CN114346594A - 大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的制造方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的制造方法与装置,方法中,初次辊压热轧薄壁钼合金卷材或热轧薄壁钼合金板材得到辊压后的热轧薄壁钼合金板材,其中,初次辊压前,开卷辊压热轧薄壁钼合金卷材,拼接激光焊辊压后的热轧薄壁钼合金板材得到长度不受限制的带状坯料,连续不断地将带状坯料以成形角α卷曲成螺旋状圆筒,激光焊接螺旋状圆筒的圆筒螺旋状接缝部位成型为钼合金螺旋管,激光切割钼合金螺旋管形成预定管长,通过焊缝检测和静水水压试验后获得焊接成型的大长径比薄壁细径钼合金螺旋管。
Description
技术领域
本发明属于焊接技术领域,特别是一种大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的制造方法与装置。
背景技术
钢铁是当今社会经济生活中不可或缺的一种材料,但受到各种自然因素作用,无表面防护的钢铁制品易于受到腐蚀,使用寿命大大缩短。在钢铁制品表面制备出一层附着力强、耐腐蚀、致密性好的防锈层,可有效保护钢铁制品免受高湿、高盐雾环境的腐蚀。目前生成类似防锈膜的方法有高温碱熟发黑、常温有毒发黑以及含氧蒸汽发黑等工艺。这些传统工艺都存在着诸如膜层疏松、膜稳定性差、耗能高、效率低、处理时间长、制膜剂及废液损害人体健康且污染环境等无法避免的缺陷。
钼熔点、沸点高,高温强度好,抗摩耐腐蚀,热传导率大,热膨胀系数小,淬透性好等优点,使它在宇航、兵器、电子、化工等领域广泛应用。钼管可用于高达2000℃的高温操作环境,是事故容错核燃料(ATF)包壳、小型堆热管、组件电子管、热电偶保护管、高温烧结炉与蓝宝石单晶炉炉内支撑件等不可缺少的原材料。钼广泛应用于不锈钢等各类钢铁材料的生产,钼合金还因本身具有的优良导热导电性、耐高温等特点,在航空航天、机械、冶金等领域有着广阔的应用前景。不过,由于钼具有低温脆性、强度低、延性差等不足,对钼合金进行深加工比较困难,其应用受到较大限制。
目前钼管的传统制备方法是:坯料上开孔-管坯扩孔-用芯棒压轧管坯。目前存在的问题如下:壁厚不均匀;可加工管体长度受限制;小孔径、薄壁管加工难度大等。传统方法制备的钼管由于存在壁厚不均匀、可加工管体长度受限制等问题,在事故容错核燃料(ATF)包壳、小型堆热管、热电偶保护管等中的应用受到限制和影响。现有技术主要用于直径100~2500mm的钢管,焊接工艺采用的是埋弧焊,主要用于石油行业的长输管道。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解,因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的在于克服现有钼管制备技术的缺点,结合高性能钼合金新材料技术和钼合金气体合金化激光焊新技术,从实际工程需求出发提出钼合金螺旋焊管思路,提供一种大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的制造方法与装置。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现,一种大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的制造方法包括以下步骤:
第一步骤中,初次辊压热轧薄壁钼合金卷材或热轧薄壁钼合金板材得到辊压后的热轧薄壁钼合金板材,其中,初次辊压前,开卷辊压热轧薄壁钼合金卷材,
第二步骤中,拼接激光焊所述辊压后的热轧薄壁钼合金板材得到长度不受限制的带状坯料,
第三步骤中,连续不断地将带状坯料以成形角α卷曲成螺旋状圆筒,
第四步骤中,激光焊接所述螺旋状圆筒的圆筒螺旋状接缝部位成型为钼合金螺旋管,焊接中采用焊缝自动跟踪装置自动寻找接缝部位进行对正;采用单模激光光源和摆动焊接头焊接,
