核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)向筒組件是核反應(yīng)壓水堆堆內(nèi)構(gòu)件中一個極為重要的部件，其制造精度要求高，對焊接變形的控制要求嚴(yán)苛。在1000MW壓水堆中導(dǎo)向筒數(shù)量通常為69套，每套導(dǎo)向筒中包含有8套導(dǎo)向鞘組件(或稱“雙聯(lián)管組件”，4套45°導(dǎo)向鞘和4套90°導(dǎo)向鞘)，每個機(jī)組中包含552套導(dǎo)向鞘組件。1400麗的壓水堆型中數(shù)量更多，為712套。
[0003]現(xiàn)有的焊接方法是通過真空電子束焊接，由于其材料為奧氏體不銹鋼，在真空條件下的電子束焊接，可以實現(xiàn)高焊速、低線能量、無污染的焊接。焊接變形小，焊縫成形良好。
[0004]然而，現(xiàn)有的真空電子束焊接方法，需要在裝配工位完成裝配后，移入真空室，再進(jìn)行抽真空操作，真空度達(dá)到極高要求之后方能施焊，焊后，需進(jìn)行充氣操作，回復(fù)常壓后方能取出焊件進(jìn)行后續(xù)檢驗和加工。真空室裝配、抽真空、充氣等操作步驟復(fù)雜，需要的時間是焊接時間的數(shù)倍甚至十?dāng)?shù)倍，對于數(shù)量巨大的導(dǎo)向鞘組件的焊接來說，效率低下。另夕卜，真空電子束焊接必須增加X射線防護(hù)，有安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，實現(xiàn)在非真空環(huán)境下的激光焊接，焊接過程操作簡單，成形優(yōu)良、理化性能良好，變形可控。
[0006]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
一種核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，其特征是，包括如下步驟:
(1)對導(dǎo)向鞘焊接件的對接面進(jìn)行機(jī)加工，對接面加工精度達(dá)到目視檢驗無缺陷，液體滲透檢驗無缺陷；
(2)通過夾具將導(dǎo)向鞘焊接件鈍邊定位后夾緊，對接面間隙<0.02mm ;
(3)在焊縫長度方向上定位焊接件；
(4)在氮氣保護(hù)下對導(dǎo)向鞘焊接件的對接縫進(jìn)行激光焊接；
(5)焊接完成后在400°C±15°C的溫度下進(jìn)行保溫處理2小時以上。
[0007]進(jìn)一步，所述第(2)中的裝配公差控制在0.02mm以內(nèi)。
[0008]進(jìn)一步，所述第(3)步的中定位為焊接定位，在焊縫上定位至少三處位置，定位焊接為激光焊接，定位焊接在氮氣環(huán)境下進(jìn)行。
[0009]進(jìn)一步，:所述第(3)步的中定位是通過夾緊裝置完成的，所述夾緊裝置在焊縫全長度方向上施加均勻預(yù)緊力實現(xiàn)定位。
[0010]進(jìn)一步，所述第(4)步還包括將所述導(dǎo)向鞘焊接件進(jìn)行預(yù)熱的步驟，預(yù)熱溫度彡 15。。。
[0011]進(jìn)一步，所述第(4)步中的激光焊接位置為平焊或橫焊，焊接道間溫度< 175°C，焊接激光功率為lkw±0.5kw，離焦量為-1至+10 mm/KW，焊接速度為80±30mm/s，焊接激光以連續(xù)波和多模激光束方式發(fā)射。
[0012]進(jìn)一步，所述焊接激光射束軸線與焊縫夾角為90° ±2°。
[0013]進(jìn)一步，所述氮氣以氣流形式進(jìn)行焊接保護(hù)，氮氣濃度多99.99%，氮氣流量為40 + 10L/mino
[0014]進(jìn)一步，在焊接過程中設(shè)置吹除氣，所述吹除氣與焊縫夾角為50° ±2°，距離工件表面5mm ± 2mm0
[0015]進(jìn)一步，所述導(dǎo)向鞘焊接件的材質(zhì)為304奧氏體不銹鋼或ASME標(biāo)準(zhǔn)中的Ρ8類型不銹鋼。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
(1)焊接過程簡單，焊接速度快；
(2)焊接成形優(yōu)良、理化性能良好，變形可控；
(3)工作環(huán)境安全。
【附圖說明】
