
3.如權(quán)利要求1所述的核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其特征在于，所述支腿包括第一組件，該第一組件分布在支撐平臺(tái)下方的八個(gè)角部，該第一組件包括槽鋼和底板，底板與地面錨固，槽鋼包括豎直的槽鋼和水平方向的槽鋼，豎直的槽鋼和底板焊接并且也與位于頂部的水平方向的槽鋼焊接，水平方向的槽鋼用于承接所述支撐平臺(tái)。
4.如權(quán)利要求3所述的核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其特征在于，所述支腿還包括第二組件，該第二組件分布在支撐平臺(tái)下方的八個(gè)邊部的中心，該第二組件包括兩H型鋼和底板，底板與地面錨固，豎直的H型鋼和底板焊接并且也與位于頂部的水平方向的H型鋼焊接，水平方向的H型鋼用于承接所述支撐平臺(tái)。
5.如權(quán)利要求3所述的核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其特征在于，所述支撐平臺(tái)包括八邊形框架，該八邊形框架的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)分別由八塊槽鋼焊接而成，內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)之間由對(duì)稱分布的較短的槽鋼連接，較短的槽鋼上焊接有T型筋板，在該槽鋼的開口面設(shè)置有加筋。
6.如權(quán)利要求1所述的核電站結(jié)構(gòu)模塊頂法蘭組焊及防變形工裝，其特征在于，該工裝還包括點(diǎn)固工裝，該點(diǎn)固工裝包括多根圓棒，該圓棒和需要焊接的兩法蘭板之間的焊縫坡口點(diǎn)固，該多根圓棒位于法蘭板的同側(cè)。
【文檔編號(hào)】B23K37/053GK203751615SQ201320891830
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】王興華, 王小龍, 王軼 申請(qǐng)人:中國(guó)核工業(yè)第五建設(shè)有限公司