一种用于核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构设计，真空室装配扇区的相邻两扇段的T型筋板分别预留出分界线,两扇段的各自T型筋板分别预留出的分界线与扇段分界线的距离分别为b，b大于1.5a，a为真空室壳体厚度。同时真空室装配扇区的相邻两扇段的外壳体也分别预留出分界线,两扇段的各自外壳体分别预留出的分界线与扇段分界线的距离为分别c，(c‑b)大于1.5a。本发明专利技术核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构设计能弥补真空室外壳体成型时的误差，使成环后核聚变堆真空室整个扇区的轮廓度误差控制在误差允许范围内，避免在接缝区出现十字交叉焊缝，而且能高质量完成对外壳体和对T型筋板的施焊。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核聚变堆真空室设计
，尤其涉及一种用于核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构。
技术介绍
核聚变堆真空室是超导托卡马克核聚变堆装置中一个十分重要的核心部件，其真空允许漏率达到1×10-8Pa∙m3∙s-1，因此对每一道焊缝都需根据焊前准备，焊工资质，焊缝检漏等非常严格的标准来进行设计和加工。真空室的高度和大半径将达到10m以上，小半径也有5m左右，对这么大的双层曲面真空容器，现有工业工艺水平中，没法一次加工成型，只能分为多个部件然后焊接装配而成。首先沿着经度方向分为多个扇区，一般每10度到30度之间为一个扇区，具体度数根据窗口大小和位置还有真空室整体尺寸来定，CFETR中国聚变工程实验堆真空室预研件就是11.25度为一个扇区，每两个11.25扇区组成22.5度的1/16扇区。每一个1/16扇区上布置有上中下三个窗口。扇区再焊接装配成整体。然后每个扇区又在极向方向上被切割为多个扇段，每个扇段单独成型，单独对T型筋板，横筋板，竖筋板进行焊接，然后每个扇段再拼焊而成环。目前的CFETR真空室预研件就是分为4个扇段。真空室在整个核聚变装置寿命期内承受着抽真空，烘烤加热，降温等过程，在这过程中装置真空室承受内外巨大温差和一定压强差引起的应力作用，因为真空室外部是冷屏约为零下269摄氏度，而内部是等离子体反应区，温度高达上千万度甚至上亿度，而且还发生等离子体破裂，边界局域模（ELMs），垂直位移事件（VDE）等各种复杂工况，真空室承受着巨大的瞬时热载荷和电磁载荷冲击，直接影响到装置的安全运行和实验。所以真空室内外壳的夹层之间充满着浸泡式的冷却水，对真空室进行冷却。两层壳体之间还设计了各种加强筋板，筋板不但起到加强壳体强度作用，还能起到使每个扇段在极向方向上都形成独立冷却水路通道的作用。但是每个扇段没法直接焊接成环，因为直接焊接的话，首先是两扇段之间的竖筋板和T型筋板没法焊接，这将大大削弱真空室整体强度。而且直接焊接后的外壳体之间的焊缝和外壳体与T型筋板之间的焊缝将变成十字交叉焊缝。在ASME，RCC-MR和GB_150压力容器标准等都要求作为压力容器不允许十字交叉焊缝的存在，而且因为核聚变堆真空室所有焊缝都需进行超声波检测，因此这些焊缝之间的距离要大于1.5倍较厚焊件的厚度。而且核聚变堆真空室整体装配轮廓度尺寸要求非常高，达到±3mm，在每个这么大尺寸扇段的成型中，难免会有误差，那么如果两个扇段直接对接焊，有可能对焊不上或者焊出来的真空室D型轮廓度误差比较大。为了满足上述各种要求和解决碰到的难题，需要设计一种用于核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构，包括有T型筋板接缝块和外壳体接缝块，同时包括一定的焊接工艺顺序，实现真空室扇区之间装配成环，而且D型轮廓度误差和真空室内外壳强度都能满足设计要求。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构，包括有核聚变堆真空室装配扇区以及核聚变堆真空室装配扇区的两个相邻的扇段一和扇段二，两核聚变堆真空室装配扇区的中间为扇区接缝区，扇段一和扇段二均是由内壳体和外壳体构成，将扇段一和扇段二的内壳体的端部对准焊接形成内壳体焊缝，在扇段一和扇段二的外壳体的中间位置处分别焊接有T型筋板，两T型筋板相接近的端部之间焊接有T型筋板焊缝块，所述的T型筋板焊缝块的两个端部所在处分别为扇段一T型筋板预留出分界线一和扇段二T型筋板预留出分界线二，在扇段一和扇段二的外壳体接近扇区接缝区处分别焊接有竖筋板，两竖筋板相接近的一端焊接在一起形成竖筋板焊缝，所述的竖筋板焊缝与内壳体焊缝位于同一竖直面上，在扇段一的外壳体预留出分界线三和扇段二的外壳体预留出分界线四之间焊接外壳体接缝块，外壳体接缝块的两个端部分别与扇段一的外壳体预留出分界线三和扇段二的外壳体预留出分界线四重合，将两个外壳体焊接形成扇段分界线。所述的预留出分界线一离扇段分界线的距离为b，b大于1.5a，a为真空室壳体厚度，预留出分界线二离扇段分界线的距离为b；所述的预留出分界线三离扇段分界线的距离为c，其中(c-b)大于1.5a，预留出分界线四离扇段分界线的距离为c。真空室装配扇区的相邻的两扇段按照以下施焊顺序完成拼接成环。