CN110181147B - 一种高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法 - Google Patents

一种高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明技术方案公开了一种高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法，所述管板为第一锻环，所述联箱为第二锻环，包括如下步骤：1)分别于所述第一锻环和第二锻环上加工坡口；2)装配第一锻环和第二锻环，实现坡口对中；3)向装配好的第一锻环和第二锻环的外表面通惰性气体；4)自所述第一锻环和第二锻环之间的焊缝底部沿焊缝依次按第一方向、第二方向焊至焊缝顶部，所述第一方向和第二方向相反；5)于步骤4)所得焊缝上继续进行焊接至焊满整个坡口。本发明技术方案能够有效解决高温气冷堆蒸汽发生器管板与联箱因背面空间狭小而难以施焊的问题，避免了焊接过程出现的焊不透、焊穿孔等问题，提高了焊接质量且焊接效果稳定。

Description

一种高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法。
背景技术
高温气冷堆蒸汽发生器由于具有独特的空间布管形式以及双管板的结构，因此其制备方法区别于传统的压水堆，特别对于高温气冷堆出口端的管板与联箱，其外侧空间狭小，无法通过普遍的加工双侧坡口进行施焊，因此其焊接难度很高，加之，高温气冷堆出口端处于高温高压的环境中，因此对锻环之间对接焊缝的焊接质量要求格外严格。
因此，急需提供一种管板与联箱的焊接方法，能够有效解决高温气冷堆蒸汽发生器管板与联箱难以施焊且焊接质量较差的问题。
发明内容
本发明技术方案所要解决的技术问题是提供一种焊接方法，能够有效解决高温气冷堆蒸汽发生器管板与联箱难以施焊的问题，且能够满足高温气冷堆对于焊接质量的要求。
本发明技术方案通过控制坡口尺寸、装配间隙、错边量以及调整焊接方法，解决了高温气冷堆蒸汽发生器管板与联箱难以焊接的问题，避免了焊接过程中出现的焊不透、焊穿孔等现象，采用本发明技术方案提供的一系列方法参数进行焊接，有效实现了管板与联箱的单面焊双面成型，完全能够满足高温气冷堆对于焊接的苛刻要求，攻克了高温气冷堆蒸汽发生器制造过程中的一大难题。
为解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法，所述管板为第一锻环，所述联箱为第二锻环，包括如下步骤：
1)分别于所述第一锻环和第二锻环上加工坡口；
2)装配第一锻环和第二锻环实现坡口对中，形成焊缝；
3)向装配好的第一锻环和第二锻环的外表面通惰性气体，一般采用氩气，通常通10～20min以排干净外表面的空气，有效避免了焊接过程中出现大量气孔的现象；
4)自所述第一锻环和第二锻环之间的焊缝底部沿焊缝按第一方向焊至焊缝顶部；然后自所述第一锻环和第二锻环之间的焊缝底部沿焊缝按第二方向焊至焊缝顶部，所述第一方向和第二方向相反；
5)于步骤4)所得焊缝上继续进行焊接至焊满整个坡口。
优选地，所述坡口的钝边厚度不大于2mm，所述坡口的表面粗糙度不大于6.5，所述坡口面角度不大于3.5度，基于本发明的坡口尺寸以及焊接工艺参数选择，能够有效防止烧穿、未焊透现象，确保单面焊双面成型工艺的稳定实施。
其中，所述坡口面角度为待加工坡口的端面与坡口面之间的夹角；所述钝边是指锻环开坡口时，沿锻环接头坡口根部的端面直边部分。
本发明一优选实施例，所述坡口的钝边厚度为2mm，所述坡口的表面粗糙度为6.5，所述坡口面角度为3.5度。
本发明的坡口形状不作要求，如V型、U型、J型等，优选地，所述坡口为带钝边的U形坡口。
作为本发明的优选方案，在步骤2)中，装配时根部间隙为0～1mm，错边量为0～0.6mm。优选地，根部间隙为0.8mm，错边量为0.6mm。其中所述根部间隙是指焊前在锻环坡口钝这之间预留的空隙，又叫装配间隙；所述错边量是指由于加工精度、装配精度等原因导致两个锻环装配时坡口无法完全吻合或对中所产生的尺寸偏差。采用本发明技术方案，能够保证打底焊时根部焊透同时在错边处不会出现裂纹。
