CN113751839A - 一种氮管与氮屏的塞焊工装及其塞焊工艺 - Google Patents

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吴祥明
蒋传星
王锐
姜北燕
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Abstract

本发明公开了一种氮管与氮屏的塞焊工装及其塞焊工艺,工装包括上下适配设置的凸模及凹模,凸模及凹模的两端均垂直穿设有调节丝杆,调节丝杆上螺纹套设有定位螺母,凸模具有沿调节丝杆上下移动的自由度,且通过定位螺母定位,凸模及凹模的相对面上构成夹持氮管及氮屏的空间;塞焊工艺包括在焊缝处使用钨极惰性气体保护电弧焊进行塞焊等步骤。本发明可以严格控制氮管与氮屏的塞焊效果,确保液氮能够通过热传导将氮屏降温,从而减少对氦管的辐射热流,使低温冷凝泵能够得到可靠运行。

Description

一种氮管与氮屏的塞焊工装及其塞焊工艺
技术领域
本发明涉及核聚变装置制造技术领域,具体涉及一种低温冷凝泵中氮管与氮屏的塞焊工装及其塞焊工艺。
背景技术
EAST托卡马克是我国第一个超导磁约束聚变试验装置,主要用于等离子体物理实验研究和探索聚变试验反应堆所涉及的工程探索研究。EAST装置的一个主要物理与工程目标是实现高参数条件下的等离子体长脉冲放电,这也是实现未来商业化稳态运行聚变反应堆所必须的条件。对于具有偏滤器控制位形的EAST装置,要重点控制偏滤器区域高密度的杂质中性气体和多余的放电反应气体,防止这些中性气体杂质返流到等离子体芯部,而导致放电参数降低甚至放电中断。为此,需要在偏滤器区域设置大抽速真空系统,由于EAST装置结构的限制,在装置外安装的各类真空抽气系统,抽气效率会受到管道流导的限制,抽气速度不能满足等离子体放电时排除气体负载的要求,而且装置内的中性气体粒子的排除能力也不能达到环向均匀分布的要求,因此需要在偏滤器靶板下设置大抽速低温冷凝泵,用以实现稳态偏滤器位彤等离子体放电。
低温冷凝泵的功能核心零件是一个由液氦冷却的环形管,冷却的温度可以达到5K,而该氦管的外围是由液氮冷却到80K的液氮辐射保护屏(以下简称氮屏)。在制造时,需要将氮管与的氮屏(材质均为Inconel625合金)塞焊到一起,使液氮能够通过热传导将氮屏降温,从而减少对氦管的辐射热流。但由于氮屏管材的厚度很薄,仅有0.9mm(内氮屏)和1.65mm(外氮屏),而氮管本身的厚度只有0.9mm,而且氮屏管材和氮管各自经历了弯管工序,氮管与氮屏管的贴合难以达到理想状态,而且较薄的氮管,也存在焊透焊漏的风险。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种能够满足氮管与氮屏的塞焊要求的塞焊工装及其塞焊工艺。
一种氮管与氮屏的塞焊工装,包括上下适配设置的凸模及凹模,凸模及凹模的两端均垂直穿设有调节丝杆,调节丝杆上螺纹套设有定位螺母,凸模具有沿调节丝杆上下移动的自由度,且通过定位螺母定位,凸模及凹模的相对面上构成夹持氮管及氮屏的空间。
一种氮管与氮屏的塞焊工艺,使用上述氮管与氮屏的塞焊工装进行氮管与氮屏的塞焊,包括以下步骤:
(1)、酸洗:将氢氟酸130g、硫酸铁300g加入到60~70℃的1L水中,氮管与氮屏在溶液中浸泡15~20min;
(2)、中和:将8~10g的NaOH和30~50g的Na2CO3加入到60℃的1L水中,浸泡氮管与氮屏1~2min;
(3)、超声波清洗:氮管与氮屏冲洗后再用超声波清洗1h;
(4)、丙酮清理:用丙酮清理氮管与氮屏的待焊部位;
(5)、装夹:在氮管与氮屏的两端装夹上述塞焊工装,焊缝位于塞焊工装之间的氮屏上,调整凸模及定位螺母,在与焊缝纵向垂直的方向上施以夹紧力,实现氮管与氮屏之间的定位;
(6)、塞焊:在焊缝处使用钨极惰性气体保护电弧焊进行塞焊。
本发明所述的氮管与氮屏的塞焊工装,能够可靠夹持较薄的氮管与氮屏,使氮管与氮屏管的贴合度满足要求,为塞焊的成功率提供基础。
采用本发明所述的氮管与氮屏的塞焊工艺,可以严格控制氮管与氮屏的塞焊效果,确保液氮能够通过热传导将氮屏降温,从而减少对氦管的辐射热流,使低温冷凝泵能够得到可靠运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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1为本发明中氮管与的内氮屏塞焊工装的主视图;
