CN113441818B - 一种钠冷快堆蒸发器管子管板的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钠冷快堆蒸发器管子管板的焊接方法，属于焊接技术领域。在全位置焊接过程中，熔池的不同位置由于受到的重力、电弧力、表面张力等综合作用是不一样的，本发明对各圈峰值电流、基值电流、电弧长度、焊接速度、钨极离管壁的距离等工艺参数进行分区，通过控制各分区的参数避免了在高的预热温度下3圈连焊热量累计导致的烧管口问题，当焊枪旋转到1110°后电流开始逐步衰减，与此同时继续送丝0.1～3s以保证收弧没有裂纹出现，焊枪在电流衰减时起继续旋转3～10s可以进一步防止裂纹出现。本发明采用3圈连焊，避免了多次预热，提高了焊接效率。

Description

一种钠冷快堆蒸发器管子管板的焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种钠冷快堆蒸发器管子管板的焊接方法。
背景技术
如图1所示，某4代钠冷快堆蒸发器中锻件管板材料为SA-336M Gr.F22CI.1、厚度为300mm，管子规格为SA-213M T22、直径为16mm、壁厚为2.5mm，焊丝材质为ER90S-B3、规格为0.9mm。接头形式为外伸型，管口外伸管板长度5mm，要求焊喉尺寸不小于2.5mm，因此单个接头需要3道焊缝才能保证焊喉尺寸。目前市场上大多数管板焊设备由于焊枪旋转半径导轨是手动调节，因此机头不具备多层连续加丝焊接功能。当接头采用常规模式下3个独立焊道时，由于该焊接母材裂纹倾向比较严重，每次焊接时都要提前在250～300℃进行预热，单道焊缝完成后需要冷却到室温再进行无损检测，检测无缺陷后需再预热到250～300℃，共计2个循环，该过程大大降低了焊接效率。再者由于管口外伸长度5mm，在高的预热温度下3圈连焊热量累计容易导致烧管口(如图2中圆圈圈出的部位)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钠冷快堆蒸发器管子管板的焊接方法，不但能够消除蒸发器高温预热及管板接头3圈连焊热量累计造成的烧管口缺陷，还显著提高了焊接效率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种钠冷快堆蒸发器管子管板的焊接方法，待焊管板为SA-336MGr.F22 CI.1，厚度为300mm；换热管为SA-213M T22，直径为16mm，壁厚为2.5mm；焊丝为ER90S-B3、规格为0.9mm，包括以下步骤：
按位置要求将待焊管板和换热管进行固定，得到固定件；
将所述固定件进行预热，得到预热件；
采用钨极氩弧焊将所述预热件进行至少3圈连焊，在10：30～11：00位置起弧，起弧后焊枪顺时针连续旋转焊接，第1圈不加焊丝进行自熔焊，第2圈和第3圈加丝焊，第1圈焊接条件如表1所示，第2圈焊接条件如表2所示，第3圈焊接条件如表3所示；
当焊枪累计旋转1110°后电流开始衰减，与此同时继续送丝0.1～3s，焊枪在电流衰减时起继续旋转3～10s后停止动作；
表1第1圈的焊接条件
Figure BDA0003212464750000021
表2第2圈的焊接条件
Figure BDA0003212464750000022
表3第3圈的焊接条件
Figure BDA0003212464750000031
优选的，焊接过程中氩气的流量为14～16L/min。
优选的，焊接的接头形式为外伸型。
优选的，管口外伸管板长度5mm，焊喉尺寸不小于2.5mm。
优选的，所述固定的方式为采用机械胀对所述换热管和待焊管板进行定位胀接。
优选的，所述固定前，还包括对待焊管板面和换热管两侧表面进行清理。
优选的，所述预热的温度为250～300℃。
优选的，所述预热的保温时间在1小时以上。
本发明提供了一种钠冷快堆蒸发器管子管板的焊接方法，在10：30～11：00位置起弧，该位置起弧焊接过程最稳定，在第1圈不加丝自熔焊，而且通过采用相对较低的电弧长度和相对较近的钨极离管壁距离，能够保证根部焊透、不存在未熔合等缺陷；第2圈和第3圈为加丝焊，在360°和720°位置适当提高电弧长度和钨极离管壁距离，整个全位置焊接过程中，熔池的不同位置由于受到的重力、电弧力、表面张力等综合作用是不一样的，本发明对各圈峰值电流、基值电流、电弧长度、焊接速度、钨极离管壁的距离等工艺参数进行分区，通过控制各分区的参数避免了在高的预热温度下3圈连焊热量累计导致的烧管口问题，当焊枪旋转到1110°后电流开始逐步衰减，与此同时继续送丝0.1～3s以保证收弧没有裂纹出现，焊枪在电流衰减时起继续旋转3～10s可以进一步防止裂纹出现。
