CN105312765A - 一种核电站单极磁控带极电渣堆焊方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站单极磁控带极电渣堆焊方法及装置，解决了现有双磁控带极电渣堆焊装置的磁控模块影响其焊接可达性的问题，该带极电渣堆焊装置包括：熔焊电源、带极焊材、带极送进模块、导电嘴、单个磁控模块和磁控电源；该带极电渣堆焊方法包括：S1、将熔焊电源与导电嘴连通，以使带极焊材带电，并通过带极送进模块将带电的带极焊材送于大型容器表面；S2、将熔焊电源与大型容器连通，在带电的带极焊材与其接触时形成电流回路，使得熔渣导电并产生电阻热，以形成熔池；S3、通过磁控电源为单个磁控模块供电，进而防止在熔池形成焊道的过程中出现咬边；单个磁控模块的安装位置可调整，以实现对大型容器的凸台附件区域进行带极电渣堆焊。

Description

一种核电站单极磁控带极电渣堆焊方法及装置

技术领域

本发明涉及核电站焊接技术领域，尤其涉及一种核电站单极磁控带极电渣堆焊方法及装置。

背景技术

电渣堆焊是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行堆焊的方法，这种堆焊工艺具有熔敷率高、堆焊速度更快、一次可堆焊的厚度大、稀释率低、熔深均匀，焊剂消耗量少等优点。

电渣堆焊非常适合于形状简单、堆焊层较厚的大中型零件的堆焊。在电渣堆焊的过程中，当带极宽度大于等于60mm时，由于存在磁收缩效应，会使堆焊层产生咬边，形成焊接缺陷。随着带极宽度的增加，堆焊电流增大，咬边现象越严重，为保证堆焊层质量，需要采用外加磁场的方法来防止咬边的产生。外加磁场的强弱会影响到堆焊焊道的成形，合理的磁极位置和激磁电流是获得成形、性能均良好的堆焊焊道的关键因素。现有技术中多采用双磁控带极电渣堆焊装置来产生外加磁场来防止咬边。

但是，双磁控带极电渣堆焊装置的磁控模块分别置于焊带宽度方向的位置(即焊带宽度方向的左右两侧)，这在一定程度上影响了焊枪在进行带极电渣堆焊时的可达性，如当进行凸台附近焊道的焊接时，靠近凸台的磁极可能会与凸台发生碰撞。

也就是说，现有技术中存在双磁控带极电渣堆焊装置的磁控模块影响其焊接可达性的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的双磁控带极电渣堆焊装置的磁控模块影响其焊接可达性的技术问题，提供了一种核电站单极磁控带极电渣堆焊方法及装置，能在满足堆焊焊道的成形及性能要求的同时，提高带极电渣堆焊焊枪的可达性，具有非常重要的工程实用价值。

一方面，本发明实施例提供了一种核电站单极磁控带极电渣堆焊方法，应用于为核电站大型容器堆焊耐腐蚀层的磁控带极电渣堆焊装置中，所述带极电渣堆焊装置包括：熔焊电源、带极焊材、带极送进模块、导电嘴、单个磁控模块和磁控电源；所述大型容器表面铺设有焊剂和熔渣；所述带极电渣堆焊方法包括以下步骤：

S1、将所述熔焊电源的正极与所述导电嘴连通，以使与所述导电嘴连接的所述带极焊材带电，并通过所述带极送进模块将带电的所述带极焊材送于所述大型容器表面；

S2、将所述熔焊电源的负极与所述大型容器连通，以在带电的所述带极焊材与所述大型容器表面接触时形成电流回路，使得所述熔渣导电并产生电阻热，以熔化所述带极焊材、所述焊剂和所述大型容器的部分表面层形成熔池；

S3、通过所述磁控电源为所述单个磁控模块供电，以使所述单个磁控模块产生磁场，进而防止在所述熔池冷却形成焊道的过程中出现咬边现象；其中，所述单个磁控模块的安装位置可调整，以实现对所述大型容器的凸台附件区域进行带极电渣堆焊。

