壓力容器的水壓試驗密封結構及其安裝使用方法
2023-06-25 21:31:46 1
壓力容器的水壓試驗密封結構及其安裝使用方法
【專利摘要】本發明涉及壓力容器的水壓試驗密封結構，包括設有圓柱內腔的容器本體，圓柱內腔的前側設有圓環翅片，圓柱內腔的後側設有環槽型薄壁，薄壁後端密封焊接有水壓接管，密封芯棒由後至前穿入圓柱內腔後與圓環翅片焊接密封，密封芯棒的後端固定連接有堵頭，堵頭位於水壓接管內且與水壓接管密封固定連接，密封芯棒的後部設有連通圓柱內腔的疏水空腔，堵頭上設有連通疏水空腔及外界的注水孔。本發明還涉及該密封結構的安裝使用方法。本發明針對一種非常規的壓力容器提出了一種水壓試驗密封的結構及安裝使用方法，實現對該壓力容器出水口的有效密封，保障其順利通過壓力試驗，並保證在水壓試驗後其尺寸精度符合要求。本發明可應用於水壓試驗密封。
【專利說明】壓力容器的水壓試驗密封結構及其安裝使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水壓試驗密封領域，特別是涉及一種壓力容器的水壓驗密封結構及其安裝使用方法。
【背景技術】
[0002]在某種非常規壓力容器上，存在如下一類結構特殊的出水口結構，如圖1所示； 其特徵可歸納為以下幾點:
(1)該出水口結構有兩個開口，分別位於容器本體I的前側和後側，容器作水壓試驗時，前後側開口都必須密封；
(2)前側開口的特點是在較深的圓柱內腔設有一圈厚度不足5_的圓環翅片2，該翅片是容器的壓力邊界，在翅片內圓的內徑尺寸上有少許餘量。
[0003](3)後側開口的特點是設有一道厚度不足5mm的環槽型薄壁3，該薄壁的長度遠小於圓柱內腔直徑，深度上同樣低於周圍容器壁以下；薄壁端部以內是容器的壓力邊界，在薄壁的長度方向有少許餘量。
[0004](4)前側開口與後側開口之間是內腔部分，內腔通過相貫孔與整個容器的內循環系統(循環水通道)相連。
[0005](5)已知圓環翅片結構和環槽型的薄壁結構均是壓力邊界，即在製造驗收階段的水壓試驗中該兩處必須通過7.5Mpa承壓驗證；而且該兩處結構尺寸均為關鍵的接口尺寸，必須保證水壓試驗後尺寸精度能滿足要求。
[0006]目前，世界上尚沒有針對這種結構的對應或類似的壓力試驗通道結構設計案例。
【發明內容】
[0007]為了克服上述技術問題，本發明的目的在於提供一種壓力容器的水壓試驗密封結構，保證非常規設計的該種壓力容器順利通過壓力試驗。本發明還提供該密封結構的安裝使用方法。
[0008]本發明所採用的技術方案是:
壓力容器的水壓試驗密封結構，包括設有圓柱內腔的容器本體，所述圓柱內腔的前側設有圓環翅片，所述圓柱內腔的後側設有環槽型薄壁，所述薄壁後端密封焊接有水壓接管，一密封芯棒由後至前穿入圓柱內腔後與圓環翅片焊接密封，所述密封芯棒的後端固定連接有堵頭，所述堵頭位於水壓接管內且與水壓接管密封固定連接，所述密封芯棒的後部設有連通圓柱內腔的疏水空腔，所述堵頭上設有連通疏水空腔及外界的注水孔。
[0009]作為上述技術方案的進一步改進，所述水壓接管前部的外壁套接有墊環，所述墊環的前端伸出水壓接管並與薄壁的外壁搭接。
[0010]作為上述技術方案的進一步改進，所述水壓接管中部的外壁套接有套筒，所述套筒的外壁與容器本體的內壁抵接。
[0011]作為上述技術方案的進一步改進，所述堵頭上設有連通圓柱內腔及外界的排氣孔。
[0012]壓力容器的水壓試驗密封結構的安裝使用方法，包括以下步驟:
a.水壓接管密封焊接在薄壁上；
b.密封芯棒與堵頭固定後裝入圓柱內腔，使密封芯棒的前端貼合圓環翅片後將堵頭與水壓接管點焊固定；
c.密封芯棒與翅片密封焊接；
d.堵頭與水壓接管密封焊接；
e.通過注水孔向圓柱內腔充水加壓。
[0013]作為上述技術方案的進一步改進，步驟a中，密封焊接前在水壓接管外壁的前部通過點焊固定的方式套接一墊環，水壓接管裝配至薄壁上使墊環前端搭接薄壁外壁。
[0014]作為上述技術方案的進一步改進，步驟a中，密封焊接前將水壓接管裝配至薄壁上，將一套筒插入水壓接管與容器本體的空隙內，使套筒的內壁、外壁分別抵接水壓接管的外壁和容器本體的內壁。
[0015]作為上述技術方案的進一步改進，步驟c中，密封焊接前先對密封芯棒與圓環翅片之間手工TIG點焊固定，再以手工TIG焊完成密封芯棒與圓環翅片之間的密封環縫的焊接。
