Способ крепления сваркой патрубка на толстостенной обечайке

(56) Заявка Японии ЬЬ 59-33065, кл, В 9/02, опублик. 13.08.84.(54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ СВАРКОЙ ПАТРУБКА НА ТОЛ СТОСТЕ Н НОЙ ОБЕЧАЙКЕ (57) Использование: при изготовлении корпусов ядерных реакторов. Сущность изобретения: на части торца патрубка выполняют поверхность соединения в форме усеченного конуса, ось которой совпада 23 К Изобретение относится к способу соединения сваркой патрубка на стенке, большой толщины, в частности способу соединения патрубков на обечайке реакторной камеры ядерного реактора на легкой воде..Цель изобретения - обеспечение качественной сварки патрубков с обечайкой, выполненной из стали, содержащей .2-2,5 хрома, 0,9-1,1 молибдена и 0,15 углерода.На фиг.1 изображена половина обечайки с патрубком в разрезе; на фиг,2 и 3 - разрез А-А на фиг,1 (обечайка до и после сварки патрубка); на фиг,4 - патрубок, соединенный с обечайкой и покрытый внутри нержавеющей сталью, разрез; на фиг.5 -ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) етс осью патрубка, причем половинный угол у вершины составляет около 45 О, а сечение имеет поперечный размер, уменьшающийся к торцу патрубка, На обечайке 1 выполняют поверхность соединения в форме усеченного конуса, соответствующей форме поверхности соединения патрубка. Совмещают поверхности соединения, сваривают электронно-лучевой сваркой за один проход без присадочного металла патрубок и обечайку по их поверхностям соединения, с внешней стороны обечайки, к которой выходит расширенная часть отверстия поверхности соединения, Изобретение применимо, в частности, для присоединения патрубков к обечайке реакторной камеры ядерного водяного реактора. 2 э,п. ф-лы, 5 ил. установка для электронно-лучевой сварки, вертикальный разрез.На обечайке 1 закреплены патрубки 2 предложенным способом, Обечайка 1 имеет восемь сквозных отверстий 3, внутренний диаметр которых соответствует внутреннему диаметру патрубков 2. Торцевая часть патрубка 2 (см, фиг,3), предназначенная для сборочного контакта с обечайкой 1, обработана и образует поверхность соединения в форме усеченного конуса 4. Обечайка 1 обработана на части своей толщины на уровне отверстия 3 и образует поверхность соединения в форме усеченного конуса 5, которая полностью соответствует форме поверхности соединения 4 патрубка 2. Поверхность 4 имеет сечение, поперечные размеры которого уменьшаются к торцу патрубка, а поверхность 5- отверстия 3, расширяющиесянаружу обечайки 1. Половинный угол у вершины поверхностей 4 и 5 равен 45 С. Поверхность 5 расширенной частью выходит кнаружной поверхности обечайки 1, следовательно, можно легко ввести соединительный торец патрубка 2 в расширенную частьотверстия 3. Обе поверхности 4 и 5 имеют вкачестве осей ось патрубка и соответственно ось отверстия 3. Обе оси совпадают, когда патрубки устанавливают так, какизображено на фиг,1 и 3.Как видно на фиг.1 и 4, обечайка 1 несодержит припуска для патрубков на уровнесквозного отверстия 3, в котором установлен патрубок 2. Обечайка 1 содержит толькокольцеобразную канавку 6, на уровне которой заканчивается зона соединения 7 между патрубком 2 и расширенным отверстиемобечайки 1,Как видно на фиг,5, сварка патрубков 2на обечайке 1 осуществляется в камере 8больших габаритов, из которой воздух можно удалить с помощью насосной системы.создающей глубокий вакуум порядка 10мм рт, ст,В камере 8 расположена электроннаяпушка 9, подвижная в вертикальном направлении на колоннах 10, которая можетбыть направлена вниз, образуя с вертикальной линией угол 45 О, Обечайка 1 опираетсяна плиту 11, установленную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси на,тележке 12, которая может перемещатьсявнутри камеры 8, Обечайка 1 опирается наплиту 11 через ролики с горизонтальнойосью поворотного устройства 13.Во время электронно-лучевой сваркипатрубка 2 на обечайке 1 электронная пушка 9 закрепляется в вертикальном и наклонном положениях. Тележка 12 закреплена вкамере неподвижно и обечайка 1 закреплена неподвижно в поворотном устройстве 13,Положение обечайки 1 и патрубка 2 таково,что луч электронной пушки 9 направлен точно по образующей поверхности стыка в форме усеченного конуса между патрубком иобечайкой. Ось привариваемого патрубка 2.совпадает с осью вращения плиты 11. Плита11 приводится во вращение с малой скоростью так, что электронный луч проходит повсей зоне стыка в форме усеченного конусамежду патрубком и обечайкой со скоростью10-40 смl мин.Применяют электронную пушку мощностью 200 кВт, способную производить свар-.ку патрубка за один проход безприсадочного металла.Обечайка 1 и патрубки выполнены путем ковки стали, содержащей в основномдостигать зоны стыка, а электронная пушкарасположена на определенном расстоянииот патрубка, как это изображено на фиг.5. 35 Способ по изобретению позволяет осуществить соединение патрубков по системе "зе 1 - оп" с обечайкой, толщина которой значительно меньше толщины в конфигурациях "зе 1 - оп" по известному уровню техники,На фиг.4 изображен патрубок 2, закреп 40 ленный на обечайке 1, при этом сварной шов выполнен электронным пучком беэ присадочного металла.