CN114473149A - 一种无定位台下管座组装焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无定位台下管座组装焊接方法，包括如下步骤：步骤1：设计下管座无定位台结构形式；步骤2：制定组装TIG点焊焊接过程；步骤3：制定电子束固定点焊过程；步骤4：制定电子束扫描焊接过程；步骤5：制定缺陷返修过程；步骤6：手工TIG补焊返修。本发明的有益效果在于：本发明能够很好地解决管座焊接后管座内壁不规则的焊瘤、管座内腔未焊合内腔缝隙等问题，同时解决原专项TIG焊接后焊缝熔深“易变性”问题，控制焊接变形，提高后续机械加工精度，提高了生产效率和产品制造质量。
Description
技术领域
本发明属于动力堆核燃料组件制造技术领域，具体涉及一种无定位台下管座组装焊接方法。
背景技术
压水堆燃料组件的直线下管座结构特殊，无法整体机械加工，采用零件组焊而成，由4块支腿1、4块下围板2、1块下连接板3共9个零件组装焊接而成(如图1所示)。
现有工艺采用组装夹具将零部件组装TIG定位点焊后，使用焊接机器人进行各条焊缝的TIG焊接，焊接完成后，管座各零件间内腔缝隙指标超标，且内壁出现不规则的焊瘤，需手工修磨检验，再修磨如此反复，工序间返工频繁，外观质量不佳等，易造成生产效率和产品质量较低。
需解决以下问题：
1)管座焊接后内腔缝隙超标问题。各零部件间采用带定位台结构(带锁底齐平接头)，即支腿/下连接板试样7与下围板试样8之间采用带定位尺寸b的结构组装定位，如图2所示，由于存在焊接变形，焊接后焊缝背面会出现未焊合的缝隙a，该堆型下管座要求焊接后内腔焊缝背面未焊合缝隙不超过0.15mm，该指标要求是管座成品率低的原因之一。
2)管座内壁不规则焊瘤。该堆型下管座采用的核级0Cr18Ni10Ti不锈钢，为了控制夹杂物含量需要，杂质元素S、P含量极低，使原TIG焊接易导致所谓熔深“易变性”问题，焊缝熔深不均。且会出现内壁不规则的焊瘤、焊接收缩率不均匀等问题，难以通过后续机加方式完全去除，生产效率较为低下。需采用新的焊接方法，提高产品质量和生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无定位台下管座组装焊接方法，它能够解决下管座焊接后管座各零件间内腔缝隙指标超标，内壁出现不规则的焊瘤问题，提高产品质量和生产效率，降低生产成本。
本发明的技术方案如下：一种无定位台下管座组装焊接方法，包括如下步骤：
步骤1：设计下管座无定位台结构形式；
步骤2：制定组装TIG点焊焊接过程；
步骤3：制定电子束固定点焊过程；
步骤4：制定电子束扫描焊接过程；
步骤5：制定缺陷返修过程；
步骤6：手工TIG补焊返修。
所述的步骤2中，各零件间无定位台基准，先将所有零件用组装夹具组装，用TIG焊接方法将零件固定，确保各零件间定位精准；
每个下围板与支腿接缝处点焊二点；每两个下围板之间、下围板与下连接板的每个接缝处应点焊三点，先点焊每两个下围板之间，再点焊下围板与下连接板，再点焊下围板与支腿。
所述的步骤2中，下管座组装TIG点焊参数如下所示。保护气体：高纯氩；气体流量：7～9L/min；电极：铈钨丝；直径：Φ2.0mm；喷嘴直径：Φ8mm；电源极性：直流正接；焊接电流：50～100A。
所述的步骤3中，使用正常焊接束流的1/3左右的束流进行电子束固定点焊，每两个下围板之间焊接均布2个点焊定位段，每个定位段焊接长度15～20mm；下围板与下连接板焊接均布3～4个定位段，每个定位段焊接长度20～30mm；下围板与支腿焊接均布1个点焊定位段，定位段焊接长度20～30mm。
所述的步骤4中，将电子束下束起始位置、结束位置均设在产品焊缝以外的位置，以确保焊缝质量，采用电子束小幅圆形扫描形式焊接。
所述的步骤5中，电子束补焊返修：焊接过程中出现焊缝中断或其他故障，立即停止焊接；待故障排除后检查中断位置焊缝外观，清除焊接缺陷并清洁处理，焊接过程中出现焊缝偏移，对该焊缝进行补焊。
所述的步骤6中，当焊缝局部出现裂纹、气孔、夹渣、未熔合等焊接缺陷时，对焊缝局部进行手工TIG补焊返修。
所述的步骤6中，对深度小于0.5mm，直径小于0.4mm的表面圆状缺陷，清洗干净后直接返修。
本发明的有益效果在于：本发明能够很好地解决管座焊接后管座内壁不规则的焊瘤、管座内腔未焊合内腔缝隙等问题，同时解决原专项TIG焊接后焊缝熔深“易变性”问题，控制焊接变形，提高后续机械加工精度，提高了生产效率和产品制造质量。
