CN113333941A - 核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝自动跟踪式激光焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝自动跟踪式激光焊接方法，采用连续激光焊接工艺方法，适用母材厚度＜1mm，焊缝长度小于4000mmm，I型坡口，装配间隙小于0.1mm；采用微细焊缝跟踪仪进行实时自动跟踪，完成微细长程焊缝焊接过程中光束自动调整工作。本发明通过带有微细焊缝跟踪装置的连续激光工艺，配以精准送丝及收弧控制技术，有效的避免了传统钨极氩弧热输入量大、焊接变形大、工艺尺寸精度不高，稳定性差，以及现有激光焊接方法焊接微细长程焊缝易焊偏、送丝位置不准确、收弧质量不佳等缺点。本发明有效的保证了核主泵反应堆冷却剂泵部件设计要求。该成果在工程上具有很高的应用价值。

Description

核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝自动跟踪式激光焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝自动跟踪式激光焊接方法。
背景技术：
核反应堆冷却剂泵是核电机组冷却系统关键部件，其功能是使冷却剂形成强制循环，将反应堆中产生的热量传送至蒸汽发生器。屏蔽式主泵电机为立式，水冷，鼠笼结构，定子绕组与转子绕组通过定、转子屏蔽套与高压介质隔离开。定子、转子屏蔽套之间形成的腔室与泵腔相通，承受反应堆冷却剂系统的压力，因此屏蔽套具有严格的密封性能以及耐蚀、耐热、抗疲劳等性能要求。
屏蔽套是由两块屏蔽套板材拼接而成的筒件。屏蔽套板材材料牌号为镍基合金ASTM B-575 C276，屏蔽套板材厚度0.38mm-0.76mm，长度为2400mm-3700mm，两张屏蔽套板材装配间隙0mm-0.1mm，焊缝结构属于微细长程焊缝。
目前国际上已应用于核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝的工艺方法仍以热输入量大、稳定性不高、低效的钨极氩弧填丝焊接方法为主。钨极氩弧焊制造工艺在焊接微细长程焊缝时存在尺寸精度不高、变形量大，且易焊漏等缺点。
激光焊接具有热输入低、变形小，且高质高效等技术特点，如能实现屏蔽套激光焊接，形成具有自主制造能力的屏蔽套激光焊制造工艺技术，将突破屏蔽套焊接国外技术垄断，实现我国核电行业核心产品部件的升级换代和自主创新。目前我国国内已部分开展基于超薄板激光焊的研究工作，但是目前的研究多是基础性工艺研究，以焊接小尺寸试板为主，对于长度尺寸近4000mm的产品构件，激光焊接工艺仍存在焊缝跟踪问题技术难点。
大型薄壁结构件焊缝的特点是焊缝行程长，间隙狭窄，且高度差微小，属于微细长程焊缝，由于激光焊光斑尺寸小，因此光斑与焊缝轨迹极易出现偏差，加之激光焊焊接速度较快，如采用肉眼或摄像头观察，即便发现光斑与焊缝出现偏差，也不具备时间调整。因此采用激光焊接长程微细焊缝极易出现因光束与焊缝偏差而导致的未焊透未熔合等缺陷产生。
发明内容：
本发明的目的是提供一种核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝自动跟踪式激光焊接方法，避免激光焊接微细长程焊缝过程中存在激光光束与焊缝轨迹偏差，从而造成焊缝不合格问题的出现。
本发明的技术方案为：一种核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝自动跟踪式激光焊接方法：
(1)采用连续激光焊接工艺方法，连续激光焊接是指是利用恒定功率的高能量密度激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。适用母材厚度＜1mm，焊缝长度小于4000mmm，I型坡口，装配间隙小于0.1mm；
(2)采用微细焊缝跟踪仪进行实时自动跟踪，完成微细长程焊缝焊接过程中光束自动调整工作；
