CN109079293A - 核聚变堆小管全位置tig自熔焊均匀成形焊接方法 - Google Patents

Abstract

核聚变堆小管全位置TIG自熔焊均匀成形焊接方法，包括：焊接前的焊机设置，将圆周焊缝设置6~8个分区，或者称为象限，每一个分区对应不同的角度范围，分别对焊接工艺参数进行具体的设置，设置的参数要实现自然平稳的过渡，避免暴增暴减；焊接时焊枪自带正面惰性气体保护，背面也应进行惰性气体保护,以防止熔融金属被氧化，同时正反面保护气要有压力差，控制焊缝余高；焊接接头装配间隙不得大于0.05mm，错边量不大于0.10mm；壁厚均匀；接缝粗糙度至少1.6mm。本发明能够克服熔融金属重力、电弧吹力及表面张力的影响，实现焊缝全圆周焊缝焊宽一致，焊缝余高保持在0~2mm范围内，从而实现焊缝美观、成形均匀的效果。

Description

核聚变堆小管全位置TIG自熔焊均匀成形焊接方法

技术领域

本发明属于焊接领域，涉及小直径管全位置TIG焊焊缝表面成形美观的一种焊接方法,尤其涉及核聚变堆ITER项目小直径管全位置不填充焊材TIG自动焊均匀成形焊接。

背景技术

国际热核聚变反应实验堆（简称ITER）项目，是由欧盟、中国、美国、俄罗斯、日本、韩国、印度七方联合实施的国际大科学工程计划项目。其中作为主承力部位的大型部件重力支撑高2米多，厚约1.5米，长1.5米，重超19吨，由41块板件及两锻件装配焊接而成，需要焊接的是其上冷却管网，共88处管-管对接全熔透焊接接头组成。每处接头由φ13.7×2.24的316LN不锈钢管对接而成，焊后对焊缝进行渗透检测、射线检测、承压测试及泄漏检测，焊缝质量满足ISO 5817-B级要求，这是焊缝的最高要求。

为了保证材料的低温性能，客户要求所有的焊接热输入要小，所以我们采用的焊接方法是TIG焊，即钨极氩弧焊，同时为确保焊缝的可操作性，保证焊接质量的稳定须实现自动焊。由于工件庞大而沉重，不宜翻转而摆放合适的焊接位置，只能在固定位置实现全位置焊接。

对于这种较小直径管-管全位置自动焊，而且管壁相对来说较厚，要实现高质量的焊接有很大的难度。

焊接过程中熔池受力如附图1所示，熔池在整个焊接过程中受到三种力：重力、表面张力和电弧吹力，但在不同的焊接位置只有重力方向相同，其它两种力的方向始终在变化，在全位置焊接过程中受力很复杂，在不同的位置需要分成若干个区间来设置不同的焊接参数，以克服熔池受力，满足焊接要求。正常情况下，如果将整圈焊缝按钟表分为12个位置的话，其中12点钟位置焊缝表面成形会低于管子表面，6点钟位置焊缝余高会严重高于焊缝表面，3点钟和9点钟位置焊缝也会有不同程度的凹陷，而且焊接过程中受焊接热循环影响其焊缝成形也会有较大的影响。因此该管-管焊缝成形要满足ISO 5817-B质量要求，实现圆周均匀成形称为至关重要的课题。

发明内容

本发明的目的，在于针对综上所述的问题，在平板或大直径管焊接工艺试验和评定成功的基础上，提供一种焊接小直径管全位置自动TIG焊自熔焊焊缝成形的焊接方法。

核聚变堆小管全位置TIG自熔焊均匀成形焊接方法，包括：

1）焊接前的焊机设置，将圆周焊缝设置6~8个分区，或者称为象限，每一个分区对应不同的角度范围，分别对焊接工艺参数进行具体的设置，其焊接工艺参数主要有预送气时间、起始角度、终止角度、时间(焊接速度)、低脉冲电流、高脉冲电流、低脉冲时间、高脉冲时间、高脉冲线速度、低脉冲线速度，设置参数时每一个分区之间的参数要实现自然平稳的过渡，避免暴增暴减；

2）焊接时焊枪自带正面惰性气体(如氩气)保护，背面也应进行惰性气体保护,以防止熔融金属被氧化，同时正反面保护气要有压力差，控制焊缝余高；

3）焊接接头装配需要控制装配间隙和错边量，装配间隙不得大于0.05mm，错边量不大于0.10mm；壁厚均匀；接缝粗糙度至少1.6mm。

采用上述技术方案的有益效果:

本发明能够克服熔融金属重力、电弧吹力及表面张力的影响，实现焊缝全圆周焊缝焊宽一致，焊缝余高保持在0~2mm范围内，从而实现焊缝美观、成形均匀的效果。

附图说明

图1为焊接过程中熔池受力图。

图2为管-管焊接接头单元图。

图3为管-管焊缝分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。但不作为对本发明的任何限制依据。

对于已精加工达到要求的零件，经过一定的焊接工艺试验初步实现焊透并且经检测能够实现焊缝缺陷评级后，进行对焊机进行参数设置，首先根据结构确定焊缝圈数，然后设定焊缝分区数量和对应的角度范围，一般对附图1所示的φ13.7×2.24管子，设定6个分区，每个分区的角度范围根据上坡焊、下坡焊以及焊接先后次序的不同，起始角度、终止角度各不相同，两周焊完。每个分区的高、低脉冲时间及高、低脉冲电流为重点考虑设置焊接工艺参数，一般高/低脉冲时间在0.10s~0.30s范围、低脉冲电流在35A~50A范围、高脉冲电流在60A~595A范围调整设定，各分区之间参数梯度宜平滑过渡。

参数调整好后，正反面通氩气保护焊接位置，产品上其余部位没有漏点，背面保护只能有一个出气口和一个进气口，而且需要接压力表实时测量压力值，进、出气口大小设置好，一切就绪后对模拟件实施TIG自熔自动焊，根据检测结果微调参数。

焊接产品，首件走完所有程序，根据结果需要微调参数的及时调整。

Claims (1)

1.核聚变堆小管全位置TIG自熔焊均匀成形焊接方法，其特征在于：该焊接方法包括：

1）焊接前的焊机设置，将圆周焊缝设置6~8个分区，或者称为象限，每一个分区对应不同的角度范围，分别对焊接工艺参数进行具体的设置，其焊接工艺参数主要有预送气时间、起始角度、终止角度、时间(焊接速度)、低脉冲电流、高脉冲电流、低脉冲时间、高脉冲时间、高脉冲线速度、低脉冲线速度，设置参数时每一个分区之间的参数要实现自然平稳的过渡，避免暴增暴减；

2）焊接时焊枪自带正面惰性气体(如氩气)保护，背面也应进行惰性气体保护,以防止熔融金属被氧化，同时正反面保护气要有压力差，控制焊缝余高；

3）焊接接头装配需要控制装配间隙和错边量，装配间隙不得大于0.05mm，错边量不大于0.10mm；壁厚均匀；接缝粗糙度至少1.6mm。