下管座焊接接头采用无定位台接头形式(即无锁底齐平对接接头形式)，解决上管座焊后内腔未焊合内腔缝隙问题，提升管座成品率。
解决原TIG焊接后焊缝熔深“易变性”问题，电子束焊接的焊缝熔深均匀稳定，接头强度和塑性均优于TIG焊缝。
电子束焊接后焊缝宽度窄，平滑美观，工件表面基本保持母材原始状态，提升下管座焊后外观质量，且解决原TIG焊接后管座内壁不规则的焊瘤等问题。
电子束焊接后，减少下管座焊接变形，从而降低管座后续机械加工难度，大幅提高后续机械加工精度和生产效率。
附图说明
图1为下管座结构示意图；
图2为带定位台结构(齐平锁底对接接头)示意图；
图3为无定位台结构(无锁底齐平对接接头)示意图；
图4为下管座组装TIG点焊示意图；
图5为下管座电子束固定点焊示意图；
图6为下管座焊接顺序示意图。
图中：1支腿，2下围板，3下连接板，4TIG焊点，5焊缝，7下连接板试样，8下围板试样，a未焊合缝隙位置，b定位尺寸。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的一种无定位台下管座组装焊接方法，采用了新型组装定位结构方式，采用无定位台(无锁底齐平接头)结构形式，但管座结果复杂，零件多而散，增大组装定位难度。制定新的焊接工艺方法。焊接方法为：组装TIG点焊+电子束固定点焊+电子束扫描焊接及补焊+必要时缺陷手工补焊。
一种无定位台下管座组装焊接方法，具体包括如下步骤：
步骤1：设计下管座无定位台结构形式
为彻底解决管座焊接后内腔缝隙超标问题，将下管座各零件间均采用无定位台结构(即：无锁底齐平对接接头)。如图3所示。该接头形式可避免焊后留下未焊合的缝隙，同时提高焊接接头强度。
步骤2：制定组装TIG点焊焊接过程
各零件间无定位台基准，先将所有零件用组装夹具组装，用TIG焊接方法将零件固定，确保各零件间定位精准。
每个下围板2与支腿1接缝处点焊二点；每两个下围板之间、下围板2与下连接板3的每个接缝处应点焊三点。先点焊每两个下围板之间，再点焊下围板2与下连接板3，再点焊下围板2与支腿1。所有TIG焊点4在整条焊缝上均布，点焊顺序按图6所示标识依次为(1)→(2)→(3)→(4)→(5)→(6)→(7)→(8)→(9)→(10)→(11)→(12)→(13)→(14)→(15)→(16)，为控制焊接变形，焊接顺序采用合理的对称焊接顺序进行。下管座组装TIG点焊示意图如图4所示，下管座焊接顺序图如图6所示。
下管座组装TIG点焊参数如下所示。保护气体：高纯氩；气体流量：7～9L/min；电极：铈钨丝；直径：Φ2.0mm；喷嘴直径：Φ8mm；电源极性：直流正接；焊接电流：50～100A。
步骤3：制定电子束固定点焊过程
电子束固定点焊是控制焊接预变形的有效措施之一，也是节约装夹时间和经费的有效措施。使用正常焊接束流的1/3左右的束流进行电子束固定点焊，每两个下围板之间焊接均布2个点焊定位段，每个定位段焊接长度15～20mm；下围板2与下连接板3焊接均布3～4个定位段，每个定位段焊接长度20～30(mm)；下围板2与支腿1焊接均布1个点焊定位段，定位段焊接长度20～30mm。电子束固定点焊顺序按图6所示标识依次为(1)→(2)→(3)→(4)→(5)→(6)→(7)→(8)→(9)→(10)→(11)→(12)→(13)→(14)→(15)→(16)。下管座电子束固定点焊示意图如图5所示及下管座焊接顺序如图5所示。下管座电子束固定点焊及焊接参数如下表2所示。
步骤4：制定电子束扫描焊接过程
为确保整条焊缝焊接熔深符合要求，将电子束下束起始位置、结束位置均设计在产品焊缝以外的位置，以确保焊缝质量。采用电子束小幅圆形扫描形式焊接(及扫描波形为双余弦波形COS_COS 90°)，可以加宽焊缝，降低熔池冷却速度，在一定程度上消除和减少熔透不均等焊接缺陷。
电子束焊接顺序与电子束固定点焊顺序一致，按图6所示标识依次为(1)→(2)→(3)→(4)→(5)→(6)→(7)→(8)→(9)→(10)→(11)→(12)→(13)→(14)→(15)→(16)。下管座电子束固定点焊及焊接参数如下表1所示。
表1 上管座电子束固定点焊及焊接参数表
步骤5：制定缺陷返修过程
电子束补焊返修：
焊接过程中出现焊缝中断或其他故障，立即停止焊接；待故障排除后检查中断位置焊缝外观，清除焊接缺陷并清洁处理(必要时可用锉刀或砂轮打磨,再用丙酮或无水乙醇擦净，用TIG加丝补焊中断位置，然后对中断位置进行覆盖焊接。焊接过程中出现焊缝偏移，对该焊缝进行补焊。