第五步骤中,激光切割所述钼合金螺旋管形成预定管长,
第六步骤中,通过焊缝检测和静水水压试验后获得焊接成型的大长径比薄壁细径钼合金螺旋管。
所述的方法中,第一步骤中,热轧薄壁钼合金卷材或热轧薄壁钼合金板材为氧化镧纳米掺杂强化高性能钼合金,其包括至少0.25wt.%的La2O3,细径为5mm-50mm,长径比不小于10。
所述的方法中,第二步骤中,拼接焊采用单模激光光源和摆动焊接头在混合气氛中完成,所述混合气氛为纯度分别不低于99.99%的氮气和氩气的混合气体氛围,其中,氮气含量使得焊缝区晶界出现Mo2N相,且形成的晶界Mo2N相呈颗粒状,在晶界处离散分布,在接头横截面图像中Mo2N相颗粒占据焊缝区晶界总长的约50-66.6%区域。
所述的方法中,混合气体中氮气体积百分比为7.5%~15%。
所述的方法中,拼接激光焊和激光焊接圆筒螺旋状接缝部位的激光光源为波长1μm的单模激光,焦点光斑直径不超过30μm。
所述的方法中,通过焊缝检测和静水水压试验后,管端倒棱获得焊接成型的大长径比薄壁细径钼合金螺旋管。
所述的方法中,初次辊压后的热轧薄壁钼合金板材进行矫平,当矫平度不符合预定范围,热轧薄壁钼合金板材再次辊压直到矫平度符合预定范围。
一种实施所述的大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的制造方法的装置包括,
初次辊压板材单元,其配置成初次辊压热轧薄壁钼合金卷材或热轧薄壁钼合金板材以得到辊压后的热轧薄壁钼合金板材,初次辊压板材单元包括,
两个辊轮,其间隔可调节,
驱动电机,其连接所述辊轮以驱动所述辊轮辊压;
激光对接焊单元,其连接所述初次辊压板材单元以接收所述辊压后的热轧薄壁钼合金板材,激光对接焊单元包括,
第一焊接激光头,其配置成接激光焊所述辊压后的热轧薄壁钼合金板材得到长度不受限制的带状坯料,
第一气体保护装置,其为所述第一焊接激光头提供混合气氛,混合气氛中的氮气含量使得焊缝区晶界出现Mo2N相,且形成的晶界Mo2N相呈颗粒状,在晶界处离散分布,在接头横截面图像中Mo2N相颗粒占据焊缝区晶界总长的约50~66.6%区域;
螺旋管成形单元,其连接所述激光对接焊单元以连续不断地将所述带状坯料以成形角α卷曲成螺旋状圆筒,螺旋管成形单元包括,
固定圆盘,
滚轮,其沿径向可调节第固定于所述固定圆盘,
移动气缸,其驱动所述辊轮使得所述滚轮的旋转和挤压将所述带状坯料卷曲成螺旋状圆筒;
卷筒焊接单元,其连接所述螺旋管成形单元以激光焊接所述螺旋状圆筒的圆筒螺旋状接缝部位,卷筒焊接单元包括,
第二焊接激光头,其配置成激光焊接圆筒螺旋状接缝部位成型为钼合金螺旋管,
第二气体保护装置,其为所述第二焊接激光头提供混合气氛,混合气氛中的氮气含量使得焊缝区晶界出现Mo2N相,且形成的晶界Mo2N相呈颗粒状,在晶界处离散分布,在接头横截面图像中Mo2N相颗粒占据焊缝区晶界总长的约50~66.6%区域;
激光环形切割单元,其连接所述激光环形切割单元以激光切割所述钼合金螺旋管形成预定管长。
所述的装置中,激光环形切割单元包括激光环形切割器和环形切割气体保护装置,其中环形切割气体保护装置包括夹头、通气管路和保护罩,其中保护罩的环形缝隙宽度为2~3mm。
所述的装置中,所述装置还包括X光焊缝检测单元和/或静水水压检测单元。
和现有技术相比,本发明制备出的螺旋管壁厚小、壁厚均匀、长度不受限制、测温灵敏、节省材料;壁厚可以小到0.05mm;直径可以小到Φ5mm;以氮气和氩气混合气为保护气体实现对焊缝金属的气体合金化,焊缝强度显著提高,且合金化方法简便易行、成本低;采用单模激光摆动焊接,可细化晶粒,焊接热输入小,对装配组对间隙敏感性低、焊接质量稳定。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白,达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度,并且为了能够让本发明的上述说明和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述,本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。显而易见地,下面描述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。而且在整个附图中,用相同的附图标记表示相同的部件。
