【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于焊接，具體涉及一種蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫及焊接方法。
技術(shù)介紹
1、高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器主蒸汽管板材質(zhì)incoloy?800h鍛件，換熱管為incoloy800h管材，換熱管規(guī)格為φ19×3，管子管板需進(jìn)行密封焊接（封口焊），焊接后需要同時保證管孔內(nèi)徑不得小于φ12.3，焊喉尺寸≥1e（管子壁厚），焊縫厚度尺寸控制范圍僅有0.35mm。焊縫內(nèi)凸過大會導(dǎo)致后續(xù)液壓脹工序脹桿無法進(jìn)入，焊縫無內(nèi)凸則會導(dǎo)致設(shè)計焊喉尺寸不足。
2、而由于incoloy?800h鎳基合金為單向奧氏體組織，具有液態(tài)金屬流動性差、焊縫金屬熔深淺等特點，存在熱裂紋傾向，焊接過程中容易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，鎳基材料熱裂紋的產(chǎn)生主要是由于線膨脹系數(shù)較大和熱導(dǎo)率較小，導(dǎo)致焊縫中的雜質(zhì)元素和低熔點物質(zhì)在晶界偏析和集聚，形成低熔點共晶體。為了防止熱裂紋，通常設(shè)計上會采用合理的焊接接頭設(shè)計，減少結(jié)構(gòu)拘束度、降低焊接應(yīng)力等手段進(jìn)行控制，工藝上在保證焊縫熔合良好的情況下，必須盡可能的降低熔池的溫度，來縮短高溫停留時間。與熔池溫度相關(guān)的參數(shù)主要有熱輸入和填充金屬量，也就是說必須要采用小的熱輸入和大的填充金屬量來避免熔池過熱，從而降低熱裂紋的敏感性。
3、此外，對于管子管板封口焊結(jié)構(gòu)，焊縫根部由于存在初始的裝配間隙，致使根部處于i型（張開型）裂紋狀態(tài)，該間隙可視作初始裂紋源，在此處會產(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中，其會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度急劇下降，即使較小的應(yīng)力和應(yīng)變也會導(dǎo)致裂紋的萌生和擴(kuò)展，因此，焊縫根部區(qū)域無論是在焊接過程中或是在后續(xù)產(chǎn)品運(yùn)行過程中均是整個結(jié)構(gòu)中
4、在核電領(lǐng)域中，現(xiàn)有技術(shù)對于核島主設(shè)備蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊焊縫通常采用寶利蘇迪管子管板機(jī)頭進(jìn)行焊接，這是目前最為成熟的工藝，工藝穩(wěn)定性好，焊接設(shè)備主要包括ts25（自熔）、ts34（自熔）、ts2000（填絲）。?但是對于新一代核電高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器管子管板封口焊結(jié)構(gòu)，對強(qiáng)度和密封性要求更高，焊喉尺寸要求≥1e（3mm），因此無法采用自熔焊接的方式（熔深無法滿足要求）。而現(xiàn)有技術(shù)中的ts2000設(shè)備本身存在一定的局限性，該機(jī)頭結(jié)構(gòu)簡單，鎢極相對于工件的位置固定，不可自動調(diào)節(jié)，無法實現(xiàn)擺動焊接以及變徑焊接等，因此焊縫尺寸可調(diào)節(jié)自由度低，焊縫成型尺寸與焊接參數(shù)（電流、電壓、速度）強(qiáng)關(guān)聯(lián)，尤其是在指定焊接熱輸入的情況下，焊縫成型形狀具有較強(qiáng)的規(guī)律性（同熱輸入條件下，寬度增大，厚度減薄，熔深降低）。
5、在上述條件的限制下采用ts2000焊接時，若采用多層單道焊，考慮到焊縫需要有足夠的內(nèi)凸以保證1e的焊喉要求，焊縫成型將會如圖1所示，打底層焊縫寬而薄，熔深淺，厚度不足，根部的抗裂性降低，既不利于滿足最小焊喉要求又增加了開裂風(fēng)險。若采用多層多道焊，焊縫的理論成型將會如圖2所示，此種狀態(tài)下可同時滿足焊喉和裂紋問題；但是實際上，由于ts2000設(shè)備的最小電弧直徑為4-5mm，無法實現(xiàn)如圖2所示的焊道排布，即使在不考慮焊接質(zhì)量的情況下強(qiáng)行排道，也會導(dǎo)致焊縫內(nèi)凸過大，從而不滿足焊后管孔內(nèi)徑要求；同時多層多道的焊道排布增加了垂直于間隙的橫向拉應(yīng)力，更易導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展。