可选的，所述磁控模块在通电时形成一个磁控电极，所述磁控电极为N极。

可选的，所述带极焊材采用60mm×0.5mm不锈钢焊带或60mm×0.5mm镍基合金焊带。

可选的，所述磁控电源向所述磁控模块输送的磁控电流为2.0～2.1A。

可选的，所述熔焊电源提供的焊接电流为1000～1100A、焊接电压为23～26V；所述带极电渣堆焊装置的焊接速度为190～230mm/min。

另一方面，本发明实施例还提供了一种核电站单极磁控带极电渣堆焊装置，用于为核电站大型容器堆焊耐腐蚀层，所述大型容器表面铺设有焊剂和熔渣，所述电渣堆焊装置包括：熔焊电源、带极焊材、带极送进模块、导电嘴、磁控模块和磁控电源；

所述带极送进模块与所述带极焊材连接，用于在堆焊过程中将所述带极焊材送于所述大型容器表面；

所述导电嘴设置在所述带极焊材上，且与所述熔焊电源的正极连接，用于使所述带极焊材带电；

所述熔焊电源的负极与所述大型容器连接，用于在所述带极焊材与所述大型容器表面接触时形成电流回路，使得所述熔渣导电并产生电阻热，以熔化所述带极焊材、所述焊剂和所述大型容器的部分表面层形成熔池，并在所述熔池冷却时形成焊道；

所述磁控模块为单个，且可选择地固定于所述导电嘴的左侧或右侧，用于在与所述磁控电源电连通时，产生磁场以防止在堆焊过程中出现咬边现象。

可选的，所述磁控模块在通电时形成一个磁控电极，所述磁控电极为N极。

可选的，所述带极焊材采用60mm×0.5mm不锈钢焊带或60mm×0.5mm镍基合金焊带。

可选的，所述磁控电源向所述磁控模块输送的磁控电流为2.0～2.1A。

可选的，所述熔焊电源提供的焊接电流为1000～1100A、焊接电压为23～26V；所述带极电渣堆焊装置的焊接速度为190～230mm/min。

本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于在本发明中，核电站磁控带极电渣堆焊装置包括：熔焊电源、带极焊材、带极送进模块、导电嘴、单个磁控模块和磁控电源；并基于此装置提供了一种带极电渣堆焊方法，具体的，将所述熔焊电源的正极与所述导电嘴连通，以使与所述导电嘴连接的所述带极焊材带电，并通过所述带极送进模块将带电的所述带极焊材送于所述大型容器表面；将所述熔焊电源的负极与所述大型容器连通，以在带电的所述带极焊材与所述大型容器表面接触时形成电流回路，使得所述熔渣导电并产生电阻热，以熔化所述带极焊材、所述焊剂和所述大型容器的部分表面层形成熔池；同时，通过所述磁控电源为所述单个磁控模块供电，以使所述单个磁控模块产生磁场，进而防止在所述熔池冷却形成焊道的过程中出现咬边现象；其中，所述单个磁控模块的安装位置可调整，以实现对所述大型容器的凸台附件区域进行带极电渣堆焊。也就是说，通过在带极电渣堆焊装置上安装一个位置可调的单个磁控装置，有效地解决了现有技术中存在的双磁控带极电渣堆焊装置的磁控模块影响其焊接可达性的技术问题，实现了在满足堆焊焊道的成形及性能要求的同时，提高带极电渣堆焊焊枪的可达性的技术效果，具有非常重要的工程实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种核电站单极磁控带极电渣堆焊装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种核电站单极磁控带极电渣堆焊方法流程图；

图3为本发明实施例提供的堆焊后母材和焊道的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种核电站单极磁控带极电渣堆焊方法，解决了现有技术中存在的双磁控带极电渣堆焊装置的磁控模块影响其焊接可达性的技术问题，实现了在满足堆焊焊道的成形及性能要求的同时，提高带极电渣堆焊焊枪的可达性的技术效果，具有非常重要的工程实用价值。

