CN104384674B - 主泵电机转子屏蔽套与转子护环的机动钨极氩弧焊接方法 - Google Patents

主泵电机转子屏蔽套与转子护环的机动钨极氩弧焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明专利涉及一种主泵电机转子屏蔽套与转子护环的机动钨极氩弧焊焊接方法，旨在确立一种用于主泵电机关键部件转子屏蔽套与转子护环的焊接方法，通过采用机动钨极氩弧焊方法进行焊接，焊接速度均匀且易于观察控制，用专用的送丝机构和弧长控制机构进行焊缝自动填充，根据焊接速度不同，调整焊丝送进速度，可获得成形均匀美观，质量可靠的焊缝，避免了传统手工方式焊接中易产生焊接缺陷影响焊缝质量及整体装配等问题；在接头附近预先放置铜冷却环，并以合适的焊接速度焊接，对防止厚度薄的屏蔽套材料熔化变形，显著改善焊缝成形，保证焊缝质量有较大帮助。

Description

主泵电机转子屏蔽套与转子护环的机动钨极氩弧焊接方法
技术领域：本发明涉及一种主泵电机转子屏蔽套与转子护环的机动钨极氩弧焊接方法。
背景技术：主泵电机是第三代AP1000非能动核电站核岛中的关键设备，其完整性对一回路的安全运行有着重要影响，并直接关系到第三代AP1000非能动核电站技术引进的成败，其中转子屏蔽套与转子护环的焊接是主泵屏蔽电机制造环节中的一项关键工序。由于AP1000主泵电机转子设计结构形式与以往机组设计形式不同，且原有的手工钨极氩弧焊方法热温度不易控制，规范性不强，易导致母材过热熔化甚至变形，且焊缝质量受人为因素影响严重，质量不稳定，返修率极高，对于焊缝质量要求极高的核电站一回路主泵电机转子极不适用。
发明内容：本发明的目的是提供一种主泵电机转子屏蔽套与转子护环的机动钨极氩弧焊接方法，避免焊接完成后，接头存在变形量过大、气孔、裂纹、未熔合及表面不连续超标缺陷，导致焊缝质量不合格的问题。
本发明的技术方案为：
(1)采用机动钨极氩弧焊方法焊接主泵电机转子屏蔽套与转子护环接头,钨极氩弧焊是以氩气作为保护气体，借助产生在钨电极与焊件之间的电弧，加热和熔化母材本身及填充金属形成焊缝的焊接方法，具有热输入集中，无飞溅，能够对不同厚度(尤其是薄板)的绝大部分金属和合金进行全位置焊接的特点；
(2)根据接头具体结构形式及尺寸，设计并特殊制造专用机械设备用来焊接此类接头，该专用设备的工件加持单元包括主轴箱和可移动的旋转尾架，两个套爪卡盘分别安装在主轴箱和尾架的芯轴上。该专用设备还集成焊接单元包括无动力焊接小车机构、弧长控制器及送丝机构布置在大梁上，床身上部的导轨上安装送丝机构，送丝机构2上安装氩弧焊枪，主轴与尾架上均各安装套装卡盘，工件卡装在两侧的套装卡盘上；
(3)焊接参数：根据接头具体结构尺寸，选用匹配的电流、电压、送丝速度及焊接速度，调整机头和送丝管送进角度以达到最佳的连续填充条件，获得最理想的焊缝质量；
(4)屏蔽电机转子屏蔽套采用美国材料与试验协会(ASTM)标准B575材料，转子护环ASTMB564材料，选用与母材成分性能相近的镍铬钼(美国焊接学会(AWS)标准A5.14/A5.14MERNiCrMo-4)焊丝，结合专用机械的焊机送丝要求，选择盘状形式的填充材料，焊丝直径为0.5mm，装载在配套的送丝盘上，焊接接头时由专用机械上的送丝机构提供动力，实现连续送丝；
(5)焊接方法：1)采用机动钨极氩弧焊；2)准备装配试件：将工件装卡在套爪卡盘上并调整中心，然后固定卡紧，最大限度做到环缝接头与焊枪钨极尖端的距离变化均匀，对接头表面及周边焊接区域进行彻底清理；3)放置冷却环：转子屏蔽套无间隙地箍在转子护环上，转子屏蔽套与转子护环的轴向端部在装配焊接前加工齐平，将冷却环箍在转子屏蔽套7上，轴向方向略低于焊缝处，微调冷却环，确保各处端面距离与焊接接头距离保持一致，然后利用辅助工具将冷却环固定夹紧；4)采用钨极氩弧焊方法进行焊接，焊接前调整匹配的电流、电压、送丝速度及焊接速度，调整机头和送丝管送进角度以达到最佳的连续填充条件，焊枪固定，工件做匀速圆周运动，焊接过程中，操作者根据焊缝成形情况进行送丝管位置微调，保持送丝位置位于焊接熔池中心，焊接后焊缝接头在空气中冷却到室温；5)焊后检查：焊后对焊缝质量进行检查，利用五倍放大镜对焊缝接头外表面进行检查，不应存在裂纹、母材熔化、未熔化钎料及表面不连续超标缺陷，焊接评定件还进行液体渗透检查(PT)以检查表面不存在裂纹、表面气孔缺陷。
