CN112191996B - 一种用于u型结构大厚度板对接焊工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法，U型结构大厚度板用于制造聚变堆壳体，其包括两个侧板和连接两个侧板的中间段；该方法包含以下步骤：(1)先进行侧板的焊接，形成两侧焊缝；(2)将中间段分成内侧和外侧，以对中间段进行两次焊接；先焊接中间段的内侧，形成内侧焊缝；内侧焊缝呈弓形，弓形以所述中间段的内侧的底边为弦，另一边为圆弧；(3)两侧焊缝靠近中间段的一端为收弧处；打磨或机加工两侧焊缝收弧处，使其与所述圆弧的虚拟延长线齐平；(4)进行所述中间段的外侧的焊接，形成外侧焊缝。本发明能够减少了对焊接设备的依赖性；降低了层间打磨和缺陷去除的难度。

Description

一种用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法
技术领域
本发明涉及聚变堆壳体焊接的技术领域，具体涉及一种用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法。
背景技术
聚变堆是当今世界科技界为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划，聚变能具有资源无限，不污染环境，不产生高放射性核废料等优点，是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途径之一。现有的聚变堆壳体材料为不锈钢316LN，结构为多段U型盒体(U型结构大厚度板)组焊而成，U型盒对接焊的示意图请参阅图1，截面主要尺寸图请参阅图2。焊缝10由两侧焊缝20和中间段30的焊缝组成，对接时中间段30最大厚度为360mm，焊接时先焊接两侧焊缝20，然后进行360mm厚焊缝焊接。
聚变堆运行时环境温度低至4K，对焊接接头低温性能要求很苛刻，埋弧焊暂时不能满足低温接头性能；不锈钢收缩量比碳钢和其它合金钢大，焊接变形量较大，需采用窄间隙自动氩弧焊进行焊接，对窄间隙焊枪及匹配的焊接设备要求非常高，目前国内缺少能够焊接此厚度的焊枪，所以需要进行工艺改进，通过已有焊接设备完成此焊缝焊接。
另外，传统焊接工艺方法及焊接顺序如图3所示，自动氩弧焊机进行两侧焊缝20同步立向上焊接，两侧壁焊接完成后进行中间段30平焊位置焊接。这种焊接工艺方法需要焊接360mm深坡口，对焊枪和焊接设备要求非常高；给焊接过程中层间打磨或缺陷去除大大的增加了难度；采用单侧焊接，变形较大。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法，以降低聚变堆壳体对接焊的难度。
为了达到上述目的，本发明提供了一种用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法，所述的U型结构大厚度板用于制造聚变堆壳体，所述的U型结构大厚度板包括两个侧板和连接两个侧板的中间段；所述的方法包含以下步骤：
(1)先进行所述的侧板的焊接，形成两侧焊缝；
(2)将所述的中间段分成内侧和外侧，以对所述的中间段进行两次焊接；先焊接所述的中间段的内侧，形成内侧焊缝；所述的内侧焊缝呈弓形，所述的弓形以所述中间段的内侧的底边为弦，另一边为圆弧；
(3)两侧焊缝靠近所述的中间段的一端为收弧处；打磨或机加工两侧焊缝收弧处，使其与所述圆弧的虚拟延长线齐平；
(4)进行所述中间段的外侧的焊接，形成外侧焊缝。
较佳地，该方法采用自动氩弧焊进行焊接。
较佳地，所述的内侧和外侧的坡口深度相等。
较佳地，所述的中间段的厚度为360mm，所述的内侧和外侧的坡口深度为250mm。
较佳地，所述的虚拟延长线为所述圆弧的端点的切线。
较佳地，该方法通过导轨固定焊机以进行焊接。
较佳地，步骤(1)中，使用两台焊机对两边的侧板同步进行焊接。
较佳地，步骤(1)中，焊接方向朝向所述的中间段。
较佳地，步骤(2)中，所述的导轨安装于所述的U型结构大厚度板的内部，并且具有与所述的圆弧同心的轨道。
较佳地，步骤(4)中，所述的导轨安装于所述的U型结构大厚度板的外侧，并且具有与所述的圆弧同心的轨道。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
相比传统焊接工艺方法，本发明中的方法能够降低坡口深度，减少了对焊枪及焊接设备的依赖性；降低了层间打磨和缺陷去除的难度；采用内外侧焊接减小了焊接过程中的变形。
附图说明
图中阴影部分代表已焊焊缝。
图1为U型盒体对接焊的示意图。
图2为U型盒体的尺寸图。
图3为传统焊接工艺方法及焊接顺序的示意图。
图4为采用本发明焊接方法的U型盒体的尺寸图。
图5为本发明焊接方法的示意图。
图6为实施例1对两侧焊缝同步进行焊接的示意图，其中图6的(a)为立体图，图6的(b)为截面图。
图7为实施例1进行中间段内侧焊缝焊接的示意图，其中图7的(a)为立体图，图7的(b)为截面图。
图8为实施例1打磨或机加工试件两侧焊缝收弧处的示意图，其中图8的(a)为打磨或机加工前的示意图，图8的(b)为打磨或机加工后的示意图。
