[發明專利]一種蒸汽發生器管子-管板接頭、焊接裝置和焊接工藝

在審

• 申請號: 202111661258.2
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114211120A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 羅垚;李序東;劉虎;施慧烈
• 申請（專利權）人: 中核武漢核電運行技術股份有限公司
• 主分類號: B23K26/282
• 分類號: B23K26/282;B23K26/14;B23K26/70;B23K33/00;F16L41/08
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 李東斌

本發明具體涉及一種蒸汽發生器管子?管板接頭，包括管板、傳熱管和階梯型凸臺；所述管板上開設有與傳熱管內徑一致的管孔；所述管孔二次側外側開設有階梯型凸臺，所述階梯型凸臺的根部與管板表面圓滑過渡；所述傳熱管端部與階梯型凸臺對接裝配形成管子?管板接頭。本發明的蒸汽發生器管子?管板接頭，通過激光焊接工藝有效避免蒸汽發生器傳熱管失效，提高蒸汽發生器的使用壽命和可靠性。

技術領域

本發明涉及設備焊接技術領域，特別是涉及一種蒸汽發生器管子-管板接頭、焊接裝置和焊接工藝。

背景技術

蒸汽發生器是壓水堆核電站中十分重要的一個設備，功能是將反應堆一次側冷卻劑的熱量傳遞給二次側，加熱二次側的水變為蒸汽，并且保持一次側壓力邊界的完整性。目前，國內壓水堆核電廠通常使用的蒸汽發生器是管殼式結構，最核心的部件是傳熱管，參見圖1，數千根傳熱管呈U型結構構成管束。管束組件由傳熱管和管板等組成，傳熱管與管板接頭主要采用端部焊方式，即將傳熱管從二次側插入管板，在一次側形成管子-管板接頭，管子-管板接頭的連接方式主要是脹接+焊接的方式。

管子-管板接頭端部焊結構具有加工簡單、返修方便等優點，但也具有以下缺點：(1)在管板二次側存在管子-管板間隙，同時傳熱管脹管過渡區存在應力集中，運行時易導致縫隙腐蝕和應力腐蝕；(2)焊接接頭無法實現100％體積檢查；(3)管板二次側會形成滯流區，引起二回路水流速降低，產生泥渣堆積，其中腐蝕性雜質不斷濃縮，易導致傳熱管的腐蝕破損，同時需要定期進行泥渣清理和在役檢查，耗費人力物力。

根據核電站運行經驗，管殼式蒸汽發生器傳熱管的失效位置主要是在脹管過渡區，在役渦流檢查人員常常在蒸汽發生器傳熱管脹管過渡區發現超標缺陷信號，而被迫實施堵管操作。造成以上情況的根本原因是由于管殼式蒸汽發生器的管子-管板接頭采用脹接+焊接連接方式造成的，如不改變這種連接方式，很難從根本上解決上述問題。

發明內容

基于此，有必要針對蒸汽發生器管子-管板接頭端部焊結構容易造成蒸汽發生器傳熱管失效的問題，本發明提供一種蒸汽發生器管子-管板接頭，該蒸汽發生器管子-管板接頭通過激光焊接工藝有效避免蒸汽發生器傳熱管失效，提高蒸汽發生器的使用壽命和可靠性。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種蒸汽發生器管子-管板接頭，包括管板、傳熱管和階梯型凸臺；所述管板上開設有與傳熱管內徑一致的管孔；所述管孔二次側外側開設有階梯型凸臺，所述階梯型凸臺的根部與管板表面圓滑過渡；所述傳熱管端部與階梯型凸臺對接裝配形成管子-管板接頭。

進一步地，所述階梯型凸臺包括上階梯和下階梯，在距階梯型凸臺頂部一段距離處有一上階梯，所述上階梯外徑與傳熱管外徑一致，所述上階梯內徑與傳熱管內徑一致；在距階梯型凸臺底部一段距離處有一下階梯，所述下階梯的根部與管板表面圓滑過渡；所述上階梯和下階梯連接形成階梯型凸臺。

進一步地，所述上階梯上開設有凸臺。

進一步地，所述管子-管板接頭裝配時，傳熱管端部安放在階梯型凸臺的上階梯上，并與上階梯緊密貼合，傳熱管的內孔與管孔內孔平齊，傳熱管的外壁與凸臺貼合良好，無明顯間隙。

進一步地，所述傳熱管端部為平齊切口，無毛刺、飛邊，端部切口平面與傳熱管的軸向垂直；所述傳熱管內徑尺寸為-mmm。

本發明還提供上述蒸汽發生器管子-管板接頭焊接裝置，包括焊槍和焊接電源；所述焊槍包括機頭和焊炬，所述機頭前端連接焊炬，所述機頭后端連接焊接電源，所述焊接電源包括激光器；所述焊炬內設有鏡片，所述焊炬上設有激光出口，所述激光出口的旋轉中軸線與管子-管板接頭焊接位置中軸線重合，所述激光出口到墊塊的距離與管板一次側表面到管子-管板接頭焊接位置中心線的距離相等，所述激光器生成的激光從激光出口達到管子-管板接頭焊接位置。