CN111001913A - 一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，包括：制作覆面板的背面保护成型槽，确定背面保护成型槽与覆面板的安装固定方式；进行薄板焊接工装夹具的设计和制作，确定夹具安装方式并进行安装；进行覆面板坡口、组对间隙的设计和加工；在覆面板的背面安装背面保护成型槽，之后进行覆面板的安装固定；安装焊接工装夹具，通过试验确定焊接工艺参数，确定等离子弧喷嘴类型；使用自动焊设备进行焊接施工。本发明的目的在于提供一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，以解决现有技术中核电站不锈钢覆面水池施工效率低的问题，实现提高施工效率，缩短不锈钢覆面工程施工工期，降低核电建造成本的目的。

Description

一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法

技术领域

本发明涉及核电站不锈钢覆面建造领域，具体涉及一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法。

背景技术

目前国内核电站施工中，不锈钢覆面焊接的焊缝极长，以“华龙一号”为例，一个机组不锈钢覆面焊缝总长约13.7Km，覆面材质均为022Cr19Ni10奥氏体不锈钢，厚度多为3-6mm，焊缝均为长直对接焊缝。在核电站施工领域，不锈钢覆面水池现场安装大多采用手工钨极氩弧焊工艺，焊接质量稳定性相对较差，焊接效率也无法保证，国外的情况也基本如此。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，以解决现有技术中核电站不锈钢覆面水池施工效率低的问题，实现提高施工效率，缩短不锈钢覆面工程施工工期，降低核电建造成本的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，包括以下步骤：

S1、制作覆面板的背面保护成型槽，确定背面保护成型槽与覆面板的安装固定方式；

S2、进行薄板焊接工装夹具的设计和制作，确定夹具安装方式并进行安装；

S3、进行覆面板坡口、组对间隙的设计和加工；

S4、在覆面板的背面安装背面保护成型槽，之后进行覆面板的安装固定；

S5、安装焊接工装夹具，通过试验确定焊接工艺参数，确定等离子弧喷嘴类型；

S6、使用自动焊设备进行焊接施工。

针对现有技术中核电站不锈钢覆面水池施工效率低的问题，本发明提出一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，本方法可用于对奥氏体不锈钢，板厚为3-6mm，对接长直焊缝的焊接，焊接过程采用小孔成型工艺少量填丝焊实现一道焊无缝对接。本方法首先制作覆面板的背面保护成型槽，确定背面保护成型槽与覆面板的安装固定方式；之后进行薄板焊接工装夹具的设计和制作，确定夹具安装方式并进行安装；进行覆面板坡口、组对间隙的设计和加工；在覆面板的背面安装背面保护成型槽，之后进行覆面板的安装固定；安装焊接工装夹具，通过试验确定焊接工艺参数，确定等离子弧喷嘴类型；使用自动焊设备进行焊接施工。通过本方法，确定了一套现场拼装工艺以及工艺参数，优化现场拼装工序，并且工艺过程降低了对坡口的要求，实现背面保护成型槽的快速安装与拆卸，生产效率高，同时工艺装备简单，大大降低生产成本，同时获得综合性能优良的薄板不锈钢对接焊缝成型。

进一步的，所述覆面板坡口为I型坡口。传统的手动焊接，一般需设置V型或其他类型的带角度的坡口，而本方案直接使用I型坡口，无需额外加工坡口角度，在板厚为3-6mm的奥氏体不锈钢焊接过程中实现不留间隙一道成形焊。

进一步的，步骤S5中，还包括安装防错边装置，防止相邻覆面板错边。

进一步的，步骤S3中，还包括对坡口进行处理。

进一步的，对坡口的处理方法包括打磨和/或清洗。其中对坡口的清洗优选的采用丙酮对坡口及周围范围进行擦拭清洁。

进一步的，步骤S3中，还包括对相邻覆面板进行组对点焊，保证焊点牢固且在射线底片上无显示。

进一步的，所述焊接工艺参数包括焊接主电流、焊枪喷嘴到工件距离、等离子弧电流范围、等离子弧气体流量范围、钨针内缩量中的一种或多种。

进一步的，背面保护成型槽的安装方法为：将背面保护成型槽置于覆面板背后，成型槽两端采用弯形夹夹持，成型槽中间采用两组真空吸盘连接杆装置压住成型槽顶端，调节真空吸盘连接杆在成型槽顶端的合适位置后，形成的压力压住成型槽顶部使成型槽与覆面板紧密贴合。通过方案安装的背面保护成型槽，其气体保护效果良好，易于制作和实现背面成型槽在覆面背面的安装，制作了不同长度规格的背面成型槽以适应不同长度的覆面工件。所焊接焊缝背面成型均匀美观，颜色金黄，成形易保证