本发明以机动钨极氩弧焊方法替代传统手工钨极氩弧焊方法对屏蔽电机转子屏蔽套与转子护环进行焊接，使用特殊设计制造的专用机械设备、选用匹配的电流、电压、送丝速度及焊接速度，对传统手工钨极氩弧焊方法产生的生产效率低、焊缝质量不稳定问题进行优化：首先，采用机动钨极氩弧焊方法进行转子屏蔽套与转子护环的焊接，焊接速度均匀且易于观察控制，避免了传统手工易产生的由于手持焊枪加热不均匀，形成熔池不稳定导致的焊缝缺陷；其次，本机动钨极氩弧焊方法采用专用的送丝机构和弧长控制机构进行焊缝自动填充，根据焊接速度的不同，焊丝送进速度进行相应调整，可获得成形均匀美观，质量可靠的焊缝，避免了传统手工钨极氩弧焊手工填丝导致效率低，且焊接接头成形不均匀，易产生焊接缺陷，影响焊缝质量及整体装配；最后，采用预置冷却环的方式，在接头附近预先放置铜冷却环，并以适用的焊接速度进行焊接，对于防止厚度薄的屏蔽套材料熔化变形，显著改善焊缝成形，保证焊缝质量有较大帮助。该种工艺方法在焊接模拟件上已获得验证，经证实，采用机动钨极氩弧焊的新工艺方法，不但焊接速度、送丝速度易于控制且工件形成焊缝均匀，与手工焊接相比，焊后接头质量控制方面具有显著提升，加之对评定件进行剖切后观察焊缝内部质量，也证实采用机动连续送丝的填充方式，可有效抑制手工送丝易造成的接头缺陷的产生。此种新工艺方法已在产品件中得到应用，焊缝质量良好，达到预期要求。
附图说明：
图1为主泵电机转子屏蔽套与转子护环焊接示意图
图2为主泵电机转子屏蔽套与转子护环焊接冷却环装配示意图
具体实施方式：
一种主泵电机转子屏蔽套与转子护环的机动钨极氩弧焊接方法，(1)采用机动钨极氩弧焊方法焊接主泵电机转子屏蔽套7与转子护环8接头,钨极氩弧焊是以氩气作为保护气体，借助产生在钨电极与焊件之间的电弧，加热和熔化母材本身及填充金属形成焊缝的焊接方法，具有热输入集中，无飞溅，能够对不同厚度(尤其是薄板)的绝大部分金属和合金进行全位置焊接的特点；
(2)根据接头具体结构形式及尺寸，设计并特殊制造专用机械设备用来焊接此类接头，该专用设备的工件加持单元包括主轴箱和可移动的旋转尾架，两个套爪卡盘分别安装在主轴箱和尾架的芯轴上。该专用设备还集成焊接单元包括无动力焊接小车机构、弧长控制器及送丝机构布置在大梁上如图1所示，床身3上部的导轨上安装送丝机构2，送丝机构2上安装氩弧焊枪1，主轴与尾架5上均各安装套装卡盘4，工件6卡装在两侧的套装卡盘4上；
(3)焊接参数：根据接头具体结构尺寸，选用匹配的电流、电压、送丝速度及焊接速度，调整机头和送丝管送进角度以达到最佳的连续填充条件，获得最理想的焊缝质量；
(4)屏蔽电机转子屏蔽套7采用美国材料与试验协会(ASTM)标准B575材料，转子护环8ASTMB564材料，选用与母材成分性能相近的镍铬钼(美国焊接学会(AWS)标准A5.14/A5.14MERNiCrMo-4)焊丝，结合专用机械的焊机送丝要求，选择盘状形式的填充材料，焊丝直径为，装载在配套的送丝盘上，焊接接头时由专用机械上的送丝机构提供动力，实现连续送丝；
(5)焊接方法：1)采用机动钨极氩弧焊；2)准备装配试件：将工件装卡在套爪卡盘上并调整中心，然后固定卡紧，最大限度做到环缝接头与焊枪钨极尖端的距离变化均匀，对接头表面及周边焊接区域进行彻底清理；3)放置冷却环：如图2所示，转子屏蔽套7无间隙地箍在转子护环8上，转子屏蔽套7与转子护环8的轴向端部在装配焊接前加工齐平，将冷却环9箍在转子屏蔽套7上，轴向方向略低于焊缝处，微调冷却环9，确保各处端面距离与焊接接头距离保持一致，然后利用辅助工具将冷却环固定夹紧；4)采用钨极氩弧焊方法进行焊接，焊接前调整匹配的电流、电压、送丝速度及焊接速度，调整机头和送丝管送进角度以达到最佳的连续填充条件，焊枪固定，工件做匀速圆周运动，焊接过程中，操作者根据焊缝成形情况进行送丝管位置微调，保持送丝位置位于焊接熔池中心，焊接后焊缝接头在空气中冷却到室温；5)焊后检查：焊后对焊缝质量进行检查，利用五倍放大镜对焊缝接头外表面进行检查，不应存在裂纹、母材熔化、未熔化钎料及表面不连续超标缺陷，焊接评定件还进行液体渗透检查(PT)以检查表面不存在裂纹、表面气孔缺陷。
本发明确立了一种用于主泵电机关键部件转子屏蔽套与转子护环的焊接方法，通过使用采用机动钨极氩弧焊方法焊接转子屏蔽套与转子护环，焊接速度均匀且易于观察控制，避免了传统手工易产生的由于手持焊枪加热不均匀，形成熔池不稳定导致的焊缝缺陷；其次采用专用的送丝机构和弧长控制机构进行焊缝自动填充，根据焊接速度的不同，焊丝送进速度进行相应调整，可获得成形均匀美观，质量可靠的焊缝，避免了传统手工钨极氩弧焊手工填丝导致效率低，且焊接接头成形不均匀，易产生焊接缺陷，影响焊缝质量及整体装配；另外，采用预置冷却环的方式，在接头附近预先放置铜冷却环，并以适用的焊接速度进行焊接，对于防止厚度薄的屏蔽套材料熔化变形，显著改善焊缝成形，保证焊缝质量有较大帮助。

