CN103280251A - 核电站不锈钢水池覆面组焊结构及自动焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种核电站不锈钢水池覆面组焊结构及其自动焊接方法，属于核电站建筑技术领域。该结构包括拼缝构成矩形不锈钢水池底面和侧壁的覆面板，底板四周的覆面板外边与各侧壁下覆面板的底边通过矩形底框包角焊接，各相邻侧壁的邻接覆面板分别通过立柱包角焊接，底面覆面板的拼缝处下表面以及侧壁覆面板的外表面分别衬有端部与主体框架焊接的条状衬垫型材，衬垫型材以及位于各侧壁上覆面板上边的池口框焊接构成不锈钢水池主体框架，在条状衬垫型材与相邻覆面板形成的拼缝沟槽内具有角焊生成的两条打底焊缝，在两条打底焊缝之上具有填充焊和盖面焊生成的密封焊缝。本发明为实现高效自动钨极氩弧焊创造了条件，确保稳定一致的焊接质量。

Description

核电站不锈钢水池覆面组焊结构及自动焊接方法
技术领域
本发明涉及一种水池覆面组焊结构，尤其是一种核电站不锈钢水池覆面组焊结构，同时还涉及其自动焊接方法，属于核电站建筑技术领域。
背景技术
核电站不锈钢水池是核燃料及乏燃料运输、贮存的容器，其间充满硼酸水，构成核放射性的屏障。在核电站的设计和建设中，不锈钢水池属于核质保I级、核安全II级的设备，其覆面板安装焊缝的等级为核一级，焊后需进行100%无损检测（其中KX厂房乏燃料不锈钢水池需进行100%射线检验）和致密性试验，焊接质量要求非常严格。
核电站不锈钢水池覆面板现场安装的工程量大，以CPR1000核电堆型为例，1台CPR1000机组共有5个不锈钢水池。现有上述不锈钢水池覆面板均为有坡口的对接焊缝结构，焊缝的位置有平缝、横缝和立缝，焊缝长度总计约为1500米，焊接工作量大，质量控制难度很大。据申请人了解，长期以来，国内外均采用手工钨极氩弧焊工艺，现场坡口焊接存在以下问题：
1.电弧电压、焊接速度、送丝速度等重要焊接参数波动性较大，加大了未熔合、气孔、夹钨等焊接缺陷产生的几率，焊缝内在质量的稳定性和一致性较差，不仅焊缝表面成形不够美观，而且质量不稳定。
2.焊接劳动条件差、强度高，难以保证焊接过程持续，焊接效率大折扣，焊接工期无法确实得到保证。
采用自动焊接对于现有不锈钢水池覆面板无合理衬底的对接焊缝结构而言，理论上是难以实现的，即使勉强操作，也无法保证焊接质量。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提出一种可以实现自动焊接的核电站不锈钢水池覆面组焊结构，同时给出切实可行的相应自动焊接方法，从而显著提高工效，保证稳定的焊接质量。
为了达到以上目的，本发明的核电站不锈钢水池覆面组焊结构包括拼缝构成矩形不锈钢水池底面和侧壁的覆面板，所述底板四周的覆面板外边与各侧壁下覆面板的底边通过矩形底框包角焊接，各相邻侧壁的邻接覆面板分别通过立柱包角焊接，所述底面覆面板的拼缝处下表面以及侧壁覆面板的外表面分别衬有端部与主体框架焊接的条状衬垫型材，所述衬垫型材以及池口框焊接构成不锈钢水池主体框架，在所述条状衬垫型材与相邻覆面板形成的拼缝沟槽内具有角焊生成的两条打底焊缝，在两条打底焊缝之上具有填充焊和盖面焊生成的密封焊缝。
本发明的核电站不锈钢水池覆面自动焊接方法采用自动钨极氩弧焊，包括以下步骤：
第一步、将对应各覆面板拼缝处的条状衬垫型材与池口框焊接构成不锈钢水池主体框架；
第二步、将矩形底框包角、位于底框包角四角的立柱包角与主体框架焊接；
第三步、覆面板就位，在相邻覆面板与条状衬垫型材构成的拼缝沟槽内，以角焊生成两条打底焊缝；
第四步、在两条打底焊缝之上进行填充焊和盖面焊生成密封焊缝；
第五步、将底板四周的覆面板外边以及各侧壁下覆面板的底边分别与矩形底框包角焊接，将各相邻侧壁的邻接覆面板边缘分别与立柱包角焊接，直至形成完整的核电站不锈钢水池。