本发明采用3圈连焊，避免了多次预热，提高了焊接效率。
附图说明
图1为角焊缝位置示意图；
图2为烧管口缺陷照片；
图3为实施例1焊接后的部分实物照片；
图4～图13为不同接头的金相照片。
具体实施方式
本发明提供了一种钠冷快堆蒸发器管子管板的焊接方法，待焊管板为SA-336MGr.F22 CI.1，厚度为300mm；换热管为SA-213M T22，直径为16mm，壁厚为2.5mm；焊丝为ER90S-B3、规格为0.9mm，包括以下步骤：
按位置要求将待焊管板和换热管进行固定，得到固定件；
将所述固定件进行预热，得到预热件；
采用钨极氩弧焊将所述预热件进行至少3圈连焊，在10：30～11：00位置起弧，起弧后焊枪顺时针连续旋转焊接，第1圈不加焊丝进行自熔焊，第2圈和第3圈加丝焊，第1圈焊接条件如表1所示，第2圈焊接条件如表2所示，第3圈焊接条件如表3所示；
当焊枪累计旋转1110°后电流开始衰减，与此同时继续送丝0.1～3s，焊枪在电流衰减时起继续旋转3～10s后停止动作。
本发明按位置要求将待焊管板和换热管进行固定，得到固定件。
所述固定前，本发明优选对待焊管板面和换热管两侧表面进行清理。本发明对所述清理的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的清理过程即可。本发明通过清理去除氧化物、油污及其他有害杂质以免造成焊缝气孔等缺陷。本发明优选对换热管两侧表面60mm范围内进行清理。
在本发明中，所述固定的方式优选为采用机械胀对所述换热管和待焊管板进行定位胀接。本发明对所述定位胀接的方式没有特殊要求，采用本领域熟知的定位胀接过程即可。
在本发明中，接头形式为外伸型；管口外伸管板长度优选为5mm，焊喉尺寸优选不小于2.5mm。
得到固定件后，本发明将所述固定件进行预热，得到预热件。
在本发明中，所述预热的温度优选为250～300℃，更优选为260～280℃；所述预热的保温时间优选为1小时以上，更优选为1小时。本发明优选使用中频感应加热设备进行所述预热。
得到预热件后，本发明采用钨极氩弧焊将所述预热件进行3圈连焊，在10：30～11：00位置起弧，起弧后焊枪顺时针连续旋转焊接，第1圈不加焊丝进行自熔焊，第2圈和第3圈为加丝焊，具体的焊接条件如表1～3所示：
表1第1圈的焊接条件
Figure BDA0003212464750000051
表2第2圈的焊接条件
Figure BDA0003212464750000052
Figure BDA0003212464750000061
表3第3圈的焊接条件
Figure BDA0003212464750000062
所述焊接过程中本发明采用氩气为保护气体，所述氩气的流量优选为14～16L/min。实际操作过程中，本发明优选设置气保护流量低于12L/min时报警。所述氩气优选为高纯氩气，即纯度＞99.999％。
在全位置焊接过程中，不同位置由于熔池受到的重力、电弧力、表面张力等综合作用是不一样的，本发明对各圈峰值电流、基值电流、电弧长度、焊接速度、钨极离管壁的距离等工艺参数进行分区，通过控制各分区的参数避免了在高的预热温度下3圈连焊热量累计导致的烧管口问题。
当焊枪累计旋转1110°后电流开始衰减，与此同时继续送丝0.1～3s，焊枪在电流衰减时起继续旋转3～10s后停止动作。
本发明通过继续送丝0.1～3s以及焊枪在电流衰减时起继续旋转3～10s可以防止裂纹出现。
下面结合实施例对本发明提供的钠冷快堆蒸发器管子管板的焊接方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
某四代钠冷快堆蒸发器中锻件管板材料为SA-336M Gr.F22 CI.1、厚度为300mm，管子规格为SA-213M T22、直径为16mm、壁厚为2.5mm，焊丝材质为ER90S-B3、规格为0.9mm。接头形式为外伸型，管口外伸管板长度5mm。要求焊喉尺寸不小于2.5mm。焊接步骤如下：
步骤1、焊前先清除待焊管板面和换热管两侧表面60mm范围内的氧化物、油污及其他有害杂质。
步骤2、采用机械胀对换热管和管板进行定位胀接，固定换热管和管板的相对位置，满足蒸发器换热管外伸长度为5mm的要求。
步骤3、使用中频感应加热设备对工件进行预热，预热温度280℃，保温1小时。
步骤4、焊接保护气为高纯氩，焊接时保护气流量为14～16L/min，设置气保护流量下限低于12L/min时报警。