在附图中:
图1为一个实施例的制造大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的装置的结构示意图;
图2为一个实施例的大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的制造方法制造的大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的结构示意图;
图3为一个实施例的制造大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的装置的初次辊压板材单元的结构示意图;
图4为一个实施例的制造大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的装置的螺旋管成形单元的结构示意图;
图5为一个实施例的制造大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的装置的螺旋管成形单元的结构示意图;
图6为一个实施例的制造大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的装置的卷筒焊接单元的结构示意图;
图7为一个实施例的制造大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的装置的卷筒焊接单元的结构示意图;
图8为一个实施例的制造大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的装置的传送单元的结构示意图;
图9为一个实施例的制造大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的装置的环形切割单元的结构示意图;
图10为一个实施例的制造大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的装置的气体保护装置的结构示意图;
图11为一个实施例的制造大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的装置的焊缝检测单元结构示意图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
下面将参照附图1至图11更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是,在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解,技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式,然所述描述乃以说明书的一般原则为目的,并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解,下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明,且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
在一个实施例中,一种大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的制造方法包括以下步骤:
第一步骤中,初次辊压热轧薄壁钼合金卷材或热轧薄壁钼合金板材得到辊压后的热轧薄壁钼合金板材,其中,初次辊压前,开卷辊压热轧薄壁钼合金卷材,
