CN112719535A

CN112719535A - 一种管子管板堵头及焊接方法

Info

Publication number: CN112719535A
Application number: CN202011547837.XA
Authority: CN
Inventors: 吕映宾; 陈石磊; 许杰; 张茂龙
Original assignee: Shanghai Electric Nuclear Power Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Electric Nuclear Power Equipment Co Ltd
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2021-04-30

Abstract

本发明提供一种管子管板堵头及焊接方法，用于对管子管板进行堵管焊接，所述堵头为薄壁中空的圆管，且一端封闭，在进行堵管焊接时，所述堵头安装于管孔内，开口端接近管板表面并与所述管孔通过焊接连接。这种堵头形式适用于不加丝自动氩弧焊工艺进行焊接。本发明提供的方案能够保证焊接质量和设备的稳定可靠运行，避免焊工焊接时受到辐射。

Description

一种管子管板堵头及焊接方法

技术领域

本发明涉及蒸汽发生器在役维修技术领域，特别涉及一种管子管板堵头及焊接方法。

背景技术

在核岛主设备蒸汽发生器中，大量用到管子管板焊接这种接头形式，管子管板焊缝数量多，质量要求高，一旦管子管板焊接接头出现缺陷，就涉及到管子管板堵头焊接，这种管子管板堵管的操作会在压力容器制造厂里使用，也会在核电站的运行维护时使用。

现在国内外大多数制造厂采用手工氩弧焊的工艺来进行管子管板堵头的焊接，手工氩弧焊焊接效率低，焊接质量受焊工技能水平影响大，尤其是随着国内外核电站服役年限的增加，蒸汽发生器管子管板焊接接头需要返修的情况会越来越多，如果服役中的蒸汽发生器需要堵管，焊接位置为仰焊，焊接工位布置困难，焊接质量难以保证，且服役中的蒸汽发生器一侧具有放射性，焊工进入时对身体危害大。

现有的堵头形式都为如图1a和图1b所示的实心堵头，这种实心堵头一般通过锤击等方式与管孔进行定位，焊接一般采用手工氩弧焊，焊接质量不稳定，如果采用自动氩弧焊，焊接机头定位困难，焊接质量无法保证，堵头焊完后只通过焊缝与管孔连接，焊缝前后缺少保护，很容易造成焊缝失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种管子管板堵头及焊接方法，以解决现有技术中管子管板焊接质量不稳定、焊接时焊工受到辐射的问题。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种管子管板堵头，用于对管子管板进行堵管焊接，其特征在于，所述堵头为薄壁中空的圆管，且一端封闭；

在进行堵管焊接时，所述堵头安装于管孔内，开口端接近管板表面并与所述管孔通过焊接连接。

进一步的，在上述管子管板堵头中，所述堵头的材质与换热管的材质相同。

进一步的，在上述管子管板堵头中，所述堵头的长度为55mm～100mm。

进一步的，在上述管子管板堵头中，所述堵头的中空部分的壁厚为1 mm～1.5mm。

进一步的，在上述管子管板堵头中，所述堵头的中空部分的长度为 40mm～85mm。

一种采用如上文所述的管子管板堵头对管子管板进行堵管焊接的焊接方法，包括以下步骤：

S1、针对需要堵管的目标管孔，把原管子管板焊缝加工至与管板表面齐平；

S2、测量所述目标管孔的内径，分别将所述目标管孔的内径和所述堵头的外径加工至合适的尺寸；

S3、将所述堵头放入所述目标管孔内，对所述堵头开口端的第一长度内进行胀接；

S4、采用不加丝自动氩弧焊，对所述目标管孔与所述堵头进行焊接；

S5、焊后对所述堵头开口端的第二长度内进行胀接，所述第二长度大于所述第一长度。

进一步的，在上述焊接方法中，还包括：

S6、对所述目标管孔和所述堵头的焊缝进行目视检查和/或液体渗透检查。

进一步的，在上述焊接方法中，所述管板表面具有一层堆焊层，所述堵头开口端的端部位于所述堆焊层范围内。

进一步的，在上述焊接方法中，在步骤S4中，把焊枪由所述开口端插入所述堵头内部，利用定位芯轴对所述焊枪进行固定。

进一步的，在上述焊接方法中，步骤S4采用不加丝单层单道自动氩弧焊焊接，焊接位置为全位置焊或仰焊。

本发明提供的管子管板堵头的结构形式与现有的实心堵头相比，具有如下优点：

1)薄壁中空的堵头不会像实心的堵头那样突出管板表面，运行时不会干扰流体流动；

2)实心的堵头通过锤击等手段定位堵头和管板，锤击的力度无法控制，每次定位的精度不尽相同，而且容易对管子和管板堆焊层造成破坏，薄壁中空的堵头焊接前通过胀管进行定位，定位更加准确，有利于保证焊接质量；

