摘要：在我國(guó)核電壓力容器產(chǎn)品中，涉及多種承壓部件焊縫強(qiáng)度的試驗(yàn)研究。由于焊縫種類多、強(qiáng)度要求高，缺陷頻出，對(duì)承壓部件損壞極大。通過對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式、使用情況、現(xiàn)有技術(shù)水平等各方面的研究，本裝置采用水 / 氣泵及相關(guān)儀表連接裝置形成壓力試驗(yàn)管路的形式，完成對(duì)壓力容器宏觀強(qiáng)度及焊縫的密封情況的試驗(yàn)，以確保產(chǎn)品的性能與質(zhì)量。
1 裝置用途
水、氣壓裝置是用于產(chǎn)品制造過程中進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)連接儀表及水泵、氣泵等裝置，形成壓力試驗(yàn)管路。
2 現(xiàn)場(chǎng)使用情況展示（如圖 1）
3 水、氣壓試驗(yàn)要求
3.1 水壓試驗(yàn)要求
產(chǎn)品進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，對(duì)裝置設(shè)計(jì)要求如下：
（1）密封性要求。水壓試驗(yàn)管路及管路中所有連接位置均具備較高的密封性，在產(chǎn)品水壓過程中，不允許出現(xiàn)泄漏的情況。
（2）壓力表安裝要求。
水壓試驗(yàn)時(shí)，在同一安裝位置至少需要兩塊壓力表且處于豎直狀態(tài)（0MPa 時(shí)指針平行地面）。與此同時(shí)，壓力表安裝位置必須高于產(chǎn)品#高點(diǎn)。
（3）排氣要求。
對(duì)于某些受結(jié)構(gòu)影響的產(chǎn)品，比如，產(chǎn)品進(jìn)水口低于產(chǎn)品自身#高點(diǎn)，且連接壓力表架的產(chǎn)品連接處低于產(chǎn)品自身#高點(diǎn)，此時(shí)，需在水壓試驗(yàn)前增設(shè)排氣裝置，一端固定在產(chǎn)品#高點(diǎn)，另一端導(dǎo)入壓力表架管路中，以便將產(chǎn)品所有氣體排出。
3.2 氣壓試驗(yàn)要求
進(jìn)行氣壓試驗(yàn)的連接管路應(yīng)具有較高的密封性，在試驗(yàn)過程中不允許泄漏。壓力表連接位置及數(shù)量無(wú)特殊要求，根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際使用需求設(shè)置。
3.3 水、氣壓安全要求
在進(jìn)行水壓試驗(yàn)或氣壓試驗(yàn)時(shí)，需按照相關(guān)規(guī)程，如《水壓試驗(yàn)專項(xiàng)規(guī)程》《氣壓試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行操作，同時(shí)，操作之前，需檢查裝置管路的連接情況及密封情況。
4 裝置設(shè)計(jì)過程
4.1 設(shè)計(jì)形式
4.1.1 水壓試驗(yàn)管路設(shè)計(jì)形式
水壓試驗(yàn)管路包括：壓力表連接裝置、打壓管路連接裝置、排氣裝置。
（1）壓力表連接裝置設(shè)計(jì)形式。壓力表連接裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式分為兩種：直立式、拐彎式。如圖 2、3 所示。
直立式和拐彎式結(jié)構(gòu)的選取取決于產(chǎn)品水壓端蓋的位置。壓力表連接裝置的結(jié)構(gòu)要保證兩塊壓力表呈豎直狀態(tài)。壓力表連接裝置包括：壓力表連接接頭、管路、過渡接頭（三通）、水壓端蓋連接接頭。根據(jù)壓力表接口尺寸設(shè)計(jì)出與之進(jìn)行螺紋連接的壓力表連接接頭，螺紋連接處需纏生料帶或麻繩進(jìn)行密封，壓力表與壓力表連接接頭之間放有紫銅墊片進(jìn)行密封。壓力表接口尺寸大部分情況使用接口尺寸M20×1.5 壓力表。
（2）打壓管路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式。打壓管路連接裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式如圖 4 所示
打壓管路連接裝置包括水泵管接頭、管路以及與水壓端蓋連接接頭。
裝置兩端均為 M20×1.5 螺紋連接形式分別與水泵接頭及水壓端蓋連接。管路通過利用 0 型橡膠密封圈和組合密封墊圈進(jìn)行密封，螺紋連接處均需纏生料帶或麻繩進(jìn)行密封，水壓端蓋上螺紋孔一般尺寸為 M20×1.5。
管路中所有焊縫位置的焊角選取，均應(yīng)確保焊縫有效截面積大于被焊件截面，并對(duì)角焊縫進(jìn)行探傷，I 級(jí)合格。另外，針對(duì)不用的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，水壓試驗(yàn)管路設(shè)計(jì)可根據(jù)產(chǎn)品要求設(shè)計(jì)成其他形式，如某產(chǎn)品打壓管路結(jié)構(gòu)形式如圖5 所示。
