CN113414470A - 屏蔽式核主泵电机定转子屏蔽套环焊缝钨极氩弧自熔焊焊接工艺 - Google Patents

屏蔽式核主泵电机定转子屏蔽套环焊缝钨极氩弧自熔焊焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种屏蔽式核主泵电机定转子屏蔽套环焊缝钨极氩弧自熔焊焊接工艺，核主泵电机主要分为定子部套和转子部套，分别通过定子屏蔽套两端与机座上部、下部的环焊缝焊接以及转子屏蔽套两端与转子上护环、下护环的环焊缝焊接，形成一个定子密封的腔体和转子密封腔体，用于包容电机中的电气元件，使其与电机内的循环水隔离开来。本发明确立一种用于屏蔽式核主泵电机的关键的定子、转子屏蔽套环焊缝的钨极氩弧自熔焊焊接工艺，通过发明新的工装、焊缝的坡口形式以及适当的工艺参数，完成屏蔽式核主泵电机定转子屏蔽套环焊缝的焊接，满足设计要求，该成果在工程上具有很高的应用价值，并具有深远的社会意义。

Description

屏蔽式核主泵电机定转子屏蔽套环焊缝钨极氩弧自熔焊焊接 工艺
技术领域：
本发明涉及一种屏蔽式核主泵电机定转子屏蔽套环焊缝钨极氩弧自熔焊焊接工艺。
背景技术：
反应堆冷却剂泵是核电站核岛极其关键的设备，其完整性对一回路的安全运行有着重要影响。在主泵电机中定子、转子屏蔽套环焊缝焊接时整个主泵电机制造环节中个关键工序，定子、转子屏蔽套壁厚非常薄，与之焊接的定子及转子部套均为厚壁件，焊接难度非常高，目前常规的焊接方法采用的填丝钨极氩弧焊焊接方法，热输入量高，对设备精度要求较高，成本投入大，适用性较差。
发明内容：
本发明的目的提供一种屏蔽式核主泵电机定转子屏蔽套环焊缝氩弧自熔焊焊接工艺，采用较小的热输入量即可实现主泵电机中定子、转子屏蔽套环焊缝焊接，对于工装精度要求较低，适用性广。
本发明的技术方案是：一种屏蔽式核主泵电机定转子屏蔽套环焊缝钨极氩弧自熔焊焊接工艺：
(1)屏蔽式核主泵电机的定子屏蔽套(3)为壁厚0.3～0.5mm的圆筒件，定子屏蔽套(3)材质为美国材料与试验协会(ASTM)标准B575材料，与定子屏蔽套(3)焊接的定子机座上部(1)、定子机座下部(6)为奥氏体不锈钢厚壁件；
(2)转子屏蔽套(14)为壁厚0.4～1.0mm的圆筒件，转子屏蔽套(14)材质为美国材料与试验协会(ASTM)标准B575材料，与转子屏蔽套(14)焊接的转子上护环(13)、转子下护环(16)为奥氏体不锈钢厚壁件或者600合金的厚壁件；
(3)焊接方式为钨极氩弧焊：采用纯度大于99.99％的氩气进行保护，通过基材自身的熔合完成焊缝的焊接的过程；
(4)根据接头的具体结构尺寸，选用匹配的焊接电流，电流的选择范围为：10～50A，电压为焊机自动匹配；
(5)环槽加工：由于定子屏蔽套(3)、转子屏蔽套(14)壁厚较薄，与定子屏蔽套(3)、转子屏蔽套(14)焊接的定子机座上部(1)、定子机座下部(6)、转子上护环(13)、转子下护环(16)壁厚较厚，壁厚相差较大，直接焊接非常困难，因此在机座上部(1)、机座下部(6)靠近焊第一缝接头(2)、第二缝接头(7)和转子上护环(13)、转子下护环(16)靠近第三缝接头(11)、第四缝接头(12)的位置加工一圈深度约3mm的U型环槽，通过环槽将机座上部(1)、机座下部(6)和转子上护环(13)、转子下护环(16)的焊接面减薄至与定子屏蔽套(3)和转子屏蔽套(14)相同厚度；
