CN114986130A - 用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，该方法包括：对上部容器和下部容器进行抽真空，并在两容器真空度大于或等于预设阈值时，向两容器充入保护气；检测到上部容器内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值时，以第一气体流速向上部容器通入保护气，并以第二气体流速向下部容器通入保护气，其中，第二气体流速大于第一气体流速；将薄壁管第一端与上部容器管接头进行装配和焊接；装配下部容器管接头，以第二气体流速持续向上部容器和下部容器通入保护气，并完成薄壁管第二端与下部容器管接头的装配和焊接工作。本发明可提高容器内部保护气均匀性，提高薄壁管与管接头对接处焊接质量，降低产品不合格缺陷概率。
Description
技术领域
本发明涉及薄壁管件焊接成型技术领域，尤其涉及一种用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法。
背景技术
在第四代核电新堆型容器及化工容器新构件制造中，都涉及壁厚≤3mm的小尺寸薄壁管与大腔室容器的管接头对接焊缝，由于薄壁管尺寸较小无法反面清根，因此需实现单面焊双面成型。并且，由于第四代核电新堆型容器有数百个换热管与大腔室容器管接头对接焊缝，整体内部环境十分复杂，且接头比较密集，所以无法使用保护工装。
目前现有技术中，为实现薄壁管单面焊双面成型，一般采用将整个容器内部充满惰性气体，使用下侧通气，上侧出气的充气方式。但是，上下容器相距较远且容器内部环境复杂，该充气方式并不能保证在容器内部保护气的均匀性，尤其是上部容器管接头焊接时，会使得焊接质量不稳定，出现不合格缺陷的概率大大增加。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，以提高大腔室容器内部保护气的均匀性，提高薄壁管与管接头对接处的焊接质量，降低产品不合格缺陷的概率。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，所述大腔室容器包括上部容器和下部容器，所述上部容器开设有第一充气气管口，所述下部容器开设有第二充气气管口和第三充气气管口，所述背面气保护方法包括：
步骤S1：对所述上部容器和所述下部容器进行抽真空操作，并在所述上部容器和所述下部容器中的真空度大于或者等于预设真空度阈值时，向所述上部容器和所述下部容器充入保护气；
步骤S2：检测所述上部容器的内部含氧量，并在所述内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值时，以第一气体流速通过所述第一充气气管口向所述上部容器通入保护气，并以第二气体流速分别通过所述第二充气气管口和所述第三充气气管口向所述下部容器通入保护气，其中，所述第二气体流速大于所述第一气体流速；
步骤S3：将薄壁管的第一端与所述上部容器的管接头进行装配和焊接；
步骤S4：装配所述下部容器的管接头，以第二气体流速持续向所述上部容器和所述下部容器通入保护气，并完成薄壁管的第二端与所述下部容器的管接头的装配和焊接工作。
可选的，所述上部容器和所述下部容器之间连接有连接部件，所述薄壁管的个数为多个，多个所述薄壁管均匀设置在所述连接部件的两侧，所述步骤S3包括：将第一个薄壁管的第一端与所述上部容器中对应的管接头对齐后，在对齐位置处进行焊接，并在第一个薄壁管完成焊接后，依次进行其它薄壁管的装配焊接。
可选的，所述步骤S3中，将薄壁管的第一端与所述上部容器的管接头进行装配和焊接时，所述方法还包括：以第三气体流速向薄壁管的第二端持续通入保护气，所述第三气体流速小于所述第二气体流速。
可选的，将薄壁管的第一端与所述上部容器的管接头进行焊接之前，所述方法还包括：检测所述上部容器的内部含氧量、所述上部容器和所述下部容器的气压差，并在所述上部容器的内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值，且所述气压差位于预设气压差区间时，进行焊接操作。
可选的，所述上部容器的管接头处连接有密封塞，将薄壁管的第一端与所述上部容器的管接头进行焊接之前，所述方法还包括：降低所述下部容器的气体流速至第四气体流速，并在待焊接薄壁管附近的管接头所连接的密封塞上开设预设直径的出气口，所述预设直径小于或者等于2mm。
可选的，在进行薄壁管的第二端与所述下部容器的管接头的焊接工作之前，所述方法还包括：检测所述下部容器的内部含氧量、所述上部容器和所述下部容器的气压差，并在所述上部容器的内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值，且所述气压差位于预设气压差区间时，进行焊接操作。
可选的，在进行薄壁管的第二端与所述下部容器的管接头的焊接工作之前，所述方法还包括：将持续向所述上部容器和所述下部容器通入保护气的气体流速由所述第二气体流速降至所述第一气体流速。
可选的，所述保护气为氩气，所述第一～四气体流速分别位于如下气体流速区间：