由于本发明不仅主要由条状衬垫型材等构件形成了稳固的主体框架，而且以与衬底的条状衬垫型材与覆面板形成了稳定的拼缝沟槽，因此无论核电站不锈钢水池的角缝还是覆面板之间的拼缝沟槽都形成了自动焊接设备稳妥安置的引导结构，从而为实现高效自动钨极氩弧焊创造了条件，并且拼缝沟槽可以通过角焊加填充焊形成相对于普通坡口焊焊接质量更为可靠的组合焊缝，从而确保稳定一致的焊接质量。此外，条状衬垫型材不仅与主体框架焊接，使之得到强化，而且其长度方向还便于借助均匀分布的膨胀螺栓固定在混凝土基础结构中。
附图说明
    下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为图1实施例中平缝的焊接结构示意图。
图3为图1实施例中横缝的焊接结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例借助自动钨极氩弧焊建成的核电站不锈钢水池覆面组焊基本结构如图1所示，包括拼缝构成矩形不锈钢水池底面D（6mm不锈钢板）和侧壁C-1、C-2、C-3、C-4（4mm不锈钢板）的覆面板，底板D四周的覆面板外边与各侧壁C-1、C-2、C-3、C-4下覆面板1-X的底边通过矩形底框包角3焊接，各相邻侧壁的邻接覆面板分别通过立柱包角4-1、4-2、4-3、4-4焊接（4mm不锈钢板）。底面D覆面板的拼缝处下表面（参见图2）以及侧壁C覆面板的外表面（参见图3）分别衬有端部与主体框架焊接的条状衬垫型材6（6mm不锈钢板），各衬垫型材6以及位于各侧壁上覆面板上边的池口框5焊接构成不锈钢水池主体框架，在条状衬垫型材6与相邻覆面板形成的宽度为4-8mm拼缝沟槽内具有角焊生成的两条打底焊缝7-1、7-2，在两条打底焊缝之上具有两道填充焊7-3、7-4和盖面焊7-5生成的密封焊缝。图中8为检测焊缝预留窗口。
本实施例的核电站不锈钢水池覆面焊接采用外购的自动钨极氩弧焊机完成如下基本过程：
第一步、将对应各覆面板拼缝处的条状衬垫型材6与池口框5焊接构成不锈钢水池主体框架；
第二步、将矩形底框包角3、位于底框包角四周的立柱包角4-1、4-2、4-3、4-4与主体框架焊接；
第三步、覆面板就位，在相邻覆面板与条状衬垫型材形成的4-8mm宽的拼缝沟槽内，以角焊生成两条打底焊缝7-1、7-2；
第四步、在两条打底焊缝之上进行两道填充焊7-3、7-4和盖面焊7-5生成密封焊缝；
第五步、将底板D四周的覆面板外边以及各侧壁C下覆面板1-X的底边分别与矩形底框包角3焊接，将各相邻侧壁的邻接覆面板边缘分别与立柱包角焊接，并完成各处细部的焊接处理，直至形成完整的核电站不锈钢水池。
在以上过程中，角焊所使用的钨极直径为2.4mm，钨极前端平台直径为0～0.5mm；焊接过程中不送丝，使相邻不锈钢母材——即两侧覆面板分别与条状衬垫型材自熔合，形成自熔合打底焊缝7-1、7-2，从而有效避免根部未熔合缺陷的产生。自熔合焊为常规的线状焊，电流的范围为120～170A，电弧电压的范围为7～10V，焊接的速度为12～18cm/min。
密封（填充及盖面）焊时，钨极直径选用3.2mm，钨极前端平台直径为0.5～1mm。采用盘装焊丝，直径为1.2mm。密封焊缝的内部填充焊7-3、7-4采用摆动焊，摆动焊过程中，脉冲电流随电弧摆动同步，电弧摆动至焊缝两侧时稍作停留，停留期间为峰值电流，电弧从一侧摆动至另一侧的过程中为基值电流，具体设定电流峰值的范围为140-200A，电流基值的范围为90-180A，电弧电压的范围为8-11V，焊接的速度为9-13cm/min，电弧在焊缝两侧的停留时间为0.1-0.3s，电弧从焊缝一侧摆动至焊缝另一侧的宽度为1-3mm，电弧从一侧摆动至焊缝另一侧的速度为7-21mm/s。密封焊缝的盖面焊7-5也采用摆动焊，具体参数为电流峰值的范围为130-170A，电流基值的范围为80-160A，电弧电压的范围为8-12V，焊接的速度为8-12cm/min，电弧在焊缝两侧的停留时间为0-0.3s，电弧从焊缝一侧摆动至焊缝另一侧的宽度为2-5mm，电弧从一侧摆动至焊缝另一侧的速度为10-25mm/s。