[0016]作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟e中，在堵頭上開設連通圓柱內腔與外界的排氣孔，充水直至排氣孔冒水後，將排氣孔密封。
[0017]本發明的有益效果是:本發明針對一種非常規的壓力容器提出了一種水壓試驗密封的結構及安裝使用方法，實現對該壓力容器出水口的有效密封，保障其順利通過壓力試驗，並保證在水壓試驗後其尺寸精度符合要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和實施方式對本發明進一步說明。
[0019]圖1是容器本體的示意圖；
圖2是本發明的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖2所述壓力容器的水壓試驗密封結構，包括設有圓柱內腔的容器本體I。圓柱內腔的後側設有3.75mm厚的環槽型薄壁3，薄壁3後端密封焊接有水壓接管4。水壓接管4與薄壁3的焊接密封，是由於該薄壁3處的水壓試驗密封無法通過機械密封的方式來實現；而且該薄壁3的原始設計功能就是在服役安裝時連接裝焊通水管道使用。該薄壁3在此前的加工中預留了一定的長度餘量，供水壓試驗時裝焊水壓接管4使用。水壓接管4與薄壁3的焊接是使用可繞軸線旋轉的自動TIG焊機實現。
[0021]圓柱內腔的前側設有4mm厚的圓環翅片2, —密封芯棒5由後至前穿入圓柱內腔後與圓環翅片2焊接密封，密封芯棒5的後端固定連接有堵頭6，堵頭6位於水壓接管4內且與水壓接管4密封固定連接，密封芯棒5的後部設有連通圓柱內腔的疏水空腔7，堵頭6上設有連通疏水空腔7及外界的注水孔8。
[0022]堵頭6它和水壓接管4之間有一圈密封焊縫，其尾端設有用於連接水壓系統管道的轉換接口，該接口是M20 X 1.5的帶螺紋小接管，從而完成系統在這一側的密封。考慮到整個容器注水時的便利性，堵頭6上設有一組連通圓柱內腔與外界的排氣孔11，排氣孔11最後通過焊接密封堵死。
[0023]密封芯棒5用於密封圓環翅片2,和圓環翅片2之間有一圈密封焊縫；同時密封芯棒5與堵頭6之間裝配連接，它是為整個密封結構的支撐，起到增強剛性的作用，同時又不減弱承壓邊界的水壓試驗的有效性。
[0024]優選的，水壓接管4前部的外壁套接有墊環9，墊環9的前端伸出水壓接管4並與薄壁3的外壁搭接。墊環9的設置，是考慮到裝焊水壓接管4時因整圈環縫兩側的管壁較薄(均為3.75mm厚)，TIG焊有燒穿的可能，故設置了墊環9，即使局部存在燒穿，亦能保證焊縫整圈的有效密封，不會造成該處洩漏。
[0025]優選的，水壓接管4中部的外壁套接有套筒10，套筒10的外壁與容器本體I的內壁抵接。套筒10是用於裝焊水壓接管4時的定位工裝，也有防止焊接水壓接管4時變形量過大的作用。事實上，由於焊水壓接管4時有一定的變形，套筒10在焊後將卡住而難以取出，也不必取出。
[0026]水壓試驗前，該套結構各部分連接裝焊到容器出口上的方法及順序如下:
(1)工位在裝焊開始時的狀態應為:容器本體I後側薄壁3這一邊的開口方向朝上(軸線豎直)，容器本體I下必須用≥600mm的墊高塊支撐調平，便於操作；
(2)裝配墊環9和水壓接管4，先按配合位置劃線並裝配好，並輕微點焊固定；
(3)將水壓接管4裝配到薄壁3上，將套筒10插入容器本體I和水壓接管4之間的空隙內；
(4)布置安裝小管內壁自動旋轉TIG焊機，完成水壓接管4與薄壁3對接環縫的焊接；
(5)將密封芯棒5與堵頭6按使用時的方位要求，裝焊在一起，然後裝配圓柱內腔內，使密封芯棒5的頂端與圓環翅片2均勻貼合，人員俯身鑽入至工件下部，向上觀察此處裝配貼緊的情況，注意整周間隙要均勻；手工焊以平焊完成堵頭6與水壓接管4間的點焊固定；
(6)容器本體I翻身180°，使圓環翅片2—側朝上，完成圓環翅片2與密封芯棒5的手工TIG點焊固定，點焊固定為的是預防在另一端填充焊時、此端受變形力過大而錯位；工位不變，以手工TIG焊完成密封芯棒5與圓環翅片2之間的密封環縫的焊接；
(7)工件翻身180°，水壓接管4側朝上，手工TIG焊以平焊完成堵頭6和水壓接管4間密封環縫的焊接；然後工件翻身90°，使內腔軸線水平。