所述第一气体流速所在的气体流速区间为3～8L/min；
所述第二气体流速所在的气体流速区间为25～50L/min；
所述第三气体流速所在的气体流速区间为5～15L/min；
所述第四气体流速所在的气体流速区间为5～10L/min。
可选的，所述预设气压差区间为30～50Pa。
可选的，在完成薄壁管的第二端与所述下部容器的管接头的装配工作之后，所述方法还包括：采用保鲜膜密封所述下部容器的管接头。
本发明至少具有以下技术效果：
本发明在焊接前将整个容器抽真空后再通入惰性气体氩气，然后使用仪器测量容器内部氧含量以保证内部含氧量达到装配焊接要求，在检测达到装配焊接要求后，向整个容器分别通入三路保护气，具体为以25～50L/min气体流速向下部容器通入两路保护气，以3～8L/min气体流速向上部容器通入一路保护气，然后在装配焊接过程中，以5～15L/min气体流速在薄壁管下侧持续通气，并在焊接过程中，调小下部容器的气体流速至5～10L/min，并在焊接位置附近开直径≤2mm的出气口，当上部容器管接头全部焊接完成后，装配下部容器管接头并焊接，以此可确保整个装配焊接过程中背保护气体的纯度，保证单面焊双面成型的质量，降低焊接过程中焊缝气孔缺陷，降低产品返修率，并提高产品的生产效率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的薄壁管与大腔室容器管接头的装配焊接示意图；
图2为本发明一实施例提供的用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本实施例的用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法。
图1为本发明一实施例提供的薄壁管与大腔室容器管接头的装配焊接示意图。如图1所示，大腔室容器包括上部容器和下部容器，为使容器内部氩气能够均匀分布，上部容器的一侧开设有第一充气气管口，下部容器的不同位置开设有第二充气气管口和第三充气气管口，以第二充气气管口为主，第一、第三充气气管口为辅。为保证薄壁管与大腔室容器管接头焊接质量，可采用下述用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法进行焊接。
图2为本发明一实施例提供的用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法的流程图。如图2所示，该方法包括：
步骤S1：对上部容器和下部容器进行抽真空操作，并在上部容器和下部容器中的真空度大于或者等于预设真空度阈值时，向上部容器和下部容器充入保护气。
具体的，可在密封环境下对上部容器和下部容器进行抽真空操作，当上部容器和下部容器的真空度大于或者等于预设真空度阈值(如0.05MPa)时，通过第一充气气管口、第二充气气管口和第三充气气管口分别向上部容器和下部容器充入惰性气体如保护气氩气，其中，充气时间可随容器的容积大小而设定。
步骤S2：检测上部容器的内部含氧量，并在内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值时，以第一气体流速通过第一充气气管口向上部容器通入保护气，并以第二气体流速分别通过第二充气气管口和第三充气气管口向下部容器通入保护气，其中，第二气体流速大于第一气体流速。
本实施例中，第一气体流速所在的气体流速区间为3～8L/min；第二气体流速所在的气体流速区间为25～50L/min，上述气体流速可根据其对应的容器容积大小进行调整。
具体的，实时检测上部容器的内部含氧量，当其内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值(如0.3％)时，开始薄壁管的装配。
需要说明的是，在装配过程中，需要根据容器容积保证气体流速的大小，本实施例中，可以3～8L/min中与上部容器容积相适配的气体流速(如4L/min)通过第一充气气管口向上部容器通入保护气，并以25～50L/min中与下部容器容积相适配的气体流速(如30L/min)分别通过第二充气气管口和第三充气气管口向下部容器通入保护气。
步骤S3：将薄壁管的第一端与上部容器的管接头进行装配和焊接。
在分别进行三路通气之后，可进行薄壁管的装配。
进一步的，如图1所示，上部容器和下部容器之间连接有连接部件，其中，薄壁管的个数为多个，并形成管束组件。本示例中，多个薄壁管可均匀设置在连接部件的两侧，所述步骤S3包括：将第一个薄壁管的第一端与上部容器中对应的管接头对齐后，在对齐位置处进行焊接，并在第一个薄壁管完成焊接后，依次进行其它薄壁管的装配焊接。
具体的，上部容器的管接头处连接有密封塞，将第一个薄壁管对应设置位置的管接头上的密封塞取出后，将第一个薄壁管的第一端与上部容器中对应的管接头对齐，并在对齐位置处进行点焊以固定薄壁管，防止后续焊接过程中因薄壁管晃动而产生产品缺陷。进一步的，对第一个薄壁管进行焊接，待第一个薄壁管完成焊接后，依次进行其它薄壁管的装配焊接。
