CN117600616B - 核电主管道的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种核电主管道的焊接方法。该核电主管道的焊接方法包括：步骤S100，加工坡口；步骤S200，设计坡口的焊道：沿所述主管道的壁厚方向，焊道包括打底焊道、填充焊道、填充末期焊道以及盖面焊道；步骤S300，以单边焊接方式填充焊道：焊枪伸入所述坡口内部对所述打底焊道、填充焊道、填充末期焊道以及盖面焊道进行单边焊接。本发明提供一种核电主管道的焊接方法，以优化核电主管道焊接工艺，使核电主管道焊接技术能够摆脱对进口设备的依赖。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种核电主管道的焊接方法。
背景技术
核电站一回路主管道是核安全一级设备，连接了压力容器、主泵、蒸发器等重要设备，承担着核安全保护屏障的重要功能，属于核电厂一回路压力边界，要在高温、高压的工况下运行，对质量要求非常高，因此主管道的焊接是核电站建设阶段的关键环节，对焊接质量要求非常严格。
目前国内各核电主管道均采用窄间隙自动焊工艺焊接设备（加拿大进口焊机），该设备工艺技术成熟，相关施工经验丰富，但是其设备价格昂贵、供货周期长，且当前国际环境复杂，使用进口设备的不稳定、不确定性明显增加，从而主管道焊接存在关键技术“卡脖子”的重大隐患。
因此，本申请针对上述问题提供一种新的核电主管道的焊接方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电主管道的焊接方法，以优化核电主管道焊接工艺，使核电主管道焊接技术能够摆脱对进口设备的依赖。
基于上述目的，本发明提供一种核电主管道的焊接方法，该核电主管道的焊接方法包括：
步骤S100，加工坡口；
步骤S200，设计坡口的焊道：沿所述主管道的壁厚方向，焊道包括打底焊道、填充焊道、填充末期焊道以及盖面焊道；
步骤S300，以单边焊接方式填充焊道：焊枪伸入所述坡口内部对所述打底焊道、填充焊道、填充末期焊道以及盖面焊道进行单边焊接。
进一步地，步骤S200中，所述打底焊道包括熔透焊道、第一条支撑焊道、第二条支撑焊道、第三条支撑焊道、第四条支撑焊道和第五条支撑焊道；
步骤S300中，所述打底焊道的焊接包括熔透焊道焊接、第一条支撑焊道焊接、第二条支撑焊道焊接、第三条支撑焊道焊接、第四条支撑焊道焊接和第五条支撑焊道焊接。
进一步地，所述熔透焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值170±5A，基值80±5A；线性速度：65±5mm/min；焊丝速度：峰值508±50mm/min，基值254±25mm/min；峰值电压：11.0±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
进一步地，第一支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值180±5A，基值80±5A；线性速度：65±5mm/min；焊丝速度：峰值600±50mm/min，基值300±25mm/min；峰值电压：11.0±1V；频率：1.8pps；占空比50%；
第二支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值200±5A，基值110±5A；线性速度：65±5mm/min；焊丝速度：峰值900±50mm/min，基值500±25mm/min；峰值电压：11.4±1V；频率：1.8pps；占空比50%；
第三支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值220±5A，基值110±5A；线性速度：65±5mm/min；焊丝速度：峰值1016±50mm/min，基值508±25mm/min；峰值电压：11.6±1V；频率：1.8pps；占空比50%；
第四支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值230±5A，基值130±5A；线性速度：62±5mm/min；焊丝速度：峰值1270±50mm/min，基值762±25mm/min；峰值电压：12.0±1V；频率：1.8pps；占空比50%；
第五支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值235±5A，基值135±5A；线性速度：62±5mm/min；焊丝速度：峰值1270±50mm/min，基值762±25mm/min；峰值电压：12.5±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
进一步地，步骤S300的填充焊道焊接中，当焊道宽度的范围为6mm-7mm时，焊接工艺参数为：电流：峰值245±10A，基值135±10A；线性速度：60±5mm/min；焊丝速度：峰值1000±50mm/min，基值500±25mm/min；峰值电压：12.5±1V；频率：1.8pps；占空比50%；
当焊道宽度＞7mm时，焊接工艺参数为：电流：峰值280±20A，基值140±20A；线性速度：60±5mm/min；焊丝速度：峰值1200±100mm/min，基值600±50mm/min；峰值电压：12.5±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