[0027](8)將注水軟管與堵頭6連接，並通過三通接頭與加壓系統相連，連接壓力表和安全閥、連接至增容緩衝罐和水站；
(9)充水前，清理容器外表面，擦乾，用壓縮空氣吹乾；充水及水壓試驗過程中必須保持該模擬件表面的清潔和乾燥，以便於檢查滲漏；
(10)啟動加壓系統，向容器內腔充水。排氣孔11開始冒水時，停止注水，將排氣孔11以堵頭6堵死；將其附近表面擦淨、徹底吹乾，焊死排氣口，完成密封。
[0028]水壓試驗後，該套結構各部分拆卸的順序如下:
(1)先將容器本體I的圓環翅片2—側布置朝向鏜銑床主軸，用小插銑刀將圓環翅片2與密封芯棒5間的焊縫割斷，並精鏜切割後的圓環翅片2的圓環內逕到最終尺寸；
(2)工件翻身，使水壓接管4一側朝向主軸，用銑刀將水壓接管4與堵頭6間的環縫位置切斷，拆下堵頭6和密封芯棒5 ；
(3)切掉水壓接管4剰餘部分和水壓接管4環縫，切除墊環9 ;機加工薄壁3局部至最終長度尺寸，銑平其槽ロ端面。
[0029]本實施例已實際應用於某國際合作核聚變領域研究項目的某型非常規壓カ容器的水壓試驗中，取得了圓滿成功。其水壓試驗順利完成了檢驗，容器出水ロ的接ロ尺寸(4mm厚翅片、3.75mm厚環槽)經最終加工，均滿足了業主要求的尺寸精度。
[0030]以上所述只是本發明優選的實施方式，其並不構成對本發明保護範圍的限制。
【權利要求】
1.壓力容器的水壓試驗密封結構，包括設有圓柱內腔的容器本體(1)，所述圓柱內腔的前側設有圓環翅片(2)，所述圓柱內腔的後側設有環槽型薄壁(3)，其特徵在於:所述薄壁(3)後端密封焊接有水壓接管(4)，一密封芯棒(5)由後至前穿入圓柱內腔後與圓環翅片(2)焊接密封，所述密封芯棒(5)的後端固定連接有堵頭(6)，所述堵頭(6)位於水壓接管(4)內且與水壓接管(4)密封固定連接，所述密封芯棒(5)的後部設有連通圓柱內腔的疏水空腔(7)，所述堵頭(6)上設有連通疏水空腔(7)及外界的注水孔(8)。
2.根據權利要求1所述的壓力容器的水壓試驗密封結構，其特徵在於:所述水壓接管(4)前部的外壁套接有墊環(9)，所述墊環(9)的前端伸出水壓接管(4)並與薄壁(3)的外壁搭接。
3.根據權利要求1所述的壓力容器的水壓試驗密封結構，其特徵在於:所述水壓接管(4)中部的外壁套接有套筒(10)，所述套筒(10)的外壁與容器本體(1)的內壁抵接。
4.根據權利要求1或2或3所述的壓力容器的水壓試驗密封結構，其特徵在於:所述堵頭(6)上設有連通圓柱內腔及外界的排氣孔(11)。
5.權利要求1至4中任一項所述的壓力容器的水壓試驗密封結構的安裝使用方法，其特徵在於，包括以下步驟: a.水壓接管(4)密封焊接在薄壁(3)上； b.密封芯棒(5)與堵頭(6)固定後裝入圓柱內腔，使密封芯棒(5)的前端貼合圓環翅片(2)後將堵頭(6)與水壓接管(4)點焊固定； c.密封芯棒(5)與翅片密封焊接； d.堵頭(6)與水壓接管(4)密封焊接； e.通過注水孔(8)向圓柱內腔充水加壓。
6.根據權利要求5所述的壓力容器的水壓試驗密封結構，其特徵在於:步驟a中，密封焊接前在水壓接管(4)外壁的前部通過點焊固定的方式套接一墊環(9)，水壓接管(4)裝配至薄壁(3)上使墊環(9)前端搭接薄壁(3)外壁。
7.根據權利要求5或6所述的壓力容器的水壓試驗密封結構，其特徵在於:步驟a中，密封焊接前將水壓接管(4)裝配至薄壁(3)上，將一套筒(10)插入水壓接管(4)與容器本體(1)的空隙內，使套筒(10)的內壁、外壁分別抵接水壓接管(4)的外壁和容器本體(1)的內壁。
8.根據權利要求5所述的壓力容器的水壓試驗密封結構，其特徵在於:步驟c中，密封焊接前先對密封芯棒(5)與圓環翅片(2)之間手工TIG點焊固定，再以手工TIG焊完成密封芯棒(5)與圓環翅片(2)之間的密封環縫的焊接。
9.根據權利要求5所述的壓力容器的水壓試驗密封結構，其特徵在於:所述步驟e中，在堵頭(6)上開設連通圓柱內腔與外界的排氣孔(11)，充水直至排氣孔(11)冒水後，將排氣孔(11)密封。
【文檔編號】F16J13/00GK103557325SQ201310526783
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】唐偉, 陳耀茂, 鄧智勇, 孫勇, 馬文超 申請人:東方電氣(廣州)重型機器有限公司