步骤6：手工TIG补焊返修：
当焊缝局部出现裂纹、气孔、夹渣、未熔合等焊接缺陷时，对焊缝局部进行手工TIG补焊返修。
对深度小于0.5mm，直径小于0.4mm的表面圆状缺陷，可清洗干净后直接返修。
其余缺陷返修前，应对缺陷区域采用机械去除方法彻底清除可能的缺陷，要求已去除缺陷部位光滑无毛刺，机械去除后的开口尺寸≥Φ6mm，深度至少1mm。彻底清洗待返修部位，保证无油污、残留水渍、铁屑及其它异物。
本发明的具体实施如下所述：
(1)将所有零件(4个支腿1、4个围板2、1个上连接板3)用组装夹具组装完毕，确保各零件间定位精准。
(2)每个下围板2与下围板2、下围板2与下连接板3接缝处点焊三点；下围板2与支腿1的每个接缝处应点焊两点。先点焊下围板2与下围板2，再点焊下围板2与下连接板3，再点焊下围板2与支腿1。所有TIG焊点5在整条焊缝上均布，点焊顺序按图6示标识依次为(1)→(2)→(3)→(4)→(5)→(6)→(7)→(8)→(9)→(10)→(11)→(12)→(13)→(14)→(15)→(16)，下管座组装TIG点焊及焊接顺序如图4所示。
(3)点焊完毕后，将上管座从组装夹具中取出，用不锈钢丝刷去除焊点氧化色。
(4)将组装点焊好的下管座放入电子束焊接夹具中并固定，按图5下管座电子束固定点焊及焊接顺序及表2下管座电子束固定点焊及焊接参数进行下管座电子束固定点焊。焊接顺序：下围板2与下围板2焊接：(1)→(2)→(3)→(4)；下围板2与下连接板3焊接：(5)→(6)→(7)→(8)；下围板2与支腿1焊接：(9)→(10)→(11)→(12)→(13)→(14)→(15)→(16)。
(5)按图5下管座电子束固定点焊及焊接顺序及表2下管座电子束固定点焊及焊接参数进行下管座电子束焊接。
(6)电子束焊接完毕后，将下管座从电子束焊接夹具中取出。
Claims (8)
1.一种无定位台下管座组装焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：设计下管座无定位台结构形式；
步骤2：制定组装TIG点焊焊接过程；
步骤3：制定电子束固定点焊过程；
步骤4：制定电子束扫描焊接过程；
步骤5：制定缺陷返修过程；
步骤6：手工TIG补焊返修。
2.如权利要求1所述的一种无定位台下管座组装焊接方法，其特征在于：所述的步骤2中，各零件间无定位台基准，先将所有零件用组装夹具组装，用TIG焊接方法将零件固定，确保各零件间定位精准；
每个下围板与支腿接缝处点焊二点；每两个下围板之间、下围板与下连接板的每个接缝处应点焊三点，先点焊每两个下围板之间，再点焊下围板与下连接板，再点焊下围板与支腿。
3.如权利要求2所述的一种无定位台下管座组装焊接方法，其特征在于：所述的步骤2中，下管座组装TIG点焊参数如下所示。保护气体：高纯氩；气体流量：7～9L/min；电极：铈钨丝；直径：Φ2.0mm；喷嘴直径：Φ8mm；电源极性：直流正接；焊接电流：50～100A。
4.如权利要求1所述的一种无定位台下管座组装焊接方法，其特征在于：所述的步骤3中，使用正常焊接束流的1/3左右的束流进行电子束固定点焊，每两个下围板之间焊接均布2个点焊定位段，每个定位段焊接长度15～20mm；下围板与下连接板焊接均布3～4个定位段，每个定位段焊接长度20～30mm；下围板与支腿焊接均布1个点焊定位段，定位段焊接长度20～30mm。
5.如权利要求1所述的一种无定位台下管座组装焊接方法，其特征在于：所述的步骤4中，将电子束下束起始位置、结束位置均设在产品焊缝以外的位置，以确保焊缝质量，采用电子束小幅圆形扫描形式焊接。
6.如权利要求1所述的一种无定位台下管座组装焊接方法，其特征在于：所述的步骤5中，电子束补焊返修：焊接过程中出现焊缝中断或其他故障，立即停止焊接；待故障排除后检查中断位置焊缝外观，清除焊接缺陷并清洁处理，焊接过程中出现焊缝偏移，对该焊缝进行补焊。
7.如权利要求1所述的一种无定位台下管座组装焊接方法，其特征在于：所述的步骤6中，当焊缝局部出现裂纹、气孔、夹渣、未熔合等焊接缺陷时，对焊缝局部进行手工TIG补焊返修。
8.如权利要求1所述的一种无定位台下管座组装焊接方法，其特征在于：所述的步骤6中，对深度小于0.5mm，直径小于0.4mm的表面圆状缺陷，清洗干净后直接返修。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220513 |