本发明实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明实施例提供了一种核电站单极磁控带极电渣堆焊方法，应用于为核电站大型容器堆焊耐腐蚀层的磁控带极电渣堆焊装置中，所述带极电渣堆焊装置包括：熔焊电源、带极焊材、带极送进模块、导电嘴、单个磁控模块和磁控电源；所述大型容器表面铺设有焊剂和熔渣；所述带极电渣堆焊方法包括以下步骤：S1、将所述熔焊电源的正极与所述导电嘴连通，以使与所述导电嘴连接的所述带极焊材带电，并通过所述带极送进模块将带电的所述带极焊材送于所述大型容器表面；S2、将所述熔焊电源的负极与所述大型容器连通，以在带电的所述带极焊材与所述大型容器表面接触时形成电流回路，使得所述熔渣导电并产生电阻热，以熔化所述带极焊材、所述焊剂和所述大型容器的部分表面层形成熔池；S3、通过所述磁控电源为所述单个磁控模块供电，以使所述单个磁控模块产生磁场，进而防止在所述熔池冷却形成焊道的过程中出现咬边现象；其中，所述单个磁控模块的安装位置可调整，以实现对所述大型容器的凸台附件区域进行带极电渣堆焊。

可见，在本发明实施例中，通过在带极电渣堆焊装置上安装一个位置可调的单个磁控装置，有效地解决了现有技术中存在的双磁控带极电渣堆焊装置的磁控模块影响其焊接可达性的技术问题，实现了在满足堆焊焊道的成形及性能要求的同时，提高带极电渣堆焊焊枪的可达性的技术效果，具有非常重要的工程实用价值。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

本发明实施例提供了一种核电站单极磁控带极电渣堆焊方法，应用于为核电站大型容器堆焊耐腐蚀层的磁控带极电渣堆焊装置中，请参考图1，所述带极电渣堆焊装置包括：熔焊电源1、带极焊材2、带极送进模块3、导电嘴4、单个磁控模块5和磁控电源6；大型容器7表面铺设有焊剂8和熔渣9；如图2所示，所述带极电渣堆焊方法包括以下步骤：

S1、将所述熔焊电源1的正极与所述导电嘴4连通，以使与所述导电嘴4连接的所述带极焊材2带电，并通过所述带极送进模块3将带电的所述带极焊材2送于所述大型容器7表面；

S2、将所述熔焊电源1的负极与所述大型容器7连通，以在带电的所述带极焊材2与所述大型容器7表面接触时形成电流回路，使得所述熔渣9导电并产生电阻热，以熔化所述带极焊材2、所述焊剂8和所述大型容器7的部分表面层形成熔池；

S3、通过所述磁控电源6为所述单个磁控模块5供电，以使所述单个磁控模块5产生磁场，进而防止在所述熔池冷却形成焊道10的过程中出现咬边现象；其中，所述单个磁控模块5的安装位置可调整，以实现对所述大型容器7的凸台附件区域进行带极电渣堆焊。其中，磁控模块5在通电时形成一个磁控电极，所述磁控电极为N极。

在具体实施过程中，从参数方面而言，单磁控与双磁控的区别主要在于磁控电流的差别，在合理的单磁控电流及合理的焊接工艺参数下，可以获得无咬边缺陷且性能满足要求的堆焊焊缝，因此单磁控在防止咬边方面可达到与双磁控一样的效果。在本实施例中，下述所提供的焊接工艺参数能够获得性能良好的堆焊焊缝，焊缝无咬边缺陷：

1)所述磁控电源6向所述磁控模块5输送的磁控电流为2.0～2.1A；

2)所述熔焊电源1提供的焊接电流为1000～1100A、焊接电压为23～26V；

3)所述带极电渣堆焊装置的焊接速度为190～230mm/min。

奥氏体不锈钢具有良好的塑性、韧性、焊接性、耐蚀性能和无磁或弱磁性，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好。镍基耐蚀合金在含水的高温环境中具有优良的耐应力腐蚀性能。在本方案中，为提高核电站大型容器表面的抗腐蚀性，在核电站大型容器表面堆焊一定厚度的不锈钢或者镍基合金，单极磁控带极电渣堆焊装置所采用的带极焊材2采用60mm×0.5mm不锈钢焊带或60mm×0.5mm镍基合金焊带。即本方案单极磁控带极电渣堆焊装置适用于60mm×0.5mm不锈钢带极电渣堆焊和60mm×0.5mm镍基合金带极电渣堆焊。