6、基于以上缺陷，有必要針對蒸汽發(fā)生器的管子管板提出一種新的封口焊縫及其焊接方法，以改善管子管板的封口焊縫裂紋問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本專利技術(shù)的目的是提供一種蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫，該焊縫能夠有效解決管子管板的根部裂紋問題。
2、本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
3、一種蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫，采用具有橫擺和變徑回轉(zhuǎn)功能的焊接機(jī)頭進(jìn)行填絲焊接；所述焊縫包括打底層、填充層和蓋面層；
4、所述打底層覆蓋在管板坡口和管子端部上，且具有熔深；所述打底層的寬度為5.3-5.7mm，厚度為1.3-1.7mm；所述熔深為0.3-0.7mm；
5、所述填充層覆蓋在所述打底層上；所述填充層的寬度為4.8-5.2mm，厚度為1-1.4mm；
6、所述蓋面層覆蓋在所述填充層上；所述蓋面層的寬度為6.8-7.2mm，厚度為1.3-1.7mm。
7、優(yōu)選地，所述打底層的表面從管板一側(cè)向管子一側(cè)傾斜設(shè)置，且所述打底層未覆蓋管板的坡口外端。
8、優(yōu)選地，所述填充層僅覆蓋在所述打底層表面，且所述打底層表面部分露出，露出部分位于遠(yuǎn)離管子內(nèi)孔的一端；
9、沿徑向方向由外至內(nèi)，所述填充層的表面彎曲，且其厚度先逐漸增加再逐漸縮小，最大厚度位置位于管子端部處。
10、優(yōu)選地，所述蓋面層覆蓋在管板坡口、打底層以及填充層上，且管板坡口與所述蓋面層的直接焊接處具有熔深；
11、所述蓋面層凸起于所述管板表面。
12、本專利技術(shù)的另一目的在于提供一種獲取上述焊縫結(jié)構(gòu)的焊接方法。
13、一種蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊接方法，采用具有橫擺和變徑回轉(zhuǎn)功能的焊接機(jī)頭進(jìn)行填絲焊接，并在管板封口內(nèi)側(cè)預(yù)先加工坡口；包括以下步驟：
14、s1、在管板的坡口處和管子的端部處焊接打底層；所述打底層的寬度控制在5.3-5.7mm，厚度控制在1.3-1.7mm；所述打底層具有一定熔深，所述熔深控制在0.3-0.7mm；
15、s2、在所述打底層上焊接填充層；所述填充層的寬度控制在4.8-5.2mm，厚度控制在1-1.4mm；
16、s3、在所述打底層上焊接蓋面層；所述蓋面層的寬度控制在6.8-7.2mm，厚度控制在1.3-1.7mm。
17、本專利技術(shù)的一個優(yōu)選方案，在焊接前，對管子內(nèi)孔進(jìn)行定位脹接處理，消除管子與管板的間隙；脹接處理完成后，對脹接區(qū)以及焊接區(qū)域進(jìn)行清理。
18、本專利技術(shù)的一個優(yōu)選方案，在進(jìn)行正式焊接前，先編輯焊接程序，錄入焊接參數(shù)，并對管子孔進(jìn)行定位；
19、隨后，依據(jù)管子內(nèi)孔的位置調(diào)整焊接機(jī)頭的角度、位置以及旋轉(zhuǎn)半徑；調(diào)整并固定焊接設(shè)備的送絲彎管位置，保證送出的焊絲與鎢極的相對位置和距離。
20、優(yōu)選地，在焊接過程中，實時關(guān)注焊接參數(shù)實際值與錄入的設(shè)定值的偏差，波動范圍不得超過2%。
21、本專利技術(shù)的一個優(yōu)選方案，焊接所述打底層過程中，焊接機(jī)頭到封口的3點和9點位置時，在管子側(cè)和管板側(cè)的停留時間相等；焊接機(jī)頭到封口的6點位置時，在管子側(cè)的停留時間比在管板側(cè)的停留時間短；焊接機(jī)頭到封口的12點位置時，在管子側(cè)的停留時間比在管板側(cè)的停留時間長。
22、本專利技術(shù)的一個優(yōu)選方案，所述打底層的表面沿著管板坡口到管子端部的方向傾斜；
23、在焊接所述填充層時，焊接機(jī)頭在管板側(cè)的停留時間比在管子側(cè)的停留時間短。
24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：