(3)焊接参数：采用正离交法，即激光光源的焦点位于焊接工件表面以上，焦点与工件距离范围即离焦量为+5～+8mm；连续激光输出功率设置为400w～700w；焊接速度300～400mm/min；焊接保护气体采用氩氦混合气，成分50％Ar+50％He，气体流量25～35CHF；焊接工件背面保护气体采用高纯氩气，纯度≥99.999％，气体气流量25～35CHF；焊接时连续填加实芯焊丝，送丝速度350～500mm/min；
(4)微细长程焊缝焊接使用的焊丝直径最细为0.5mm，导丝嘴与熔池距离设置为8-10mm；
(5)焊接结束，焊丝提前回抽至送丝管内部，回抽时间设定为0.1s～0.3s；
(6)焊接完成后，对焊缝进行尺寸检测，圆筒直径公差±0.07mm；焊缝PT(液体渗透)探伤要求零缺陷；焊缝RT(射线)射线探伤要求不允许存在未熔合、未焊透、裂纹线性缺陷；点状缺陷不允许大于焊件壁厚的1/3。
本发明技术效果：
由于长尺寸板材存在下料误差，装配误差，以及焊接过程中的热变形等问题，加之薄壁结构件的焊缝间隙近乎为零，因而焊接微细长程焊缝时存在激光光束与坡口轨道偏离问题。本发明采用微细焊缝跟踪仪进行实时自动跟踪，实现了微细长程焊缝焊接过程中光束自动调整工作；
微细长程焊缝焊接使用的焊丝直径规格较小，最细仅为0.5mm，该尺寸焊丝刚性小，即使经校直系统后仍有残余的弯曲变形，探出导丝嘴尺寸越长弯曲度越大，与熔池偏离越远，无法送进熔池中心。如果焊丝探出导丝嘴距离较短，导丝嘴与激光光束距离过近，将造成导电嘴烧损。因此导丝嘴与熔池距离应控制在在8-10mm，该规范即能确保探出导丝嘴的焊丝挺直度，使焊丝准确送至熔池中心，保证焊接过程熔池稳定性，又能避免导电嘴烧损；
经过工艺参数调试，在使用如下规范的焊接参数时能够获得质量稳定的焊缝：激光光源的焦点位于焊接工件表面以上，即正离交法，焦点与工件距离范围为+5～+8mm；连续激光输出功率为400w～700w；焊接速度为300～400mm/min；焊接保护气体采用氩氦混合气，成分50％Ar+50％He，气体气流量范围为25～35CHF；焊接工件背面保护气体采用高纯氩气，纯度≥99.999％，气体气流量范围为25～35CHF；焊接时连续填加实芯焊丝，送丝速度范围为350～500mm/min；
焊接结束停止光束的瞬间，处于熔池边缘已熔化的焊丝会与工件发生粘粘，影响焊缝收弧质量。通过设置焊丝提前回抽动作，回抽时间设定为0.1s～0.3s，可以使焊丝在激光光束停止输出的瞬间抽回至导丝嘴内，避免与工件粘粘。
本发明以成熟稳定的连续激光焊工艺参数作为基础，有效的克服了传统电弧焊焊接微细长程焊缝时输入量高，焊接变形量大，工艺精度低等缺点。与此同时，通过微细焊缝跟踪仪，有效避免了激光光束直径小，焊接长程焊缝时易与微细接头出现偏离的状况产生。此外，通过控制焊丝探出导丝嘴的长度，确保低刚度焊丝准确送入激光熔池中心。最后再通过焊丝回抽设置保证收弧质量。目前本工艺发放已成功应用于微细长程焊缝焊接，焊后工件变形量小，焊缝质量稳定，成功通过焊缝质量检测，满足设计要求。经实践证明该成果在工程上具有很高的应用价值。
附图说明：
图1为屏蔽套构件示意图
图2为图1屏蔽套构件的右视图
具体实施方式：
屏蔽套是由两块屏蔽套板材拼接而成的筒件，筒件形式见图1，屏蔽套板材共包含两条微细长程焊缝，第一条焊缝1与第二条焊缝2的位置见图2，具体实施方案如下：
(1)采用连续激光焊接工艺方法。适用母材厚度＜1mm，焊缝长度小于4000mmm，I型坡口，装配间隙小于0.1mm；
(2)采用微细焊缝跟踪仪进行实时自动跟踪，完成微细长程焊缝焊接过程中光束自动调整工作；
(3)焊接参数：采用正离交法，离焦量：+5～+8mm；连续激光输出功率设置为400w～700w；焊接速度300～400mm/min；焊接保护气体采用氩氦混合气，成分50％Ar+50％He，气体流量25～35CHF；焊接工件背面保护气体采用高纯氩气，纯度≥99.999％，气体气流量25～35CHF；焊接时连续填加实芯焊丝，送丝速度350～500mm/min；
(4)微细长程焊缝焊接使用的焊丝直径最细为0.5mm，导丝嘴与熔池距离设置为8-10mm；
(5)焊接结束，焊丝提前回抽至送丝管内部，回抽时间设定为0.1s～0.3s；
(6)焊接完成后，对焊缝进行尺寸检测，圆筒直径公差±0.07mm；焊缝PT(液体渗透)探伤要求零缺陷；焊缝RT(射线)射线探伤要求不允许存在未熔合、未焊透、裂纹线性缺陷；点状缺陷不允许大于焊件壁厚的1/3。