3)薄壁中空的堵头焊接接头形式类似于管子管板焊缝，更容易实现自动焊接，而且可以与管子管板焊缝共用胀管设备和焊接设备；

4)堵头接头型式与管子管板接头类似，自动焊工艺成熟可靠，质量可得到保证；

5)实心的堵头只能通过手工焊接，自动焊接时钨棒准确定位困难，薄壁中空的堵头可以通过管子管板焊机的定位芯轴进行准确定位，保证焊接质量；

6)实心的堵头焊完后只通过焊缝与管板连接，运行中会由于应力和振动等因素导致焊缝破坏，薄壁中空的堵头焊完后进行较大长度的胀接，使堵头与管孔内壁紧密连接，消除了堵头与管孔之间的间隙，防止焊接不均匀以及工作过程中振动导致焊缝产生疲劳破坏；

7)薄壁空心堵头拘束降低，焊接残余应力降低，可提高堵头焊缝的可靠性和寿命。

本发明提供的管子管板堵头的焊接方法与现有的技术相比，具有如下优点：

1)焊前加工管子管板焊缝至与管板表面齐平，使堵头与管板表面的相对位置保持一致，保证焊接质量；

2)焊前机加工管孔内壁和堵头外壁，消除了管孔内径不均匀的情况，使堵头与管孔内壁贴合良好，保证焊接质量；

3)焊接前的胀管操作固定了堵头与管孔的相对位置，可以根据试验好的参数进行焊接，焊接质量更加稳定；

4)焊接时采用不加丝自动氩弧焊接，容易实现远程控制焊接，适合于全位置焊和仰焊等各种焊接位置，解决了手工氩弧焊质量不稳定，以及焊工难以到达区域的焊接问题；

5)焊接后的胀接操作消除了堵头与管孔非焊接区域的间隙，使堵头与管孔连接更加紧密，防止液体或杂质进入产生腐蚀导致焊缝失效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1a、图1b为现有的两种实心堵头的结构图；

图2为本发明一实施例提供的管子管板堵头的结构图；

图3为管孔加工示意图；

图4为堵头加工示意图；

图5为管孔与堵头装配和胀接示意图；

图6为管孔与堵头焊接示意图；

图7为钨棒位置示意图；

图8为焊接电流曲线；

图9为焊接电压曲线。

附图标记如下：

100-堵头，101-开口端，102-封闭端；

200-管子管板，201-管板，202-换热管，2011堆焊层，204管孔；

300-定位芯轴；

400钨棒；

500-保护气罩。

具体实施方式

以下结合附图2～9和具体实施方式对本发明提出的管子管板堵头及焊接方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

本发明提供的管子管板堵头用于对管子管板进行堵管焊接，如图2所示，所述堵头100为薄壁中空的圆管，第一端具有开口(即开口端101)，第二端封闭(即封闭端102)。在进行堵管焊接时，如图5所示，所述堵头100安装于管孔204内，所述封闭端位于管孔204内部，所述开口端101靠近管板201 表面并与所述管孔204通过焊接连接。

优选的，所述堵头100的材质与换热管202的材质相同。

优选的，所述堵头100的长度为55mm～100mm，其中，中空部分的长度为40mm～85mm，中空部分的壁厚为1mm～1.5mm，优选为1.1mm。上述参数可根据实际情况确定，本发明对此不作限定。

本发明还提供一种采用如上文所述的管子管板堵头对管子管板进行堵管焊接的焊接方法，包括以下步骤：

S1、针对需要堵管的目标管孔204，把原管子管板焊缝加工至与管板201 表面齐平；

S2、测量所述目标管孔204的内径，分别将所述目标管孔204的内径和所述堵头100的外径加工至合适的尺寸，使所述目标管孔204内壁和所述堵头100外壁能够尽量贴合；