[0017]附圖1是90°導(dǎo)向鞘焊接件的結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
附圖2是45°導(dǎo)向鞘焊接件的結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
附圖3是本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法的【具體實施方式】作詳細(xì)說明。
[0019]激光焊是一種高能束焊接方法，相較于傳統(tǒng)焊條電弧焊(SMAW)、非熔化極氣體保護(hù)焊(GTAW)等焊接方法，熱源能量密度大、焊接速度高、熱輸入低、焊縫深寬比大，焊縫組織均勻致密、接頭性能優(yōu)良、且易于控制焊接變形量及焊接變形均勻度。導(dǎo)向筒是壓水堆堆內(nèi)構(gòu)件中的重要部件，安裝在上部堆內(nèi)構(gòu)件上，對控制棒起導(dǎo)向作用，制造精度要求高，且材料為核級304型奧氏體不銹鋼或ASME Ρ8中同類型不銹鋼，非常適于發(fā)揮激光焊的優(yōu)勢。
[0020]參見附圖1、2，45°導(dǎo)向鞘和90°導(dǎo)向鞘焊接件焊接形成核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘，焊接熔深要> 0.8mm，尺寸要達(dá)至設(shè)計要求。
[0021]本發(fā)明的焊接工藝方法可用于CAP1400、AP1000、華龍一號、M310等型號機(jī)組的導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的焊接制造，全部或部分代替導(dǎo)向鞘真空電子束焊接工藝。激光焊不需要真空電子束的抽真空抽放氣過程，且無X射線放射風(fēng)險，具備天然優(yōu)勢，焊接效率可達(dá)真空電子束焊接的2?4倍，甚至以上；另，相對于真空電子束焊，激光焊接工藝允許在完成裝配后直接進(jìn)行焊接，無需更換焊接工裝，減少了焊前操作步驟和時間，起到提高導(dǎo)向筒制造效率，縮短制造周期的作用。
[0022]參見附圖3，本發(fā)明的焊接方法如下:
(1)對導(dǎo)向鞘焊接件的對接面進(jìn)行機(jī)加工，對接面加工精度達(dá)到目視檢驗無缺陷，液體滲透檢驗無缺陷，導(dǎo)向鞘焊件不開坡口，直接將對接面實現(xiàn)對接焊。
[0023](2)通過夾具將導(dǎo)向鞘焊接件鈍邊定位后夾緊，對接面間隙< 0.02mm，裝配公差控制在0.02mm以內(nèi)。
[0024](3)在焊縫長度方向上定位焊接定位至少三處位置定位焊接也為激光焊接，定位焊接可在氮氣環(huán)境下進(jìn)行。或使用專門的可在焊縫全長度方向上施加足夠均勻預(yù)緊力的夾緊裝置實現(xiàn)定位。
[0025](4)將所述導(dǎo)向鞘焊接件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度彡15°C，如果環(huán)境溫度達(dá)到15°C，也可以不進(jìn)行預(yù)熱。
[0026](5)在氮氣保護(hù)下對導(dǎo)向鞘焊接件的對接縫進(jìn)行激光焊接。激光焊接位置為平焊或橫焊，焊接道間溫度彡175°C，焊接激光功率為lkw±0.5kw，離焦量為-1至+10 mm/KW，焊接速度為80±30mm/s，焊接激光以連續(xù)波和多模激光束方式發(fā)射。所述焊接激光射束軸線與焊縫夾角為90° ±2°。
[0027]所述氮氣以氣流形式進(jìn)行焊接保護(hù)，氮氣濃度多99.99%，氮氣流量為40±1017min。在焊接過程中還可設(shè)置吹除氣，所述吹除氣與焊縫夾角為50° ±2°，距離焊縫5±2mm0
[0028](6)焊接完成后在400°C ±15°C的溫度下進(jìn)行保溫處理2小時以上。
[0029]利用本發(fā)明的焊接方法進(jìn)行實測，焊接接頭的恪深達(dá)到1?1.5 mm，抗拉性能在室溫時多515MPa，在高溫時多395MPa，焊接接頭彎曲后，拉伸面上，焊縫和熱影響區(qū)不存在有超過3mm任何方向的開裂缺陷，不存在晶間腐蝕傾向(彎曲中心位于母材-焊縫的熔合線)，在金相5X倍影像下檢查，無裂紋、未焊透、未熔合、夾渣、氣孔等。在金相200X倍影像下檢查，不存在損害試件性能的沉淀物。焊接后的間隙尺寸和孔徑符合設(shè)計公差要求。