Claims (1)

1.一种核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝自动跟踪式激光焊接方法，其特征是：
(1)采用连续激光焊接工艺方法，适用母材厚度＜1mm，焊缝长度小于4000mmm，I型坡口，装配间隙小于0.1mm；
(2)采用微细焊缝跟踪仪进行实时自动跟踪，完成微细长程焊缝焊接过程中光束自动调整工作；
(3)焊接参数：采用正离交法，离焦量：+5～+8mm；连续激光输出功率设置为400w～700w；焊接速度300～400mm/min；焊接保护气体采用氩氦混合气，成分50％Ar+50％He，气体流量25～35CHF；焊接工件背面保护气体采用高纯氩气，纯度≥99.999％，气体气流量25～35CHF；焊接时连续填加实芯焊丝，送丝速度350～500mm/min；
(4)微细长程焊缝焊接使用的焊丝直径最细为0.5mm，导丝嘴与熔池距离设置为8-10mm；
(5)焊接结束，焊丝提前回抽至送丝管内部，回抽时间设定为0.1s～0.3s；
(6)焊接完成后，对焊缝进行尺寸检测，圆筒直径公差±0.07mm；焊缝PT(液体渗透)探伤要求零缺陷；焊缝RT(射线)射线探伤要求不允许存在未熔合、未焊透、裂纹线性缺陷；点状缺陷不允许大于焊件壁厚的1/3。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0496231A2 (de) * 1991-01-24 1992-07-29 kabelmetal electro GmbH Verfahren zum Herstellen längsnahtgeschweisster Rohre
CN101961819A (zh) * 2009-07-22 2011-02-02 中国科学院沈阳自动化研究所 一种激光焊接焊缝跟踪实现装置及其控制方法
CN102513708A (zh) * 2011-11-25 2012-06-27 湖南大学 主动式短波长激光焊接小孔监测及焊缝跟踪集成装置
CN105880833A (zh) * 2016-05-21 2016-08-24 大连理工大学 一种核主泵屏蔽套的激光填丝焊接方法
CN110773841A (zh) * 2019-09-25 2020-02-11 浙江金华巨能电子科技有限公司 用于焊接的轨迹跟踪方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0496231A2 (de) * 1991-01-24 1992-07-29 kabelmetal electro GmbH Verfahren zum Herstellen längsnahtgeschweisster Rohre
CN101961819A (zh) * 2009-07-22 2011-02-02 中国科学院沈阳自动化研究所 一种激光焊接焊缝跟踪实现装置及其控制方法
CN102513708A (zh) * 2011-11-25 2012-06-27 湖南大学 主动式短波长激光焊接小孔监测及焊缝跟踪集成装置
CN105880833A (zh) * 2016-05-21 2016-08-24 大连理工大学 一种核主泵屏蔽套的激光填丝焊接方法
CN110773841A (zh) * 2019-09-25 2020-02-11 浙江金华巨能电子科技有限公司 用于焊接的轨迹跟踪方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国焊接协会焊接设备分会: "《逆变焊机选用手册》", 31 May 2015, 机械工业出版社 *
李汉胜: "CAP1400钢制安全壳筒体焊接质量控制", 《电焊机》 *

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