CN111185721A - 一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法 - Google Patents

一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111185721A
CN111185721A CN201811360276.5A CN201811360276A CN111185721A CN 111185721 A CN111185721 A CN 111185721A CN 201811360276 A CN201811360276 A CN 201811360276A CN 111185721 A CN111185721 A CN 111185721A
Authority
CN
China
Prior art keywords
manufacturing
welding
plate
plate blank
arc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811360276.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111185721B (zh
Inventor
王晓宇
廖洪彬
武兴华
胡志强
秦超
王学芹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwestern Institute of Physics
Original Assignee
Southwestern Institute of Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwestern Institute of Physics filed Critical Southwestern Institute of Physics
Priority to CN201811360276.5A priority Critical patent/CN111185721B/zh
Publication of CN111185721A publication Critical patent/CN111185721A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111185721B publication Critical patent/CN111185721B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明属于制造方法，具体涉及一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法。它包括步骤：(1)与产品等厚度的弧形板材加工，流道方向平行于弧形的轴线；(2)在弧形板等直径弧线上采用线切割加工出流道形状；(3)对板坯进行清洗，去除油污和氧化层；(4)将板坯放置在平面模具上，用压条将板坯压平，置入真空或保护气氛炉中进行热处理；(5)采用激光焊接封焊流道。本发明的显著效果是：弧形板坯加工时能够进行激光/电子束焊接；减少加工量和压平难度；消除板坯内部应力，保证去掉模具后板坯的平面度；保证待焊接表面无氧化；用激光焊接减少焊接变形。

