CN103624377A - 箱型支撑件面板焊接成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种箱型支撑件面板面板焊接成型方法，具有可降低焊接变形量的特点。该箱型支撑件面板焊接成型方法：a、对面板与立板上需要粘贴陶瓷衬垫的粘结区域进行打磨，清除粘结区域的杂质，然后对粘结区域进行烘烧，去除水汽；b、在立板上粘结陶瓷衬垫；c、在陶瓷衬垫上表面盖装面板，所述面板与立板之间的坡口为单面焊双面成型焊接坡口，且坡口的上部为单面U型坡口，下部为单面V型坡口，该单面V型坡口角度α=30°，坡口钝边与立板之间间隙为a，6mm≤a≤8mm，坡口钝边尺寸为h，2mm≤h≤3mm。d、预热面板与立板；e、采用药芯焊丝气体保护焊进行焊接，将面板与立板在坡口处焊接为一体。可有效控制焊接收缩变形。

Description

箱型支撑件面板焊接成型方法

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，具体涉及一种在焊接箱型支撑件时，能有效控制箱型支撑件内部空间距离的箱型支撑件面板面板焊接成型方法。

背景技术

三门/海阳核电站重型支撑属于第三代AP1000核电支撑件，是世界上首套第三代核电支撑件，其与以往的核电支撑件有很大的区别，没有任何经验可以借鉴。该支撑结构件为箱型结构，具体结构如图1与图2所示。

该支撑件在生产过程中主要具有以下困难：

1、该产品尺寸精度要求高，对于焊接变形要求十分苛刻，而整个支撑件结构不利于控制变形，在焊接过程中控制变形的难度极大，该产品要求面板1与工件8之间的距离为54mm，但由于焊接过程中的变形，一般要求面板1与工件8之间的空间尺寸差在2mm以内即可，即尺寸在52mm～56mm之间均为合格。

2、该产品所有焊缝均要求进行超声波探伤，为箱型结构，内部空间很小，如图2所示，正、背的面板1在装焊后与内部的工件8之间的空间仅54mm，无法实现背面清根和焊接，只能选择采用单面焊双面成型焊接方法，保证焊缝质量的难度极大。

3、该项目产品要求焊缝打底后进行100%MT探伤，由于封闭焊缝的焊接应力较大，容易产生根部开裂。

4、当前国内针对该项目的制造工艺技术还不成熟，在生产中会遇到很多临时性突发问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可降低焊接变形量的箱型支撑件面板焊接成型方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：箱型支撑件面板焊接成型方法，包括以下步骤：

a、对面板与立板上需要粘贴陶瓷衬垫的粘结区域进行打磨，清除粘结区域的杂质，然后对粘结区域进行烘烧，去除水汽；

b、在立板上粘结陶瓷衬垫；

c、在陶瓷衬垫上表面盖装面板，所述面板与立板之间的坡口为单面焊双面成型焊接坡口，且坡口的上部为单面U型坡口，下部为单面V型坡口，该单面V型坡口角度α=30°，坡口钝边与立板之间间隙为a，6mm≤a≤8mm，坡口钝边尺寸为h，2mm≤h≤3mm。

d、预热面板与立板；

e、采用药芯焊丝气体保护焊进行焊接，将面板与立板在坡口处焊接为一体。

进一步的是，在步骤c之后，步骤d之前，在面板的上表面与立板的上表面之间焊接拉筋，在步骤e完成后，去除该拉筋。

进一步的是，在步骤b之后，步骤c之前，在陶瓷衬垫的下表面设置有支撑件。

进一步的是，在步骤e中，采用分段退焊的焊接方法进行焊接，且焊接接头的起弧在上一段的焊缝上；在焊接打底层的过程中，所述打底层的厚度为H，7mm≤H≤8mm。

进一步的是，在步骤e的焊接过程中，焊接参数选取为电流180—200A，电压30—31V，速度18—20cm/min，气体流量18—20L/min。

本发明的有益效果是：通过控制焊接坡口的结构和尺寸，能有效避免坡口根部产生未焊透等缺陷，还能减少了焊接填充量，有利于控制焊接收缩变形，能有效将面板与工件之间的空间尺寸差控制在2mm以内，尤其适合在内部空间精度要求较高的箱型支撑件面板焊接工作中推广应用。