进一步的，还包括采用胶带或密封带密封成型槽与覆面板的贴合处，彻底保证密封性。

进一步的，步骤S6中焊接施工的步骤包括：

S601、等离子焊枪键接收到开始焊接指令，向等离子弧电源系统发出相应起弧指令；起弧后，电源系统稳定输出设定的电流和等离子电弧；同时，装载在等离子弧电源系统上的送丝机开始送丝并形成相应熔池；

S602、焊接小车系统同步接收到焊接开始指令，开始以设定速度运载等离子焊枪匀速运行；

S603、装载在焊接小车系统上的焊缝跟踪系统中的传感器开始探测焊缝坡口并反馈给控制系统，实现焊枪在焊缝坡口中左右位置偏移和弧压高度偏差的调节，使焊枪始终处于适于焊接的位置。

其中，等离子弧电源系统作为整个系统的核心部分，具有提供焊接电源、引弧、送丝等作用；等离子弧焊枪是焊接的主要实施部件；焊接小车系统实现等离子弧焊枪的匀速移动和焊接；焊缝跟踪系统实现等离子弧焊枪的弧压实时调整和左右方向对中的实时控制。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，焊接效率高、焊接速度快，8mm以下板厚可实现一道成型焊焊接速度达到110-130mm/min。8mm厚度以下不锈钢覆面实现不开带角度坡口和不留间隙焊接，8-10mm厚度不锈钢覆面可采用覆面表面开小坡口和不留间隙两道焊焊接，填充金属约为填丝TIG焊的三分之一，焊接效率比手工TIG焊提高约5～7倍。

2、本发明一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，气体保护效果良好，易于制作和实现背面成型槽在覆面板背面的安装。

3、本发明一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，降低了工艺对坡口高精度加工的要求：采用不开带角度坡口和不留间隙的焊接工艺，焊接过程中设备对工件间隙具备自适应自动调节焊接工艺参数功能，大大降低了对坡口加工精度的要求。

4、本发明一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，焊接参数稳定，焊缝质量可靠：焊接工艺参数稳定，等离子弧能量集中，电流更稳定，熔透效果好，焊接过程热输入小，焊后变形小。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，包括以下步骤：

S1、制作覆面板的背面保护成型槽，确定背面保护成型槽与覆面板的安装固定方式；

S2、进行薄板焊接工装夹具的设计和制作，确定夹具安装方式并进行安装；

S3、进行覆面板坡口、组对间隙的设计和加工；

S4、在覆面板的背面安装背面保护成型槽，之后进行覆面板的安装固定；

S5、安装焊接工装夹具，通过试验确定焊接工艺参数，确定等离子弧喷嘴类型；

S6、使用自动焊设备进行焊接施工。

本发明应用于不锈钢水池覆面板现场拼装，确认一套现场拼装工艺，优化现场拼装工序，能够保证现场安装覆面构件的质量，提高覆面模块化施工安装制作时间，缩短不锈钢覆面工程施工工期，降低核电建造成本。

具体的，本实施例可用于对S30403奥氏体不锈钢，板厚为3-6mm，对接长直焊缝的焊接。此厚度范围可以采用不开带角度的坡口、不留间隙一道成形焊。焊接过程采用小孔成型工艺少量填丝焊实现一道焊无缝对接。具体步骤为第一步进行覆面背面保护成型槽的设计与制作，设计背面保护成型槽与覆面板的安装固定方式。第二步进行薄板焊接工装夹具的设计和制作，确定夹具安装方式。第三步进行不锈钢覆面坡口和间隙设计，设计安装防错边装置，对不锈钢覆面坡口进行处理再进行组对点焊，保证焊点牢固且在射线底片上无显示；第四步试验并确定焊接工艺参数，确定等离子弧喷嘴类型﹑焊接主电流、焊枪喷嘴到工件距离、等离子弧电流范围、等离子弧气体流量范围、钨针内缩量等工艺参数。第五步进行焊接过程的具体实施。本发明提供的一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接工艺确认一套现场拼装工艺以及工艺参数，优化现场拼装工序，工艺过程降低了对坡口的要求，实现背面保护成型槽的快速安装与拆卸，生产效率高，同时工艺装备简单，大大降低生产成本，同时获得综合性能优良的薄板不锈钢对接焊缝成型。

如图1所示，本实施例的工序较简洁，通过设计和制作一套背面成型槽保护装置、工装夹具，确定坡口和组对间隙，确定具体的焊接工艺参数，并通过一系列焊缝检测，确定工艺的可行性，从而确定能够应用在不锈钢覆面的焊接实施过程中，否则需要重新寻找焊接工艺参数。