高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接的关键工序是打底焊，因此对打底焊过程中的方法参数要求非常严格，本发明中优选地，在步骤4)中，自所述第一锻环和第二锻环间焊缝底部沿焊缝按第一方向和/或第二方向焊至四分之一锻环的过程中，峰值电流为100～200A，基值电流为40～100A，电弧电压为5～15V，峰值送丝速度为800～2000mm/min，基值送丝速度为700～1800mm/min，焊接速度为50～100mm/min；按第一方向和/或第二方向自四分之一锻环焊至焊缝顶部的过程中，峰值电流为150～280A，基值电流为60～150A，电弧电压为5～15V，峰值送丝速度为800～1800mm/min，基值送丝速度为700～1500mm/min，焊接速度为50～100mm/min。本发明技术方案创造性的采用了焊接热输入分段控制方式得到了适用于高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法，采用定量的方法参数，解决了焊不透、焊穿孔的问题，且按照不同阶段的电能需求进行相应调整，避免了不必要的电能损耗。
本发明一优选实施例，自所述第一锻环和第二锻环间焊缝底部沿焊缝按第一方向和/或第二方向焊至四分之一锻环的过程中，峰值电流为160A，基值电流为60A，电弧电压为9V，峰值送丝速度为1300mm/min，基值送丝速度为1100mm/min，焊接速度为76mm/min；按第一方向和/或第二方向自四分之一锻环焊至焊缝顶部的过程中，峰值电流为200A，基值电流为60A，电弧电压为9V，峰值送丝速度为1300mm/min，基值送丝速度为1100mm/min，焊接速度为76mm/min。经过实际的测试，在该组参数下，再配合前述的参数，焊接效果最佳。
需要说明的是，不限于本发明步骤4)的焊接路径，根据实际工况进行调整，只要焊接路径合起来能够覆盖需焊接部位即可。
为了进一步提高焊接质量，发明人进一步对焊接方式进行改进。具体如下：依次进行第一方向、第二方向的焊接，按第一方向焊接时，沿所述焊缝自焊缝底部焊至顶部；按第二方向焊接时，沿所述焊缝自焊缝底部偏向第一方向1～10mm处焊接至焊缝顶部偏向第一方向1～10mm处，以实现焊道搭肩和焊缝重合。
本发明的优选方案，步骤5)中的焊接参数如下：峰值电流为160～280A，基值电流为70～150A，电弧电压为5～15V，峰值送丝速度为600～1200mm/min，基值送丝速度为400～1200mm/min，焊接速度为50～100mm/min。优选地，峰值电流为200A，基值电流为120A，电弧电压为9V，峰值送丝速度为800mm/min，基值送丝速度为600mm/min，焊接速度为75mm/min。
本发明一优选实施例，步骤4)采用钨极氩弧自动焊。
本发明一优选实施例，所述第一锻环和所述第二锻环为φ960×77.5×200mm的800H锻环。
本发明一优选实施例，所述焊接时采用尺寸为1.2mm的ERNiCr-7A焊丝，该规格的焊丝对高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接最为合适。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：能够有效解决高温气冷堆蒸汽发生器管板与联箱难以施焊的问题，避免了焊接过程出现的焊不透、穿孔等问题，提高了焊接质量且焊接效果稳定，满足了高温气冷堆蒸汽发生器管板与联箱对焊接的苛刻要求。
附图说明
图1为本发明实施例的高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法流程图；
图2为本发明另一实施例的坡口结构示意图；
图3为本发明另一实施例的带坡口的锻环的装配示意图；
图4为本发明另一实施例的打底焊的焊接路径示意图；
图5为本发明另一实施例的焊堆结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明实施例的高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法，所述管板为第一锻环，所述联箱为第二锻环，包括如下步骤：
1)分别于所述第一锻环和第二锻环上加工坡口；
2)装配第一锻环和第二锻环实现坡口对中，形成焊缝；
3)向装配好的第一锻环和第二锻环的外表面通惰性气体；
4)自所述第一锻环和第二锻环之间的焊缝底部沿焊缝按第一方向焊至焊缝顶部；然后自所述第一锻环和第二锻环之间的焊缝底部沿焊缝按第二方向焊至焊缝顶部，所述第一方向和第二方向相反；
5)于步骤4)所得焊缝上继续进行焊接至焊满整个坡口。
实施例2
结合图2和图3所示，以尺寸为φ960×77.5×200mm的800H锻环对接焊为例，采用尺寸为1.2mm的ERNiCr-7A焊丝进行钨极氩弧自动焊，具体流程如下：