25、本專利技術(shù)給出了一種合理的打底層、填充層和蓋面層的焊縫形態(tài)和尺寸，使得蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊接效果顯著提升，尤其是焊道成型尺寸匹配方式，能有效解決鎳基管子管板封口焊根部裂紋、焊喉尺寸本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫，其特征在于，采用具有橫擺和變徑回轉(zhuǎn)功能的焊接機(jī)頭進(jìn)行填絲焊接；所述焊縫包括打底層、填充層和蓋面層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫，其特征在于，所述打底層的表面從管板一側(cè)向管子一側(cè)傾斜設(shè)置，且所述打底層未覆蓋管板的坡口外端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫，其特征在于，所述填充層僅覆蓋在所述打底層表面，且所述打底層表面部分露出，露出部分位于遠(yuǎn)離管子內(nèi)孔的一端；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫，其特征在于，所述蓋面層覆蓋在管板坡口、打底層以及填充層上，且管板坡口與所述蓋面層的直接焊接處具有熔深；
5.一種獲取權(quán)利要求1-4任一項所述的蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫的焊接方法，其特征在于，采用具有橫擺和變徑回轉(zhuǎn)功能的焊接機(jī)頭進(jìn)行填絲焊接，并在管板封口內(nèi)側(cè)預(yù)先加工坡口；包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊接方法，其特征在于，在焊接前，對管子內(nèi)孔進(jìn)行定位脹接處理，消除管子與管板的間隙；脹接處理完成后，對脹接區(qū)以及焊接區(qū)域進(jìn)
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的焊接方法，其特征在于，在進(jìn)行正式焊接前，先編輯焊接程序，錄入焊接參數(shù)，并對管子孔進(jìn)行定位；
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的焊接方法，其特征在于，在焊接過程中，實時關(guān)注焊接參數(shù)實際值與錄入的設(shè)定值的偏差，波動范圍不得超過2%。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的焊接方法，其特征在于，焊接所述打底層過程中，焊接機(jī)頭到封口的3點和9點位置時，在管子側(cè)和管板側(cè)的停留時間相等；焊接機(jī)頭到封口的6點位置時，在管子側(cè)的停留時間比在管板側(cè)的停留時間短；焊接機(jī)頭到封口的12點位置時，在管子側(cè)的停留時間比在管板側(cè)的停留時間長。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的焊接方法，其特征在于，所述打底層的表面沿著管板坡口到管子端部的方向傾斜；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫，其特征在于，采用具有橫擺和變徑回轉(zhuǎn)功能的焊接機(jī)頭進(jìn)行填絲焊接；所述焊縫包括打底層、填充層和蓋面層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫，其特征在于，所述打底層的表面從管板一側(cè)向管子一側(cè)傾斜設(shè)置，且所述打底層未覆蓋管板的坡口外端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫，其特征在于，所述填充層僅覆蓋在所述打底層表面，且所述打底層表面部分露出，露出部分位于遠(yuǎn)離管子內(nèi)孔的一端；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫，其特征在于，所述蓋面層覆蓋在管板坡口、打底層以及填充層上，且管板坡口與所述蓋面層的直接焊接處具有熔深；
5.一種獲取權(quán)利要求1-4任一項所述的蒸汽發(fā)生器的管子管板封口焊縫的焊接方法，其特征在于，采用具有橫擺和變徑回轉(zhuǎn)功能的焊接機(jī)頭進(jìn)行填絲焊接，并在管板封口內(nèi)側(cè)預(yù)先加工坡口；包括以下步驟：...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何冰，杜曉波，李恩，戴光明，江國焱，楊小杰，楊其成，趙必權(quán)，
申請(專利權(quán))人：東方電氣廣州重型機(jī)器有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。