CN108480825A - 一种核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，步骤如下：1）对焊缝缺陷进行定位，并规整该缺陷使该缺陷侧边与焊缝中心线平行，同时清理碎屑；2）在缺陷修整完成后，在气体保护下进行焊缝缺陷补焊，过程如下：a）、先将钨极安装在窄间隙热丝脉冲TIG自动焊设备的钨极夹上，通过转动钨极夹使焊钨极尖处于熔穿缺陷边缘正上方；b）、采用直流单层多道焊的方式调整钨极的指向，先补焊缺陷的一侧，再补焊缺陷的另一侧，交替施焊，逐步将缺陷的内部闭合并形成焊缝层；c）、在焊缝层的基础上，采用脉冲单层单道焊的方式，完成缺陷修复，以形成修复层；d）、在钨极摇动模式下，绕着主管道的周向进行整圈焊缝，以覆盖修复层修复表面并形成覆盖层。

Description

一种核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法

技术领域

本发明属于核电管道焊接技术领域，具体涉及一种核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法。

背景技术

核电主管道窄间隙自动焊技术因其接头质量高、稳定性好、安装效率高，在法、美、韩等国核电主管道安装及检修中得到广泛应用。我国在建及后续批量建设的华龙、EPR、AP三代核电机组主管道安装均明确要求采用窄间隙自动焊技术。但因窄间隙自动焊接技术存在固有的特殊性，焊接打底时如参数选择不合理或控制不当，极易出现打底焊缝熔穿(烧穿)的风险。所谓焊缝熔穿，即打底焊接时，焊接规范不当导致坡口钝边焊穿。焊缝熔穿属于不可接受缺陷，将会严重影响后续焊接的正常实施，进而影响工程进度和焊接质量。

然而，在实际操作中，对该种焊接缺陷的返修一般多采用手工挖除，手工焊返修的方法。该方法存在缺陷不能够精准去除、补焊需坡口不能够采用机加工，且容易产生二次缺陷等缺点；同时，窄间隙坡口角度较小，为保证坡口侧壁熔合良好，需要将常见的直钨极改为弯钨极，且弯曲角度需要不断调整以适应现场坡口角度，操作复杂。此外，该方法还易于受焊工技能水平、焊工心理状态等不确定因素的影响，增加返修不确定性。

因此，通过本发明的技术方案，其主要根据本发明中熔穿缺陷定位、缺陷打磨、焊接参数和过程控制措施、适当降低热输入、合理的钨极摆动方式、背面氩气保护等措施，可对焊缝打底产生的熔穿缺陷进行修复，使其达到相关标准要求。

同时，窄间隙自动焊钨极可一定角度旋转，通过调整弯钨极与坡口侧壁的角度，可以确保焊接过程侧壁熔合良好；该修复方法可以降低对核级优秀焊工的依赖，不受焊工技能水平等不确定因素的影响。

最后，本技术方案可保证主管道焊缝的质量和工程施工进度，对提高后期设备安全运行的经济性和可靠性、延长设备的使用寿命具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法。

为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

1.一种核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，其步骤如下：

1)对焊缝缺陷进行定位，通过打磨来规整熔穿缺陷形状，使缺陷侧边与焊缝中心线平行，并清理碎屑；

2)在缺陷修整完成后，在气体保护下进行焊缝缺陷补焊，且补焊过程如下：a)、采用窄间隙热丝脉冲TIG自动焊设备进行补焊，先将钨极安装在能够绕自身轴心线方向旋转的钨极夹上，通过转动钨极夹使焊钨极尖处于熔穿缺陷边缘正上方；b)、采用直流单层多道焊的方式调整钨极指向，先补焊缺陷的一侧，再补焊缺陷的另一侧，交替进行施焊，逐步将缺陷的内部闭合并形成焊缝层；c)、在焊缝层的基础上，采用脉冲单层单道焊的方式，完成熔穿缺陷修复，以形成修复层；d)、在钨极摇动模式下，绕着主管道的周向进行整圈焊缝，以覆盖修复层修复表面并形成覆盖层。

优选地，在过程b)中，由钨极夹转动调节，使得补焊某一侧时，钨极尖端朝向该侧孔洞边沿，钨极的长度方向与熔穿区域的坡口中心面之间形成30～45°的夹角，通过窄间隙热丝脉冲TIG自动焊设备的机头摆动，保证焊接过程中钨极尖端处于缺陷边缘正上方，且闭合熔穿缺陷的最后一道钨极指向与形成焊缝段长度方向一致。

进一步的，过程b)中，交替进行施焊，且形成的两侧焊缝段关于中部对称布置。

根据本发明的一个具体实施和优选方面，在形成焊缝层需要满足以下参数要求，如表1所示：

表1(焊接层焊接工艺参数)