[0030]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)對導(dǎo)向鞘焊接件的對接面進(jìn)行機(jī)加工，對接面加工精度達(dá)到目視檢驗無缺陷，液體滲透檢驗無缺陷； (2)通過夾具將導(dǎo)向鞘焊接件鈍邊定位后夾緊，對接面間隙<0.02mm ; (3)在焊縫長度方向上定位焊接件； (4)在氮氣保護(hù)下對導(dǎo)向鞘焊接件的對接縫進(jìn)行激光焊接； (5)焊接完成后在400°C±15°C的溫度下進(jìn)行保溫處理2小時以上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，其特征在于:所述第(2)中的裝配公差控制在0.02mm以內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，其特征在于:所述第(3)步的中定位為焊接定位，在焊縫上定位至少三處位置，定位焊接為激光焊接，定位焊接在氮氣環(huán)境下進(jìn)行。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，其特征在于:所述第(3 )步的中定位是通過夾緊裝置完成的，所述夾緊裝置在焊縫全長度方向上施加均勻預(yù)緊力實現(xiàn)定位。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，其特征在于:所述第(4)步還包括將所述導(dǎo)向鞘焊接件進(jìn)行預(yù)熱的步驟，預(yù)熱溫度多15°C。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，其特征在于:所述第(4)步中的激光焊接位置為平焊或橫焊，焊接道間溫度< 175°C，焊接激光功率為lkw±0.5kw，離焦量為-1至+10 mm/KW，焊接速度為80±30mm/s，焊接激光以連續(xù)波和多模激光束方式發(fā)射。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，其特征在于:所述焊接激光射束軸線與焊縫夾角為90° ±2°。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，其特征在于:所述氮氣以氣流形式進(jìn)行焊接保護(hù)，氮氣濃度多99.99%，氮氣流量為40±10L/min。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，其特征在于:在焊接過程中設(shè)置吹除氣，所述吹除氣與焊縫夾角為50° ±2°，距離工件表面5mm±2mm。10.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，其特征在于:所述導(dǎo)向鞘焊接件的材質(zhì)為304奧氏體不銹鋼或ASME標(biāo)準(zhǔn)中的P8類型不銹鋼。
【專利摘要】本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種核反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)向筒導(dǎo)向鞘的激光焊接方法，包括如下步驟：（1）對導(dǎo)向鞘焊接件的對接面進(jìn)行機(jī)加工，對接面加工精度達(dá)到目視檢驗無缺陷，液體滲透檢驗無缺陷；（2）通過夾具將導(dǎo)向鞘焊接件鈍邊定位后夾緊，對接面間隙≤0.02mm；（3）在焊縫長度方向上定位焊接件；（4）在氮氣保護(hù)下對導(dǎo)向鞘焊接件的對接縫進(jìn)行激光焊接；（5）焊接完成后在400℃±15℃的溫度下進(jìn)行保溫處理2小時以上。本發(fā)明焊接過程簡單，焊接速度快，焊接成形優(yōu)良、理化性能良好，變形可控，工作環(huán)境安全。
【IPC分類】B23K26/24, B23K26/14
【公開號】CN105382416
【申請?zhí)枴緾N201511013493
【發(fā)明人】郭寶超, 金偉芳, 龔宏偉, 李延葆, 張亮, 唐劍鋒, 任大峰
【申請人】上海第一機(jī)床廠有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月31日