(6)定子屏蔽套(3)与机座上部(1)、机座下部(6)焊接方法：a)清理定子屏蔽套(3)与机座上部(1)、机座下部(6)焊接表面，先将机座上部(1)向上，调整机座上部(1)与定子屏蔽套(3)焊缝焊接面在水平位置，将机座固定；b)安装清理好的冷却环(8)，使冷却环(8)上表面低于定子屏蔽套(3)端部焊接位置，调整冷却环(8)，使冷却环(8)和定子屏蔽套(3)紧贴在一起，消除冷却环(8)和定子屏蔽套(3)的间隙；c)将钨极对正定子屏蔽套(3)与机座上部(1)焊缝，焊枪垂直于焊缝；d)焊接时机座固定不动，焊枪沿定子屏蔽套(3)环向移动，焊接过程中实时监测焊接熔池，保证焊接过程中熔池稳定，焊接后焊第三缝接头(11)自然冷却到室温，根据焊缝成型情况对焊缝接头(2)进行再次自熔焊接；e)将机座翻转，机座下部(6)向上，重复步骤d)完成机座下部(6)与定子屏蔽套(3)焊第二缝接头(7)的焊接；f)焊后对焊缝质量进行检查，利用五倍放大镜对焊第一缝接头(2)、第二缝接头(7)外表面进行检查，不应存在裂纹、气孔、表面不连续等超标缺陷，再对焊第一缝接头(2)、第二缝接头(7)进行液体渗透检测(PT)检查，不应存在裂纹、表面气孔等缺陷；
(7)转子屏蔽套(14)与转子上护环(13)、转子下护环(16)焊接方法：a)清理转子屏蔽套(14)与转子上护环(13)、转子下护环(16)焊接表面，保持转子轴(9)垂直于水平面，先将转子上护环(13)向上，调整转子上护环(13)与转子屏蔽套(14)焊缝处于水平位置；b)安装清理好的冷却环(10)，使冷却环(10)上表面低于转子屏蔽套(14)端部焊接位置，调整冷却环(10)，使冷却环(10)与转子屏蔽套(14)紧贴在一起，消除冷却环(10)和转子屏蔽套(14)间的间隙；c)将焊枪对正转子屏蔽套(14)与转子上护环(13)焊缝，焊枪垂直于焊缝；d)焊接时转子匀速转动，焊枪位置相对固定，焊接过程中实时监测焊接熔池，保证焊接过程中熔池稳定，焊接后焊第三缝接头(11)自然冷却到室温，根据焊缝成型情况对焊第三缝接头(11)进行再次自熔焊接；e)将转子翻转，使转子下护环(16)向上，重复步骤d)完成转子下护环(16)与转子屏蔽套(14)焊第四缝接头(12)的焊接；f)焊后对焊缝质量进行检查，利用五倍放大镜对第三缝接头(11)、第四缝接头(12)外表面进行检查，不应存在裂纹、气孔、表面不连续等超标缺陷，再对第三缝接头(11)、第四缝接头(12)进行液体渗透检测(PT)检查，不应存在裂纹、表面气孔等缺陷。即完成整个工艺。
本发明技术效果：
通过采取在厚壁件上加工环槽，增加冷却环工艺措施，在采用较小的焊接热输入量的情况下，采用钨极氩弧焊自熔焊的焊接方法焊接屏蔽式核主泵电机定子、屏蔽套环焊缝和转子屏蔽套环焊缝：由于定子、转子屏蔽套为厚度0.5mm薄板与之相焊接的为厚度超过10mm的厚壁件，为了保证两侧母材熔合充分，需要精准的控制焊接热输入，焊接难度较高，本发明采取在厚壁件上加工U型环槽，使其焊接处厚壁件边缘与定子、转子屏蔽套厚度基本一致，采用较小热输入即可实现两侧母材的充分熔合。
本发明采用钨极氩弧焊自熔焊焊接方法，不采用焊丝填充，极大的简化了操作难度，即可以配合机动氩弧焊设备进行大焊缝焊接，也可以采用手工钨极氩弧焊完成较小的焊缝焊接以及焊缝修复，具有操作简便，焊缝合格率高优点。目前本工艺已经成功应用于不同规格的定子、转子屏蔽套环焊缝焊接，焊缝通过焊缝质量检测，满足相关技术要求，经实践证明该成果在工程上具有很高的实用价值。
附图说明
图1定子屏蔽套环焊缝示意图
图2转子屏蔽套环焊缝示意图
具体实施方式：
如图1所示，一种屏蔽式核主泵电机定转子屏蔽套环焊缝钨极氩弧自熔焊焊接工艺：
(1)屏蔽式核主泵电机的定子屏蔽套3为壁厚0.3～0.5mm的圆筒件，定子屏蔽套3材质为美国材料与试验协会(ASTM)标准B575材料，与定子屏蔽套3焊接的定子机座上部1、定子机座下部6为奥氏体不锈钢厚壁件；
(2)转子屏蔽套14为壁厚0.4～1.0mm的圆筒件，转子屏蔽套14材质为美国材料与试验协会(ASTM)标准B575材料，与转子屏蔽套14焊接的转子上护环13、转子下护环16为奥氏体不锈钢厚壁件或者600合金的厚壁件；