在本发明的一个实施例中，步骤S3中将薄壁管的第一端与上部容器的管接头进行装配和焊接时，该方法还包括：以第三气体流速向薄壁管的第二端持续通入保护气。其中，第三气体流速所在的气体流速区间为5～15L/min，第三气体流速小于第二气体流速。
具体的，在对第一个薄壁管的第一端进行装配时，需以第三气体流速(如10L/min)向薄壁管的第二端通入保护气，以使上部容器内部含氧量满足含氧量预设要求。其中，第三气体流速可根据薄壁管长度进行调整，本实施例中薄壁管长度为图1中的H值。
在本发明的一个实施例中，将薄壁管的第一端与上部容器的管接头进行焊接之前，该方法还包括：检测上部容器的内部含氧量、上部容器和下部容器的气压差，并在上部容器的内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值，且气压差位于预设气压差区间时，进行焊接操作。其中，预设气压差区间为30～50Pa。
具体的，在装配好薄壁管的第一端之后，可对上部容器的内部含氧量、上部容器和下部容器的气压差进行检测，以确定焊接时机，如当上部容器的内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值(如0.3％)，且气压差位于30～50Pa时，开始准备焊接。
在准备焊接前，该方法还包括：降低下部容器的气体流速至第四气体流速，并在待焊接薄壁管附近的管接头所连接的密封塞上开设预设直径的出气口，预设直径小于或者等于2mm。其中，第四气体流速所在的气体流速区间为5～10L/min。
具体的，在将焊接薄壁管的第一端与上部容器对应的管接头进行焊接时，先将下部容器的气体流速由第二气体流速降低至第四气体流速(如8L/min)，并在第一薄壁管附近如间隔的管接头所连接的密封塞上开设小于或者等于2mm的出气口，或者将间隔的管接头所连接的密封塞替换为开设有小于或者等于2mm出气口的密封塞，以使上部容器内部含氧量满足含氧量预设要求。
进一步的，如上所述，在将薄壁管的第一端与上部容器的管接头进行焊接时，以第三气体流速向薄壁管的第二端持续通入保护气。其中，第三气体流速所在的气体流速区间为5～15L/min，第三气体流速小于第二气体流速，该气体流速可根据薄壁管长度进行调整。
在第一个薄壁管的第一端与上部容器的管接头进行焊接后，重复上述装配和焊接步骤进行第二个薄壁管的第一端与上部容器对应管接头的焊接，直至全部薄壁管的第一端焊接完成，并使用钢刷清理焊缝表面。
步骤S4：装配下部容器的管接头，以第二气体流速持续向上部容器和下部容器通入保护气，并完成薄壁管的第二端与下部容器的管接头的装配和焊接工作。
在全部薄壁管的第一端焊接完成之后，开始装配下部容器管接头。需要说明的是，在装配下部容器管接头时，需保证气体流速大小。具体而言，可以第二气体流速(位于第二气体流速区间25～50L/min)分别通过第一充气气管口、第二充气气管口和第三充气气管口持续向上部容器和下部容器通入保护气，其具体气体流速也可根据容器容积进行调整。
在本发明的一个实施例中，在完成薄壁管的第二端与下部容器的管接头的装配工作之后，所述方法还包括：采用保鲜膜密封下部容器的管接头。
具体的，在装配好下部容器的管接头之后，可将薄壁管的第二端与下部容器的管接头进行装配，即在对接处进行点焊，在点焊固定位置之后，采用保鲜膜密封下部容器的管接头，当下部容器的所有管接头装配完成之后，准备进行焊接。
在进行薄壁管的第二端与下部容器的管接头的焊接工作之前，该方法还包括：检测下部容器的内部含氧量、上部容器和下部容器的气压差，并在上部容器的内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值，且气压差位于预设气压差区间时，进行焊接操作。
具体的，在焊接前，可对下部容器的内部含氧量、上部容器和下部容器的气压差进行检测，以确定焊接时机，如当下部容器的内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值(如0.3％)，且气压差位于30～50Pa时，开始准备焊接。
在准备焊接时，该方法还包括：将持续向上部容器和下部容器通入保护气的气体流速由第二气体流速降至第一气体流速。
具体的，在焊接时，可调低气体流速至第一气体流速(如4L/min)，其中，气体流速可根据容器容积进行相应调整。在气体流速调低后，对所有薄壁管的第二端与对应的管接头装配位置进行焊接，焊接完成后，对所有焊缝表面进行清理。
综上所述，本发明在焊接前将整个容器抽真空后再通入惰性气体氩气，然后使用仪器测量容器内部氧含量以保证内部含氧量达到装配焊接要求，在检测达到装配焊接要求后，向整个容器分别通入三路保护气，具体为以25～50L/min气体流速向下部容器通入两路保护气，以3～8L/min气体流速向上部容器通入一路保护气，然后在装配焊接过程中，以5～15L/min气体流速在薄壁管下侧持续通气，并在焊接过程中，调小下部容器的气体流速至5～10L/min，并在焊接位置附近开直径≤2mm的出气口，当上部容器管接头全部焊接完成后，装配下部容器管接头并焊接，以此可实现壁厚小于等于3mm薄壁管的焊接，确保整个装配焊接过程中背保护气体的纯度，提高容器内部保护气的均匀性，保证单面焊双面成型的质量，降低焊接过程中焊缝气孔缺陷，降低产品返修率，并提高产品的生产效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，其特征在于，所述大腔室容器包括上部容器和下部容器，所述上部容器开设有第一充气气管口，所述下部容器开设有第二充气气管口和第三充气气管口，所述背面气保护方法包括：
