KTX真空室支撑焊接设计及有限元分析

提出了一种KTX 真空室支撑焊接方案,并利用有限元方法模拟计算了焊接温度场分布及焊接残余应力场分布。通过理论分析和有限元分析相结合的方法,对焊缝结构进行了强度分析。分析结果验证了焊接结构的可靠性,并为真空室支撑结构的焊接工艺提供了理论依据。     

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对反场箍缩核聚变实验装置KTX真空室支撑结构强度进行理论分析,利用有限元方法进行了分析计算,并且根据分析结果,对支撑柱、螺栓组和支撑环板进行了优化。理论计算和有限元分析的结果均证明了真空室支撑系统的可靠性,同时优化结果也为KTX真空室支撑系统的实施提供技术参考。     

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The welding process of the first 1/32 sector in the 1/8 section research and development project of the future fusion engineering test reactor vacuum vessel (VV) was analyzed. In the numerical simulation, the inherent strain method was used to compare and design the welding tools for 1/32 sector. Meanwhile, the trend of welding deformation and the amount of deformation were predicted by the simulation model. The displacements of the control points in the welding process are consistent with the numerical simulation results. The design of the welding tools and the application of the pre-compensation in the welding process are effective in improving manufacturing accuracy of the 1/32 VV sector.     

未来聚变工程实验堆真空室1/32段扇区焊接分析

对未来聚变工程实验堆真空室1/8 段预研计划中第一个1/32 扇区的焊接过程进行了分析。数值模拟采用固有应变法，比较并设计了1/32 段扇区的焊接工装，同时对焊接形变趋势和形变量进行了预测。焊接过程中控制点的偏移反映了1/32 段扇区整体的形变趋势和形变量与数值模拟结果相符合，焊接工装的设计与焊接过程中预补偿的应用有助于提高1/32 段的制造精度。     

HL-2M 真空室内壁螺柱焊接工艺研究与实施

针对 HL-2M 真空室内壁螺柱焊接,从焊接螺柱结构设计、焊接工艺研究、焊接工艺试验、焊接质量 评判等方面进行了详细研究,最终确定了包括焊接电流、焊接时间、伸出长度、提升高度、总提升高度等焊接参 数和接地线位置、焊枪手把方向的真空室内壁螺柱焊接工艺方案。通过大量工艺试验,有效地解决了 HL-2M 真 空室内壁(5mm,Inconel625 材质)-大直径(∅12mm,316L 材质)螺柱焊难题,焊缝成型均匀,飞溅和焊瘤少,表面 发黑明显改善,满足真空清洁度要求。焊接稳定性高,良品率高,拉伸试验和疲劳试验也满足设计要求。      

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由于原参考设计的ITER纵场磁体重力支撑座的真空电子束焊接难度,对支撑座进行了两种方案的更改设计。将支撑座部件从中间剖分成相等两半的“一分为二电子束焊接方案”设计以及取消焊接工艺的“螺栓夹紧方案”设计。用解析法和有限元法对这两种设计进行了屈曲分析,它们都有足够的安全裕度,表明这两种方案都可行。通过对这两种方案的比较,由于“螺栓夹紧方案”制造简单、废品率低、极大地降低制造费用、生产周期缩短,建议采用“螺栓夹紧方案”。     

HL-2M 真空室制造中的焊接与磁导率控制技术

以 HL-2M 真空室研制实践为基础,介绍了 Inconel625 材料的高气密性焊接工艺措施,该工艺措施 能有效减少焊缝漏点的出现,保证了真空室运行时的极限真空度能稳定达到 10⁻⁶Pa;另外,介绍了 316L 奥氏体 不锈钢在加工过程中的磁导率控制技术,使加工后的零部件相对磁导率保持在 μ<1.04。     

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Based on the finite element analysis software and double ellipsoid heat as the heat source, the ribs welding of D-ring patterns under different ribs in the vacuum chamber module was developed in the 3D dynamic simulation. The transient temperature field distribution, feature points thermal cycling curve and stress-strain curve were obtained. The results showed that the welding temperature field and the feature points thermal cycling curve were consistent. Compared with I-type rib with D-ring structure, the T-type rib had the lower stress-strain and deformation. Thus, it could give priority to the use of T-type rib in the engineering trial process of D-ring patterns of the vacuum chamber module.     

真空室模块D 形环筋板焊接数值模拟与结构选型

基于有限元分析软件,以双椭球热源为内热源,对不同筋板型式下的真空室模块D 形环筋板焊接进行了三维动态模拟,得到了不同筋板型式下的瞬间温度场分布图、特征点热循环曲线以及应力应变曲线。结果表明：不同筋板型式下的焊接温度场以及各特征点的热循环曲线保持一致,相比采用I 型筋板的D 型环结构,采用 T 型筋板后的D 型环结构应力应变以及变形量都更小,真空室模块D 形环工程化试制过程中可优先考虑采用T 型筋板。     

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利用有限元分析软件ANSYS对不同截面的真空室做静力分析,结果表明圆弧形结构比多边形结构强度好。分别对8、16个重力支撑的真空室做静力分析,得到真空室与重力支撑连接位置的应力变化,优选了真空室重力支撑数量。优化设计了真空室与重力支撑连接位置,使其在烘烤时热应力减小。