在本实施例一的堆焊试验过程中，利用如图1所示的单极磁控带极电渣堆焊装置对如图3所示的母材31进行堆焊，焊接电流范围为1000A～1100A，预热温度控制在125℃～150℃之间，层间温度控制在225℃以内。在图3中，采用的母材31为SA508Gr3Cl2低合金钢(其与核电站大型容器材质相同)，试板长(a)×宽(b)×高(c)为410mm×280mm×100mm；带极焊材2为Inconel52M镍基合金，尺寸为60×0.5mm，焊剂8采用INCOFLUXESS2，焊接方式为水平位置带极电渣堆焊，堆焊焊道32示意图仍如图3所示，各焊道之间的搭边量7～9mm。堆焊结束后进行后热处理，后热处理工艺：将母材31和焊道32整体加热到250℃～300℃温度范围内保温4小时。后热完成后进行焊后消应力热处理，焊后消应力热处理工艺：将母材31和焊道32整体加热到595℃～610℃温度范围内保温16.5小时。整个焊接过程中的无损检测包括：(1)待堆焊面目视检查及尺寸检查；(2)待堆焊面MT检查；(3)焊后堆焊层目视检查及尺寸检查；(4)焊后堆焊层PT检查；(5)焊后堆焊层UT检查；(6)热处理后堆焊层PT检查；(7)热处理后堆焊层UT检查；(8)宏观金相试样PT检查。对最终热处理后焊接接头取样分别进行熔敷金属成分分析、硬度检测(堆焊层、热影响区、母材)、垂直于堆焊方向的宏观金相检测(堆焊层、热影响区、母材)、垂直于堆焊方向的微观金相检测(堆焊层、热影响区)、导向弯曲试验。分析检测结果表明所有结果均满足要求，即能够满足堆焊焊道的成形及性能要求。

对于如何提高焊枪可达性的问题，如图1所示，单极磁控带极电渣堆焊装置的单个磁控模块5安装在带极焊材2宽度方向上的一侧，磁控模块5占据一定的空间位置，带极堆焊过程的焊接方向(图1中箭头所指方向)垂直于带极焊材2宽度方向，因此在堆焊过程中，可以根据凸台的位置调整单个磁控模块5放置在导电嘴4的左边还是右边，从而实现对凸台附近区域实施带极堆焊，以提高该带极电渣堆焊装置的焊接可达性。

实施例二

基于同一发明构思，请参考图1，本发明实施例还提供了一种核电站单极磁控带极电渣堆焊装置，包括：熔焊电源1、带极焊材2、带极送进模块3、导电嘴4、磁控模块5和磁控电源6；该带极电渣堆焊装置用于为核电站大型容器7堆焊耐腐蚀层，大型容器7表面铺设有焊剂8和熔渣9，其中，

带极送进模块3与带极焊材2连接，用于在堆焊过程中将带极焊材2送于大型容器7表面；

导电嘴4设置在带极焊材2上，且与熔焊电源1的正极连接，用于使带极焊材2带电；

熔焊电源1的负极与大型容器7连接，用于在带极焊材2与大型容器7表面接触时形成电流回路，使得熔渣9导电并产生电阻热，以熔化带极焊材2、焊剂8和大型容器7的部分表面层形成熔池，并在所述熔池冷却时形成焊道10；

磁控模块5为单个，且可选择地固定于导电嘴4的左侧或右侧，用于在与磁控电源6电连通时，产生磁场以防止在堆焊过程中出现咬边现象。

其中，磁控模块5在通电时形成一个磁控电极，所述磁控电极为N极。带极焊材2采用60mm×0.5mm不锈钢焊带或60mm×0.5mm镍基合金焊带。磁控电源6向磁控模块5输送的磁控电流为2.0～2.1A。熔焊电源1提供的焊接电流为1000～1100A、焊接电压为23～26V；带极电渣堆焊装置的焊接速度为190～230mm/min。

根据上面的描述，上述种核电站单极磁控带极电渣堆焊装置用于实现上述种核电站单极磁控带极电渣堆焊方法，所以，该装置的一个或多个实施例与该方法的一个或多个实施例相同，在此就不再一一赘述了。