相邻两扇段先跟自身的T型筋板和竖筋板焊接完成后，首先是通过准直测量系统在工装上将两扇段按照理论设计位置对准好，焊接好两扇段内壳体。然后焊接机头通过人工或遥控方式伸进由于预留的T型筋板接缝块和外壳体接缝块而形成的间隙先对扇段的竖筋板进行施焊，然后再对T型筋板补偿块进行施焊，使其跟内壳体和T型筋板本体都焊接好。最后盖上外壳体接缝块并从外面对其施焊，使外壳体接缝块跟两个扇段的外壳体，两扇区接缝区以及T型筋板本体，还有T型筋板补偿块都焊接好。在上述T型筋板接缝块和外壳体接缝块的焊接过程中，通过三维准直测量系统的实时指导装配功能，微小调整T型筋板接缝块和外壳体接缝块的位置，达到弥补真空室外壳体在成型过程中所形成的误差的作用，使得核聚变堆真空室装配扇区的轮廓度误差控制在误差允许范围内。本专利技术的优点是：本专利技术核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构能弥补真空室外壳体成型时的误差，使成环后核聚变堆真空室整个扇区的轮廓度误差控制在误差允许范围内，避免在接缝区出现十字交叉焊缝，而且能高质量完成对外壳体和对T型筋板的施焊。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。具体实施方式如图1所示，左边为22.5度的1/16扇区，即真空室窗口扇区18，右边为局部放大图。所述真空室窗口扇区18由两个11.25度的真空室装配扇区1和真空室装配扇区19焊接而成，两装配扇区结构是完全一样的对称结构，中间有扇区接缝区4。每一个所述真空室窗口扇区18上布置有上中下三个窗口，即真空室窗口扇区上窗口20，真空室窗口扇区中窗口21，真空室窗口扇区下窗口22。一种用于核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构，包括有核聚变堆真空室装配扇区1以及核聚变堆真空室装配扇区1的两个相邻的扇段一2和扇段二3，核聚变堆真空室装配扇区1的左侧为扇区接缝区4，扇段一2和扇段二3均是有内壳体5和外壳体6构成，将扇段一2和扇段二3的内壳体5的端部对准焊接形成内壳体焊缝7，在扇段一2和扇段二3的外壳体6的中间位置处分别焊接有T型筋板8，两T型筋板8相接近的端部之间焊接有T型筋板焊缝块9，所述的T型筋板焊缝块9的两个端部所在处分别为扇段一T型筋板预留出分界线一10和扇段二T型筋板预留出分界线二11，在扇段一2和扇段二3的外壳体6接近扇区接缝区4处分别焊接有竖筋板12，两竖筋板12相接近的一端焊接在一起形成竖筋板焊缝13，所述的竖筋板焊缝13与内壳体焊缝7位于同一竖直面上，在扇段一的外壳体预留出分界线三14和扇段二的外壳体预留出分界线四15之间焊接外壳体接缝块16，外壳体接缝块16的两个端部分别与扇段一的外壳体预留出分界线三14和扇段二的外壳体预留出分界线四15重合，将两个外壳体6焊接形成扇段分界线17。所述的预留出分界线一10离扇段分界线17的距离为b，b大于1.5a，a为真空室壳体厚度，预留出分界线二11离扇段分界线17的距离为b；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构，其特征在于：包括有核聚变堆真空室装配扇区以及核聚变堆真空室装配扇区的两个相邻的扇段一和扇段二，两核聚变堆真空室装配扇区的中间为扇区接缝区，扇段一和扇段二均是由内壳体和外壳体构成，将扇段一和扇段二的内壳体的端部对准焊接形成内壳体焊缝，在扇段一和扇段二的外壳体的中间位置处分别焊接有T型筋板，两T型筋板相接近的端部之间焊接有T型筋板焊缝块，所述的T型筋板焊缝块的两个端部所在处分别为扇段一T型筋板预留出分界线一和扇段二T型筋板预留出分界线二，在扇段一和扇段二的外壳体接近扇区接缝区处分别焊接有竖筋板，两竖筋板相接近的一端焊接在一起形成竖筋板焊缝，所述的竖筋板焊缝与内壳体焊缝位于同一竖直面上，在扇段一的外壳体预留出分界线三和扇段二的外壳体预留出分界线四之间焊接外壳体接缝块，外壳体接缝块的两个端部分别与扇段一的外壳体预留出分界线三和扇段二的外壳体预留出分界线四重合，将两个外壳体焊接形成扇段分界线。

【技术特征摘要】
1.一种用于核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构，其特征在于：包括有核聚变堆真空室装配扇区以及核聚变堆真空室装配扇区的两个相邻的扇段一和扇段二，两核聚变堆真空室装配扇区的中间为扇区接缝区，扇段一和扇段二均是由内壳体和外壳体构成，将扇段一和扇段二的内壳体的端部对准焊接形成内壳体焊缝，在扇段一和扇段二的外壳体的中间位置处分别焊接有T型筋板，两T型筋板相接近的端部之间焊接有T型筋板焊缝块，所述的T型筋板焊缝块的两个端部所在处分别为扇段一T型筋板预留出分界线一和扇段二T型筋板预留出分界线二，在扇段一和扇段二的外壳体接近扇区接缝区处分别焊接有竖筋板，两竖筋板相接近的一端焊接在一起...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃世军，陆坤，徐壮，吴杰峰，宋云涛，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34