实践证明，本实施例自动钨极氩弧焊的核电站不锈钢水池覆面板相对于现有的手工钨极氩弧焊工艺技术，具有以下显著优点：
1）自动焊工艺的焊接参数稳定、焊接过程连续，提高了焊缝内在和外观质量并确保了其稳定性。
2）可实现长焊缝的连续焊接，组装时间可缩短10～15天，整个工期可缩短约1个月，大大提高了工作效率。
3）焊接操作简单且易掌握，避免了人为因素对焊接质量的影响，减少了焊工的培训费用 。
4）不仅将线状的自熔合角焊与摆动的送丝密封焊合理结合，而且在理论指导下反复试验，归纳出相互关联的诸多控制参数，因此可以多快好省地形成高质量的焊缝。

Claims (7)

1.一种核电站不锈钢水池覆面组焊结构，包括拼缝构成矩形不锈钢水池底面和侧壁的覆面板，所述底板四周的覆面板外边与各侧壁下覆面板的底边通过矩形底框包角焊接，各相邻侧壁的邻接覆面板分别通过立柱包角焊接，其特征在于：所述底面覆面板的拼缝处下表面以及侧壁覆面板的外表面分别衬有端部与主体框架焊接的条状衬垫型材，所述衬垫型材以及池口框焊接构成不锈钢水池主体框架，在所述条状衬垫型材与相邻覆面板形成的拼缝沟槽内具有角焊生成的两条打底焊缝，在两条打底焊缝之上具有填充焊和盖面焊生成的密封焊缝。
2.根据权利要求1所述核电站不锈钢水池覆面组焊结构的自动焊接方法，其特征在于采用自动钨极氩弧焊进行如下步骤：
第一步、将对应各覆面板拼缝处的条状衬垫型材与池口框焊接构成不锈钢水池主体框架；
第二步、将矩形底框包角、位于底框包角四角的立柱包角与主体框架焊接；
第三步、覆面板就位，在相邻覆面板与条状衬垫型材构成的拼缝沟槽内，以角焊生成两条打底焊缝；
第四步、在两条打底焊缝之上进行填充焊和盖面焊生成密封焊缝；
第五步、将底板四周的覆面板外边以及各侧壁下覆面板的底边分别与矩形底框包角焊接，将各相邻侧壁的邻接覆面板边缘分别与立柱包角焊接，直至形成完整的核电站不锈钢水池。
3.根据权利要求2所述核电站不锈钢水池覆面组焊结构的自动焊接方法，其特征在于：所述角焊所使用的钨极直径为2.4mm，钨极前端平台直径为0～0.5mm；所述填充焊和盖面焊所使用的钨极直径为3.2mm，钨极前端平台直径为0.5～1mm。
4.根据权利要求3所述核电站不锈钢水池覆面组焊结构的自动焊接方法，其特征在于：所述角焊过程中不送丝，使两侧覆面板分别与条状衬垫型材自熔合，形成自熔合打底焊缝。
5.根据权利要求4所述核电站不锈钢水池覆面组焊结构的自动焊接方法，其特征在于：自熔合焊时电流的范围为120～170A，电弧电压的范围为7～10V，焊接的速度为12～18cm/min。
6.根据权利要求2所述核电站不锈钢水池覆面组焊结构的自动焊接方法，其特征在于：所述密封焊缝的内部填充焊采用摆动焊，设定电流峰值的范围为140-200A，电流基值的范围为90-180A，电弧电压的范围为8-11V，焊接的速度为9-13cm/min，电弧在焊缝两侧的停留时间为0.1-0.3s，电弧从焊缝一侧摆动至焊缝另一侧的宽度为1-3mm，电弧从一侧摆动至焊缝另一侧的速度为7-21mm/s。
7.根据权利要求2所述核电站不锈钢水池覆面组焊结构的自动焊接方法，其特征在于：所述密封焊缝的盖面焊采用摆动焊，设定电流峰值的范围为130-170A，电流基值的范围为80-160A，电弧电压的范围为8-12V，焊接的速度为8-12cm/min，电弧在焊缝两侧的停留时间为0-0.3s，电弧从焊缝一侧摆动至焊缝另一侧的宽度为2-5mm，电弧从一侧摆动至焊缝另一侧的速度为10-25mm/s。
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