由于換熱管同時(shí)需要多根管打水壓，裝置設(shè)計(jì)成“一對(duì)多”分流器裝置，進(jìn)水口一端與截止閥通過 NPT3/8”螺紋進(jìn)行連接，另外一側(cè)為多根管接頭通過高壓軟管與換熱管緊固。可實(shí)現(xiàn) 9 根換熱管同時(shí)水壓，水壓壓力為 36MPa。
（3）排氣管路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式。排氣管路連接結(jié)構(gòu)形式如圖 6 所示。
排氣管路主要分為排氣管以及與產(chǎn)品連接固定裝置。其中，為滿足清潔度要求，排氣管為不銹鋼材質(zhì)，由于排氣管在水壓過程中不受壓力，其尺寸規(guī)格不做要求，滿足排氣需求即可。排氣管一側(cè)與管孔通過膨脹螺栓及相應(yīng)的卡箍、尼龍繩緊固，另一側(cè)與連接法蘭點(diǎn)焊牢固。對(duì)于不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)固定方式。
4.1.2 氣壓試驗(yàn)管路設(shè)計(jì)形
氣壓試驗(yàn)管路包括：壓力表連接裝置、氣壓管路打壓裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式如圖 7、圖 8 所示：氣壓與水壓試驗(yàn)壓力管路連接裝置不同之處主要體現(xiàn)在以下兩方面：
（1）氣壓試驗(yàn)所用介質(zhì)常見的有空氣、氨氣以及惰性氣體等，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該注意所用介質(zhì)與材質(zhì)是否匹配。以氨檢漏為例，壓力表連接接頭與壓力表相接處所用墊片為聚四氟乙烯材質(zhì)，而不能使用紫銅墊片。
（2）在打壓泵與產(chǎn)品直接需要增設(shè)一個(gè)閥門。
4.2 其他設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
（1）焊接要求。管路中所有焊縫位置的焊角選取，均應(yīng)確保焊縫有效截面積大于被焊件截面，并對(duì)角焊縫進(jìn)行探傷，I 級(jí)合格。
（2）閥門安裝要求。為避免因?yàn)檫^多的連接位置造成管路泄漏，在水、氣壓試驗(yàn)裝置中可根據(jù)實(shí)際情況增設(shè)閥門，但對(duì)于必須要加閥門的設(shè)計(jì)情況可在壓力表下方及打壓裝置進(jìn)口端增設(shè)閥門，對(duì)閥門的采購(gòu)需做出特別要求，兩端的連接方式、耐壓能力密封性要求等。
5 設(shè)計(jì)參考
5.1 蒸發(fā)器換熱管水壓試驗(yàn)
（1）問題描述。在進(jìn)行換熱管水壓試驗(yàn)時(shí)，管路連接部分在進(jìn)行 36MPa 水壓試驗(yàn)過程中出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。
（2）原因分析。O 型橡膠圈密封效果不佳，機(jī)械式密封無(wú)法滿足水壓試驗(yàn)要求。
（3）更改方式。將管接頭與裝置主體部分進(jìn)行焊接，由機(jī)械式改為焊接式。
5.2 氨預(yù)熱器水壓試驗(yàn)
在進(jìn)行氨預(yù)熱器管程水壓試驗(yàn)前，水壓泵通過水泵轉(zhuǎn)換接頭與水壓端蓋直接連接的形式在水壓試驗(yàn)升壓過程中可能會(huì)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，因此，建議在進(jìn)水管路水泵與產(chǎn)品之間增加一個(gè)截止閥用于檢測(cè)水泵或者產(chǎn)品的漏點(diǎn)。
6 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，隨著科學(xué)水平的不斷提高，人們對(duì)物質(zhì)和生活的追求也越來越高，這同時(shí)也給生產(chǎn)制造業(yè)提出了更高的要求。在制造行業(yè)中的壓力容器焊縫強(qiáng)度檢驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)成為未來發(fā)展中的主流方向，它在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，也節(jié)省了生產(chǎn)成本，對(duì)產(chǎn)品無(wú)損傷，使其更加符合市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，推動(dòng)制造業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步。
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