CN112975068A - 高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法 - Google Patents

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沈三仕
康增保
林健
孙朝朋
刘虎东
林强
常林
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Abstract

本发明属于焊接技术，具体一种高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法，采用焊接材料为ER321加工成焊丝，焊丝直径为φ1.6，在管道焊缝位置加工T型坡口，在管道圆周方向均匀点焊3‑4个焊点进行最终组对固定采用钨极气体保护焊进行封底层焊接，不加焊丝，采用钨极气体保护焊进行填充层焊接和盖面层焊接，加焊丝，能有效控制管道焊接变形、缩颈以及确保内部余高满足‑0.4‑0mm的要求，最终确保球路管道焊接质量。

Description

高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法
技术领域
本发明属于焊接技术，具体涉及一种高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法。
背景技术
高温气冷堆核电站燃料装卸系统球路管道是用于输送燃料球的工艺管道，材质为奥氏体不锈钢06Cr18Ni11Ti，该管道焊后要求内部余高满足-0.4～0mm范围内且必须保证小于管道内径尺寸1mm的球形试验件顺利通过通球试验。若采用常规奥氏体不锈钢焊接工艺除了在焊后会产生一定的焊接变形和缩颈之外，焊缝内部余高很难满足-0.4～0mm的要求，进而影响通球试验顺利通过。
现有技术中焊接材料为ER321，但焊丝规格常规选用φ2.0，因焊丝规格较大时，所使用焊接电流也较大，进而焊丝熔化后的熔敷金属量也较多。当电流大时容易出现焊接变形和缩颈，熔敷金属多时在焊缝内部容易出现超标余高。故此只有通过选择合适焊丝规格，进而减小焊接电流、减少熔敷金属量加之合适焊接工艺才能保证焊接质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法，能够有效控制管道焊接变形、缩颈以及确保内部余高满足-0.4～0mm的高温气冷堆焊接工艺要求。
本发明的技术方案如下：
高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法，包括如下步骤：
1)准备焊接材料；
焊接材料为ER321加工成焊丝；
2)部件坡口加工
在管道焊缝位置加工T型坡口；
3)部件组对
在管道圆周方向均匀点焊3-4个焊点进行最终组对固定；
4)焊接
采用钨极气体保护焊进行封底层焊接，不加焊丝；
采用钨极气体保护焊进行填充层焊接，加焊丝；
采用钨极气体保护焊进行盖面层焊接，加焊丝。
焊丝直径为φ1.6。
T形坡口的钝边宽a为1-3mm，钝边伸出长度b2-2.5mm，反向坡口厚度c≤1mm。
所述步骤3)中：对接焊缝错边量＜0.2mm，对接焊缝坡口间隙为0mm。
所述步骤4)的封底层焊接中，
焊接电压为10-12V，焊接电流为90-100A，焊接速度为4-6cm/min，正面氩气保护气体流量10-20L/min。
所述步骤4)的填充层焊接中，
焊接电压为8-13V，焊接电流为80-105A，焊接速度为4-6cm/min，正面氩气保护气体流量10-20L/min。
所述步骤4)的盖面层焊接中，
焊接电压为9-14V，焊接电流为90-110A，焊接速度为4-6cm/min，正面氩气保护气体流量10-20L/min。
所述步骤4)的封底层焊接、填充层焊接和盖面层焊接，各个层间温度≤50℃。
本发明的显著效果如下：
采用T形坡口，钝边为1-3mm，钝边伸出长度2-2.5mm，端部内侧倒角(反向坡口)且厚度方向≤1mm；组对要求对接焊缝错边量＜0.2mm，对接焊缝坡口间隙为0mm；焊接材料为ER321，焊丝规格为φ1.6，有效控制管道焊接变形、缩颈以及确保内部余高满足-0.4-0mm的要求，最终确保球路管道焊接质量。
另外，层间温度≤50℃，打底层采用手工钨极气体保护焊、不加焊丝方式进行封底层焊接，利用焊接电弧高温，使母材自熔达到焊接效果。
现有技术中，采用V形坡口，其他技术参数也相差很多，设计要求燃料装卸系统球路管道焊缝内部余高必须满足-0.4～0mm的要求，即焊缝内壁不能有焊缝余高且内凹不超过0.4mm，此外，还必须保证小于管道内径尺寸1mm的球形试验件顺利通过通球试验。
现有焊接技术焊后焊缝内部余高一般在1-3mm左右，即超出设计焊缝内部余高要求；此外焊后很容易出现管道焊接角变形和缩颈，继而无法通过通球试验。
附图说明
图1为管道焊缝位置加工T型坡口示意图。
具体实施方式
下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
步骤1、准备焊接材料
选择焊接材料为ER321，焊丝规格优选为φ1.6
步骤2、部件坡口加工
在管道焊缝位置加工T型坡口，如图1所示。
将管道焊缝常规加工坡口形式改为T形坡口。
T形坡口的技术参数为：钝边宽a为1-3mm，钝边伸出长度b2-2.5mm，端部内侧倒角(反向坡口)厚度c≤1mm。
现有技术一般采用V形坡口，只适合于一般管道焊接要求，但当内壁余高和焊接变形有特殊要求时，无法满足设计要求。
步骤3、部件组对
关键参数：对接焊缝错边量＜0.2mm：对接焊缝坡口间隙为0mm，0mm代表焊缝坡口组对时不留间隙。
在管道圆周方向采用ER321焊丝均匀点焊3-4个焊点进行最终组对固定。
步骤4、焊接
4.1.封底层焊接
采用钨极气体保护焊、不加焊丝方式进行封底层焊接，利用焊接电弧高温，使母材自熔达到焊接效果，焊接电压为10-12V，焊接电流为90-100A，焊接速度为4-6cm/min，正面氩气保护气体流量10-20L/min；
4.2.填充层焊接
采用钨极气体保护焊进行填充层焊接，焊接材料为ER321，焊丝规格为φ1.6，焊接电压为8-13V，焊接电流为80-105A，焊接速度为4-6cm/min，正面氩气保护气体流量10-20L/min；
4.3盖面层焊接
采用钨极气体保护焊进行盖面层焊接，焊接材料为ER321，焊丝规格为φ1.6，焊接电压为9-14V，焊接电流为90-110A，焊接速度为4-6cm/min，正面氩气保护气体流量10-20L/min；
在上述三个焊接过程中，各个层间温度≤50℃；
层间温度是指焊接下一层时的焊缝温度。
每道焊缝均采用分段对称焊接方式，即按管道圆周四等分或六等分焊缝，然后对称焊接每段焊缝；
上述三个焊接过程中，打底层与现有技术是明显不一致的，区别是，本发明中要求打底层不加焊丝，而现有技术是添加焊丝。
焊接电流、氩气保护气体流量组合成一套最佳工艺，是几个参数共同配合使用才能保证的。而现有技术焊接电流参数范围更大，所使用的其他参数即使不配合出最佳范围也不影响焊接质量。
采用原有焊接工艺，打底添加焊丝的话焊缝内部会出现超标余高，无法满足设计要求。
上述三个焊接层，可以按照下述方法定义。
焊接过程中从坡口底部焊到坡口表面，坡口底部的焊层通常叫打底层，中间的焊层叫填充层，坡口表面的叫盖面层。对于管道来讲，每层焊接都是焊接一圈，焊完一圈就算一层结束，接着焊接下一层。当然也可以选择在三种焊接层的每一个层架焊接圈数。

