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壁緊密接觸。實際應用中有效解決了封頭接管不對稱焊縫焊接時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驗。

關鍵詞：接管；不對稱焊縫焊接；變形控制

1 設計背景

穩壓器是核電廠核島中的主要設備之一，實現對核反應堆一回路系統自動進行壓力調節，同時維持其壓力恒定，穩壓器的調節功能主要是通過穩壓器下封頭處的電加熱器對系統內液體加熱來實現。電加熱器通過穩壓器下封頭上的電加熱器接管進入穩壓器內部，通過電加熱器對系統內液體加熱來實現穩壓器的調節功能。電加熱器接管與穩壓器下封頭之間的焊縫為不對稱焊縫，兩側焊縫焊接量相差較大，焊接難度大，導致接管非常容易變形。且由于對核電產品的特殊要求，接管內壁和端面均禁止焊接和損傷。根據各種實際需要，設計了這種用于電加熱器接管與下封頭焊接的防變形裝置。

2 裝置結構及零件要點

2.1 具體結構及使用方法

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，實現機械式密封，具體如圖1所示。

其中管接頭內部為通孔（詳見圖2），使得電加熱器接管內能通入冷卻循環水，從而帶走在電加熱器接管與下封頭焊接過程中所產生的熱量，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，進一步使得橡膠墊與電加熱器接管的內壁緊密接觸，從而達到脹緊的效果，使得管接頭固定在電加熱器接管的端口處。

2.2 管接頭零件結構

在此防變形裝置中，管接頭內部有通孔，上下兩個管接頭的通孔軸線與電加熱器接管軸線重合，增加冷卻循環水流通效果。該通孔使得電加熱器接管內部通入冷卻循環水，能帶走在電加熱器接管與下封頭焊接過程中產生的熱量，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部，用螺母來壓緊。管接頭為機加件，最上端用于連接冷卻循環水的水管，采用倒齒形結構。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徑相配合區域，此處外徑要比電加熱器接管內徑小0.15mm。

2.3 其他零件結構

橡膠墊要套裝在管接頭外部，其內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徑，經分析，橡膠墊的外徑比電加熱器接管的內徑小0.05～0.1mm。橡膠墊的材質要保證其在外力的作用下，能夠產生足夠的變形，使得橡膠墊的外端與電加熱器接管的內徑相接觸。經分析，橡膠墊的材質優選為丁腈橡膠。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壁的接觸面、墊圈與電加熱器接管內壁的接觸面表面粗糙度均要在3.2以上。與電加熱器接管內壁接觸的鋼制零件均采用不銹鋼材質，橡膠墊材質也符合核電要求，有效地防止材質污染，同時密封效果好，在使用中，不會產生漏水現象。

3 使用效果

在電加熱器接管與下封頭焊接時，使用此防變形裝置，通過管接頭內孔向電加熱器接管內部通入冷卻循環水，焊接時間為90分鐘。經觀察，在此90分鐘內，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部，由此可知，電加熱器接管幾乎無形變，防變形效果好。