附图说明

图1为本发明背景技术中核电支撑件的结构示意图；

图2为图1中A-A方向的剖视图；

图3为面板焊接过程中的结构示意图；

图4为图3中I处的局部放大结构示意图。

图中标记为：面板1、立板2、陶瓷衬垫3、坡口4、拉筋5、支撑件6、打底层7、工件8。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图3所示，本发明的箱型支撑件面板焊接成型方法，包括以下步骤：

a、对面板1与立板2上需要粘贴陶瓷衬垫3的粘结区域进行打磨，清除粘结区域的杂质，然后对粘结区域进行烘烧，去除水汽；该步骤中的打磨、杂质与水汽的去除，主要是为了在步骤b与步骤c中将陶瓷衬垫3紧贴在面板1与立板2的粘结区域内。

b、在立板2上粘结陶瓷衬垫3；陶瓷衬垫3的作用是在焊接完成后，使坡口4的背面成型美观，避免焊缝的背面根部产生未熔合和未焊透之类的缺陷。

c、在陶瓷衬垫3上表面盖装面板1，所述面板1与立板2之间的坡口4为单面焊双面成型焊接坡口，且坡口4的上部为单面U型坡口，下部为单面V型坡口，该单面V型坡口角度α=30°，坡口钝边与立板2之间间隙为a，6mm≤a≤8mm，坡口钝边尺寸为h，2mm≤h≤3mm。一方面是保证焊缝根部有足够的操作空间，避免坡口根部产生未焊透等缺陷，另一方面减少了焊接填充量，有利于控制焊接收缩变形，能有效将面板1与工件8之间的空间尺寸差控制在2mm以内，即将面板1与工件8之间的尺寸有效控制在52mm～56mm之间。

d、预热面板1与立板2；该步预热的目的是：其一，预热能减缓焊后的冷却速度，有利于减少焊接区及热影响区的淬硬程度，提高了焊接接头的抗裂性；其二，预热可降低焊接应力，可以减少焊接区域被焊工件之间的温度差，这样，一方面降低了焊接应力，另一方面，降低了焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹；其三，预热可以降低焊接结构的拘束度，对降低角接接头的拘束度尤为明显，随着预热温度的提高，裂纹发生率下降。

e、采用药芯焊丝气体保护焊进行焊接，将面板1与立板2在坡口4处焊接为一体。药芯焊丝气体保护焊与实心焊丝保护焊的区别在于焊丝内部构造不同，药芯焊丝气体保护焊的焊丝内装有焊剂或金属粉末混合物。采用药芯焊丝气体保护焊可使焊缝成形更为美观，且焊接过程中，产生飞溅小，利于清理，还不易产生咬边、裂纹、气孔等缺陷。

实施例：

通过上述a、b、c、d、e五个步骤进行焊接，其中在步骤c中，坡口4为单面焊双面成型焊接坡口，且坡口4的上部为单面U型坡口，下部为单面V型坡口，其它参数选择如下表所示：

从上表的七个实施例中可以看出：在实施例1至实施例4中，当单面V型坡口角度α=30°，坡口钝边与立板2之间间隙为a，6mm≤a≤8mm，坡口钝边尺寸为h，2mm≤h≤3mm时，坡口根部未出现未焊透现象，且还能有效将面板1与工件8之间的空间尺寸差控制在2mm以内。而在实施例5至实施例7中，坡口根部具有未焊头现象，且面板1与工件8之间的空间尺寸差也不能有效控制在2mm之内。

在上述实施方式中，在坡口4中进行焊接时，由于面板1与立板2之间的焊缝较长，可能导致在焊接过程中，坡口钝边与立板2之间的间隙a发生变化，将不利于焊缝的成型，因此，作为优选的实施方式，在步骤c之后，步骤d之前，在面板1的上表面与立板2的上表面之间焊接拉筋5，在步骤e完成后，去除该拉筋5。通过拉筋5的设置，可将面板1与立板2之间的相对位置关系进行固定，从而避免在坡口4中进行焊接时，导致坡口钝边与立板2之间的间隙a发生变化，从而可提高焊缝的成型效果。

为了防止焊接过程中陶瓷衬垫3脱落，作为优选的实施方式，在步骤b之后，步骤c之前，在陶瓷衬垫3的下表面设置有支撑件6。这样，通过支撑件6对陶瓷衬垫3进行有效支撑，可防止陶瓷衬垫3脱落，从而可有效保证焊缝背面的成型效果。