进一步地，步骤S300的填充末期焊道焊接中，焊接工艺参数为：电流：峰值290±15A，基值140±15A；线性速度：60±5mm/min；焊丝速度：峰值1000±100mm/min，基值500±50mm/min；峰值电压：12.5±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
进一步地，步骤S300的盖面焊道焊接中，焊接工艺参数为：电流：峰值260±10A，基值130±10A；线性速度：60±10mm/min；焊丝速度：峰值700±100mm/min，基值600±100mm/min；峰值电压：12.0±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
进一步地，所述单边焊接方式中，钨极位置位于焊缝中心的侧边。
进一步地，所述钨极位置相对于所述焊缝中心的偏移量的范围为0.3mm-0.8mm。
采用上述技术方案，本发明的核电主管道的焊接方法至少具有如下有益效果：
以上焊接方法为基于使用国产设备的主管道自动焊技术，例如可通过国产焊机-雷蒙赛博焊机替代现有的国外自动焊机实现对主管道进行焊接，可以与进口焊机达到相同的焊接效果，填补了我国在主管道国产化自动焊接技术这一领域的空白，使核电主管道焊接技术能够摆脱对进口设备的依赖，解决了主管道焊接关键设备被国外“卡脖子”的问题，降低了主管道自动焊设备采购的价格、缩短了设备的供货周期，同时本实施例的核电主管道的焊接方法简化了焊接操作程序、提高了焊接工作效率、降低了施工成本、缩短了施工工期，同时降低了质量安全风险，因此该核电主管道的焊接方法为主管道即大厚壁、大直径、不锈钢管道自动焊国产的焊机打开市场，使其能够参与到全球化的高端设备制造、销售竞争市场中去。
另外，现有技术中使用双边焊接方式填充焊道，因此在进行无损检测时易在中间位置发生衍射现象产生中间阴影显示，影响检测结果。本实施例的核电主管道的焊接方法以单边焊接方式填充焊道，来代替双边焊接方式，解决了双边焊填充中阴影产生的问题。
具体而言，以往的填充焊道的焊接方式为双边熔透焊接，钨极探针垂直立于两个物件的焊缝中心，通过加热熔透两侧的金属进行熔合为焊道并逐层叠加直至填满焊缝，其缺点为在填充的焊道中检测阴影较大影响检测效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的核电主管道的焊接方法中坡口焊道的结构示意图；
图2为钨极位置相对于所述焊缝中心的偏移量与焊接质量系数的折线图；
图3为钨极位置相对于所述焊缝中心的偏移量低于0.3mm时的焊接图；
图4为钨极位置相对于所述焊缝中心的偏移量高于0.8mm时的焊接图。
附图标记：
1-打底焊道；
2-填充焊道；
3-填充末期焊道；
4-盖面焊道。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
请参见图1，本实施例提供一种核电主管道的焊接方法，该核电主管道的焊接方法包括：
步骤S100，加工坡口。
步骤S200，设计坡口的焊道：沿主管道的壁厚方向，焊道包括打底焊道1、填充焊道2、填充末期焊道3以及盖面焊道4。
步骤S300，以单边焊接方式填充焊道2：焊枪伸入坡口内部对打底焊道1、填充焊道2、填充末期焊道3以及盖面焊道4进行单边焊接。
以上焊接方法为基于使用国产设备的主管道自动焊技术，例如可通过国产焊机-雷蒙赛博焊机替代现有的国外自动焊机实现对主管道进行焊接，可以与进口焊机达到相同的焊接效果，填补了我国在主管道国产化自动焊接技术这一领域的空白，使核电主管道焊接技术能够摆脱对进口设备的依赖，解决了主管道焊接关键设备被国外“卡脖子”的问题，降低了主管道自动焊设备采购的价格、缩短了设备的供货周期，同时本实施例的核电主管道的焊接方法简化了焊接操作程序、提高了焊接工作效率、降低了施工成本、缩短了施工工期，同时降低了质量安全风险，因此该核电主管道的焊接方法为主管道即大厚壁、大直径、不锈钢管道自动焊国产的焊机打开市场，使其能够参与到全球化的高端设备制造、销售竞争市场中去。
另外，现有技术中使用双边焊接方式填充焊道2，因此在进行无损检测时易在中间位置发生衍射现象产生中间阴影显示，影响检测结果。本实施例的核电主管道的焊接方法以单边焊接方式填充焊道2，来代替双边焊接方式，解决了双边焊填充中阴影产生的问题。
具体而言，以往的填充焊道2的焊接方式为双边熔透焊接，钨极探针垂直立于两个物件的焊缝中心，通过加热熔透两侧的金属进行熔合为焊道并逐层叠加直至填满焊缝，其缺点为在填充的焊道中检测阴影较大影响检测效果。
优选地，本实施例中，坡口包括U型坡口部、第一V型坡口部以及第二V型坡口部，第一V型坡口部的下端部连接U型坡口部的上端部，第二V型坡口部的下端部连接第一V型坡口部的上端部。
其中，步骤S200中，打底焊道1包括熔透焊道、第一条支撑焊道、第二条支撑焊道、第三条支撑焊道、第四条支撑焊道和第五条支撑焊道；步骤S300中，打底焊道1的焊接包括熔透焊道焊接、第一条支撑焊道焊接、第二条支撑焊道焊接、第三条支撑焊道焊接、第四条支撑焊道焊接和第五条支撑焊道焊接。
优选地，本实施例中，熔透焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值170±5A，基值80±5A；线性速度：65±5mm/min；焊丝速度：峰值508±50mm/min，基值254±25mm/min；峰值电压：11.0±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