Claims (1)

1.一种主泵电机转子屏蔽套与转子护环的机动钨极氩弧焊焊接方法，其特征是：(1)采用机动钨极氩弧焊方法焊接主泵电机转子屏蔽套与转子护环接头,钨极氩弧焊是以氩气作为保护气体，借助产生在钨电极与焊件之间的电弧，加热和熔化母材本身及填充金属形成焊缝的焊接方法，具有热输入集中，无飞溅，能够对不同厚度的绝大部分金属和合金进行全位置焊接的特点；
(2)根据接头具体结构形式及尺寸，设计并特殊制造专用机械设备用来焊接此类接头，该专用设备的工件夹持单元包括主轴箱和可移动的旋转尾架，两个套爪卡盘分别安装在主轴箱和尾架的芯轴上；该专用设备还集成焊接单元包括无动力焊接小车机构、弧长控制器及送丝机构布置在大梁上，床身上部的导轨上安装送丝机构，送丝机构(2)上安装氩弧焊枪，主轴与尾架上均各安装套装卡盘，工件卡装在两侧的套装卡盘上；
(3)焊接参数：根据接头具体结构尺寸，选用匹配的电流、电压、送丝速度及焊接速度，调整机头和送丝管送进角度以达到最佳的连续填充条件，获得最理想的焊缝质量；
(4)屏蔽电机转子屏蔽套采用美国材料与试验协会ASTM标准B575材料，转子护环ASTMB564材料，选用与母材成分性能相近的镍铬钼美国焊接学会AWS标准A5.14/A5.14MERNiCrMo-4焊丝，结合专用机械的焊机送丝要求，选择盘状形式的填充材料，焊丝直径为0.5mm，装载在配套的送丝盘上，焊接接头时由专用机械上的送丝机构提供动力，实现连续送丝；(5)焊接方法：1)采用机动钨极氩弧焊；2)准备装配试件：将工件装卡在套爪卡盘上并调整中心，然后固定卡紧，最大限度做到环缝接头与焊枪钨极尖端的距离变化均匀，对接头表面及周边焊接区域进行彻底清理；3)放置冷却环：转子屏蔽套无间隙地箍在转子护环上，转子屏蔽套与转子护环的轴向端部在装配焊接前加工齐平，将冷却环箍在转子屏蔽套(7)上，轴向方向略低于焊缝处，微调冷却环，确保各处端面距离与焊接接头距离保持一致，然后利用辅助工具将冷却环固定夹紧；4)采用钨极氩弧焊方法进行焊接，焊接前调整匹配的电流、电压、送丝速度及焊接速度，调整机头和送丝管送进角度以达到最佳的连续填充条件，焊枪固定，工件做匀速圆周运动，焊接过程中，操作者根据焊缝成形情况进行送丝管位置微调，保持送丝位置位于焊接熔池中心，焊接后焊缝接头在空气中冷却到室温；5)焊后检查：焊后对焊缝质量进行检查，利用五倍放大镜对焊缝接头外表面进行检查，不应存在裂纹、母材熔化、未熔化钎料及表面不连续超标缺陷，焊接评定件还进行液体渗透检查(PT)以检查表面不存在裂纹、表面气孔缺陷。
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