Claims (8)

1.高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)、准备焊接材料；
焊接材料为ER321加工成焊丝；
2)部件坡口加工
在管道焊缝位置加工T型坡口；
3)部件组对
在管道圆周方向均匀点焊3-4个焊点进行最终组对固定；
4)焊接
采用钨极气体保护焊进行封底层焊接，不加焊丝；
采用钨极气体保护焊进行填充层焊接，加焊丝；
采用钨极气体保护焊进行盖面层焊接，加焊丝。
2.如权利要求1所述的高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法，其特征在于：焊丝直径为φ1.6。
3.如权利要求1所述的高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法，其特征在于：T形坡口的钝边宽a为1-3mm，钝边伸出长度b2-2.5mm，反向坡口厚度c≤1mm。
4.如权利要求1所述的高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法，其特征在于，所述步骤3)中：对接焊缝错边量＜0.2mm，对接焊缝坡口间隙为0mm。
5.如权利要求1所述的高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法，其特征在于：所述步骤4)的封底层焊接中，
焊接电压为10-12V，焊接电流为90-100A，焊接速度为4-6cm/min，正面氩气保护气体流量10-20L/min。
6.如权利要求5所述的高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法，其特征在于：所述步骤4)的填充层焊接中，
焊接电压为8-13V，焊接电流为80-105A，焊接速度为4-6cm/min，正面氩气保护气体流量10-20L/min。
7.如权利要求7所述的高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法，其特征在于：所述步骤4)的盖面层焊接中，
焊接电压为9-14V，焊接电流为90-110A，焊接速度为4-6cm/min，正面氩气保护气体流量10-20L/min。
8.如权利要求1所述的高温气冷堆核电站一种球路管道焊接方法，其特征在于：所述步骤4)的封底层焊接、填充层焊接和盖面层焊接，各个层间温度≤50℃。
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