步骤5、采用钨极氩弧焊进行3圈连焊，起弧位置位于11：00位置，起弧后焊枪顺时针连续旋转焊接，第1圈不加焊丝进行自熔焊，第2圈和第3圈为加丝焊，具体的焊接条件如表4～6所示；当焊枪旋转到1110°后电流开始逐步衰减，与此同时继续送丝1s以保证收弧没有裂纹出现，焊枪在电流衰减时起继续旋转7s后停止动作。
表4实施例1第1圈的焊接条件
Figure BDA0003212464750000071
Figure BDA0003212464750000081
表5实施例1第2圈的焊接条件
Figure BDA0003212464750000082
表6实施例1第3圈的焊接条件
Figure BDA0003212464750000083
Figure BDA0003212464750000091
焊后进行如下检测：
1、外观检测：对管子管板接头按照ASME第IX卷要求进行外观检测，结果如图3所示(图3中编号无实际意义)。焊缝成形完好，无裂纹或气孔，换热管无明显变形。
2、无损检测：
(1)、焊接完成24小时以后，在热处理前、后，按照ASME第V卷第10章要求进行氦检漏(真空吸盘法)，焊缝漏率小于1.0×10-9Pa·m3/S。
(2)、焊接完成24小时以后，在热处理前、后，按照ASME第V卷第6章要求进行PT检测，结果显示无任何缺陷。
(3)、焊接完成24小时以后，按照ASME第V卷第2章要求进行RT检测，无裂纹、未熔合、超标气孔等缺陷。
3、金相检测：试验的蒸发器管子管板焊接头经热处理后，按照ASME第IX卷对选取的150个接头进行解剖，对3H、6H、9H、12H四个剖面进行宏观检测，腐蚀方法：10％草酸水溶液腐蚀，结果显示所有焊缝内部均无裂纹、无根部未熔合、无超标气孔，四个位置焊后尺寸均不小于2.5mm，前10个接头金相检测结果如图4～13所示，对应的结果见表7。
4、拉脱力试验：对选取的蒸发器管子管板焊接头150个接头进行拉脱力试验，所有接头均不小于要求值44000N。
表7前10个接头金相检测结果
Figure BDA0003212464750000101
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种钠冷快堆蒸发器管子管板的焊接方法，待焊管板为SA-336M Gr.F22 CI.1，厚度为300mm；换热管为SA-213M T22，直径为16mm，壁厚为2.5mm；焊丝为ER90S-B3、规格为0.9mm，其特征在于，焊接的接头形式为外伸型，包括以下步骤：
按位置要求将待焊管板和换热管进行固定，得到固定件；
将所述固定件进行预热，得到预热件；
采用钨极氩弧焊将所述预热件进行至少3圈连焊，在10：30～11：00位置起弧，起弧后焊枪顺时针连续旋转焊接，第1圈不加焊丝进行自熔焊，第2圈和第3圈加丝焊，第1圈焊接条件如表1所示，第2圈焊接条件如表2所示，第3圈焊接条件如表3所示；
当焊枪累计旋转1110°后电流开始衰减，与此同时继续送丝0.1～3s，焊枪在电流衰减时起继续旋转3～10s后停止动作；
表1 第1圈的焊接条件
Figure FDA0003585867920000011
表2 第2圈的焊接条件
Figure FDA0003585867920000012
Figure FDA0003585867920000021
表3 第3圈的焊接条件
Figure FDA0003585867920000022
2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，焊接过程中氩气的流量为14～16L/min。
3.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，管口外伸管板长度5mm，焊喉尺寸不小于2.5mm。
4.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述固定的方式为采用机械胀对所述换热管和待焊管板进行定位胀接。
5.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述固定前，还包括对待焊管板面和换热管两侧表面进行清理。
6.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述预热的温度为250～300℃。
7.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述预热的保温时间在1小时以上。
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