CN101380697A - 一种聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法 - Google Patents

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吴庆生
黄群英
李春京
吴宜灿
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Abstract

本发明公开了一种聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法，其目的是为了解决实验包层模块的部件组装制造问题。本发明的特征在于其焊接步骤依次包括：a.将径极隔板焊接到第一壁上；b.在径极隔板和第一壁构成的区域内，焊接环极隔板；c.将上盖板和下盖板焊接到第一壁；d.由里向外依次焊接背板，并依次焊接分支管；e.最后将分/收箱焊接到最外层背板上。本发明具有工艺简单、焊接变形小、制造过程程序化等优点，适用于多种结构形式的实验包层模块制造。

Description

一种聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及一种聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法。
背景技术
聚变堆包层的主要作用是将聚变产物粒子动能转换为热能同时增殖氚以维持堆芯聚变反应。实验包层模块是聚变堆包层相关技术的预演载体。一种实验包层模块的结构示意图如图1所示，其主要构成部件有第一壁、环极隔板、径极隔板、背板、上盖板和下盖板、分支管以及分/收箱等，其结构材料一般选用低活化铁素体/马氏体钢。由图1可知，由这些主要部件构成的实验包层模块具有复杂的结构，无法直接制造，因此需要分别制造出各主要部件，然后运用焊接技术对这些部件进行组装，从而制造完成实验包层模块。对于低活化铁素体/马氏体钢的焊接以及实验包层模块各主要部件的制造，目前研究较多的焊接方法包括热等静压扩散焊接、氩弧焊接、激光焊接和电子束焊接等。但关于部件的组装方法的研究未见报道。由包层结构可知，对于部件的组装主要需要熔焊技术，如何合理布置焊缝即焊接顺序从而减小焊接变形，使得组装过程程序化，是部件组装时熔焊技术需要解决的关键难题。氩弧焊接是常规熔焊方法，但其所获得的熔深大小有限，并且对于厚板构成的复杂构件难以控制焊接变形。电子束焊接与激光焊接优点在于输入能量集中，可以获得深宽比大的焊缝，适合于厚板焊接，且焊接接头的热影响区小，焊件的焊接变形小，有利于控制焊接变形；另外，电子束焊接是在真空条件下进行的，因此可以获得质量高的焊缝；虽然激光焊接是在非真空环境下进行，但激光焊接工艺适应性好，而且可以根据实际需要提供气体保护，生产效率高，焊接成本低，另外，激光焊接由于是光纤导引，有利于这种复杂结构的实际焊接执行。
发明内容
本发明的目的是为了解决聚变堆实验包层模块部件组装制造问题，提供一种聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法。
聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法，所述的聚变堆实验包层模块部件由第一壁、径极隔板、环极隔板、背板、上盖板、下盖板、分支管、分/收箱组成，其特征在于焊接包括以下步骤：a、将径极隔板焊接到第一壁上；b、在径极隔板和第一壁构成的区域内，焊接环极隔板；c、将上盖板和下盖板焊接到第一壁；d、由里向外依次焊接背板，并依次焊接分支管；e、最后将分/收箱焊接到最外层背板上。
所述步骤a中，焊接到第一壁上的径极隔板的个数为1～5个，由径极隔板和第一壁构成的区域的个数为2～6个。
所述步骤b中，在径极隔板和第一壁构成的区域内，焊接的环极隔板的个数为2～12个。
所述步骤d中，需焊接的背板的个数为3～6个。
所述步骤a～e中，焊接对象为5～35mm厚低活化铁素体/马氏体钢。
所述步骤a～e中，所述的焊接方法是指激光焊接，焊接时所需的焊接参数如功率、聚焦位置、焊接速度及保护气体类型和气体流量等由焊缝材质和熔深大小确定。
所述步骤a～e中，所述的焊接方法是指电子束焊接，焊接时所需的焊接参数如加速电压、电子束流、聚焦电流、焊接速度和真空度等由焊缝材质和熔深大小确定。
本发明解决了一种聚变堆实验包层模块部件组装问题，使组装制造过程程序化，并具有工艺简单和焊接变形小等优点，适用于多种结构形式的实验包层模块制造。
附图说明
图1是一种聚变堆实验包层模块部件结构示意图，其中径极隔板个数为1个。
图2是一种聚变堆实验包层模块部件外观结构示意图。
图3是一种聚变堆实验包层模块部件结构示意图，其中径极隔板2个数为5个。
图中所示1为上盖板，2为径极隔板，3为分/收箱，4为分支管，5为背板，6为下盖板，7为环极隔板，8为第一壁。
具体实施方式
例1：
聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法，依次包括以下步骤：a、将径极隔板焊接到第一壁上；b、在径极隔板和第一壁构成的区域内，焊接环极隔板；c、将上盖板和下盖板焊接到第一壁；d、由里向外依次焊接背板，并依次焊接分支管；e、最后将分/收箱焊接到最外层背板上。本例采用激光焊接。
步骤a、b中焊接对象为10mm厚低活化铁素体/马氏体钢；焊接时所需焊接参数为：功率为3～6kW；聚焦位置为0～-2mm；焊接速度为0.3～2m/min，保护气体为氩气，保护气体流量为1～101/min。
步骤c、d中焊接对象为5～35mm厚低活化铁素体/马氏体钢；焊接时所需焊接参数为：功率为3～6kW；聚焦位置为0～-4mm；焊接速度为0.1～4m/s，保护气体为氩气，保护气体流量为1～10l/min。
步骤e中焊接对象为5～10mm厚低活化铁素体/马氏体钢；焊接时所需焊接参数为：功率为3～6kW；聚焦位置为2～-2mm；焊接速度为0.5～2m/min，保护气体为氩气，保护气体流量为1～10l/min。
例2：
聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法，依次包括以下步骤：a、将径极隔板焊接到第一壁上；b、在径极隔板和第一壁构成的区域内，焊接环极隔板；c、将上盖板和下盖板焊接到第一壁；d、由里向外依次焊接背板，并依次焊接分支管；e、最后将分/收箱焊接到最外层背板上。本例采用电子束焊接。
步骤a、b中焊接对象为10mm厚低活化铁素体/马氏体钢；焊接时所需焊接参数为：加速电压为55～60kV；电子束流为20～90mA；聚焦电流为650～800mA；工作距离为140～200mm；焊接速度为10～14mm/s；真空度为5×10-2～5×10-3Pa。
步骤c、d中焊接对象为5～35mm厚低活化铁素体/马氏体钢；焊接时所需焊接参数为：加速电压为50～60kV；电子束流为20～200mA；聚焦电流为600～800mA；工作距离为140～200mm；焊接速度为4～12mm/s，真空度为5×10-2～5×10-3Pa。
步骤e中焊接对象为5～10mm厚低活化铁素体/马氏体钢；焊接时所需焊接参数为：加速电压为50～60kV；电子束流为20～80mA；聚焦电流为650～800mA；工作距离为140～150mm；焊接速度为10～14mm/s，真空度为5×10-2～5×10-3Pa。
例3：
聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法，依次包括以下步骤：a、将1块径极隔板焊接到第一壁上；b、步骤a完成后，由径极隔板和第一壁构成2个区域，在每个区域内焊接1块环极隔板，共焊接2块环极隔板；d、由里向外依次焊接3块背板，并依次焊接分支管。其它条件和步骤与例1相同。
例4：
聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法，依次包括以下步骤：a、将2块径极隔板焊接到第一壁上；b、步骤a完成后，由2块径极隔板和第一壁构成3个区域，在每个区域内由里向外焊接2块环极隔板，共焊接6块环极隔板；d、由里向外依次焊接4块背板，并依次焊接分支管。其它条件和步骤与例2相同。