Внутреннее отверстие патрубка 2 снабжено покрытием из нержавеющей стали, за исключением участка около торца патрубка,которое нанесено внутри патрубка во время его изготовления и до его сварки на обечай ке 1,Обечайка 1 также снабжена внутри покрытием из нержавеющей стали 15,.за исключением участка около отверстий 3 После электронно-лучевой сварки пат 55 рубка 2 на обечайке, формирующей зону стыка, покрытие из нержавеющей стали внутри патрубка и обечайки следует дополнить слоем нержавеющей стали 16, который соединяет слои 14 и 15, покрывая зонустыка. 2-2,5 О хрома, 0,9-1,10 О марганца и небольше 0,15 углерода. Содержание хромаи молибдена в стали составляет соответственно 2,25 О и 1 ф5 При сварке патрубка 2 толщина сварочного шва составляет 150-170 мм, что хорошо совместимо с мощностью установкиэлектронно-лучевой сварки, возможностикоторой достигают до значений толщины10 порядка 300 мм.Качество сварного шва при этом удовлетворительное,Для осуществления операции последовательной сварки восьми патрубков на обе 15 чайке 1 поворачивают обечайку вокругсвоей оси с помощью поворотного устройства 13 так, чтобы подвести свариваемый патрубок вертикальной осью в верхнееположение. Наличие кольцеобразной ка 20 навки 6 на обечайке 1 вокруг расширеннойчасти, выходящей из отверстия 3, позволяетсоздать лучший доступ электронному пучкув зону, стыка. Обечайка .1 имеет диаметроколо 4,50 м; толщину обечайки ограничива 25 ют значением, меньшим 350 мм, Этот способ позволяет обходиться без частей,выступающих за наружную часть обечайки 1и, следовательно, местных припусков околосквозных отверстий 3, Действительно, элек 30 тронный пучок с наклоном 45 может легкоПоверхности соединения 4 и 5 патрубка 2 и обечайки 1 в форме усеченного конуса можно выполнить путем обработки каждого из патрубков 2 и обечайки 1 на уровне соответствующих отверстий 3 до их сборки. Патрубки 2 могут иметь предварительно сформованный торец, служащий поверхностью стыка в форме усеченного конуса.Основные преимущества способа по изобретению заключаются в том, что он позволяет осуществлять быстрое крепление патрубков на обечайке без присадочного металла. Толщину обечайки можно ограничить как в ее обычной части, так и в месте стыка с патрубком.В любом случае половинный угол у вершины поверхностей в форме усеченного конуса должен составлять 30-60 с целью создания достаточного доступа к зоне стыка с наружной стороны патрубкэ и обечайки и получения надежного крепления патрубка.Изобретение можно применить к деталям, отличающимся от обечаек и патрубков, присоединяемых к этим обечайкам, например, для присоединения патрубков к полой сферической детали, предпочтительно на уровне отверстия,центрированного по оси вращения указанной детали, Подобный монтаж патрубков часто выполняют в химических или нефтехимических реакторах,Можно использовать другие стали для выполнения обечайки и патрубков по сравнению с вышеописанными. Однако, применяемая сталь должна иметь удовлетворительные характеристики закаливаемости, позволяющие получить сварной шов хорошего качества,В любом случае патрубок и участок обечайки, к которой он приваривается, должны иметь зону перекрытия, занимающую лишь часть толщины стенки. Преимущественно указанная зона перекрытия занимает не более одной третьей части толщины стенки, В том случае, когда зона перекрытия занимает значительную часть или всю толщину стенки, проявляются недостатки соединения по конфигурации "зев - 1 и" патрубков,Изобретение применяется не только в 5 области ядерных реакторов, но и в областихимических или нефтехимических реакторов и сосудов под давлением в общем плане,10 Формула изобретения1. Способ крепления сваркой патрубкэна толстостенной обечайке, преимущест венно корпуса водного ядерного реакторапод давлением, при котором в.обечайке вы 15 полняют отверстие с диаметром, равнымвнутреннему диаметру патрубка, нэ торновой части патрубка выполняют конуснуюразделку кромок; собирают патрубок с обечайкой и выполняют сварку на всю толщину20 патрубка, располагая источник сварки свнешнейстороны, отли ча ющи йс я тем,что, с целью обеспечения качественнойсварки патрубка с обечайкой, выполненныхиз стали, содержащей 2 - 2,5 хрома, 0,9 -25 1,1 молибдена, 0,15 углерода, электронным лучом без присадочного материала, насвариваемых кромках отверстия обечайкивыполняют коническую разделку кромок,ответную и соответствующую конической30. разделке кромок на патрубке, конусную разделку кромок патрубка и. обечайки выполняют с углом при вершине б 0 - ,120, присборке совмещают конусные поверхностиразделки патрубкэ и обечэйки и сварку вы 35 полняют за один проход.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что конусную разделку кромок патрубка и обечайки выполняют с углом при вершине 90,40 3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ ий с ятем, что на обечайке на ее внешнейповерхности выполняют кольцеобрэзнуюканавку, концентричную оси патрубка и сопряженную с конусной разделкой.Тираж Подписное венного. комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5