第二步骤中,拼接激光焊所述辊压后的热轧薄壁钼合金板材得到长度不受限制的带状坯料,
第三步骤中,连续不断地将带状坯料以成形角α卷曲成螺旋状圆筒,
第四步骤中,激光焊接所述螺旋状圆筒的圆筒螺旋状接缝部位成型为钼合金螺旋管,焊接中采用焊缝自动跟踪装置自动寻找接缝部位进行对正;采用单模激光光源和摆动焊接头焊接,以减小装配间隙敏感性、避免对接装配间隙波动对焊接质量的影响;采用氮气进行焊缝金属合金化、以保证焊缝金属强度。
第五步骤中,激光切割所述钼合金螺旋管形成预定管长,
第六步骤中,通过焊缝检测和静水水压试验后获得焊接成型的大长径比薄壁细径钼合金螺旋管。
本发明的螺旋焊管的优点为:(1)使用同一宽度的带材能够生产出不同直径的管材;(2)同等压力条件下,螺旋形焊缝所承受的应力比直缝小,为直缝焊管的75%~90%,因而能够承受较大的压力。与相同外径的直缝焊管相比较,在承受同等压力的情况下,壁厚可减小10%~25%;(3)尺寸精确,一般直径公差不超过0.12%,挠度小于1/2000,椭圆度小于1%,一般可省去定径和矫直工序;(4)可连续生产,理论上可以生产无限长管材,切头、切尾损失小,可提高金属利用率6%~8%;(5)和直缝焊管相比其操作灵活、更换品种调整方便;(6)设备重量轻、初投资少。可做成拖车式流动机组,易于实现现场机械化、自动化生产。目前螺旋焊管主要用于石油行业的长输管道,主要材料是钢。钼合金螺旋焊管目前在国内外都还是空白。激光焊具有能量密度高、加热区域小、焊接速度快、焊接变形小等优点。工件可放置在封闭的空间(经抽真空或内部气体环境在控制下)进行激光焊;可焊材质种类范围大,可焊接高熔点材料,亦可相互接合各种熔点差异巨大的异质材料;焊接薄材或细径线材时,不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。金属进行激光拼焊时一般需要确保材料之间的接缝间隙足够小并且不能由有太大的波动变化,否则的话就难以焊接,会出现气孔,凹陷并难以成形,重要原因就是普通焊接头输出激光光斑太小,无法覆盖两边材料适应的范围内。在薄板材料焊接时这个问题尤为严重。激光摆动焊方法让小光斑沿着与接缝垂直的方向快速摆动,扫描范围覆盖两边的材料,因此具有以下优点:(1)缓解了激光焊接对拼缝间隙要求过严格的问题;(2)同等焊速下热影响会小于传统焊接;(3)工艺稳定性和可重复性更高;(4)焊缝外观均匀美观,后期可以不需再处理;(5)在合适的摆动参数下可细化焊缝组织。本发明的氧化镧纳米掺杂强化高性能钼合金卷材/板材为纳米结构弥散强化钼合金材料。该材料强度与延、韧性均超过已被报道的国际一流公司同类材料最好水平,同时塑脆转变温度明显降低,合金高温再结晶温度及高温强度与拉伸延性显著提高。
所述的方法的优先实施方式中,第一步骤中,热轧薄壁钼合金卷材或热轧薄壁钼合金板材为氧化镧纳米掺杂强化高性能钼合金,其包括至少0.25wt.%的La2O3,细径为5mm-Φ50mm,长径比不小于10。
所述的方法的优先实施方式中,第二步骤中,拼接焊采用单模激光光源和摆动焊接头在混合气氛中完成,所述混合气氛为纯度分别不低于99.99%的氮气和氩气的混合气体氛围,其中,氮气含量使得焊缝区晶界出现Mo2N相,且形成的晶界Mo2N相呈颗粒状,在晶界处离散分布,在接头横截面图像中Mo2N相颗粒占据焊缝区晶界总长的约50-66.6%区域。
所述的方法的优先实施方式中,混合气体中氮气体积百分比为7.5%~15%。
所述的方法的优先实施方式中,拼接激光焊和激光焊接圆筒螺旋状接缝部位的激光光源为波长1μm的单模激光,焦点光斑直径不超过30μm。
所述的方法的优先实施方式中,通过焊缝检测和静水水压试验后,管端倒棱获得焊接成型的大长径比薄壁细径钼合金螺旋管。
所述的方法的优先实施方式中,初次辊压后的热轧薄壁钼合金板材进行矫平,当矫平度不符合预定范围,热轧薄壁钼合金板材再次辊压直到矫平度符合预定范围。
在一个实施例中,方法包括以下步骤:
将厚度0.05~0.5mm的热轧薄壁氧化镧纳米掺杂强化高性能钼合金卷材/板材经开卷和初次辊压后矫平,为拼接焊做准备;
将矫平后的热轧薄壁钼合金板材进行拼接激光焊、为螺旋成型准备连续长度不受限制的带状坯料,拼接焊采用单模激光光源和摆动焊接头在氮气体积百分比为7.5%-15%的氮气、氩气混合气氛中完成;
将矫平后的薄壁钼合金卷板以一定角度连续不断地送至螺旋管成形单元内,并以成形角α卷曲成螺旋状圆筒;
对圆筒螺旋状接缝部位进行激光焊接,螺旋焊缝焊接采用焊缝自动跟踪装置自动寻找接缝部位进行对正,采用单模激光光源和摆动焊接头在氮气体积百分比为7.5%-15%的氮气、氩气混合气氛中进行;
通过成型器激光环形切割单元,按照要求用激光切割的方法在保护气氛中把连续焊接成型的钼合金螺旋焊管切割成所需长度;
采用X光焊缝检测单元检测焊缝质量;
最后,经静水水压试验、管端倒棱及成品检验合格后获得焊接成型大长径比薄壁细径钼合金螺旋管。
在一个实施例中,薄壁钼合金原料为氧化镧纳米掺杂强化高性能钼合金(0.25wt.%La2O3),壁厚为0.05~0.5mm;将薄壁氧化镧纳米掺杂强化高性能钼合金卷曲成卷曲成螺旋状圆筒,圆筒直径Φ5mm~Φ50mm;
在一个实施例中,钼合金坯料卷曲成卷曲成螺旋状圆筒通过刻有纵横交错螺旋状凹槽的滚筒的旋转和挤压完成,成型后螺旋状圆筒沿其轴线方向的运动依靠含辊轮传送与矫直单元完成;
在一个实施例中,对拼接焊和螺旋状圆筒接缝部位进行焊接的方法为激光焊接;对拼接焊和螺旋状圆筒接缝部位进行焊接的激光光源为波长约1μm的单模激光,焦点光斑直径不超过30μm;对拼接焊和螺旋状圆筒接缝部位进行焊接所用的激光头为摆动焊接头,摆动幅度为板厚度的0.8~1.5倍,摆动频率为95~105Hz;切割方法为单模激光环形切割,辅助气流是纯氮气。
在一个实施例中,激光环形切割单元采用的装备主要由激光环形切割器和环形切割气体保护装置组成,其中环形切割气体保护装置由夹头、通气管路和保护罩构成,其中保护罩留出的环形缝隙宽度为2~3mm,拼接激光焊和激光焊接圆筒螺旋状接缝部位的激光头为摆动焊接头,摆动幅度为焊接对象厚度的0.8~1.5倍,摆动频率为95~105Hz。
如图1至图11所示,一种实施所述的大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的制造方法的装置包括,
初次辊压板材单元1,其配置成初次辊压热轧薄壁钼合金卷材或热轧薄壁钼合金板材以得到辊压后的热轧薄壁钼合金板材,初次辊压板材单元1包括,
两个辊轮7,其间隔可调节,
驱动电机8,其连接所述辊轮7以驱动所述辊轮7辊压;
激光对接焊单元2,其连接所述初次辊压板材单元1以接收所述辊压后的热轧薄壁钼合金板材,激光对接焊单元2包括,
第一焊接激光头,其配置成接激光焊所述辊压后的热轧薄壁钼合金板材得到长度不受限制的带状坯料,
第一气体保护装置,其为所述第一焊接激光头提供混合气氛,混合气氛中的氮气含量使得焊缝区晶界出现Mo2N相,且形成的晶界Mo2N相呈颗粒状,在晶界处离散分布,在接头横截面图像中Mo2N相颗粒占据焊缝区晶界总长的约50~66.6%区域;
螺旋管成形单元3,其连接所述激光对接焊单元2以连续不断地将所述带状坯料以成形角α卷曲成螺旋状圆筒,螺旋管成形单元3包括,
固定圆盘9,
滚轮10,其沿径向可调节第固定于所述固定圆盘9,
移动气缸11,其驱动所述辊轮7使得所述滚轮10的旋转和挤压将所述带状坯料卷曲成螺旋状圆筒;
卷筒焊接单元4,其连接所述螺旋管成形单元3以激光焊接所述螺旋状圆筒的圆筒螺旋状接缝部位,卷筒焊接单元4包括,
第二焊接激光头,其配置成激光焊接圆筒螺旋状接缝部位成型为钼合金螺旋管,
第二气体保护装置,其为所述第二焊接激光头提供混合气氛,混合气氛中的氮气含量使得焊缝区晶界出现Mo2N相,且形成的晶界Mo2N相呈颗粒状,在晶界处离散分布,在接头横截面图像中Mo2N相颗粒占据焊缝区晶界总长的约50~66.6%区域;