图9为实施例1进行中间段外侧焊缝焊接的示意图，其中图9的(a)为立体图，图9的(b)为截面图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本发明提供了一种适用于U型结构360mm厚对接的焊接工艺方法，将360mm厚中间段分为两个部分，详细尺寸图见图4。
如图5所示，本发明可使用已有自动氩弧焊机进行焊接，图5的(a)为焊前U型结构的示意图，焊接工艺方法如下：
(1)请参阅图5的(b)，先进行两侧焊缝20同步进行立向上焊接；
(2)请参阅图5的(c)，中间段的内侧焊缝31焊接；内侧焊缝31呈弓形，底边为弦，另一边为弧；
(3)请参阅图5的(d)，打磨或机加工两侧焊缝20的收弧处21与中间段焊缝延长线齐平；
(4)请参阅图5的(e)，进行中间段的外侧焊缝32焊接。
将360mm厚中间段分为两个部分时，尽量确保两部分的坡口深度接近或相等。相比传统焊接工艺方法，本发明中的方法能够将360mm深坡口转换为内外侧分别为250mm深的坡口(图4中外侧坡口深250.7mm，内侧坡口深250mm)，减少了对焊枪及焊接设备的依赖性；降低了层间打磨和缺陷去除的难度；采用内外侧焊接减小了焊接过程中的变形。
实施例1
实施例1提供一种适用于U型结构(试件A与试件B)360mm厚对接的焊接工艺方法，图6至图9中未示出试件B。实施例1的方法步骤如下：
1.请参阅图6，使用两台焊机50对两侧焊缝20同步进行焊接，焊接位置为立向上焊，焊机50安装于导轨40上，沿导轨40向上焊接；
2.请参阅图7，将试件翻身至中间段朝下，安装导轨40，导轨40与焊缝圆弧同心。使用一台焊机50进行中间段内侧焊缝31焊接，焊接位置为小角度向下焊和小角度立向上焊；
3.请参阅图8，试件翻身至中间段朝上，打磨或机加工试件两侧焊缝20的收弧处21与中间段圆弧端处切线延长线齐平；
4.请参阅图9，安装导轨40，导轨40与焊缝圆弧同心。使用一台焊机50进行中间段外侧焊缝32焊接，焊接位置为小角度向上焊和小角度立向下焊。
综上所述，相比传统焊接工艺方法，本发明中的方法能够降低坡口深度，减少了对焊枪及焊接设备的依赖性；降低了层间打磨和缺陷去除的难度；采用内外侧焊接减小了焊接过程中的变形。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法，所述的U型结构大厚度板用于制造聚变堆壳体，所述的U型结构大厚度板包括两个侧板和连接两个侧板的中间段；其特征在于，所述的方法包含以下步骤：
(1)先进行所述的侧板的焊接，形成两侧焊缝；
(2)将所述的中间段分成坡口深度相等的内侧和外侧，以对所述的中间段进行两次焊接；先焊接所述的中间段的内侧，形成内侧焊缝；所述的内侧焊缝呈弓形，所述的弓形以所述中间段的内侧的底边为弦，另一边为圆弧；
(3)两侧焊缝靠近所述的中间段的一端为收弧处；打磨或机加工两侧焊缝收弧处，使其与所述圆弧的虚拟延长线齐平；
(4)进行所述中间段的外侧的焊接，形成外侧焊缝。
2.根据权利要求1所述的用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法，其特征在于，该方法采用自动氩弧焊进行焊接。
3.根据权利要求1所述的用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法，其特征在于，所述的中间段的厚度为360mm，所述的内侧和外侧的坡口深度为250mm。
4.根据权利要求1所述的用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法，其特征在于，所述的虚拟延长线为所述圆弧的端点的切线。
5.根据权利要求1所述的用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法，其特征在于，该方法通过导轨固定焊机以进行焊接。
6.根据权利要求5所述的用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法，其特征在于，步骤(1)中，使用两台焊机对两边的侧板同步进行焊接。
7.根据权利要求6所述的用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法，其特征在于，步骤(1)中，焊接方向朝向所述的中间段。
8.根据权利要求5所述的用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的导轨安装于所述的U型结构大厚度板的内部，并且具有与所述的圆弧同心的轨道。
9.根据权利要求5所述的用于U型结构大厚度板对接焊工艺方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的导轨安装于所述的U型结构大厚度板的外侧，并且具有与所述的圆弧同心的轨道。
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