且第一支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值180±5A，基值80±5A；线性速度：65±5mm/min；焊丝速度：峰值600±50mm/min，基值300±25mm/min；峰值电压：11.0±1V；频率：1.8pps；占空比50%；第二支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值200±5A，基值110±5A；线性速度：65±5mm/min；焊丝速度：峰值900±50mm/min，基值500±25mm/min；峰值电压：11.4±1V；频率：1.8pps；占空比50%；第三支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值220±5A，基值110±5A；线性速度：65±5mm/min；焊丝速度：峰值1016±50mm/min，基值508±25mm/min；峰值电压：11.6±1V；频率：1.8pps；占空比50%；第四支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值230±5A，基值130±5A；线性速度：62±5mm/min；焊丝速度：峰值1270±50mm/min，基值762±25mm/min；峰值电压：12.0±1V；频率：1.8pps；占空比50%；第五支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值235±5A，基值135±5A；线性速度：62±5mm/min；焊丝速度：峰值1270±50mm/min，基值762±25mm/min；峰值电压：12.5±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
其中，步骤S300的填充焊道2焊接中，当焊道宽度的范围为6mm-7mm时，焊接工艺参数为：电流：峰值245±10A，基值135±10A；线性速度：60±5mm/min；焊丝速度：峰值1000±50mm/min，基值500±25mm/min；峰值电压：12.5±1V；频率：1.8pps；占空比50%。当焊道宽度＞7mm时，焊接工艺参数为：电流：峰值280±20A，基值140±20A；线性速度：60±5mm/min；焊丝速度：峰值1200±100mm/min，基值600±50mm/min；峰值电压：12.5±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
另外，优选地，本实施例中，步骤S300的填充末期焊道3焊接中，焊接工艺参数为：电流：峰值290±15A，基值140±15A；线性速度：60±5mm/min；焊丝速度：峰值1000±100mm/min，基值500±50mm/min；峰值电压：12.5±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
优选地，本实施例中，步骤S300的盖面焊道4焊接中，焊接工艺参数为：电流：峰值260±10A，基值130±10A；线性速度：60±10mm/min；焊丝速度：峰值700±100mm/min，基值600±100mm/min；峰值电压：12.0±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
综上，本实施例的核电主管道的焊接方法，在使用国产焊机的基础上，改变原有的焊接方式形成并细化了独有的工艺参数，进一步提高了焊接效果，拥有明显的先进性、创新性的自动焊焊道结构，可以与进口焊机达到相同效果。
其中，本实施例的核电主管道的焊接方法，采用单边熔透焊接的方式，钨极探针在焊缝中心左右偏移，偏移侧熔敷金属厚度微微偏大，远离偏移侧溶度金属厚度微微偏小，以此形成一条略带坡度的熔敷焊道，如此左右反复移动探针，实现金属材料两侧分为奇数层、偶数层焊道叠层紧实效果好。
综上，本实施例使用的单边熔透焊接，工艺参数工艺更为简单、工作效率更高、成本更低，且相对于双边熔透焊接工艺参数不同，使用电流相对较小，所需热输入值更小，所需加热时间减少，进而达到降低能耗提升施工效率的目的。
优选地，单边焊接方式中，钨极位置位于焊缝中心的侧边。
这样的设置，在单边焊接中，钨极位置不位于焊缝中心，根据熔透情况位于焊缝中心左侧或右侧，相比于双边焊接中钨极位置始终垂直于焊缝中心来说，该变化可改变填充焊道2熔敷金属填充厚度分布情况，有效解决双边焊在填充过程中RT检测产生中心阴影的问题。通过单边熔透焊技术剖面解析并进行反复试验，将结果进行数据整理得到单边焊钨极位置偏移量为0.3mm-0.8mm呈现出来的效果最佳。
其中，本实施例中，钨极位置相对于焊缝中心的偏移量的范围为0.3mm-0.8mm，例如，钨极位置相对于焊缝中心的偏移量为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm或者0.8mm等。
请参见图2，图2中，横坐标为钨极位置相对于焊缝中心的偏移量，纵坐标为焊接质量系数，其中，当焊接质量系数的数值达到1.0及以上才能满足焊接质量要求。从折线图中可看出当偏移量处于0.3mm-0.8mm之间时焊接质量系数可达到1.0以上。以熔敷金属厚度表示焊接效率，偏移量越大，熔敷金属厚度越大，效率越高。请参见图3，当偏移量低于0.3mm时，易导致焊缝两侧熔合不良造成质量缺陷，请参见图4，当偏移量超过0.8mm后，单侧偏移较大，易产生侧壁熔坑形成焊接缺陷。故取偏移量在0.3mm-0.8mm区间值，既能保证焊接质量又能保证焊接效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种核电主管道的焊接方法，其特征在于，包括：