激光环形切割单元5,其连接所述激光环形切割单元5以激光切割所述钼合金螺旋管形成预定管长。
所述的装置的优选实施例中,激光环形切割单元5包括激光环形切割器和环形切割气体保护装置,其中环形切割气体保护装置包括夹头21、通气管路和保护罩20,其中保护罩20的环形缝隙宽度为2~3mm。
所述的方法的优先实施例中,所述装置还包括X光焊缝检测单元6和/或静水水压检测单元。
所述的方法的优先实施例中,所述装置包括初次辊压板材单元1、激光对接焊单元2、螺旋管成形单元3、卷筒焊接单元4、含辊轮传送与矫直单元、成型管激光环形切割单元5和X光焊缝检测单元6。
在一个实施例中,初次辊压板材单元1主要由两个辊轮7和驱动电机8构成,其中两个辊轮7的间距为0.05~0.5mm。该单元的主要功能是将薄壁钼合金卷板开卷并矫平,为螺旋成形做准备。
在一个实施例中,激光对接焊单元2由第一焊接激光头和气体保护装置组成,其中第一焊接激光头由焊缝跟踪传感器12、传感器调节结构13、焊接点观察镜14、激光头方向调节滑台15、激光头角度调节机构16构成。该单元的主要功能是用焊缝自动跟踪装置自动寻找拼接缝部位,在氮气含量为7.5%-15%的氮气和氩气混合保护气氛中,采用激光焊接对拼接缝部位进行焊接,为螺旋成型准备连续长度不受限制的带状坯料。
在一个实施例中,螺旋管成形单元3主要由固定圆盘9、滚轮10和移动气缸11构成,其中滚轮10直径Φ20mm,长度为50mm。滚轮10在固定圆盘9上的位置可沿径向调节后固定。该单元的主要功能是通过滚轮10的旋转和挤压,将经过预弯的卷板按一定的曲率半径在多辊成型器中制成所需管径的螺旋状圆筒。
在一个实施例中,卷筒焊接单元4主要由第二焊接激光头和气体保护装置组成,其中第二焊接激光头由焊缝跟踪传感器12、传感器调节结构13、焊接点观察镜14、激光头方向调节滑台15、激光头角度调节机构16构成;气体保护装置主要由XX构成,其中通气口尺寸为XX。该单元的主要功能是用焊缝自动跟踪装置自动寻找螺旋状圆筒接缝部位,在氮气含量为7.5%-15%的氮气和氩气混合保护气氛中,采用激光焊接对螺旋状圆筒接缝部位进行焊接。
在一个实施例中,含辊轮的传送单元25主要由轴向传送驱动滚轮22、气缸式位移可调滑台23、径向约束滚轮24组成。该单元的主要功能是将焊接成型的螺旋管进行矫直并运送到下一道工序。
在一个实施例中,激光环形切割单元5主要由激光环形切割器和环形切割气体保护装置组成,其中激光环形切割器由激光切割头18、环形移动装置17、环形轨道19构成,该部分的主要功能是对焊接成型的螺旋管进行激光切割,得到所需长度的产品;环形切割气体保护装置26由夹头21、通气管路和保护罩20构成,其中保护罩20留出的环形缝隙宽度为2~3mm,该部分的主要功能是对激光切割过程进行气保护。
在一个实施例中,X光焊缝检测单元6主要由传送带27和X光检测仪组成。该单元的主要功能是对焊缝进行X射线检验,得到焊缝X射线探伤的图像,进行缺陷的识别、标记。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述,但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域,上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的,而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下,还可以做出很多种的形式,这些均属于本发明保护之列。
Claims (10)
1.一种大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的制造方法,所述方法包括以下步骤:
第一步骤中,初次辊压热轧薄壁钼合金卷材或热轧薄壁钼合金板材得到辊压后的热轧薄壁钼合金板材,其中,初次辊压前,开卷辊压热轧薄壁钼合金卷材,
第二步骤中,拼接激光焊所述辊压后的热轧薄壁钼合金板材得到长度不受限制的带状坯料,