(3)焊接方式为钨极氩弧焊：采用纯度大于99.99％的氩气进行保护，通过基材自身的熔合完成焊缝的焊接的过程；
(4)根据接头的具体结构尺寸，选用匹配的焊接电流，电流的选择范围为：10～50A，电压为焊机自动匹配；
(5)环槽加工：由于定子屏蔽套3、转子屏蔽套14壁厚较薄，与定子屏蔽套3、转子屏蔽套14焊接的定子机座上部1、定子机座下部6、转子上护环13、转子下护环16壁厚较厚，壁厚相差较大，直接焊接非常困难，因此在机座上部1、机座下部6靠近焊第一缝接头2、第二缝接头7和转子上护环13、转子下护环16靠近第三缝接头11、第四缝接头12的位置加工一圈深度约3mm的U型环槽，通过环槽将机座上部1、机座下部6和转子上护环13、转子下护环16的焊接面减薄至与定子屏蔽套3和转子屏蔽套14相同厚度；
(6)定子屏蔽套3与机座上部1、机座下部6焊接方法：a)清理定子屏蔽套3与机座上部1、机座下部6焊接表面，先将机座上部1向上，调整机座上部1与定子屏蔽套3焊缝焊接面在水平位置，将机座固定；b)安装清理好的冷却环8，使冷却环8上表面低于定子屏蔽套3端部焊接位置，调整冷却环8，使冷却环8和定子屏蔽套3紧贴在一起，消除冷却环8和定子屏蔽套3的间隙；c)将钨极对正定子屏蔽套3与机座上部1焊缝，焊枪垂直于焊缝°；d)焊接时机座固定不动，焊枪沿定子屏蔽套3环向移动，焊接过程中实时监测焊接熔池，保证焊接过程中熔池稳定，焊接后焊第三缝接头11自然冷却到室温，根据焊缝成型情况对焊第三缝接头11进行再次自熔焊接；e)将机座翻转，机座下部6向上，重复步骤d)完成机座下部6与定子屏蔽套(3)焊第二缝接头(7)的焊接；f)焊后对焊缝质量进行检查，利用五倍放大镜对焊第一缝接头(2)、第二缝接头7外表面进行检查，不应存在裂纹、气孔、表面不连续等超标缺陷，再对焊第一缝接头2、第二缝接头7进行液体渗透检测(PT)检查，不应存在裂纹、表面气孔等缺陷；
(7)如图2所示，转子屏蔽套14与转子上护环13、转子下护环16焊接方法：a)清理转子屏蔽套14与转子上护环13、转子下护环16焊接表面，保持转子轴9垂直于水平面，先将转子上护环13向上，调整转子上护环13与转子屏蔽套14焊缝处于水平位置；b)安装清理好的冷却环10，使冷却环10上表面低于转子屏蔽套14端部焊接位置，调整冷却环10，使冷却环10与转子屏蔽套14紧贴在一起，消除冷却环10和转子屏蔽套14间的间隙；c)将焊枪对正转子屏蔽套14与转子上护环13焊缝，焊枪垂直于焊缝；d)焊接时转子匀速转动，焊枪位置相对固定，焊接过程中实时监测焊接熔池，保证焊接过程中熔池稳定，焊接后焊第三缝接头11自然冷却到室温，根据焊缝成型情况对焊第三缝接头11进行再次自熔焊接；e)将转子翻转，使转子下护环16向上，重复步骤d)完成转子下护环16与转子屏蔽套14焊第四缝接头12的焊接；f)焊后对焊缝质量进行检查，利用五倍放大镜对第三缝接头11、第四缝接头12外表面进行检查，不应存在裂纹、气孔、表面不连续等超标缺陷，再对第三缝接头11、第四缝接头12进行液体渗透检测(PT)检查，不应存在裂纹、表面气孔等缺陷。即完成整个工艺。
本工艺方法因不用焊丝填充，采用钨极氩弧焊自熔焊焊接方法，极大的简化了操作难度，即可以配合机动氩弧焊设备进行大焊缝焊接，也可以采用手工钨极氩弧焊完成较小的焊缝焊接以及焊缝修复，具有操作简便，焊缝合格率高优点。

Claims (1)

1.一种屏蔽式核主泵电机定转子屏蔽套环焊缝钨极氩弧自熔焊焊接工艺，其特征是：
(1)屏蔽式核主泵电机的定子屏蔽套(3)为壁厚0.3～0.5mm的圆筒件，定子屏蔽套(3)材质为美国材料与试验协会(ASTM)标准B575材料，与定子屏蔽套(3)焊接的定子机座上部(1)、定子机座下部(6)为奥氏体不锈钢厚壁件；