图2为本发明中氮管与的外氮屏塞焊工装的主视图;
图3为本发明中氮管与的内氮屏塞焊工装的使用结构示意图;
图4为本发明中氮管与的外氮屏塞焊工装的使用结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见图1及图2,本发明提供的一种氮管与氮屏的塞焊工装,包括上下适配设置的凸模1及凹模2,凸模1及凹模2的两端均垂直穿设有调节丝杆3,调节丝杆3上螺纹套设有定位螺母4,凸模1具有沿调节丝杆3上下移动的自由度,且通过定位螺母4定位,凸模1及凹模2的相对面上构成夹持氮管5及氮屏6的空间。
具体的,图1中的氮屏6为内氮屏,内氮屏的空间在凸模1及凹模2之间所构成的弧形槽中,氮管5的空间位于弧形槽下方的凹模2中;图2中的氮屏6为外氮屏,外氮屏的空间在凸模1及凹模2之间所构成的弧形槽中,氮管5的空间位于弧形槽内的凹模2中。
一种氮管与氮屏的塞焊工艺,使用上述氮管与氮屏的塞焊工装进行氮管与氮屏的塞焊,包括以下步骤:
(1)、酸洗:将氢氟酸130g、硫酸铁300g加入到60~70℃的1L水中,氮管与氮屏在溶液中浸泡15~20min;
(2)、中和:将8~10g的NaOH和30~50g的Na2CO3加入到60℃的1L水中,浸泡氮管与氮屏1~2min;
(3)、超声波清洗:氮管与氮屏冲洗后再用超声波清洗1h;
(4)、丙酮清理:用脱脂棉球蘸丙酮,清理氮管与氮屏的待焊部位;
(5)、装夹:结合图3及图4,在氮管5与氮屏6的两端装夹上述塞焊工装,焊缝7位于塞焊工装之间的氮屏6上,调整凸模1及定位螺母4,在与焊缝纵向垂直的方向上施以夹紧力,实现氮管5与氮屏6之间的定位;氮管5与氮屏6中心线的错位不大于0.08mm,在整个焊缝上,焊前装配间隙不大于0.05mm,氮管5与氮屏6的待焊处密切贴合,间隙不大于0.05mm,
(6)、塞焊:在焊缝处使用PANA—TIGWP300型交流焊机(钨极惰性气体保护电弧焊)进行塞焊,电流电压:220A/380V,焊枪移速:85mm/min,送条速度:95mm/min,焊条材料:Inconel625,规格:1.5×1.65×500,氦气保护:流量:5L/min。
对Φ12.7壁厚为0.9的氮管,与Φ50.8壁厚为0.9的内氮屏,或与Φ80壁厚为1.65外氮屏进行了塞焊检验,焊缝总数近800条,无焊缝穿透的情况发生,塞焊完成后的带氮屏的氮管进行打压检漏,验收指标均满足要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种氮管与氮屏的塞焊工装,其特征在于:包括上下适配设置的凸模及凹模,凸模及凹模的两端均垂直穿设有调节丝杆,调节丝杆上螺纹套设有定位螺母,凸模具有沿调节丝杆上下移动的自由度,且通过定位螺母定位,凸模及凹模的相对面上构成夹持氮管及氮屏的空间。
2.一种氮管与氮屏的塞焊工艺,使用如权利要求1所述氮管与氮屏的塞焊工装进行氮管与氮屏的塞焊,其特征在于:包括以下步骤:
(1)、酸洗:将氢氟酸130g、硫酸铁300g加入到60~70℃的1L水中,氮管与氮屏在溶液中浸泡15~20min;
(2)、中和:将8~10g的NaOH和30~50g的Na2CO3 加入到60℃的1L水中,浸泡氮管与氮屏1~2min;
(3)、超声波清洗:氮管与氮屏冲洗后再用超声波清洗1h;
(4)、丙酮清理:用丙酮清理氮管与氮屏的待焊部位;
(5)、装夹:在氮管与氮屏的两端装夹上述塞焊工装,焊缝位于塞焊工装之间的氮屏上,调整凸模及定位螺母,在与焊缝纵向垂直的方向上施以夹紧力,实现氮管与氮屏之间的定位;
(6)、塞焊:在焊缝处使用钨极惰性气体保护电弧焊进行塞焊。
3.根据权利要求2所述的氮管与氮屏的塞焊工艺,其特征在于:所述步骤(6)中,塞焊的工艺参数为,电流电压:220A/380V,焊枪移速:85mm/min,送条速度:95mm/min,焊条材料:Inconel625,规格:1.5×1.65×500,氦气保护:流量:5L/min。
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