第三步骤中,连续不断地将带状坯料以成形角α卷曲成螺旋状圆筒,
第四步骤中,激光焊接所述螺旋状圆筒的圆筒螺旋状接缝部位成型为钼合金螺旋管,
第五步骤中,激光切割所述钼合金螺旋管形成预定管长,
第六步骤中,通过焊缝检测和静水水压试验后获得焊接成型的大长径比薄壁细径钼合金螺旋管。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,优选的,第一步骤中,热轧薄壁钼合金卷材或热轧薄壁钼合金板材为氧化镧纳米掺杂强化高性能钼合金,其包括至少0.25wt.%的La2O3,细径为5mm-50mm,长径比不小于10。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,第四步骤中,焊接中采用焊缝自动跟踪装置自动寻找接缝部位进行对正;采用单模激光光源和摆动焊接头焊接。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,混合气体中氮气体积百分比为7.5%~15%。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,拼接激光焊和激光焊接圆筒螺旋状接缝部位的激光光源为波长1μm的单模激光,焦点光斑直径不超过30μm。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,通过焊缝检测和静水水压试验后,管端倒棱获得焊接成型的大长径比薄壁细径钼合金螺旋管。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,初次辊压后的热轧薄壁钼合金板材进行矫平,当矫平度不符合预定范围,热轧薄壁钼合金板材再次辊压直到矫平度符合预定范围。
8.一种实施权利要求1-7中任一项所述的大长径比薄壁细径钼合金螺旋管的制造方法的装置,其包括,
初次辊压板材单元,其配置成初次辊压热轧薄壁钼合金卷材或热轧薄壁钼合金板材以得到辊压后的热轧薄壁钼合金板材,初次辊压板材单元包括,
两个辊轮,其间隔可调节,
驱动电机,其连接所述辊轮以驱动所述辊轮辊压;
激光对接焊单元,其连接所述初次辊压板材单元以接收所述辊压后的热轧薄壁钼合金板材,激光对接焊单元包括,
第一焊接激光头,其配置成接激光焊所述辊压后的热轧薄壁钼合金板材得到长度不受限制的带状坯料,
第一气体保护装置,其为所述第一焊接激光头提供混合气氛,混合气氛中的氮气含量使得焊缝区晶界出现Mo2N相,且形成的晶界Mo2N相呈颗粒状,在晶界处离散分布,在接头横截面图像中Mo2N相颗粒占据焊缝区晶界总长的约50~66.6%区域;
螺旋管成形单元,其连接所述激光对接焊单元以连续不断地将所述带状坯料以成形角α卷曲成螺旋状圆筒,螺旋管成形单元包括,
固定圆盘,
滚轮,其沿径向可调节第固定于所述固定圆盘,
移动气缸,其驱动所述辊轮使得所述滚轮的旋转和挤压将所述带状坯料卷曲成螺旋状圆筒;
卷筒焊接单元,其连接所述螺旋管成形单元以激光焊接所述螺旋状圆筒的圆筒螺旋状接缝部位,卷筒焊接单元包括,
第二焊接激光头,其配置成激光焊接圆筒螺旋状接缝部位成型为钼合金螺旋管,
第二气体保护装置,其为所述第二焊接激光头提供混合气氛,混合气氛中的氮气含量使得焊缝区晶界出现Mo2N相,且形成的晶界Mo2N相呈颗粒状,在晶界处离散分布,在接头横截面图像中Mo2N相颗粒占据焊缝区晶界总长的约50~66.6%区域;
激光环形切割单元,其连接所述激光环形切割单元以激光切割所述钼合金螺旋管形成预定管长。
9.根据权利要求8所述的装置,其中,激光环形切割单元包括激光环形切割器和环形切割气体保护装置,其中环形切割气体保护装置包括夹头、通气管路和保护罩,其中保护罩的环形缝隙宽度为2~3mm。
10.根据权利要求8所述的装置,其中,所述装置还包括X光焊缝检测单元和/或静水水压检测单元。
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