CN106270924B - 防止堆焊层撕裂的隔板与壳体的连接方法 - Google Patents

防止堆焊层撕裂的隔板与壳体的连接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隔板与壳体的连接方法，包含以下步骤：S1、将连接结构的第一焊接区、第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区分别与待连接部位进行点焊；S2、对连接结构的顶侧焊接部的根部焊道分别与待连接部位进行焊接；S3、对连接结构的底侧焊接部的根部焊道进行清根处理，然后分别与待连接部位进行焊接；S4、将连接结构的第一焊接区、第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区分别与待连接部位进行对接焊。本发明还公开了一种隔板与壳体的连接结构。本发明操作简单，焊接工作量较少，减少了焊接材料的使用量，降低焊接残余应力与变形，生产效率高。

Description

防止堆焊层撕裂的隔板与壳体的连接方法
技术领域
本发明涉及核电设备的焊接技术领域，具体涉及一种防止堆焊层撕裂的隔板与壳体的连接结构及其连接方法。
背景技术
核电蒸汽发生器长水室隔板边缘存在缺口，如图1所示，在管板与下封头环缝焊接、环缝内壁耐蚀层堆焊及热处理操作与探伤检查后，缺口必须焊满。常用的方法是直接焊接，采用堆焊形式用焊接材料填满缺口，而在缺口尺寸较大时，堆焊不仅工作量大，而且周期长，出现缺陷的几率较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止堆焊层撕裂的隔板与壳体的连接结构及其连接方法，操作简单，焊接工作量较少，减少了焊接材料的使用量，降低焊接残余应力与变形，生产效率高。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种防止堆焊层撕裂的隔板与壳体的连接结构，其特点是，用于核电蒸汽发生器中长水室隔板与下封头、管板及短水室隔板之间的连接，以填补长水室隔板与壳体之间的缺口，该连接结构包含：
对称设置的顶侧焊接部和底侧焊接部，所述的顶侧焊接部与底侧焊接部连接后形成四面焊接区，所述的四面焊接区分为第一焊接区、第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区；其中
第一焊接区与第三焊接区相对，第二焊接区与第四焊接区相对；
所述的第一焊接区分别与对应下封头和管板位置的内壁堆焊层连接；
所述的第二焊接区及第三焊接区分别与长水室隔板连接；
所述的第四焊接区与短水室隔板连接。
所述的顶侧焊接部与底侧焊接部连接后的厚度与所述长水室隔板的厚度相同；所述的连接结构的材料与所述长水室隔板的材料相同。
一种防止堆焊层撕裂的隔板与壳体的连接方法，采用上述的连接结构，对核电蒸汽发生器中长水室隔板与下封头、管板及短水室隔板进行连接，以填补长水室隔板与壳体之间的缺口，缺口位置为待连接部位，其特点是，该连接方法包含以下步骤：
S1、将连接结构的第一焊接区、第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区分别与待连接部位进行点焊；
S2、对连接结构的顶侧焊接部的根部焊道分别与待连接部位进行焊接；
S3、对连接结构的底侧焊接部的根部焊道进行清根处理，然后分别与待连接部位进行焊接；
S4、将连接结构的第一焊接区、第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区分别与待连接部位进行对接焊；
其中，步骤S2~S4中，焊接顺序为第一焊接区、第二焊接区、第四焊接区、第三焊接区；或者第一焊接区、第四焊接区、第二焊接区、第三焊接区；步骤S2与步骤S3顺序可换，先对底侧焊接部的根部焊道进行焊接后对顶侧焊接部的根部焊道进行清根处理。
所述的步骤S1中，进行点焊时采用采用钨极氩弧焊丝，所述的步骤S2及步骤S3中，根部焊道焊接时采用钨极氩弧焊丝进行焊接，并且焊接至少三层。