本实施例所使用的自动焊设备包括适用于平焊、横焊、立焊位置的焊接小车系统，搭配实现焊枪自动调节功能的焊缝跟踪系统，等离子弧焊接电源系统，等离子弧焊枪等部分。

焊接时，等离子焊枪键接收到开始焊接指令，向等离子弧电源系统发出相应起弧指令。起弧后，电源系统稳定输出设定的电流和等离子电弧；同时，装载在等离子弧电源系统上的送丝机开始送丝并形成相应熔池；焊接小车系统同步接收到焊接开始指令，开始以设定速度运载等离子焊枪匀速运行；同时装载在焊接小车系统上的焊缝跟踪系统中的传感器开始探测焊缝坡口并反馈给控制系统实现焊枪在焊缝坡口中左右位置偏移和弧压高度偏差的精准调节，使焊枪始终处于适于焊接的位置。

所述等离子弧电源系统作为整个系统的核心部分，具有提供焊接电源、引弧、送丝等作用；所述等离子弧焊枪是焊接的主要实施部件；所述焊接小车系统实现等离子弧焊枪的匀速移动和焊接；所述焊缝跟踪系统实现等离子弧焊枪的弧压实时调整和左右方向对中的实时控制。

本实施例具有如下工艺特点：

工艺特点:

(1)焊接效率高、焊接速度快，8mm以下板厚可实现一道成型焊焊接速度达到110-130mm/min。8mm厚度以下不锈钢覆面实现不开坡口和不留间隙焊接，8-10mm厚度不锈钢覆面可采用覆面表面开小坡口和不留间隙两道焊焊接，填充金属约为填丝TIG焊的三分之一，焊接效率比手工TIG焊提高约5～7倍。

(2)气体保护效果良好，易于制作和实现背面成型槽在覆面背面的安装，制作了不同长度规格的背面成型槽以适应不同长度的覆面工件。所焊接焊缝背面成型均匀美观，颜色金黄，成形易保证。

(3)降低了工艺对坡口高精度加工的要求：采用不开坡口和不留间隙的焊接工艺，焊接过程中设备对工件间隙具备自适应自动调节焊接工艺参数功能，大大降低了对坡口加工精度的要求。

(4)焊接辅助工装：针对核电不锈钢覆面施工现场作业条件，研制了专门的辅助装置和焊接工装，实现了20m以上直线长焊缝不间断连续焊接，极大程度上提高了焊接效率，改善了施工环境，降低了安全风险。

(5)焊接参数稳定，焊缝质量可靠：焊接工艺参数稳定，等离子弧能量集中，电流更稳定，熔透效果好，焊接过程热输入小，焊后变形小。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制作覆面板的背面保护成型槽，确定背面保护成型槽与覆面板的安装固定方式；

S2、进行薄板焊接工装夹具的设计和制作，确定夹具安装方式并进行安装；

S3、进行覆面板坡口、组对间隙的设计和加工；

S4、在覆面板的背面安装背面保护成型槽，之后进行覆面板的安装固定；

S5、安装焊接工装夹具，通过试验确定焊接工艺参数，确定等离子弧喷嘴类型；

S6、使用自动焊设备进行焊接施工。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，其特征在于，所述覆面板坡口为I型坡口。

3.根据权利要求1所述的一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，其特征在于，步骤S5中，还包括安装防错边装置，防止相邻覆面板错边。

4.根据权利要求1所述的一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，其特征在于，步骤S3中，还包括对坡口进行处理。

5.根据权利要求4所述的一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，其特征在于，对坡口的处理方法包括打磨和/或清洗。

6.根据权利要求1所述的一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，其特征在于，步骤S3中，还包括对相邻覆面板进行组对点焊。

7.根据权利要求1所述的一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，其特征在于，所述焊接工艺参数包括焊接主电流、焊枪喷嘴到工件距离、等离子弧电流范围、等离子弧气体流量范围、钨针内缩量中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，其特征在于，步骤S4中，背面保护成型槽的安装方法为：将背面保护成型槽置于覆面板背后，成型槽两端采用弯形夹夹持，成型槽中间采用两组真空吸盘连接杆装置压住成型槽顶端，调节真空吸盘连接杆在成型槽顶端的合适位置后，形成的压力压住成型槽顶部使成型槽与覆面板紧密贴合。

9.根据权利要求8所述的一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，其特征在于，还包括采用胶带或密封带密封成型槽与覆面板的贴合处。

10.根据权利要求1所述的一种不锈钢对接等离子弧自动焊焊接方法，其特征在于，步骤S6中焊接施工的步骤包括：

S601、等离子焊枪键接收到开始焊接指令，向等离子弧电源系统发出相应起弧指令；起弧后，电源系统稳定输出设定的电流和等离子电弧；同时，装载在等离子弧电源系统上的送丝机开始送丝并形成相应熔池；

S602、焊接小车系统同步接收到焊接开始指令，开始以设定速度运载等离子焊枪匀速运行；

S603、装载在焊接小车系统上的焊缝跟踪系统中的传感器开始探测焊缝坡口并反馈给控制系统，实现焊枪在焊缝坡口中左右位置偏移和弧压高度偏差的调节，使焊枪始终处于适于焊接的位置。

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