S3、将所述堵头100放入所述目标管孔204内，对所述堵头100开口端 101的第一长度内进行胀接，使所述堵头100与管板201表面保持在一个相对固定的位置；

S4、采用不加丝自动氩弧焊，对所述目标管孔204与所述堵头100进行焊接；

S5、焊后对所述堵头100开口端101的第二长度内进行胀接，使堵头100 与目标管孔204连接更加紧密，所述第二长度大于所述第一长度。

优选的，还包括S6、对所述目标管孔204和所述堵头100的焊缝进行目视检查和/或液体渗透检查。

优选的，如图3和图5所示，所述管板201表面具有一层堆焊层2011，所述堵头100开口端101的端部位于所述堆焊层2011范围内，如此，通过所述堆焊层203可以作为焊料从而实现不加丝自动氩弧焊。

优选的，如图6所示，在步骤S4中，把焊枪的定位芯轴300由所述开口端201插入所述堵头100内部，利用定位芯轴300对所述焊枪进行固定。

优选的，步骤S4采用不加丝单层单道自动氩弧焊焊接，焊接位置为全位置焊或仰焊。

请参考图3～图9，下面以一个具体实施例对本发明提供的新的堵头结构形式及适用于这种堵头形式的自动氩弧焊工艺进行介绍，具体实施工艺如下：

1、针对需要堵管的管孔204，通过机加工的方式把原管子管板焊缝加工至与管板201表面齐平；

2、测量需要堵管的管孔204内径D，然后分别加工需要堵管的管孔204 内径到

加工堵头100外径到

管孔204的加工如图3所示，堵头100的加工如图4所示；

3、把堵头100放入加工后的管孔204里面，堵头100低于管板201表面约2mm，对堵头100开口端101的0～10mm长度(即第一长度L1)内进行定位胀接，胀接力为4.7～5.3N·m，如图5所示；

4、对管孔204与堵头100进行焊接，采用不加丝自动氩弧焊，焊接要求见下文描述，焊接示意图如图7所示；

5、焊后对堵头100开口端101的0～25mm长度(即第二长度L2)内进行胀接，胀接压力为3200±100bar，如图5所示；

6、对焊缝进行100％目视检查(VT)及100％液体渗透检查(PT)。

针对堵头100与管孔204的不加丝自动氩弧焊接，具体描述如下：

a)焊接前准备：

1)焊接前装配：对管孔204及堵头100开口端101焊接区域内进行清理，清理待焊面及边缘，应无水渍、无氧化物、无油污、无积渣和其他任何可能影响焊接质量的外来物质；

2)把焊枪的定位芯轴300插入堵头100的内部，利用定位芯轴300将焊枪固定；

3)调节焊枪的钨棒400位置，使钨棒400垂直于堆焊层2011表面，钨棒400尖端对准剩余换热管202的内壁，偏差L＝±0.2mm，并且距离堆焊层 2011表面H＝0.5～1.5mm，如图7所示；

4)按照设定好的焊接程序，将钨棒400沿堵头100外壁行走一遍，检查钨棒400与堵头100的相对位置。

b)焊接：

1)采用不加焊丝单层单道自动氩弧焊接，焊接位置为全位置焊或仰焊；

2)焊接时从9点钟位置起弧，顺时针旋转400°～410°，焊接速度为 188-235mm/min；

3)焊接保护气体为95％Ar+5％H₂，流量为8～15L/min；

4)基值电流IB＝40±5A，基值电流持续时间TB＝63～69ms，峰值电流 IH＝80±5A，峰值电流持续时间TH＝78～84ms，脉冲电流IP＝120±5ms，脉冲电流持续时间TP＝12～18ms，焊接电流曲线如图8所示；焊接电压为8～18V，焊接电压曲线如图9所示。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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

1.一种管子管板堵头，用于对管子管板进行堵管焊接，其特征在于，所述堵头为薄壁中空的圆管，且一端封闭；

2.如权利要求1所述的管子管板堵头，其特征在于，所述堵头的材质与换热管的材质相同。

3.如权利要求1所述的管子管板堵头，其特征在于，所述堵头的长度为55mm～100mm。

4.如权利要求1所述的管子管板堵头，其特征在于，所述堵头的中空部分的壁厚为1mm～1.5mm。

5.如权利要求1所述的管子管板堵头，其特征在于，所述堵头的中空部分的长度为40mm～85mm。

6.一种采用如权利要求1～5任一项所述的管子管板堵头对管子管板进行堵管焊接的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，还包括：

8.如权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述管板表面具有一层堆焊层，所述堵头开口端的端部位于所述堆焊层范围内。

9.如权利要求8所述的焊接方法，其特征在于，在步骤S4中，把焊枪由所述开口端插入所述堵头内部，利用定位芯轴对所述焊枪进行固定。

10.如权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，步骤S4采用不加丝单层单道自动氩弧焊焊接，焊接位置为全位置焊或仰焊。