Description

一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法
技术领域
本发明属于制造方法，具体涉及聚变堆固态增殖剂包层内部含流道部件的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法。
背景技术
国际热核实验反应堆(ITER)是用来验证聚变能源科学技术可行性的一个国际合作研究计划项目。ITER的一个重要功能就是测试产氚包层实验模块，其主要目标就是为了实验验证和获取氚增殖的相关技术，这对将来发展聚变试验示范堆非常重要。国际上包括欧盟、日本、韩国以及印度在内的各个国家都在积极发展各自的ITER产氚包层实验模块。而我国经过科学的技术筛选后决定发展中国固态产氚包层实验模块(HCCBTBM)作为ITER项目的一个测试模块。
HCCBTBM中的U形冷却隔板是试验模块中的一个重要部件，起到冷却氚增殖区和中子倍增区的作用。U形冷却隔板结构如附图1，具有52个2.5mm×4.5mm的贯穿方孔形流道，直板加工的长度大于600mm。该部件流道内部流通高温高压冷却介质，失效后对系统危害极大，是关系安全的关键部件，对其制备过程的质量稳定性要求高，要求100％无损探伤。同时，该部件采用新开发的低活化铁素体/马氏体钢(RAFM钢)制造，该钢种的各种制造和焊接工艺还不成熟，各种制造工艺还需研究。
由于冷却隔板流道尺寸小，深度长，流道间距小，常规钻孔、穿孔等机械加工方法不能实现制造；现有制备方案为通过平板开槽后用装配封条，采用激光或电子束焊接封焊流道，每个流道需进行两次焊接(如附图2所示)，装配要求高，焊缝数量多，焊缝间隔小，焊接后检测难以实施，不能满足标准和设计要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种弧形板坯加工后焊接，从而单次焊缝实现细长流道封焊的工艺方法，减少50％的焊缝数量，减少制造时间和成本，减小焊接变形，提高了质量的稳定性；增大焊缝间距，使焊缝设计满足标准要求。
发明内容：一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，包括下述步骤：
(1)与产品等厚度的弧形板材加工，流道方向平行于弧形的轴线；
(2)在弧形板等直径弧线上采用线切割加工出流道形状；
(3)对板坯进行清洗，去除油污和氧化层；
(4)将板坯放置在平面模具上，用压条将板坯压平，置入真空或保护气氛炉中进行热处理；
(5)采用激光焊接封焊流道。
如上所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其中，所述(1)中，弧形板坯的内半径R按以下公式设定：
R＝bh/an
式中，b为产品最终板材宽度；h为板材厚度；a为加工流道的切口宽度；n为流道数量，上述参数由外部输入。
如上所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其中，a值的取值范围为，大于0，小于等于实际切口宽度。
如上所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其中，a值的取值范围为，大于0，小于等于实际切口宽度再减去0.1mm。
如上所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其中，所述(2)中，用线切割加工流道形状，线切割从流道中部开始加工。
如上所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其中，所述(3)中，柴油清洗表面油污，柴油清洗至少两遍，在超声波池内进行，用K200线切割除锈剂去除线切割表面，直到目测观察到金属光泽为止，采用酒精最终清洗，在超声波槽内进行。
如上所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其中，所述(4)中，板坯压平后，在真空和保护气氛下进行热处理，热处理温度为650～710℃，保温2～6h，炉冷到100℃以下出炉。
如上所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其中，所述(5)中，焊接需在氮气/氩气/氦气保护下进行，激光焊接功率参数为1500W～2000W，速度为2.5～3.5m/min。
如上所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其中，所述(5)中，焊接为电子束焊接进行。
如上所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其中，在步骤(5)后还增加下述步骤，(6)焊接后，进行进一步的热处理、清洗或加工以及检测测试。
本发明的显著效果是：弧形板坯加工时的R应在bh/an～bh/(a-0.1)n的范围内，以保证板坯压平后切口宽度小于0.1mm，能够进行激光/电子束焊接；采用线切割加工流道使加工的切口宽度较小，增大R值，减少加工量和压平难度；板坯热处理温度为650～700℃，保温2～6h，炉冷到100℃以下出炉，消除板坯内部应力，保证去掉模具后板坯的平面度；板坯必须在真空或保护气氛下进行热处理，以保证待焊接表面无氧化；用激光焊接减少焊接变形。通过该工艺方案制造的多孔平板焊缝少(一个流道仅一道焊缝)，焊缝质量高(焊缝强度大于母材，塑性和韧性接近母材)且产品焊接变形小。同时，将原角焊缝转变为对接焊缝，减小了施焊难度和焊缝检测难度。
附图说明
图1本发明所涉及氦冷固态增殖剂实验包层模块冷却隔板示意图。
图2现用的氦冷固态增殖剂实验包层模块冷却隔板流道封焊示意图。
图3本发明的氦冷固态增殖剂实验包层模块冷却隔板流道制造流程图。
具体实施方式
一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，包括下述步骤：
(1)与产品等厚度的弧形板材加工，流道方向平行于弧形的轴线；
(2)在弧形板等直径弧线上采用线切割加工出流道形状；
(3)对板坯进行清洗，去除油污和氧化层；
(4)将板坯放置在平面模具上，用压条将板坯压平，置入真空或保护气氛炉中进行热处理；
(5)采用激光焊接封焊流道；
(6)焊接后根据需要，进行进一步的热处理、清洗或加工以及检测测试。
所述(1)中，弧形板坯的内半径R按以下公式设定：
R＝bh/an
式中，b为产品最终板材宽度；h为板材厚度；a为加工流道的切口宽度；n为流道数量，上述参数由外部输入。
在设定a值时，不能大于实际切口宽度，可以小于实际切口宽度0.1mm以内，以保证板坯能够弯曲压平并保证切口处的间隙小于0.1mm。
所述(2)中，用线切割加工流道形状，能够减少切口宽度，进而增大弧形板坯的R值，减少加工量和后期压平的难度；线切割从流道中部开始加工，保证焊缝在流道中部。
所述(3)中，柴油清洗表面油污，柴油清洗至少两遍，在超声波池内进行。用K200线切割除锈剂去除线切割表面，直到观察到金属光泽为止。采用酒精最终清洗，在超声波槽内进行。以保证将先切割过程中产生的表面氧化成和重熔层去除掉，表面无污染物。
所述(4)中，板坯压平后，需要真空和保护气氛下进行热处理，以防止热处理氧化，影响焊接质量。
所述(4)中，板坯压平后，热处理温度为650～710℃，保温2～6h，炉冷到100℃以下出炉，以实现板坯内部应力完全消除，保证模具和压板去除后板坯的平面度；
所术(5)中，焊接需在氮气/氩气/氦气保护下进行，激光焊接功率参数为1500W～2000W，速度为2.5～3.5m/min，以保证焊接质量。
所术(5)中，焊接需在氮气/氩气/氦气保护下或在真空中进行，激光焊接功率参数为1500W～2000W，速度为2.5～3.5m/min，以保证焊接质量。
所述(5)中，焊接也可以采用电子束焊接进行。
现以氦冷固态增殖剂实验包层模块冷却隔板流道加工制造为例进一步说明。
中国固态产氚包层实验模块设计中采用核工业西南物理研究院研究自主研发的中国低活化铁素体/马氏体钢1号(CLF-1)进行制造。
(1)加工CLF-1钢的弧形板材，流道方向平行于弧形的轴线；弧形板的半径R根据R＝bh/an，其中b＝340mm，h＝5mm，n＝52，a在0.15～0.2之间，计算得到R范围为：163～218mm之间，取值200mm
(2)在弧形板等直径弧线上采用线切割加工出流道形状；
(3)对板坯进行清洗。柴油清洗表面油污，柴油清洗至少两遍，在超声波池内进行。用K200线切割除锈剂去除线切割表面，知道观察到金属光泽为止。采用酒精最终清洗，在超声波槽内进行。
(4)将板坯放置在平面模具上，用压条将板坯压平，置入氮气保护气氛，炉中进行热处理，氮气纯度大于99.99％；热处理温度为650～700℃，保温2～6h，炉冷到100℃以下出炉。
(5)氮气保护下，激光焊接流道，功率参数为1500W～2000W，速度为2.5～3.5m/min。
通过该工艺方案制造的多流道平板，一个流道仅一道焊缝，焊缝间距大于两倍焊接厚度，满足标准要求，焊接变形明显减小，焊缝强度大于母材，塑性和韧性接近母材。