根据本发明的又一个具体实施和优选方面，形成修复层需要满足以下参数要求，如表2所示：

表2(修复层焊接工艺参数)

根据本发明的又一个具体实施和优选方面，覆盖层需要满足以下参数要求，如表3所示：

表3(覆盖层焊接工艺参数)

此外，在形成焊缝层、修复层、及覆盖层过程中，背面保护气室需要与主管道内壁贴合紧密，以避免出现漏气。

同时，在分别形成焊缝层、修复层、及覆盖层时，均采用不锈钢钢丝清理钨极和该焊缝层表面的氧化物。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明在氩气保护下，由内向外逐步形成焊缝层，以完成熔穿缺陷的修复，使其达到相关标准要求，同时通过调整钨极与坡口侧壁的角度，可以确保焊接过程侧壁熔合良好；此外，该修复方法可以降低对核级优秀焊工的依赖，不受焊工技能水平等不确定因素的影响。

附图说明

图1为本发明形成焊缝层的焊接顺序示意图；

图2为本发明焊缝熔穿缺陷修复中单层多道焊时钨极位置示意图；

图3为本发明焊缝熔穿缺陷修复中钨极无动作脉冲焊的钨极位置示意图；

图4为本发明焊缝熔穿缺陷修复后，覆盖层焊接时钨极摇动示意图。

具体实施方式

由于焊接打底时如参数选择不合理或控制不当，极易出现打底焊缝熔穿(烧穿)的风险，而为了彻底解决焊缝熔穿的问题，本申请采用窄间隙自动焊设备(为核电管道焊接领域的常用设备)对熔穿缺陷进行修复，使其达到相关标准要求。

具体的，该核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，步骤如下：

1.一种核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，其步骤如下：

1)对焊缝缺陷进行定位，通过打磨来规整熔穿缺陷形状，使缺陷侧边与焊缝中心线平行，并清理碎屑；

2)在缺陷修整完成后，在气体保护下进行焊缝缺陷补焊，且补焊过程如下：a)、采用窄间隙热丝脉冲TIG自动焊设备进行补焊，先将钨极安装在能够绕自身轴心线方向旋转的钨极夹上，通过转动钨极夹使焊接时钨极尖处于熔穿缺陷边缘正上方；b)、采用直流单层多道焊的方式调整钨极指向，先补焊缺陷的一侧，再补焊缺陷的另一侧，交替进行施焊，逐步将缺陷的内部闭合并形成焊缝层；c)、在焊缝层的基础上，采用脉冲单层单道焊的方式，完成熔穿缺陷修复，以形熔穿成修复层；d)、在钨极摇动模式下，绕着主管道的周向进行整圈焊缝，以覆盖修复层修复表面并形成覆盖层。

本例中，以核电主管道材质为TP316LN不锈钢锻管，规格为Φ952.5×82.55mm；填充材料为ER316L实心焊丝，规格为φ1.0mm。在自动焊焊接打底过程中由于控制不当，出现打底焊缝的熔穿缺陷为例，且熔穿缺陷呈椭圆形为例，进一步详述上述焊缝层成型过程。

具体的，在形成焊缝层过程中，焊接顺序结合附图1所示，先焊接左侧，再对称焊接右侧，然后重复上述左右侧进行交替焊接(如图1中1→2→3→4→5)，最后将熔穿缺陷的底部闭合，并形成焊缝层。

同时，为了便于形成补焊的每一焊缝段的形成，本例中，主要通过钨极夹的转动，进而造成钨极的摆动，同时钨极的尖端朝向每次待焊接缺陷的边沿，因此，在钨极的摆动下形成多段焊接缝。

具体的，由钨极夹转动调节，使得补焊某一侧时，钨极尖端朝向该侧孔洞边沿，钨极的长度方向与熔穿区域的坡口中心面之间形成30°～45°的夹角(如图2所示)，通过窄间隙热丝脉冲TIG自动焊设备的机头摆动，保证焊接过程中钨极尖端处于缺陷边缘正上方，且闭合熔穿缺陷的最后一道钨极指向与形成焊缝段长度方向一致。

本例中，钨极的长度方向与熔穿区域的坡口中心面之间形成夹角为36°，此时补焊效果最佳。

然后，在形成焊缝层过程中，还需要满足其他参数信息，申请人将上述信息一起整理形成表1，如表1所示：

表1(焊接层焊接工艺参数)

具体的，形成修复层过程中，其具体的工艺参数如表2所示，具体如下：

表2(修复层焊接工艺参数)

同时，结合图3，在形成修复层时，采用脉冲单层单道焊，主要用于调整焊缝成形，钨极采用无动作脉冲焊接模式，电流峰/基值停留时间为0.1/0.3(s)，其中峰值电流主要用于打开熔池，保证焊缝两侧熔合。