总而言之，通过采用本发明方案单极磁控带极电渣堆焊装置和实施本发明方案单极磁控带极电渣堆焊方法，在满足堆焊焊道的成形及性能要求的同时，提高带极电渣堆焊焊枪的可达性，可以对凸台附近区域实施不锈钢带极电渣堆焊或镍基合金带极电渣堆焊，相比于以往凸台附近采用手工电弧堆焊的方法，大大提高了焊接效率，具有非常重要的工程实用价值。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种核电站单极磁控带极电渣堆焊方法，应用于为核电站大型容器堆焊耐腐蚀层的磁控带极电渣堆焊装置中，其特征在于，所述带极电渣堆焊装置包括：熔焊电源、带极焊材、带极送进模块、导电嘴、单个磁控模块和磁控电源；所述大型容器表面铺设有焊剂和熔渣；所述带极电渣堆焊方法包括以下步骤：

S1、将所述熔焊电源的正极与所述导电嘴连通，以使与所述导电嘴连接的所述带极焊材带电，并通过所述带极送进模块将带电的所述带极焊材送于所述大型容器表面；

S2、将所述熔焊电源的负极与所述大型容器连通，以在带电的所述带极焊材与所述大型容器表面接触时形成电流回路，使得所述熔渣导电并产生电阻热，以熔化所述带极焊材、所述焊剂和所述大型容器的部分表面层形成熔池；

S3、通过所述磁控电源为所述单个磁控模块供电，以使所述单个磁控模块产生磁场，进而防止在所述熔池冷却形成焊道的过程中出现咬边现象；其中，所述单个磁控模块的安装位置可调整，以实现对所述大型容器的凸台附件区域进行带极电渣堆焊。

2.如权利要求1所述的核电站单极磁控带极电渣堆焊方法，其特征在于，所述磁控模块在通电时形成一个磁控电极，所述磁控电极为N极。

3.如权利要求1所述的核电站单极磁控带极电渣堆焊方法，其特征在于，所述带极焊材采用60mm×0.5mm不锈钢焊带或60mm×0.5mm镍基合金焊带。

4.如权利要求1所述的核电站单极磁控带极电渣堆焊方法，其特征在于，所述磁控电源向所述磁控模块输送的磁控电流为2.0～2.1A。

5.如权利要求1所述的核电站单极磁控带极电渣堆焊方法，其特征在于，所述熔焊电源提供的焊接电流为1000～1100A、焊接电压为23～26V；所述带极电渣堆焊装置的焊接速度为190～230mm/min。

6.一种核电站单极磁控带极电渣堆焊装置，用于为核电站大型容器堆焊耐腐蚀层，所述大型容器表面铺设有焊剂和熔渣，其特征在于，所述电渣堆焊装置包括：熔焊电源、带极焊材、带极送进模块、导电嘴、磁控模块和磁控电源；

所述带极送进模块与所述带极焊材连接，用于在堆焊过程中将所述带极焊材送于所述大型容器表面；

所述导电嘴设置在所述带极焊材上，且与所述熔焊电源的正极连接，用于使所述带极焊材带电；

所述熔焊电源的负极与所述大型容器连接，用于在所述带极焊材与所述大型容器表面接触时形成电流回路，使得所述熔渣导电并产生电阻热，以熔化所述带极焊材、所述焊剂和所述大型容器的部分表面层形成熔池，并在所述熔池冷却时形成焊道；

所述磁控模块为单个，且可选择地固定于所述导电嘴的左侧或右侧，用于在与所述磁控电源电连通时，产生磁场以防止在堆焊过程中出现咬边现象。

7.如权利要求6所述的核电站单极磁控带极电渣堆焊装置，其特征在于，所述磁控模块在通电时形成一个磁控电极，所述磁控电极为N极。

8.如权利要求6所述的核电站单极磁控带极电渣堆焊装置，其特征在于，所述带极焊材采用60mm×0.5mm不锈钢焊带或60mm×0.5mm镍基合金焊带。

9.如权利要求6所述的核电站单极磁控带极电渣堆焊装置，其特征在于，所述磁控电源向所述磁控模块输送的磁控电流为2.0～2.1A。

10.如权利要求6所述的核电站单极磁控带极电渣堆焊装置，其特征在于，所述熔焊电源提供的焊接电流为1000～1100A、焊接电压为23～26V；所述带极电渣堆焊装置的焊接速度为190～230mm/min。