所述的步骤S2及步骤S3中，进行根部焊道焊接时还包含背面气体保护的步骤，其中，背面气体保护的步骤中氩气含量为99.99%，气体流量为5-10L/min，并且在焊接厚度小于6.4mm的过程中必须进行背面气体保护。
所述的步骤S4中进行对接焊时采用手工电弧焊，并且每一焊接区进行焊接时顶侧焊接部与底侧焊接部交替进行，焊接过程中焊条不允许摆动，焊条的直径尺寸应小于4mm。
所述的步骤S1中点焊之前还包含对焊接区进行预热的步骤，其中，第一焊接区的预热温度大于等于125℃；第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区的预热温度大于等于15℃。
所述的步骤S2~步骤S4中焊接过程中层间温度应小于等于170℃。
所述的步骤S2~步骤S4中还包含液体渗透检查的步骤，所述的液体渗透检查的步骤位于根部焊道焊接一层后、根部焊道清根处理后、根部焊道焊接三层后、对接焊时每完成三层焊接后、对接焊完成后。
所述的步骤S4之后还包含一焊后检测步骤，所述的焊后检测步骤包含：
在管板与下封头环缝外壁对对接焊缝位置中的第一焊接区进行超声波检查。
本发明一种防止堆焊层撕裂的隔板与壳体的连接结构及其连接方法与现有技术相比具有以下优点：采用了一种补板的连接方式，填补长水室隔板与壳体内壁之间的间隙，此连接方式焊接工作量小，减少焊接材料使用量，降低焊接残余应力与变形，生产效率高，采用合适的焊接顺序以及多次的无损检测均保证了焊接质量，有效防止管板与下封头环缝内壁堆焊层受到焊接变形和应力的影响而产生脱层或撕裂现象；对第一焊接区进行预热，这样有效避免管板、下封头以及其环缝等3部分区域材料与环缝内壁堆焊层的第一层不锈钢耐蚀层309L材料之间的熔合区产生硬而脆的马氏体层，降低材料的冷却速率；焊后检测的步骤，在管板与下封头环缝外壁对对接焊缝位置进行超声波检查，以确认内壁堆焊层熔合区域是否有缺陷产生。
附图说明
图1为核电蒸汽发生器长水室隔板边缘的缺口示意图；
图2为本发明一种防止堆焊层撕裂的隔板与壳体的连接结构的整体结构示意图；
图3为图2的A-A向截面图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，核电蒸汽发生器的长水室隔板101边缘存在缺口102，在管板103与下封头104的环缝焊接、环缝内壁耐蚀堆焊层106及热处理操作与探伤检查后，缺口102必须焊满，缺口102位于下封头104、长水室隔板101、管板103及短水室隔板105围成的区域。
本发明采用补板的连接方式，使用一块板材将长水室隔板与壳体内壁之间的缺口填满，然后进行焊接连接。与以往采用堆焊形式填补缺口的连接方式相比，不仅操作简单，而且焊接工作量较小，减少焊接材料使用量，降低焊接残余应力与变形，提高生产效率。
如图2及图3所示，一种隔板与壳体的连接结构，用于核电蒸汽发生器中长水室隔板201与下封头204、管板203及短水室隔板205之间的连接，以填补长水室隔板与壳体之间的缺口，该连接结构包含：对称设置的顶侧焊接部2021和底侧焊接部2022，所述的顶侧焊接部2021与底侧焊接部2022连接后形成四面焊接区，所述的四面焊接区分为第一焊接区2023、第二焊接区2024、第三焊接区2025及第四焊接区2026；其中，第一焊接区2023与第三焊接区2025相对，第二焊接区2024与第四焊接区2026相对；所述的第一焊接区2023分别与对应下封头204和管板203位置的内壁堆焊层206连接；所述的第二焊接区2024及第三焊接区2025分别与长水室隔板201连接；所述的第四焊接区2026与短水室隔板205连接。即，每一焊接区都包含顶底两面的焊接部，焊接坡口为双面坡口。
在本实施例中，较佳地，所述的顶侧焊接部与底侧焊接部连接后的厚度与所述长水室隔板的厚度相同；所述的连接结构的材料与所述长水室隔板的材料相同，焊接结构（补板）的材料为镍基合金，长水室隔板的材料为镍基合金，管板及下封头的材料为低合金钢，补板的尺寸与缺口处相匹配。
结合上述的连接结构，本发明还公开了一种隔板与壳体的连接方法，对核电蒸汽发生器中长水室隔板与下封头、管板及短水室隔板进行连接，以填补长水室隔板与壳体之间的缺口，缺口位置为待连接部位，该连接方法包含以下步骤：
S1、将连接结构的第一焊接区、第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区分别与待连接部位进行点焊。
在本实施例中，较佳地，步骤S1中点焊之前还包含对焊接区进行预热的步骤，其中，第一焊接区的预热温度大于等于125℃，这样有效避免管板、下封头以及其环缝等3部分区域材料与环缝内壁堆焊层的第一层不锈钢耐蚀层309L材料之间的熔合区产生硬而脆的马氏体层，降低材料的冷却速率；第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区的预热温度大于等于15℃。
第一焊接区、第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区的焊接顺序没有限制，进行点焊实现连接结构与缺口位置的初步固定连接，为下一步的焊接做准备，点焊时采用采用钨极氩弧焊丝。
S2、对连接结构的顶侧焊接部的根部焊道分别与待连接部位进行焊接。
焊接顺序为第一焊接区、第二焊接区、第四焊接区、第三焊接区；或者第一焊接区、第四焊接区、第二焊接区、第三焊接区。
进行根部焊道焊接时采用钨极氩弧焊丝进行焊接，并且焊接至少三层，还包含背面气体保护的步骤，其中，背面气体保护的步骤中氩气含量为99.99%，气体流量为5-10L/min，并且在焊接厚度小于6.4mm的过程中必须进行背面气体保护；优选地，焊接过程中层间温度应小于等于170℃。
还包含液体渗透检查的步骤，所述的液体渗透检查的步骤位于顶侧焊接部根部焊道焊接一层后、顶侧焊接部根部焊道完成三层焊接后。
S3、对连接结构的底侧焊接部的根部焊道进行清根处理，然后分别与待连接部位进行焊接。
焊接顺序为第一焊接区、第二焊接区、第四焊接区、第三焊接区；或者第一焊接区、第四焊接区、第二焊接区、第三焊接区。
进行根部焊道焊接时采用钨极氩弧焊丝进行焊接，并且焊接至少三层，还包含背面气体保护的步骤，其中，背面气体保护的步骤中氩气含量为99.99%，气体流量为5-10L/min，并且在焊接厚度小于6.4mm的过程中必须进行背面气体保护；优选地，焊接过程中层间温度应小于等于170℃。
还包含液体渗透检查的步骤，所述的液体渗透检查的步骤位于底侧焊接部的根部焊道进行清根处理后、底侧焊接部根部焊道焊接一层后、底侧焊接部根部焊道完成三层焊接后。
步骤S2与步骤S3顺序可换，即先对底侧焊接部的根部焊道进行焊接后再对顶侧焊接部的根部焊道进行清根处理，相应的液体渗透检查的步骤也进行变换。
S4、将连接结构的第一焊接区、第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区分别与待连接部位进行对接焊。
焊接顺序为第一焊接区、第二焊接区、第四焊接区、第三焊接区；或者第一焊接区、第四焊接区、第二焊接区、第三焊接区，这样能有效防止管板与下封头环缝内壁堆焊层受到焊接变形和应力的影响而产生脱层或撕裂现象。
还包含液体渗透检查的步骤，所述的液体渗透检查的步骤位于对接焊时每完成三层焊接后、对接焊完成后。
步骤S4中的对接焊采用手工电弧焊，并且每一焊接区进行焊接时顶侧焊接部与底侧焊接部交替进行，有效防止焊接变形，避免补焊焊接时产生的焊接残余应力造成管板与下封头环缝内壁堆焊层熔合区域的脱层或撕裂。使用手工电弧焊时，焊接过程中焊条不允许摆动，且焊条的直径尺寸应小于4mm；优选地，对接焊的过程中层间温度应小于等于170℃。
在本实施例中，较佳地，所述的步骤S4之后还包含一焊后检测步骤，所述的焊后检测步骤包含：在管板与下封头环缝外壁对对接焊缝位置中的第一焊接区进行超声波检查，以确认内壁堆焊层熔合区域是否有缺陷产生。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种防止堆焊层撕裂的隔板与壳体的连接方法，采用连接结构，对核电蒸汽发生器中长水室隔板与下封头、管板及短水室隔板进行连接，以填补长水室隔板与壳体之间的缺口，缺口位置为待连接部位，其特征在于，