Claims (10)

1.一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)与产品等厚度的弧形板材加工，流道方向平行于弧形的轴线；
(2)在弧形板等直径弧线上采用线切割加工出流道形状；
(3)对板坯进行清洗，去除油污和氧化层；
(4)将板坯放置在平面模具上，用压条将板坯压平，置入真空或保护气氛炉中进行热处理；
(5)采用激光焊接封焊流道。
2.如权利要求1所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其特征在于：所述(1)中，弧形板坯的内半径R按以下公式设定：
R＝bh/an
式中，b为产品最终板材宽度；h为板材厚度；a为加工流道的切口宽度；n为流道数量，上述参数由外部输入。
3.如权利要求2所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其特征在于：a值的取值范围为，大于0，小于等于实际切口宽度。
4.如权利要求3所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其特征在于：a值的取值范围为，大于0，小于等于实际切口宽度再减去0.1mm。
5.如权利要求2所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其特征在于：所述(2)中，用线切割加工流道形状，线切割从流道中部开始加工。
6.如权利要求2所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其特征在于：所述(3)中，柴油清洗表面油污，柴油清洗至少两遍，在超声波池内进行，用K200线切割除锈剂去除线切割表面，直到目测观察到金属光泽为止，采用酒精最终清洗，在超声波槽内进行。
7.如权利要求2所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其特征在于：所述(4)中，板坯压平后，在真空和保护气氛下进行热处理，热处理温度为650～710℃，保温2～6h，炉冷到100℃以下出炉。
8.如权利要求2所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其特征在于：所述(5)中，焊接需在氮气/氩气/氦气保护下进行，激光焊接功率参数为1500W～2000W，速度为2.5～3.5m/min。
9.如权利要求2所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其特征在于：所述(5)中，焊接为电子束焊接进行。
10.如权利要求1～9中任意一个权利要求所述的一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法，其特征在于：在步骤(5)后还增加下述步骤，(6)焊接后，进行进一步的热处理、清洗或加工以及检测测试。
CN201811360276.5A 2018-11-15 2018-11-15 一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法 Active CN111185721B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811360276.5A CN111185721B (zh) 2018-11-15 2018-11-15 一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811360276.5A CN111185721B (zh) 2018-11-15 2018-11-15 一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111185721A true CN111185721A (zh) 2020-05-22
CN111185721B CN111185721B (zh) 2021-11-12

Family

ID=70704455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811360276.5A Active CN111185721B (zh) 2018-11-15 2018-11-15 一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111185721B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112589467A (zh) * 2020-12-27 2021-04-02 山东盛阳金属科技股份有限公司 一种酸洗钛板焊接装置及其焊接工艺

