一种密封焊阀门唇焊部位切割专用工具的研发

刘青 等

摘 要：核电站的部分阀门采用了唇焊密封焊工艺，在工程建设和运行维修阶段，往往需要对阀门进行解体检查或维修，但由于没有成熟的工艺和工具，使用手工锯条对唇焊部位进行切割容易造成阀门的报废，劳动效率也较为低下。该文通过对阀门本体结构特点、施工维修环境、操作便利程度等方面的分析，设计并研发出一种唇焊部位切割专用工具，并通过在现场的实际应用，有效的解决了阀门报废率高，劳动效率低下的问题，降低了维修成本，达到了良好的预期效果。

关键词：密封焊阀门 唇焊 切割 专用工具

中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（a）-0149-02

在核电站的工程建设和运行维修阶段，往往需要对唇焊密封焊阀门进行解体检修，工艺环节主要包括切割、解体阀门、对阀体阀盖密封面进行研磨、蓝油试验、组装、唇焊（焊前与焊后PT检查）等，工序繁多，且由于建造阶段的质量、时间窗口等因素制约，对施工工艺的提出了更高要求。由于传统的使用锯条进行唇焊切割的方式，劳动效率低且切割质量差，无法满足现场使用需求，该文主要通过现场模拟切割试验，对阀门唇焊切割专用工具进行研发和改造，以提高唇焊切割的质量和效率。

1 阀门唇焊部位简介

为了充分保证阀门的密封性能，根据相关技术规范要求，核电厂部分阀门（如传输含有放射性流体的阀门）的阀体和阀盖连接部位设计为唇焊密封焊结构，唇焊阀门种类包括截止阀、升降式止回阀和少量截止型调节阀，焊接分为工厂焊接和现场焊接两类。

2 传统手工锯条切割存在的问题

为验证唇焊切割、回装工艺，以手工锯条切割的模式在现场开展了模拟切割、回装试验，采用手工锯条的方式对10台阀门（6台碳钢和4台不锈钢阀门）唇焊进行了切割，平均每台阀门耗时6.5 h以上，且造成了4台碳钢阀门报废。

试验发现，在现场狭小空间内使用手工锯条切割，对环境的适应性较好，但切割过程难以控制，容易出现切割深度过深或过浅，以及切割位置偏离焊缝中心线等问题，造成阀门报废率偏高，碳钢阀门由于熔深较深更为明显。同时由于切割工作量大，劳动效率较低。

3 唇焊切割工具的设计

3.1 设计需求

针对模拟切割试验发现的问题，提出以下唇焊切割工具的设计需求。

（1）体积小，便于在现场狭小空间使用；

（2）使用和维护保养方便，工作强度小；

（3）能够有固定轨道，便于切割方向控制；

（4）能够适应不同口径、不同材质的阀门；

（5）能够控制切割深度。

3.2 装置构造

切割专用工具针对不同口径唇焊阀门唇焊部位宽度尺寸而设计，以确保达到阀门唇焊部位高效率、高质量的切割效果。其结构主要分为四个部分。

（1）延长臂：调节其长短以适应不同尺寸、口径阀门的切割；

（2）割刀块（割面刀，割槽刀）：更换刀片，进行刮面和切槽处理；

（3）刀架：固定割刀块并带动刀块导向滑动；

（4）导向轮：使刀架组件固定在阀体上并沿唇焊切割部位滑动导向。

3.3 工作原理

切割专用工具结合了阀门自身结构、尺寸及和对切割后质量及唇焊阀门焊接修复要求等特点，切割工艺采用了四轮导向定位，侧面正中进刀的原理。切割原理按以下三个步骤依次进行。（见图1）

4 唇焊切割工具的技术特点与应用效果

4.1 使用说明

（1）根据阀门的尺寸及唇焊部位唇焊宽度，选择适当的导向轮、刀架及延长臂等完成装配，将刀架组件固定在阀门本体上；

（2）选择割面刀块进行装配，并对阀门唇焊焊接面进行刮面切割处理，割面刀进刀切割深度约1.5 mm～2.0 mm；

（3）当刮面深度达约1.5 mm～2.0 mm的凹形面时，改用星形割槽刀进行进刀切割，逐渐进刀（1刻度约0.1 mm），切槽深度约1.0 mm～1.5 mm；

（4）当星形割槽刀切槽深度达约1.0 mm～1.5 mm，使用钩形扳手敲击的方式使阀芯与阀体分离，切割完成。

4.2 应用效果

（1）使用方便、简单，能适用于不同口径（如：DN8、DN15、DN20、DN25、DN50等）、不同唇焊阀门唇焊部位宽度尺寸、不同类型的大高唇焊阀门切割改造工作；

（2）满足切割困难、复杂的现场作业等条件，作业空间小，便于操作与维护；

（3）对阀门唇焊部位切割专用工具达到了快速切割的效果，切割后满足唇焊阀门焊接修复要求，满足切割刀口宽度及精度。

（4）比于传统手工锯条切割，切割专用工具极大地缩短了唇焊阀门改造的处理工期（平均每台阀门节省切割处理时间约为5.5 h），极大减轻了唇焊阀门处理对现场工程进度的影响。（见表1）

（5）使用切割专用工具降低了阀门唇焊切割的报废率（阀门整体报废率从40.0%下降至3.12%），提高了唇焊切割的效率；能控制进刀切割量，确保唇焊贴合面剩余有效宽度，有利于焊接质量的保证。（见表2）

5 结语

该专用工具已在多个项目的工程建设、在役维修阶段使用，有效降低了阀门报废率，提高了劳动效率，降低了施工维修成本，达到了良好的预期效果。

参考文献

[1]杨源泉主编.阀门设计手册[M].北京：机械工业出版社，1995.

[2]法国核岛设备设计、建造及在役检查规则协会主编.RCC-M压水堆核岛机械设备设计和建造规则[M].中科华核电技术研究院有限公司译.上海：上海科技文献出版社，2010.

[3]孟少农.机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，1991.