1)分别在两个锻环1上加工坡口2，坡口2的钝边厚度d1为2mm，坡口的表面粗糙度Ra为6.5，坡口面角度α为3.5度，机加工过程中须严格保证两个锻环的坡口尺寸，以保证后续装配要求；
2)将两个带坡口的锻环进行装配，装配后根部间隙d2为0.8mm，错边量为0.6mm；
3)在装配好的锻环外表面通氩气20分钟，以排干净外表面的空气；
4)按照表1所示的焊接方法参数进行钨极氩弧填丝自动焊，进行打底焊，实现单面焊双面成型，如图4所示，打底焊的焊接路径有两种，分别为a-b-d和a-c-d。
5)于步骤4)所得焊缝上继续焊接，直至焊满整个坡口，后续焊道按表2所示的参数进行焊接。最终的焊堆结构示意图如图5所示。
表1打底焊方法参数
Figure BDA0002052129040000051
表2其余焊道方法参数
焊接参数 参数值
峰值电流 200A
基值电流 120A
电弧电压 9V
峰值送丝速度 800mm/min
基值送丝速度 600mm/min
焊接速度 75mm/min
采用发明实施例的方案有效解决了高温气冷堆蒸汽发生器管板与联箱难以施焊的问题，通过控制坡口尺寸、装配间隙、错边量，调整焊接工艺参数避免了焊接过程出现的焊不透、焊穿孔等问题，提高了焊接质量且焊接效果稳定，满足了高温气冷堆蒸汽发生器管板与联箱对焊接的要求。
以上详细描述了本发明的具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法，所述管板为第一锻环，所述联箱为第二锻环，其特征在于，包括如下步骤：
1)分别于所述第一锻环和第二锻环上加工坡口，所述坡口的钝边厚度不大于2mm，所述坡口的表面粗糙度不大于6.5，坡口面角度不大于3.5度；
2)装配第一锻环和第二锻环实现坡口对中，形成焊缝；
3)向装配好的第一锻环和第二锻环的外表面通惰性气体；
4)自所述第一锻环和第二锻环之间的焊缝底部沿焊缝按第一方向焊至焊缝顶部；然后自所述第一锻环和第二锻环之间的焊缝底部沿焊缝按第二方向焊至焊缝顶部，所述第一方向和第二方向相反；
5)于步骤4)所得焊缝上继续进行焊接至焊满整个坡口；
在步骤4)中，自所述第一锻环和第二锻环间焊缝底部沿焊缝按第一方向和/或第二方向焊至四分之一锻环的过程中，峰值电流为160A，基值电流为40～100A，电弧电压为5～15V，峰值送丝速度为800～2000mm/min，基值送丝速度为700～1800mm/min，焊接速度为50～100mm/min；按第一方向和/或第二方向自四分之一锻环焊至焊缝顶部的过程中，峰值电流为200A，基值电流为60～150A，电弧电压为5～15V，峰值送丝速度为800～1800mm/min，基值送丝速度为700～1500mm/min，焊接速度为50～100mm/min；
步骤5)中的焊接参数如下：峰值电流为200A，基值电流为70～150A，电弧电压为5～15V，峰值送丝速度为600～1200mm/min，基值送丝速度为400～1200mm/min，焊接速度为50～100mm/min。
2.如权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法，其特征在于，在步骤2)中，根部间隙为0～1mm，焊缝错边量为0～1mm。
3.如权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法，其特征在于，依次进行第一方向、第二方向的焊接，按第一方向焊接时，沿所述焊缝自焊缝底部焊至顶部；按第二方向焊接时，沿所述焊缝自焊缝底部偏向第一方向1～20mm处焊接至焊缝顶部偏向第一方向1～20mm处。
4.如权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法，其特征在于，步骤4)采用钨极氩弧自动焊。
5.如权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法，其特征在于，所述坡口为带钝边的U形坡口。
6.如权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法，其特征在于，所述第一锻环和所述第二锻环为
Figure FDA0003055178160000021
的800H锻环。
7.如权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器用管板与联箱的焊接方法，其特征在于，所述焊接时采用直径为1.2mm的ERNiCr-7A焊丝。
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