大型薄片法兰盘制造技术李少南摘要：本文通过对AP1000核电CA04模块顶法兰组装过程中可能产生的焊接变形进行分析，并通过制定合理、有效的施工方法来控制法兰组装工作的重要参数，以满足后续的安装和机加工要求。本文将从法兰板的零部件准备到整个法兰组焊完成，对法兰的制作过程和组焊工艺进行详细描述并对最终数据进行分析。关键词：CA04顶法兰，组装，焊接变形控制，措施。1、工程概况海阳一期AP1000核电2#岛RV腔室CA04结构模块顶部存在一直径为6096mm的八边形用以支撑压力容器支座的大型薄片法兰结构——CA04顶法兰（图1）。该法兰由40块2#零件板（38.1mm厚）、8块3#零件板（38.1mm厚）、4块6#零件板（12.7mm厚）、64个剪力钉、8块法兰板（44.45mm厚）和28根L形钢筋。法兰板和零件板材质均为A36。法兰组装焊接接头形式有：对接焊缝、T接焊缝和角接焊缝，焊缝总长约100m，单条焊缝长度达2144mm。考虑到后续安装时剪力钉、6#零件板和L形钢筋可能与RV内部已安装的构件存在互相干涉，剪力钉、6#零件板与L形钢筋待法兰就位后进行焊接。图1：CA04顶部法兰整体结构CA04顶部法兰在厂内组装完成后需安装到已就位且已浇筑混凝土的CA04结构模块上部，安装完成后法兰内部半径要求为，其四个面需要精加工，法兰板精加工后的厚度要求为mmmmmm35.601.38，平面度要求为单个面0.127mm，每305mm内平面度不超过0.0254mm，法兰四个机加工面最终标高要求为。为了保证精加工面的加工精度及加工后的法兰板厚度要求，在整个法兰面上需要控制焊接变形在3mm范围内（即整个法兰面的共面度不小于3mm）。同时，考虑到后续RV支撑和RV安装的精度要求，在组装过程中，需要严格控制法兰结构的整体外型尺寸和平面位置。图2：CA04顶部法兰机加工范围2、施工重点难点2.1CA04顶法兰属于单面焊缝结构，即仅仅在法兰板的一面有焊缝，这样焊接过程中由于单边受热而产生的热胀冷缩，造成法兰板在焊接筋板过程中受到复杂的应力作用，而很难精确控制其焊接变形；2.2CA04顶法兰由于需要控制最终厚度为度要求为mmmmmm35.601.38，因此在考虑法兰现场安装及机加工余量的情况下，焊接后法兰的整体平面度需要控制在3mm以内。法兰焊缝金属填充量大，且法兰本身是一个封闭结构，焊接过程中应力无法自由释放，在焊接过程中如何控制焊接变形量在3mm以内是法兰施工的一大难题；2.3由于焊接过程中存在收缩，如何保证焊接完成后在保证平面度的情况下，法兰外形尺寸满足设计要求，在焊接之前如何预留焊接变形量也是CA04顶法兰焊接施工的一个难题；2.43#零件板要与CA04模块筒体顶部配合，如何保证法兰板上的3#零件板的位置能与筒体完全配合且配合间隙满足焊接工艺要求也是法兰施工的一大难题。3、焊接变形趋势分析及控制措施3.1法兰焊接形式根据西屋设计文件，法兰主体存在的焊缝主要有2#零件板与法兰面板之间的部分熔透+角焊缝焊接、3#零件板与2#零件板和法兰面板之间的部分熔透+角焊缝焊接、法兰面板之间的全熔透焊接（以下称主焊缝）。如图3：AABB10101010视图B-B1010视图A-A200°F预热到200°F预热到200°F预热到3#2#法兰面板法兰面板3#CJPCJPCJPCJP1010101010107612345678图3：法兰焊接形式3.2法兰焊接变形趋势分析焊接变形的主要原因是由于焊接过程中，结构件在焊接热源的作用下，受到不均匀的加热和冷却，使结构件各部位金属的膨胀和收缩不均衡，结构件各部位既相互连接又相互制约，不能自由地膨胀和收缩，从而使结构件内部产生不均衡应力，产生焊接变形。焊接变形控制的好坏直接影响到法兰焊后矫正的难度、最终的几何尺寸以及法兰与CA04模块筒体连接的精度。根据焊接变形产生的原因及法兰的结构和焊接形式，引起法兰板平面度改变的焊缝主要是：2#件与法兰板的部分熔透+角焊缝、3#件与法兰板的部分熔透+角焊缝以及法兰板之间的全熔透焊缝。变形的趋势如下图：图4：2#件与法兰板焊接变形图5：3#件与法兰板焊接变形图6：法兰板之间焊接变形3.2法兰焊接变形控制措施针对法兰可能产生的变形，主要从组装方法、刚性约束、选择焊接接头形式，采用合适的焊接工艺、调整焊接顺序、等方面来控制法兰变形。1)组装方法。将单块法兰板及法兰板上...
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