步骤S100，加工坡口；
步骤S200，设计坡口的焊道：沿所述主管道的壁厚方向，焊道包括打底焊道、填充焊道、填充末期焊道以及盖面焊道；
步骤S300，以单边焊接方式填充焊道：焊枪伸入所述坡口内部对所述打底焊道、填充焊道、填充末期焊道以及盖面焊道进行单边焊接；
步骤S200中，所述打底焊道包括熔透焊道、第一条支撑焊道、第二条支撑焊道、第三条支撑焊道、第四条支撑焊道和第五条支撑焊道；
步骤S300中，所述打底焊道的焊接包括熔透焊道焊接、第一条支撑焊道焊接、第二条支撑焊道焊接、第三条支撑焊道焊接、第四条支撑焊道焊接和第五条支撑焊道焊接；
第一支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值180±5A，基值80±5A；线性速度：65±5mm/min；焊丝速度：峰值600±50mm/min，基值300±25mm/min；峰值电压：11.0±1V；频率：1.8pps；占空比50%；
第二支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值200±5A，基值110±5A；线性速度：65±5mm/min；焊丝速度：峰值900±50mm/min，基值500±25mm/min；峰值电压：11.4±1V；频率：1.8pps；占空比50%；
第三支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值220±5A，基值110±5A；线性速度：65±5mm/min；焊丝速度：峰值1016±50mm/min，基值508±25mm/min；峰值电压：11.6±1V；频率：1.8pps；占空比50%；
第四支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值230±5A，基值130±5A；线性速度：62±5mm/min；焊丝速度：峰值1270±50mm/min，基值762±25mm/min；峰值电压：12.0±1V；频率：1.8pps；占空比50%；
第五支撑焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值235±5A，基值135±5A；线性速度：62±5mm/min；焊丝速度：峰值1270±50mm/min，基值762±25mm/min；峰值电压：12.5±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
2.根据权利要求1所述的核电主管道的焊接方法，其特征在于，所述坡口包括U型坡口部、第一V型坡口部以及第二V型坡口部，所述第一V型坡口部的下端部连接所述U型坡口部的上端部，所述第二V型坡口部的下端部连接所述第一V型坡口部的上端部。
3.根据权利要求1所述的核电主管道的焊接方法，其特征在于，所述熔透焊道焊接的工艺参数为：电流：峰值170±5A，基值80±5A；线性速度：65±5mm/min；焊丝速度：峰值508±50mm/min，基值254±25mm/min；峰值电压：11.0±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
4.根据权利要求1所述的核电主管道的焊接方法，其特征在于，步骤S300的填充焊道焊接中，当焊道宽度的范围为6mm-7mm时，焊接工艺参数为：电流：峰值245±10A，基值135±10A；线性速度：60±5mm/min；焊丝速度：峰值1000±50mm/min，基值500±25mm/min；峰值电压：12.5±1V；频率：1.8pps；占空比50%；
当焊道宽度＞7mm时，焊接工艺参数为：电流：峰值280±20A，基值140±20A；线性速度：60±5mm/min；焊丝速度：峰值1200±100mm/min，基值600±50mm/min；峰值电压：12.5±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
5.根据权利要求1所述的核电主管道的焊接方法，其特征在于，步骤S300的填充末期焊道焊接中，焊接工艺参数为：电流：峰值290±15A，基值140±15A；线性速度：60±5mm/min；焊丝速度：峰值1000±100mm/min，基值500±50mm/min；峰值电压：12.5±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
6.根据权利要求1所述的核电主管道的焊接方法，其特征在于，步骤S300的盖面焊道焊接中，焊接工艺参数为：电流：峰值260±10A，基值130±10A；线性速度：60±10mm/min；焊丝速度：峰值700±100mm/min，基值600±100mm/min；峰值电压：12.0±1V；频率：1.8pps；占空比50%。
7.根据权利要求1所述的核电主管道的焊接方法，其特征在于，所述单边焊接方式中，钨极位置位于焊缝中心的侧边。
8.根据权利要求7所述的核电主管道的焊接方法，其特征在于，所述钨极位置相对于所述焊缝中心的偏移量的范围为0.3mm-0.8mm。
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