(2)转子屏蔽套(14)为壁厚0.4～1.0mm的圆筒件，转子屏蔽套(14)材质为美国材料与试验协会(ASTM)标准B575材料，与转子屏蔽套(14)焊接的转子上护环(13)、转子下护环(16)为奥氏体不锈钢厚壁件或者600合金的厚壁件；
(3)焊接方式为钨极氩弧焊：采用纯度大于99.99％的氩气进行保护，通过基材自身的熔合完成焊缝的焊接的过程；
(4)根据接头的具体结构尺寸，选用匹配的焊接电流，电流的选择范围为：10～50A，电压为焊机自动匹配；
(5)环槽加工：由于定子屏蔽套(3)、转子屏蔽套(14)壁厚较薄，与定子屏蔽套(3)、转子屏蔽套(14)焊接的定子机座上部(1)、定子机座下部(6)、转子上护环(13)、转子下护环(16)壁厚较厚，壁厚相差较大，直接焊接非常困难，因此在机座上部(1)、机座下部(6)靠近焊第一缝接头(2)、第二缝接头(7)和转子上护环(13)、转子下护环(16)靠近第三缝接头(11)、第四缝接头(12)的位置加工一圈深度约3mm的U型环槽，通过环槽将机座上部(1)、机座下部(6)和转子上护环(13)、转子下护环(16)的焊接面减薄至与定子屏蔽套(3)和转子屏蔽套(14)相同厚度；
(6)定子屏蔽套(3)与机座上部(1)、机座下部(6)焊接方法：a)清理定子屏蔽套(3)与机座上部(1)、机座下部(6)焊接表面，先将机座上部(1)向上，调整机座上部(1)与定子屏蔽套(3)焊缝焊接面在水平位置，将机座固定；b)安装清理好的冷却环(8)，使冷却环(8)上表面低于定子屏蔽套(3)端部焊接位置，调整冷却环(8)，使冷却环(8)和定子屏蔽套(3)紧贴在一起，消除冷却环(8)和定子屏蔽套(3)的间隙；c)将钨极对正定子屏蔽套(3)与机座上部(1)焊缝，焊枪垂直于焊缝°；d)焊接时机座固定不动，焊枪沿定子屏蔽套(3)环向移动，焊接过程中实时监测焊接熔池，保证焊接过程中熔池稳定，焊接后焊第三缝接头(11)自然冷却到室温，根据焊缝成型情况对焊第三缝接头(11)进行再次自熔焊接；e)将机座翻转，机座下部(6)向上，重复步骤d)完成机座下部(6)与定子屏蔽套(3)焊第二缝接头(7)的焊接；f)焊后对焊缝质量进行检查，利用五倍放大镜对焊第一缝接头(2)、第二缝接头(7)外表面进行检查，不应存在裂纹、气孔、表面不连续等超标缺陷，再对焊第一缝接头(2)、第二缝接头(7)进行液体渗透检测(PT)检查，不应存在裂纹、表面气孔等缺陷；
(7)转子屏蔽套(14)与转子上护环(13)、转子下护环(16)焊接方法：a)清理转子屏蔽套(14)与转子上护环(13)、转子下护环(16)焊接表面，保持转子轴(9)垂直于水平面，先将转子上护环(13)向上，调整转子上护环(13)与转子屏蔽套(14)焊缝处于水平位置；b)安装清理好的冷却环(10)，使冷却环(10)上表面低于转子屏蔽套(14)端部焊接位置，调整冷却环(10)，使冷却环(10)与转子屏蔽套(14)紧贴在一起，消除冷却环(10)和转子屏蔽套(14)间的间隙；c)将焊枪对正转子屏蔽套(14)与转子上护环(13)焊缝，焊枪垂直于焊缝；d)焊接时转子匀速转动，焊枪位置相对固定，焊接过程中实时监测焊接熔池，保证焊接过程中熔池稳定，焊接后焊第三缝接头(11)自然冷却到室温，根据焊缝成型情况对焊第三缝接头(11)进行再次自熔焊接；e)将转子翻转，使转子下护环(16)向上，重复步骤d)完成转子下护环(16)与转子屏蔽套(14)焊第四缝接头(12)的焊接；f)焊后对焊缝质量进行检查，利用五倍放大镜对第三缝接头(11)、第四缝接头(12)外表面进行检查，不应存在裂纹、气孔、表面不连续等超标缺陷，再对第三缝接头(11)、第四缝接头(12)进行液体渗透检测(PT)检查，不应存在裂纹、表面气孔等缺陷。即完成整个工艺。
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