在以上的实施方式中，可以从焊缝的某一位置起弧后沿焊缝的长度方向顺序进行焊接，但该方式容易形成焊接应力集中，因此，作为优选的实施方式，在步骤e中，采用分段退焊的焊接方法进行焊接，且焊接接头的起弧在上一段的焊缝上；在焊接打底层7的过程中，所述打底层7的厚度为H，7mm≤H≤8mm。分段退焊即将焊缝均分为多段，然后间隔焊接各段焊缝的方法，其具有可减小热影响区，避免变形的优点，因此，能很好地控制焊接应力集中。而通过分段退焊以及将焊接接头的起弧在上一段的焊缝上，可有效避免弧坑裂纹的产生。另外，通过分段退焊的方式以及将打底层7的厚度设置在7mm≤H≤8mm，可以有效防止根部开裂，通过分别选取打底层7的厚度为7mm、7.5mm和8mm进行试验，并采用分段退焊的方法，通过探伤检测，没有发现有根部开裂的现象。另外，在本实施方式的基础上，操作人员在操作时，最好进行摆动焊接，摆动幅度不能太大，当电弧在立板2一侧时要做局部的沿焊缝长度方向的往复运动，在坡口一侧时，电弧把钝边熔化后稍微停留，保证坡口背面无咬边，同时保证电弧始终在熔池的1/3处，控制铁水不流到熔池前方，避免根部焊后的未熔合现象，另外要防止熔池温度太高烧穿陶瓷衬垫3而形成焊瘤。

对于本发明中类似的箱型支撑件，一般要求焊缝成型后，焊缝接头的抗拉强度≥450MPa，低温（-18℃）冲击值≥34J，低温（-18℃）侧向膨胀量≥0.64mm。因此，为了控制焊缝内部的性能，在步骤e的焊接过程中，焊接参数选取为电流180—200A，电压30—31V，速度18—20cm/min，气体流量18—20L/min。通过在电流、电压、速度、气体流量的参数范围分别选取多个值进行多组试验，得到焊缝接头的抗拉强度均能达到565MPa左右，远大于450MPa，低温（-18℃）冲击值达到117J左右，远大于34J，低温（-18℃）侧向膨胀量能达到1.9mm左右，也远大于0.64mm。因此，当焊接参数选取为电流180—200A，电压30—31V，速度18—20cm/min，气体流量18—20L/min时，可以得到合格的焊缝质量。

Claims (5)

1.箱型支撑件面板焊接成型方法，其特征在于包括以下步骤：

a、对面板（1）与立板（2）上需要粘贴陶瓷衬垫（3）的粘结区域进行打磨，清除粘结区域的杂质，然后对粘结区域进行烘烧，去除水汽；

b、在立板（2）上粘结陶瓷衬垫（3）；

c、在陶瓷衬垫（3）上表面盖装面板（1），所述面板（1）与立板（2）之间的坡口（4）为单面焊双面成型焊接坡口，且坡口（4）的上部为单面U型坡口，下部为单面V型坡口，该单面V型坡口角度α=30°，坡口钝边与立板（2）之间间隙为a，6mm≤a≤8mm，坡口钝边尺寸为h，2mm≤h≤3mm；

d、预热面板（1）与立板（2）；

e、采用药芯焊丝气体保护焊进行焊接，将面板1与立板2在坡口4处焊接为一体。

2.如权利要求1所述的箱型支撑件面板焊接成型方法，其特征是：在步骤c之后，步骤d之前，在面板（1）的上表面与立板（2）的上表面之间焊接拉筋（5），在步骤e完成后，去除该拉筋（5）。

3.如权利要求1所述的箱型支撑件面板焊接成型方法，其特征是：在步骤b之后，步骤c之前，在陶瓷衬垫（3）的下表面设置有支撑件（6）。

4.如权利要求1所述的箱型支撑件面板焊接成型方法，其特征是：在步骤e中，采用分段退焊的焊接方法进行焊接，且焊接接头的起弧在上一段的焊缝上；在焊接打底层（7）的过程中，所述打底层（7）的厚度为H，7mm≤H≤8mm。

5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的箱型支撑件面板焊接成型方法，其特征是：在步骤e的焊接过程中，焊接参数选取为电流180—200A，电压30—31V，速度18—20cm/min，气体流量18—20L/min。

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