步骤S1：对所述上部容器和所述下部容器进行抽真空操作，并在所述上部容器和所述下部容器中的真空度大于或者等于预设真空度阈值时，向所述上部容器和所述下部容器充入保护气；
步骤S2：检测所述上部容器的内部含氧量，并在所述内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值时，以第一气体流速通过所述第一充气气管口向所述上部容器通入保护气，并以第二气体流速分别通过所述第二充气气管口和所述第三充气气管口向所述下部容器通入保护气，其中，所述第二气体流速大于所述第一气体流速；
步骤S3：将薄壁管的第一端与所述上部容器的管接头进行装配和焊接；
步骤S4：装配所述下部容器的管接头，以所述第二气体流速持续向所述上部容器和所述下部容器通入保护气，并完成薄壁管的第二端与所述下部容器的管接头的装配和焊接工作。
2.如权利要求1所述的用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，其特征在于，所述上部容器和所述下部容器之间连接有连接部件，所述薄壁管的个数为多个，多个所述薄壁管均匀设置在所述连接部件的两侧，所述步骤S3包括：
将第一个薄壁管的第一端与所述上部容器中对应的管接头对齐后，在对齐位置处进行焊接，并在第一个薄壁管完成焊接后，依次进行其它薄壁管的装配焊接。
3.如权利要求2所述的用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，其特征在于，所述步骤S3中，将薄壁管的第一端与所述上部容器的管接头进行装配和焊接时，所述方法还包括：以第三气体流速向薄壁管的第二端持续通入保护气，所述第三气体流速小于所述第二气体流速。
4.如权利要求3所述的用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，其特征在于，将薄壁管的第一端与所述上部容器的管接头进行焊接之前，所述方法还包括：
检测所述上部容器的内部含氧量、所述上部容器和所述下部容器的气压差，并在所述上部容器的内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值，且所述气压差位于预设气压差区间时，进行焊接操作。
5.如权利要求4所述的用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，其特征在于，所述上部容器的管接头处连接有密封塞，将薄壁管的第一端与所述上部容器的管接头进行焊接之前，所述方法还包括：
降低所述下部容器的气体流速至第四气体流速，并在待焊接薄壁管附近的管接头所连接的密封塞上开设预设直径的出气口，所述预设直径小于或者等于2mm。
6.如权利要求1所述的用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，其特征在于，在进行薄壁管的第二端与所述下部容器的管接头的焊接工作之前，所述方法还包括：
检测所述下部容器的内部含氧量、所述上部容器和所述下部容器的气压差，并在所述上部容器的内部含氧量小于或者等于含氧量预设阈值，且所述气压差位于预设气压差区间时，进行焊接操作。
7.如权利要求6所述的用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，其特征在于，在进行薄壁管的第二端与所述下部容器的管接头的焊接工作之前，所述方法还包括：将持续向所述上部容器和所述下部容器通入保护气的气体流速由所述第二气体流速降至所述第一气体流速。
8.如权利要求5所述的用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，其特征在于，所述保护气为氩气，所述第一～四气体流速分别位于如下气体流速区间：
所述第一气体流速所在的气体流速区间为3～8L/min；
所述第二气体流速所在的气体流速区间为25～50L/min；
所述第三气体流速所在的气体流速区间为5～15L/min；
所述第四气体流速所在的气体流速区间为5～10L/min。
9.如权利要求4或6所述的用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，其特征在于，所述预设气压差区间为30～50Pa。
10.如权利要求6所述的用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法，其特征在于，在完成薄壁管的第二端与所述下部容器的管接头的装配工作之后，所述方法还包括：采用保鲜膜密封所述下部容器的管接头。
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