Claims (6)

1.聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法，所述的聚变堆实验包层模块部件由第一壁、径极隔板、环极隔板、背板、分支管、分/收箱、上盖板、下盖板组成，其特征在于焊接包括以下步骤:a、将径极隔板焊接到第一壁上；b、在径极隔板和第一壁构成的区域内，焊接环极隔板；c、将上盖板和下盖板焊接到第一壁；d、由里向外依次焊接背板，并依次焊接分支管；e、最后将分/收箱焊接到最外层背板上。
2.根据权利要求1所述的一种聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法，其特征在于所述步骤a中，焊接到第一壁上的径极隔板的个数为1～5个，由径极隔板和第一壁构成的区域的个数为2～6个。
3.根据权利要求1所述的一种聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法，其特征在于所述步骤b中，在径极隔板和第一壁构成的区域内，焊接的环极隔板的个数为2～12个。
4.根据权利要求1所述的一种聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法，其特征在于所述步骤d中，需焊接的背板的个数为3～6个。
5.根据权利要求1所述的一种聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法，其特征在于所述步骤a～e中，焊接参数如加速电压、电子束流、焊接功率、聚焦位置、焊接速度、真空度、保护气体类型和气体流量等由焊缝材质和熔深大小确定。
6.根据权利要求1所述的一种聚变堆实验包层模块部件组装的焊接方法，其特征在于焊接对象为5～35mm厚低活化铁素体/马氏体钢。
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