该连接结构包含：
对称设置的顶侧焊接部和底侧焊接部，所述的顶侧焊接部与底侧焊接部连接后形成四面焊接区，所述的四面焊接区分为第一焊接区、第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区；且第一焊接区与第三焊接区相对，第二焊接区与第四焊接区相对；
所述的第一焊接区分别与对应下封头和管板位置的内壁堆焊层连接；
所述的第二焊接区及第三焊接区分别与长水室隔板连接；
所述的第四焊接区与短水室隔板连接；
该连接方法包含以下步骤：
S1、将连接结构的第一焊接区、第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区分别与待连接部位进行点焊；
S2、对连接结构的顶侧焊接部的根部焊道分别与待连接部位进行焊接；
S3、对连接结构的底侧焊接部的根部焊道进行清根处理，然后分别与待连接部位进行焊接；
S4、将连接结构的第一焊接区、第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区分别与待连接部位进行对接焊；
其中，步骤S2~S4中，焊接顺序为第一焊接区、第二焊接区、第四焊接区、第三焊接区；或者第一焊接区、第四焊接区、第二焊接区、第三焊接区；步骤S2与步骤S3顺序可换，先对底侧焊接部的根部焊道进行焊接后对顶侧焊接部的根部焊道进行清根处理。
2.如权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述的步骤S1中，进行点焊时采用钨极氩弧焊丝，所述的步骤S2及步骤S3中，根部焊道焊接时采用钨极氩弧焊丝进行焊接，并且焊接至少三层。
3.如权利要求1或2所述的连接方法，其特征在于，所述的步骤S2及步骤S3中，进行根部焊道焊接时还包含背面气体保护的步骤，其中，背面气体保护的步骤中氩气含量为99.99%，气体流量为5-10L/min，并且在焊接厚度小于6.4mm的过程中必须进行背面气体保护。
4.如权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述的步骤S4中进行对接焊时采用手工电弧焊，并且每一焊接区进行焊接时顶侧焊接部与底侧焊接部交替进行，焊接过程中焊条不允许摆动，焊条的直径尺寸应小于4mm。
5.如权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述的步骤S1中点焊之前还包含对焊接区进行预热的步骤，其中，第一焊接区的预热温度大于等于125℃；第二焊接区、第三焊接区及第四焊接区的预热温度大于等于15℃。
6.如权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述的步骤S2~步骤S4中焊接过程中层间温度应小于等于170℃。
7.如权利要求2所述的连接方法，其特征在于，所述的步骤S2~步骤S4中还包含液体渗透检查的步骤，所述的液体渗透检查的步骤位于根部焊道焊接一层后、根部焊道清根处理后、根部焊道焊接三层后、对接焊时每完成三层焊接后、对接焊完成后。
8.如权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述的步骤S4之后还包含一焊后检测步骤，所述的焊后检测步骤包含：
在管板与下封头环缝外壁对对接焊缝位置中的第一焊接区进行超声波检查。
9.如权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述的顶侧焊接部与底侧焊接部连接后的厚度与所述长水室隔板的厚度相同；所述的连接结构的材料与所述长水室隔板的材料相同。
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