至于覆盖层，其需要满足以下参数要求，如表3所示：

表3(覆盖层焊接工艺参数)

同时，覆盖层为整圈正常焊接，具体焊接参数如表3所示，采用单层单道焊道分布，钨极运动模式为摇动(见图4)，该模式下电流脉冲为匹配脉冲，钨极在两侧停留时为峰值电流，从一侧摇到另一侧时为基值电流。由此道开始均为正常填充焊道，绕着主管的周向进行焊接，具体的，每层之间交换焊接方向，即顺时针焊接与逆时针焊接交替进行。

此外，在形成焊缝层、修复层、及覆盖层过程中，背面保护气室需要与主管道内壁贴合紧密，以避免出现漏气。

同时，在分别形焊缝层、修复层、及覆盖层时，均采用不锈钢钢丝清理钨极和该焊缝层表面的氧化物。以提高补焊后，主管道焊缝的质量，对提高后期设备安全运行的经济性和可靠性、延长设备的使用寿命具有重要的意义。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，其步骤如下： 1）对焊缝缺陷进行定位，通过打磨来规整熔穿缺陷形状，使缺陷侧边与焊缝中心线平行，并清理碎屑；2）在缺陷修整完成后，在气体保护下进行焊缝缺陷补焊，且补焊过程如下：a）、采用窄间隙热丝脉冲TIG自动焊设备进行补焊，先将钨极安装在能够绕自身轴心线方向旋转的钨极夹上，通过转动钨极夹使钨极尖处于熔穿缺陷边缘正上方；b）、采用直流单层多道焊的方式调整钨极指向，先补焊缺陷的一侧，再补焊缺陷的另一侧，交替进行施焊，逐步将缺陷的内部闭合并形成焊缝层；c）、在焊缝层的基础上，采用脉冲单层单道焊的方式，完成熔穿缺陷修复，以形成修复层；d）、在钨极摇动模式下，绕着主管道的周向进行整圈焊缝，以覆盖修复层修复表面并形成覆盖层。

2.根据权利要求1所述的核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，其特征在于：在过程b）中，由所述钨极夹转动调节，使得补焊某一侧时，钨极尖端朝向该侧孔洞边沿，钨极的长度方向与熔穿区域的坡口中心面之间形成30~45°的夹角，通过窄间隙热丝脉冲TIG自动焊设备的机头摆动，保证焊接过程中钨极尖端处于缺陷边缘正上方，且闭合熔穿缺陷的最后一道钨极指向与形成焊缝段长度方向一致。

3.根据权利要求1所述的核电主管道窄间隙自动焊熔穿缺陷的修复方法，其特征在于：过程b）中，交替进行施焊，且形成的两侧焊缝段关于中部对称布置。

4.根据权利要求1所述的核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，其特征在于：在形成焊缝层需要满足以下参数要求：焊接电流，70~100A；电弧电压，8.4~8.8V；层间温度，小于100℃；行走速度，100~120mm/min；送丝速度，55~60cm/min。

5.根据权利要求1所述的核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，其特征在于：在过程c）中，所采用的脉冲电流峰/基值为140~150/50，其中所采用单位均为安培（A）；且所采用的脉冲电流峰/基值停留时间为0.1/0.3，其中所采用单位均为秒（s）。

6.根据权利要求1或5所述的核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，其特征在于：在过程c）中，所采用的电弧电压，8.4~8.8V；层间温度，小于100℃；行走速度，90~100mm/min；送丝速度，50~60cm/min。

7.根据权利要求1所述的核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，其特征在于：在过程d）中，所采用的电流峰/基值为180~200/100~120，其中所采用单位均为安培（A）；且所采用的脉冲电流峰/基值停留时间为0.1/0.3，其中所采用单位均为秒（s）。

8.根据权利要求1或7所述的核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，其特征在于：在过程d）中，所采用的电弧电压，8.6~9V；层间温度，小于100℃；行走速度，80~85mm/min；送丝速度，75~80cm/min。

9.根据权利要求1所述的核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，其特征在于：在形成所述焊缝层、修复层、及覆盖层过程中，所采用保护气体分别对应焊缝层正面和背面，其中正面采用纯度99.999%的氩气，背面采用纯度99.995%的氩气，且正面所采用的保护气体流量为15-20 L / min；背面所采用的保护气体流量为50~60 L / min，且背面保护气室需要与主管道内壁贴合紧密，以避免出现漏气。

10.根据权利要求1所述的核电主管道窄间隙自动焊焊缝熔穿缺陷的修复方法，其特征在于：在分别形成所述焊缝层、修复层、及覆盖层时，均采用不锈钢钢丝清理钨极和该焊缝层表面的氧化物。