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2497939A1 (fr) * 1981-01-14 1982-07-16 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation de conduits dans une plaque
CN1760604A (zh) * 2005-10-27 2006-04-19 中国科学院上海技术物理研究所 一种用于斯特林制冷机的热端散热器
US20070163120A1 (en) * 2000-12-22 2007-07-19 Hitachi Cable, Ltd. Cooling Plate and Manufacturing Method Thereof, and Sputtering Target and Manufacturing Method Thereof
CN101332557A (zh) * 2008-07-25 2008-12-31 中国科学院等离子体物理研究所 一种适用于聚变堆包层含流道部件的制造工艺
CN102059513A (zh) * 2010-11-23 2011-05-18 南车南京浦镇车辆有限公司 铁路客车整体式底架牵引梁制造工艺
CN103753011A (zh) * 2014-01-13 2014-04-30 太原太航科技有限公司 利用电子束焊机焊接极薄壁管的夹具及其焊接工艺
US20150013952A1 (en) * 2013-07-11 2015-01-15 Takubo Machine Works Co., Ltd. Heat Exchanger
CN104400203A (zh) * 2014-10-09 2015-03-11 中国科学院合肥物质科学研究院 一种适用于马氏体钢高密度流道封装成型的电子束焊接工艺
FR3014342B1 (fr) * 2013-12-06 2016-05-06 Commissariat Energie Atomique Procede d'usinage de piece de forme complexe et de faible epaisseur.
CN106869713A (zh) * 2017-02-28 2017-06-20 西安交通大学 一种具有防结冰功能的机库大门门体结构及其制造工艺
CN107570974A (zh) * 2017-10-16 2018-01-12 中国核动力研究设计院 一种矩形流道板引压焊接工艺
CN108098257A (zh) * 2016-11-25 2018-06-01 核工业西南物理研究院 一种热核聚变堆增强热负荷第一壁手指部件的加工方法
CN108247283A (zh) * 2016-12-29 2018-07-06 核工业西南物理研究院 一种超长超细异形多流道冷却板的加工制造方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2497939A1 (fr) * 1981-01-14 1982-07-16 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation de conduits dans une plaque
US20070163120A1 (en) * 2000-12-22 2007-07-19 Hitachi Cable, Ltd. Cooling Plate and Manufacturing Method Thereof, and Sputtering Target and Manufacturing Method Thereof
CN1760604A (zh) * 2005-10-27 2006-04-19 中国科学院上海技术物理研究所 一种用于斯特林制冷机的热端散热器
CN101332557A (zh) * 2008-07-25 2008-12-31 中国科学院等离子体物理研究所 一种适用于聚变堆包层含流道部件的制造工艺
CN102059513A (zh) * 2010-11-23 2011-05-18 南车南京浦镇车辆有限公司 铁路客车整体式底架牵引梁制造工艺
US20150013952A1 (en) * 2013-07-11 2015-01-15 Takubo Machine Works Co., Ltd. Heat Exchanger
FR3014342B1 (fr) * 2013-12-06 2016-05-06 Commissariat Energie Atomique Procede d'usinage de piece de forme complexe et de faible epaisseur.
CN103753011A (zh) * 2014-01-13 2014-04-30 太原太航科技有限公司 利用电子束焊机焊接极薄壁管的夹具及其焊接工艺
CN104400203A (zh) * 2014-10-09 2015-03-11 中国科学院合肥物质科学研究院 一种适用于马氏体钢高密度流道封装成型的电子束焊接工艺
CN108098257A (zh) * 2016-11-25 2018-06-01 核工业西南物理研究院 一种热核聚变堆增强热负荷第一壁手指部件的加工方法
CN108247283A (zh) * 2016-12-29 2018-07-06 核工业西南物理研究院 一种超长超细异形多流道冷却板的加工制造方法
CN106869713A (zh) * 2017-02-28 2017-06-20 西安交通大学 一种具有防结冰功能的机库大门门体结构及其制造工艺
CN107570974A (zh) * 2017-10-16 2018-01-12 中国核动力研究设计院 一种矩形流道板引压焊接工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
叶兴福: "ITER TBM 第一壁制造方法与样件试制", 《核聚变与等离子体物理》 *
王琦杰，曹启祥，赵周，冯开明: "中国氦冷固态增值剂试验包层模块第一壁的改进设计与分析", 《核聚变与等离子体物理》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112589467A (zh) * 2020-12-27 2021-04-02 山东盛阳金属科技股份有限公司 一种酸洗钛板焊接装置及其焊接工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN111185721B (zh) 2021-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210170487A1 (en) Method for eliminating cracks in rené 104 nickel-based superalloy prepared by laser additive manufacturing
RU2388582C2 (ru) Плакированные основы из сплавов и способ их изготовления
CN102672447B (zh) 一种高纯镍带的制造方法
CN100586638C (zh) 一种适用于聚变堆包层含流道部件的制造工艺
CN104148896A (zh) 一种gh4169高温合金半环制造方法
CN109693072B (zh) 一种825/x70/825双面复合板及其生产方法
CN111185721B (zh) 一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法
CN108188659A (zh) 一种钢坯的制造工艺
CN108213713B (zh) 一种基于脉冲激光和连续激光增材的薄壁零部件复合修复方法
CN108098257A (zh) 一种热核聚变堆增强热负荷第一壁手指部件的加工方法
Elkin et al. Pulsed laser welding of Zr1% Nb alloy
CN112756909A (zh) 一种大口径Ti35钛合金管材的制备方法
CN102764961B (zh) 一种利用连铸板坯制造150-400mm厚碳素结构钢板的工艺
CN113510216A (zh) 一种铌钨合金环形件锻造成形方法
CN102773243A (zh) 一种利用废旧钢板生产中厚板材的方法
CN107282854B (zh) 一种核电用护环的成形方法
CN106623419B (zh) 定膨胀合金带材的冷轧生产方法
CN111036812B (zh) 一种金属复合产品结合界面氧化物控制方法
CN101811137A (zh) 一种TiAl基合金轧制板材的制备方法
CN102009325B (zh) 提高哈氏合金导电辊焊缝耐腐蚀性能的方法
CN109175659A (zh) 一种金属复合产品结合界面定位方法
CN114505652A (zh) 一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法
JP5050537B2 (ja) 厚鋼板の切断方法
Gwon et al. Development of fabrication technologies for the first wall of the HCCR blanket
CN111014303A (zh) 一种大口径薄壁钛焊管无缝化处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant