用于通孔工件焊接的流體管路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于通孔工件焊接的流體管路，采用本流體管路對(duì)工件進(jìn)行焊前加熱除濕、帶走焊接過(guò)程所產(chǎn)生的焊接熱，實(shí)現(xiàn)焊縫區(qū)域及熱影響區(qū)域的快速冷卻，利于提高焊接效率；在運(yùn)用于如工件材質(zhì)為鎳基合金時(shí)，有利于焊縫及熱影響區(qū)的晶粒細(xì)化，可使焊接接頭的塑性和韌性提高，改善其綜合機(jī)械性能；通入的液體產(chǎn)生的水汽對(duì)焊接質(zhì)量影響小或無(wú)影響，利于保證焊接質(zhì)量。本實(shí)用新型提供的通孔工件的焊接方法中，通過(guò)在焊接進(jìn)行中、焊接進(jìn)行前或焊接進(jìn)行后，向工件的通孔中通入作為吸熱介質(zhì)或作為加熱介質(zhì)的液體，可達(dá)到提高焊接效率、提高焊接質(zhì)量的目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于通孔工件焊接的流體管路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于通孔工件焊接的流體管路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前世界上第三代壓水堆核電機(jī)組的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，耐壓殼組件是由密封殼和管座通過(guò)焊接的方式形成的一個(gè)整體，這種結(jié)構(gòu)可以顯著降低控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)安裝難度并提高機(jī)構(gòu)的整體壽命與可靠性。
[0003]而以上焊接多為奧氏體不銹鋼與鎳基合金的異種金屬管道對(duì)接焊，即控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中密封殼的材料為奧氏體不銹鋼00Crl8Nil0N，管座的材料為Inconel-690鎳基合金，將這兩種材料焊接在一起時(shí)容易產(chǎn)生熱裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，其原因主要是由于鎳基合金的線(xiàn)脹系數(shù)大(約為碳鋼的1.5倍)，熱導(dǎo)率較小(約為碳鋼的0.3倍)，焊接時(shí)極易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，使得鎳基合金在焊接凝固的過(guò)程中因收縮應(yīng)力作用產(chǎn)生開(kāi)裂傾向。
[0004]針對(duì)此類(lèi)焊縫的焊接，現(xiàn)有技術(shù)都是從嚴(yán)格控制焊接參數(shù)(焊接熱輸入、焊接電流等)的角度考慮并采取措施，比如授權(quán)公告號(hào)為CN102275030B的實(shí)用新型專(zhuān)利:“奧氏體不銹鋼與鎳基合金的對(duì)接焊方法”，雖然也能解決母材包括鎳基合金的對(duì)接焊中易產(chǎn)生部分問(wèn)題，但實(shí)踐證明這些方法都存在著焊縫的道(層)間溫度下降慢且難于控制、焊接質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低等嚴(yán)重問(wèn)題，使得該類(lèi)焊縫的焊接質(zhì)量難以得到有效保證。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述提出的現(xiàn)有技術(shù)中，母材包括鎳基合金的對(duì)接焊中，特別是異種金屬對(duì)接焊中存在的焊接質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種用于通孔工件焊接的流體管路。
[0006]本實(shí)用新型提供的用于通孔工件焊接的流體管路通過(guò)以下技術(shù)要點(diǎn)來(lái)解決問(wèn)題:用于通孔工件焊接的流體管路，該流體管路用于其上均設(shè)置有通孔的兩個(gè)工件的對(duì)接焊，且對(duì)接焊后兩個(gè)工件的通孔呈對(duì)接關(guān)系，所述流體管路包括進(jìn)口管道和出口管道，所述進(jìn)口管道和出口管道均包括管段及堵頭，所述進(jìn)口管道上的堵頭固定于對(duì)應(yīng)管段的出口端；所述出口管道上的堵頭固定于對(duì)應(yīng)管段的進(jìn)口端；
[0007]進(jìn)口管道及出口管道兩者中，至少有一者的管段上連接有流量調(diào)節(jié)閥，所述流量調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)流經(jīng)對(duì)應(yīng)管段的流體的流量大小。
[0008]具體的，兩個(gè)通孔工件的對(duì)接焊中，如針對(duì)第三代壓水堆核電機(jī)組控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的耐壓殼組件，在進(jìn)行密封殼和管座焊接時(shí)，由于鎳基合金焊接時(shí)線(xiàn)脹系數(shù)大，熱導(dǎo)率較小，焊縫焊接后冷卻速度慢，t8/5時(shí)間長(zhǎng)，焊縫及熱影響區(qū)的晶粒易變粗大，使焊接接頭塑性和韌性下降、綜合機(jī)械性能變差。在授權(quán)公告號(hào)為CN102275030B，名稱(chēng)為“奧氏體不銹鋼與鎳基合金的對(duì)接焊方法”的專(zhuān)利文獻(xiàn)中，焊接過(guò)程中道(層)間溫度是依靠空氣環(huán)境的自然冷卻，不僅冷卻速度較慢，影響生產(chǎn)作業(yè)效率，而且焊縫在高溫下停留時(shí)間長(zhǎng)，低熔點(diǎn)的金屬共晶物和非金屬共晶物(N1-S、N1-P)生成較多，容易產(chǎn)生焊接熱裂紋等缺陷。
[0009]以上流體管路結(jié)構(gòu)中，設(shè)置的進(jìn)口管道用于向工件的通孔中通入液體，設(shè)置的出口管道用于工件通孔中液體流出工件，進(jìn)口管道和出口管道均包括的堵頭，分別用于進(jìn)口管道、出口管道與工件通孔端部的連接，這樣，通過(guò)本流體管路結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)以下焊接方案:在兩個(gè)工件焊前位置配對(duì)之前，分別利用進(jìn)口管道和出口管道上的堵頭，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口管、出口管分別與各工件不同端的連接，通入液體后，以上液體可作為熱源，分別對(duì)工件進(jìn)行加熱，這樣，針對(duì)受熱情況下對(duì)水汽非常敏感的工件，如工件的材質(zhì)為鎳基合金時(shí)，采用液體對(duì)工件進(jìn)行加熱后再焊接，可有效避免如在冬季環(huán)境下，附著在工件焊接區(qū)域的冷凝水汽致使焊縫上出現(xiàn)氣孔缺陷，達(dá)到利于提高焊接質(zhì)量的目的；同理，在兩個(gè)工件焊前位置配對(duì)完成后，亦可在兩個(gè)工件形成的組合體兩端分別連接進(jìn)口管道和出口管道，在通入作為熱源的液體時(shí)，對(duì)兩個(gè)工件產(chǎn)生同時(shí)驅(qū)除水汽的技術(shù)效果。
[0010]如上所述，針對(duì)如材質(zhì)為鎳基合金的工件時(shí)，鎳基合金的焊接熱散失速度直接影響焊接接頭及熱影響區(qū)的綜合機(jī)械性能，故以上設(shè)置的流體管路中，通過(guò)在兩個(gè)工件焊接完成后或在兩個(gè)工件焊前位置配對(duì)完成后，在兩個(gè)工件形成的組合體兩端分別連接進(jìn)口管道和出口管道，在通入作為吸熱介質(zhì)的液體后，所述液體相對(duì)于空冷，可快速帶走焊接熱，這樣，可使得針對(duì)如材質(zhì)為鎳基合金的工件，有利于焊縫及熱影響區(qū)的晶粒細(xì)化，可使焊接接頭的塑性和韌性提高，改善其綜合機(jī)械性能。
[0011]以上采用堵頭實(shí)現(xiàn)進(jìn)口管道和出口管道分別與工件連接的形式，可通過(guò)堵頭實(shí)現(xiàn)在向工件通孔中通入液體時(shí)，避免所述液體由工件的端部漏出而妨礙焊接操作、影響焊縫區(qū)域和熱影響區(qū)域的干燥性等。
[0012]以上設(shè)置的流量調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)通入工件通孔中流體流量的大小，特別適用于采用本流體管路帶走焊接熱量的情況下，以得到理想的焊接熱帶走速率。
[0013]進(jìn)一步的，針對(duì)如材質(zhì)為鎳基合金的工件時(shí)，由于水汽對(duì)焊接質(zhì)量影響較大，為避免在通過(guò)流體管路向工件通孔中通入作為吸熱介質(zhì)的液體時(shí)，以上液體對(duì)焊縫或熱影響區(qū)域的內(nèi)側(cè)焊接質(zhì)量造成影響，可通過(guò)先在焊接點(diǎn)設(shè)置一道底層環(huán)焊縫，通過(guò)底層環(huán)焊縫對(duì)工件通孔和底層環(huán)焊縫的外側(cè)進(jìn)行封閉后再繼續(xù)在底層環(huán)焊縫的外側(cè)施焊和通入作為吸熱介質(zhì)的液體;也可將工件的焊接連接端加工成特殊形式，通過(guò)焊前配對(duì)的工件本身，阻礙作為吸熱介質(zhì)的液體與熔池直接接觸;也可以采用將兩個(gè)工件焊前配對(duì)后，由任意一個(gè)工件的通孔中插入一個(gè)套筒，并使得焊接位置位于所述套筒的兩端之間，即兩個(gè)工件的焊接連接端均套設(shè)于套筒外側(cè)，通過(guò)所述套筒，完成作為吸熱介質(zhì)的液體與熔池之間的隔離。
[0014]作為以上用于通孔工件焊接的流體管路更進(jìn)一步的技術(shù)方案:
[0015]作為所述堵頭的具體實(shí)現(xiàn)方案，所述堵頭呈圓錐臺(tái)狀，堵頭上均設(shè)置有通孔，堵頭上通孔的兩端分別位于該堵頭的不同端面上，管段連接在堵頭直徑較大的一端上，且管段的管孔與對(duì)應(yīng)堵頭的通孔呈對(duì)接關(guān)系。本方案中，可通過(guò)將堵頭直徑較小的一端先插入工件的通孔中，隨著堵頭繼續(xù)深入工件的通孔，兩者可形成漲接連接，將本流體管路連接于工件上，并完成工件通孔的端部密封。進(jìn)一步的，為利于所述端部密封效果，在所述堵頭上還套設(shè)有密封圈，進(jìn)一步的，為更進(jìn)一步的提升所述密封效果，可在堵頭的側(cè)面設(shè)置一層橡膠層作為所述密封圈，如在堵頭上套設(shè)一個(gè)呈圓錐臺(tái)狀的橡膠密封套。
[0016]作為堵頭另一種實(shí)現(xiàn)形式，所述堵頭包括封板及多顆連接螺栓，所述封板上設(shè)置有貫穿封板兩端的板孔，還包括繞封板任意一端外緣設(shè)置的第一凸緣，所述第一凸緣呈環(huán)狀，所述板孔位于第一凸緣的內(nèi)側(cè)，所述第一凸緣相對(duì)于封板的端面外凸，所述連接螺栓均螺紋連接于第一凸緣上，且連接螺栓的兩端分別位于第一凸緣的內(nèi)側(cè)和外側(cè)；
[0017]管段連接在堵頭的封板上，且管段的管孔與封板的板孔呈對(duì)接關(guān)系，且與封板相連的第一凸緣及管段分別位于封板的不同側(cè)。
[0018]本堵頭實(shí)現(xiàn)方案中，在完成堵頭與工件端部連接時(shí)，板孔上設(shè)置有第一凸緣的一端靠近工件的端面，這樣，就可使得工件的端面位于第一凸緣的內(nèi)側(cè)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)連接螺栓，在連接螺栓內(nèi)側(cè)的端部與工件的外表面相互作用時(shí)，即可通過(guò)連接螺栓實(shí)現(xiàn)堵頭在工件上的固定，相較于上一個(gè)堵頭實(shí)現(xiàn)方案，本方案中堵頭與工件的連接關(guān)系更為可靠。進(jìn)一步的，為利于在通入液體時(shí)堵頭與工件端部的密封效果，優(yōu)選在封板與工件的端面之間設(shè)置密封圈，由于本流體管路在工作時(shí)，工件通孔中的內(nèi)壓不大，在安裝堵頭時(shí)，操作人員用手向工件的一側(cè)按壓封頭，在緊固連接螺栓移除所述按壓力，即可通過(guò)封板與工件之間的密封圈實(shí)現(xiàn)良好的密封效果，這樣，本案中，優(yōu)選選用易于變形、且彈性良好的橡膠密封圈。
[0019]在工件上安裝堵頭時(shí)，為便于堵頭與工件的定位，還包括繞板孔設(shè)置的第二凸緣，所述第二凸緣呈環(huán)狀，所述第二凸緣與第一凸緣位于板孔的同側(cè)。本方案中，封板與第二凸緣組成的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于帶頸平焊法蘭，即通過(guò)將第二凸緣插入工件的通孔中后，通過(guò)第二凸緣外側(cè)與工件上通孔的孔壁相互約束，達(dá)到堵頭與工件定位的技術(shù)效果。進(jìn)一步的，為利于定位的準(zhǔn)確性，優(yōu)選將第二凸緣的外形設(shè)置為圓錐臺(tái)狀，即第二凸緣的自由端尺寸小于第二凸緣與封板連接端的尺寸。
[0020]在采用手工焊、自動(dòng)氬弧焊、焊條電弧焊、埋弧焊等焊接方法對(duì)兩個(gè)工件進(jìn)行焊接時(shí)，若兩個(gè)工件焊前拼接完成后可同步轉(zhuǎn)動(dòng)，則可有效的方便焊接、利于提高焊接質(zhì)量，故設(shè)置為:進(jìn)口管道和出口管道的管段上均設(shè)置有旋轉(zhuǎn)接頭。本案中，進(jìn)口管道和出口管道在對(duì)工件的通孔中提供流動(dòng)液體的同時(shí)拼接后的工件可轉(zhuǎn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果。
[0021]作為一種對(duì)液體進(jìn)行循環(huán)利用的技術(shù)方案，還包括水箱及栗，所述栗的吸入端位于水箱的容置空間中，所述栗的排出端與進(jìn)口管道的入口端相連，所述出口管道的出口端位于水箱的容置空間中。
[0022]為便于控制在液體作為熱載體對(duì)工件進(jìn)行加熱時(shí)，可很好控制液體溫度的技術(shù)方案，所述水箱中還設(shè)置有加熱器及測(cè)溫儀。
[0023]同時(shí)，本實(shí)用新型還公開(kāi)了一種通孔工件的焊接方法，包括順序進(jìn)行的以下步驟:SI:分別加工兩個(gè)工件各自的焊接連接端;S2:將兩個(gè)工件的焊接連接端進(jìn)行焊前相對(duì)位置固定;S3:進(jìn)行焊接連接，還包括流體通入步驟，所述流體通入步驟位于步驟S3進(jìn)行之前、進(jìn)行之中、進(jìn)行之后三個(gè)階段中的任意一個(gè)階段或幾個(gè)階段中，所述流體通入步驟為采用如上提供的流體管路，向工件的通孔中通入液體介質(zhì)，所述液體介質(zhì)用于帶走焊接熱量或?qū)ぜM(jìn)行加熱。
[0024]本焊接方法中，通過(guò)在焊接進(jìn)行中、焊接進(jìn)行前或焊接進(jìn)行后，向工件的通孔中通入作為吸熱介質(zhì)或作為加熱介質(zhì)的液體，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件焊前的加熱除濕、可實(shí)現(xiàn)快速帶走焊接熱量，實(shí)現(xiàn)工件的快速冷卻，區(qū)別于傳統(tǒng)焊接方法，本加熱方法，加熱溫度便于控制，同時(shí)可避免工件上局部高溫影響工件的材料性能；采用此方法加熱和此方法冷卻，可通過(guò)同一管路實(shí)現(xiàn)，有利于減小焊接輔助裝置的數(shù)量;采用此方法進(jìn)行冷卻，在提高工件焊接效率的同時(shí)，針對(duì)受熱下對(duì)水汽敏感的材料，如在運(yùn)用于耐壓殼組件的焊接時(shí)，即兩個(gè)工件分別為密封殼和管座，耐壓殼和管座中其中一個(gè)的材質(zhì)為鎳基合金或兩者均為鎳基合金時(shí)，還可有效避免或減小由以上液體產(chǎn)生的水汽對(duì)焊縫區(qū)域及熱影響區(qū)域材料特性的影響，利于焊接質(zhì)量。
[0025]作為所述通孔工件的焊接方法進(jìn)一步的技術(shù)方案:
[0026]所述步驟SI的實(shí)現(xiàn)方法為:在其中一個(gè)工件的焊接連接端上加工出內(nèi)凹的凹槽，在另一個(gè)工件的焊接連接端上加工出外凸的凸起，且所述凹槽和凸起具有如下關(guān)系:在完成步驟S2后，所述凸起嵌入所述凹槽中。
[0027]通過(guò)在焊前設(shè)置凹槽和凸起，通過(guò)所述凹槽和凸起側(cè)面之間的約束限制熱應(yīng)力下兩個(gè)工件之間位置錯(cuò)開(kāi)程度，可達(dá)到控制焊接變形的目的，在運(yùn)用于耐壓殼組件的焊接時(shí)，即兩個(gè)工件分別為密封殼和管座時(shí)，采用本方案，利于保證所得耐壓殼組件結(jié)構(gòu)的同心度。
[0028]作為一種可通過(guò)兩個(gè)工件各自焊接連接端的形式，實(shí)現(xiàn)工件內(nèi)部所通入的液體與熔池隔離的技術(shù)方案，凸起和凹槽各自的形態(tài)及各自在對(duì)應(yīng)工件上的位置滿(mǎn)足如下關(guān)系:在所述凸起嵌入所述凹槽中后，兩個(gè)工件的配合關(guān)系使得兩個(gè)工件的通孔與焊縫位置隔離。
[0029]進(jìn)一步的，所述焊接方法中，在工件的通孔中通入液體介質(zhì)作為帶走焊接熱的冷卻劑時(shí)，優(yōu)選采用以下方案完成焊接:首先焊接一道連接兩個(gè)工件的環(huán)焊縫，所述環(huán)焊縫實(shí)現(xiàn)兩個(gè)工件通孔與環(huán)焊縫外側(cè)的隔離，此過(guò)程中不向工件通孔內(nèi)通入冷卻劑，待環(huán)焊縫自然冷卻至可清除表面焊渣時(shí)，再向工件通孔內(nèi)通入冷卻劑，然后再繼續(xù)在環(huán)焊縫的外側(cè)進(jìn)行焊接得到完整的焊縫，這樣，由于工件上通孔的壁溫不至于上升得過(guò)高，可完全避免由冷卻劑產(chǎn)生的水汽對(duì)焊接質(zhì)量造成影響。
[0030]通過(guò)上述采用的通過(guò)冷卻液高效帶走焊接熱量、同時(shí)在焊前進(jìn)行加熱驅(qū)水汽處理，實(shí)驗(yàn)證明:采用本焊接方法進(jìn)行耐壓殼組件的焊接時(shí)，鎳基合金與鎳基合金之間、不銹鋼與鎳基合金之間焊接，均未出現(xiàn)熱裂紋的缺陷;通過(guò)金相檢測(cè)觀察發(fā)現(xiàn)焊縫及熱影響區(qū)的晶粒度明顯小于空氣中自然冷卻的焊縫，熱影響區(qū)的寬度也明顯較空氣中冷卻的焊接接頭窄，焊接接頭的綜合機(jī)械性能明顯提高，同時(shí)焊接生產(chǎn)效率大幅提升。
[0031]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0032]本實(shí)用新型提供的用于通孔工件焊接的流體管路中，可采用本流體管路對(duì)工件進(jìn)行焊前加熱除濕、帶走焊接過(guò)程所產(chǎn)生的焊接熱，實(shí)現(xiàn)焊縫區(qū)域及熱影響區(qū)域的快速冷卻，利于提高焊接效率;在運(yùn)用于如工件材質(zhì)為鎳基合金時(shí)，如在運(yùn)用于耐壓殼組件的焊接時(shí)，即兩個(gè)工件分別為密封殼和管座，耐壓殼和管座中其中一個(gè)的材質(zhì)為鎳基合金或兩者均為鎳基合金時(shí)，使得t8/5時(shí)間減少，有利于焊縫及熱影響區(qū)的晶粒細(xì)化，可使焊接接頭的塑性和韌性提高，改善其綜合機(jī)械性能。
[0033]以上設(shè)置的流量調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)通入工件通孔中流體流量的大小，特別適用于采用本流體管路帶走焊接熱量的情況下，以得到理想的焊接熱帶走速率。
[0034]同時(shí)，采用本案針對(duì)設(shè)置有通孔的工件的對(duì)接，即液體流動(dòng)的腔隙位于焊縫的內(nèi)偵U，這樣，在焊接熱的作用下，由通入的液體產(chǎn)生的水汽對(duì)焊接質(zhì)量影響小或無(wú)影響，利于保證焊接質(zhì)量。
[0035]本實(shí)用新型提供的通孔工件的焊接方法中，通過(guò)在焊接進(jìn)行中、焊接進(jìn)行前或焊接進(jìn)行后，向工件的通孔中通入作為吸熱介質(zhì)或作為加熱介質(zhì)的液體，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件焊前的加熱除濕、可實(shí)現(xiàn)快速帶走焊接熱量，實(shí)現(xiàn)工件的快速冷卻，區(qū)別于傳統(tǒng)焊接方法，本加熱方法，加熱溫度便于控制，同時(shí)可避免工件上局部高溫影響工件的材料性能;采用此方法加熱和此方法冷卻，可通過(guò)同一管路實(shí)現(xiàn)，有利于減小焊接輔助裝置的數(shù)量;采用此方法進(jìn)行冷卻，在提高工件焊接效率的同時(shí)，針對(duì)受熱下對(duì)水汽敏感的材料，如在運(yùn)用于耐壓殼組件的焊接時(shí)，即兩個(gè)工件分別為密封殼和管座，耐壓殼和管座中其中一個(gè)的材質(zhì)為鎳基合金或兩者均為鎳基合金時(shí)，還可有效避免或減小由以上液體產(chǎn)生的水汽對(duì)焊縫區(qū)域及熱影響區(qū)域材料特性的影響，利于焊接質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1是本實(shí)用新型所述的用于通孔工件焊接的流體管路一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2是本實(shí)用新型所述的用于通孔工件焊接的流體管路一個(gè)具體實(shí)施例中，堵頭的側(cè)視圖。
[0038]圖中的編號(hào)依次為:1、流量調(diào)節(jié)閥，2、旋轉(zhuǎn)接頭，3、堵頭，31、封板，32、第一凸緣，33、連接螺栓，34、板孔，35、第二凸緣，4、密封圈，5、工件，6、管段，7、栗，8、加熱器，9、測(cè)溫儀，10、水箱。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不僅限于以下實(shí)施例。
[0040]實(shí)施例1:
[0041 ]如圖1和圖2所示，用于通孔工件焊接的流體管路，該流體管路用于其上均設(shè)置有通孔的兩個(gè)工件5的對(duì)接焊，且對(duì)接焊后兩個(gè)工件5的通孔呈對(duì)接關(guān)系，所述流體管路包括進(jìn)口管道和出口管道，所述進(jìn)口管道和出口管道均包括管段6及堵頭3，所述進(jìn)口管道上的堵頭3固定于對(duì)應(yīng)管段6的出口端;所述出口管道上的堵頭3固定于對(duì)應(yīng)管段6的進(jìn)口端；
[0042]進(jìn)口管道及出口管道兩者中，至少有一者的管段6上連接有流量調(diào)節(jié)閥I，所述流量調(diào)節(jié)閥I用于調(diào)節(jié)流經(jīng)對(duì)應(yīng)管段的流體的流量大小。
[0043]具體的，兩個(gè)通孔工件5的對(duì)接焊中，如針對(duì)第三代壓水堆核電機(jī)組控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的耐壓殼組件，在進(jìn)行密封殼和管座焊接時(shí)，由于鎳基合金焊接時(shí)線(xiàn)脹系數(shù)大，熱導(dǎo)率較小，焊縫焊接后冷卻速度慢，t8/5時(shí)間長(zhǎng)，焊縫及熱影響區(qū)的晶粒易變粗大，使焊接接頭塑性和韌性下降、綜合機(jī)械性能變差。在授權(quán)公告號(hào)為CN102275030B，名稱(chēng)為“奧氏體不銹鋼與鎳基合金的對(duì)接焊方法”的專(zhuān)利文獻(xiàn)中，焊接過(guò)程中道(層)間溫度是依靠空氣環(huán)境的自然冷卻，不僅冷卻速度較慢，影響生產(chǎn)作業(yè)效率，而且焊縫在高溫下停留時(shí)間長(zhǎng)，低熔點(diǎn)的金屬共晶物和非金屬共晶物(N1-S、N1-P)生成較多，容易產(chǎn)生焊接熱裂紋等缺陷。
[0044]以上流體管路結(jié)構(gòu)中，設(shè)置的進(jìn)口管道用于向工件5的通孔中通入液體，設(shè)置的出口管道用于工件5通孔中液體流出工件5，進(jìn)口管道和出口管道均包括的堵頭3，分別用于進(jìn)口管道、出口管道與工件5通孔端部的連接，這樣，通過(guò)本流體管路結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)以下焊接方案:在兩個(gè)工件5焊前位置配對(duì)之前，分別利用進(jìn)口管道和出口管道上的堵頭3，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口管、出口管分別與各工件5不同端的連接，通入液體后，以上液體可作為熱源，分別對(duì)工件5進(jìn)行加熱，這樣，針對(duì)受熱情況下對(duì)水汽非常敏感的工件5，如工件5的材質(zhì)為鎳基合金時(shí)，采用液體對(duì)工件5進(jìn)行加熱后再焊接，可有效避免如在冬季環(huán)境下，附著在工件5焊接區(qū)域的冷凝水汽致使焊縫上出現(xiàn)氣孔缺陷，達(dá)到利于提高焊接質(zhì)量的目的；同理，在兩個(gè)工件5焊前位置配對(duì)完成后，亦可在兩個(gè)工件5形成的組合體兩端分別連接進(jìn)口管道和出口管道，在通入作為熱源的液體時(shí)，對(duì)兩個(gè)工件5產(chǎn)生同時(shí)驅(qū)除水汽的技術(shù)效果。
[0045]如上所述，針對(duì)如材質(zhì)為鎳基合金的工件5時(shí)，鎳基合金的焊接熱散失速度直接影響焊接接頭及熱影響區(qū)的綜合機(jī)械性能，故以上設(shè)置的流體管路中，通過(guò)在兩個(gè)工件5焊接完成后或在兩個(gè)工件5焊前位置配對(duì)完成后，在兩個(gè)工件5形成的組合體兩端分別連接進(jìn)口管道和出口管道，在通入作為吸熱介質(zhì)的液體后，所述液體相對(duì)于空冷，可快速帶走焊接熱，這樣，可使得針對(duì)如材質(zhì)為鎳基合金的工件5，有利于焊縫及熱影響區(qū)的晶粒細(xì)化，可使焊接接頭的塑性和韌性提高，改善其綜合機(jī)械性能。
[0046]以上采用堵頭3實(shí)現(xiàn)進(jìn)口管道和出口管道分別與工件5連接的形式，可通過(guò)堵頭3實(shí)現(xiàn)在向工件5通孔中通入液體時(shí)，避免所述液體由工件5的端部漏出而妨礙焊接操作、影響焊縫區(qū)域和熱影響區(qū)域的干燥性等。
[0047]以上設(shè)置的流量調(diào)節(jié)閥I用于調(diào)節(jié)通入工件5通孔中流體流量的大小，特別適用于采用本流體管路帶走焊接熱量的情況下，以得到理想的焊接熱帶走速率。
[0048]進(jìn)一步的，針對(duì)如材質(zhì)為鎳基合金的工件5時(shí)，由于水汽對(duì)焊接質(zhì)量影響較大，為避免在通過(guò)流體管路向工件5通孔中通入作為吸熱介質(zhì)的液體時(shí)，以上液體對(duì)焊縫或熱影響區(qū)域的內(nèi)側(cè)焊接質(zhì)量造成影響，可通過(guò)先在焊接點(diǎn)設(shè)置一道底層環(huán)焊縫，通過(guò)底層環(huán)焊縫對(duì)工件5通孔和底層環(huán)焊縫的外側(cè)進(jìn)行封閉后再繼續(xù)在底層環(huán)焊縫的外側(cè)施焊和通入作為吸熱介質(zhì)的液體;也可將工件5的焊接連接端加工成特殊形式，通過(guò)焊前配對(duì)的工件5本身，阻礙作為吸熱介質(zhì)的液體與熔池直接接觸;也可以采用將兩個(gè)工件5焊前配對(duì)后，由任意一個(gè)工件5的通孔中插入一個(gè)套筒，并使得焊接位置位于所述套筒的兩端之間，即兩個(gè)工件5的焊接連接端均套設(shè)于套筒外側(cè)，通過(guò)所述套筒，完成作為吸熱介質(zhì)的液體與熔池之間的隔離。
[0049]同時(shí)，本實(shí)施例還公開(kāi)了一種通孔工件的焊接方法，包括順序進(jìn)行的以下步驟:SI:分別加工兩個(gè)工件5各自的焊接連接端;S2:將兩個(gè)工件5的焊接連接端進(jìn)行焊前相對(duì)位置固定;S3:進(jìn)行焊接連接，還包括流體通入步驟，所述流體通入步驟位于步驟S3進(jìn)行之前、進(jìn)行之中、進(jìn)行之后三個(gè)階段中的任意一個(gè)階段或幾個(gè)階段中，所述流體通入步驟為采用如上提供的流體管路，向工件5的通孔中通入液體介質(zhì)，所述液體介質(zhì)用于帶走焊接熱量或?qū)ぜ?進(jìn)行加熱。
[0050]本焊接方法中，通過(guò)在焊接進(jìn)行中、焊接進(jìn)行前或焊接進(jìn)行后，向工件5的通孔中通入作為吸熱介質(zhì)或作為加熱介質(zhì)的液體，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件5焊前的加熱除濕、可實(shí)現(xiàn)快速帶走焊接熱量，實(shí)現(xiàn)工件5的快速冷卻，區(qū)別于傳統(tǒng)焊接方法，本加熱方法，加熱溫度便于控制，同時(shí)可避免工件5上局部高溫影響工件5的材料性能;采用此方法加熱和此方法冷卻，可通過(guò)同一管路實(shí)現(xiàn)，有利于減小焊接輔助裝置的數(shù)量;采用此方法進(jìn)行冷卻，在提高工件5焊接效率的同時(shí)，針對(duì)受熱下對(duì)水汽敏感的材料，如在運(yùn)用于耐壓殼組件的焊接時(shí)，即兩個(gè)工件5分別為密封殼和管座，耐壓殼和管座中其中一個(gè)的材質(zhì)為鎳基合金或兩者均為鎳基合金時(shí)，還可有效避免或減小由以上液體產(chǎn)生的水汽對(duì)焊縫區(qū)域及熱影響區(qū)域材料特性的影響，利于焊接質(zhì)量。
[0051 ] 實(shí)施例2:
[0052]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步限定:作為所述堵頭3的具體實(shí)現(xiàn)方案，所述堵頭3呈圓錐臺(tái)狀，堵頭3上均設(shè)置有通孔，堵頭3上通孔的兩端分別位于該堵頭3的不同端面上，管段6連接在堵頭3直徑較大的一端上，且管段6的管孔與對(duì)應(yīng)堵頭3的通孔呈對(duì)接關(guān)系。本方案中，可通過(guò)將堵頭3直徑較小的一端先插入工件5的通孔中，隨著堵頭3繼續(xù)深入工件5的通孔，兩者可形成漲接連接，將本流體管路連接于工件5上，并完成工件5通孔的端部密封。
[0053]本實(shí)施例中，為利于所述端部密封效果，在所述堵頭3上還套設(shè)有密封圈4，進(jìn)一步的，為更進(jìn)一步的提升所述密封效果，可在堵頭3的側(cè)面設(shè)置一層橡膠層作為所述密封圈4，如在堵頭3上套設(shè)一個(gè)呈圓錐臺(tái)狀的橡膠密封套。
[0054]實(shí)施例3:
[0055]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步限定:作為堵頭3另一種實(shí)現(xiàn)形式，所述堵頭3包括封板31及多顆連接螺栓33，所述封板31上設(shè)置有貫穿封板31兩端的板孔34，還包括繞封板31任意一端外緣設(shè)置的第一凸緣32，所述第一凸緣32呈環(huán)狀，所述板孔34位于第一凸緣32的內(nèi)側(cè)，所述第一凸緣32相對(duì)于封板31的端面外凸，所述連接螺栓33均螺紋連接于第一凸緣32上，且連接螺栓33的兩端分別位于第一凸緣32的內(nèi)側(cè)和外側(cè)；
[0056]管段6連接在堵頭3的封板31上，且管段6的管孔與封板31的板孔34呈對(duì)接關(guān)系，且與封板31相連的第一凸緣32及管段6分別位于封板31的不同側(cè)。
[0057]本堵頭3實(shí)現(xiàn)方案中，在完成堵頭3與工件5端部連接時(shí)，板孔34上設(shè)置有第一凸緣32的一端靠近工件5的端面，這樣，就可使得工件5的端面位于第一凸緣32的內(nèi)側(cè)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)連接螺栓33，在連接螺栓33內(nèi)側(cè)的端部與工件5的外表面相互作用時(shí)，即可通過(guò)連接螺栓33實(shí)現(xiàn)堵頭3在工件5上的固定，相較于上一個(gè)堵頭3實(shí)現(xiàn)方案，本方案中堵頭3與工件5的連接關(guān)系更為可靠。
[0058]本實(shí)施例中，為利于在通入液體時(shí)堵頭3與工件5端部的密封效果，優(yōu)選在封板31與工件5的端面之間設(shè)置密封圈4，由于本流體管路在工作時(shí)，工件5通孔中的內(nèi)壓不大，在安裝堵頭3時(shí)，操作人員用手向工件5的一側(cè)按壓封頭，在緊固連接螺栓33移除所述按壓力，即可通過(guò)封板31與工件5之間的密封圈4實(shí)現(xiàn)良好的密封效果，這樣，本案中，優(yōu)選選用易于變形、且彈性良好的橡膠密封圈4。
[0059]在工件5上安裝堵頭3時(shí)，為便于堵頭3與工件5的定位，還包括繞板孔34設(shè)置的第二凸緣35，所述第二凸緣35呈環(huán)狀，所述第二凸緣35與第一凸緣32位于板孔34的同側(cè)。本方案中，封板31與第二凸緣35組成的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于帶頸平焊法蘭，即通過(guò)將第二凸緣35插入工件5的通孔中后，通過(guò)第二凸緣35外側(cè)與工件5上通孔的孔壁相互約束，達(dá)到堵頭3與工件5定位的技術(shù)效果。進(jìn)一步的，為利于定位的準(zhǔn)確性，優(yōu)選將第二凸緣35的外形設(shè)置為圓錐臺(tái)狀，即第二凸緣35的自由端尺寸小于第二凸緣35與封板31連接端的尺寸。
[0060]實(shí)施例4:
[0061]本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上對(duì)本案作進(jìn)一步限定，在采用手工焊、自動(dòng)氬弧焊、焊條電弧焊、埋弧焊等焊接方法對(duì)兩個(gè)工件5進(jìn)行焊接時(shí)，若兩個(gè)工件5焊前拼接完成后可同步轉(zhuǎn)動(dòng)，則可有效的方便焊接、利于提高焊接質(zhì)量，故設(shè)置為:進(jìn)口管道和出口管道的管段6上均設(shè)置有旋轉(zhuǎn)接頭2。本案中，進(jìn)口管道和出口管道在對(duì)工件5的通孔中提供流動(dòng)液體的同時(shí)拼接后的工件5可轉(zhuǎn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果。
[0062]作為一種對(duì)液體進(jìn)行循環(huán)利用的技術(shù)方案，還包括水箱10及栗7，所述栗7的吸入端位于水箱10的容置空間中，所述栗7的排出端與進(jìn)口管道的入口端相連，所述出口管道的出口端位于水箱1的容置空間中。
[0063]為便于控制在液體作為熱載體對(duì)工件5進(jìn)行加熱時(shí)，可很好控制液體溫度的技術(shù)方案，所述水箱10中還設(shè)置有加熱器8及測(cè)溫儀9。
[0064]實(shí)施例5:
[0065]本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上對(duì)本案作進(jìn)一步限定，作為以上通孔工件的焊接方法進(jìn)一步的技術(shù)方案:
[0066]所述步驟SI的實(shí)現(xiàn)方法為:在其中一個(gè)工件5的焊接連接端上加工出內(nèi)凹的凹槽，在另一個(gè)工件5的焊接連接端上加工出外凸的凸起，且所述凹槽和凸起具有如下關(guān)系:在完成步驟S2后，所述凸起嵌入所述凹槽中。
[0067]通過(guò)在焊前設(shè)置凹槽和凸起，通過(guò)所述凹槽和凸起側(cè)面之間的約束限制熱應(yīng)力下兩個(gè)工件5之間位置錯(cuò)開(kāi)程度，可達(dá)到控制焊接變形的目的，在運(yùn)用于耐壓殼組件的焊接時(shí)，即兩個(gè)工件5分別為密封殼和管座時(shí)，采用本方案，利于保證所得耐壓殼組件結(jié)構(gòu)的同心度。
[0068]作為一種可通過(guò)兩個(gè)工件5各自焊接連接端的形式，實(shí)現(xiàn)工件5內(nèi)部所通入的液體與熔池隔離的技術(shù)方案，凸起和凹槽各自的形態(tài)及各自在對(duì)應(yīng)工件5上的位置滿(mǎn)足如下關(guān)系:在所述凸起嵌入所述凹槽中后，兩個(gè)工件5的配合關(guān)系使得兩個(gè)工件5的通孔與焊縫位置隔離。
[0069]實(shí)施例6:
[0070]本實(shí)施例在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上對(duì)本案作進(jìn)一步限定，所述焊接方法中，在工件5的通孔中通入液體介質(zhì)作為帶走焊接熱的冷卻劑時(shí)，采用以下方案完成焊接:首先焊接一道連接兩個(gè)工件5的環(huán)焊縫，所述環(huán)焊縫實(shí)現(xiàn)兩個(gè)工件5通孔與環(huán)焊縫外側(cè)的隔離，此過(guò)程中不向工件5通孔內(nèi)通入冷卻劑，待環(huán)焊縫自然冷卻至可清除表面焊渣時(shí)，再向工件5通孔內(nèi)通入冷卻劑，然后再繼續(xù)在環(huán)焊縫的外側(cè)進(jìn)行焊接得到完整的焊縫，這樣，由于工件5上通孔的壁溫不至于上升得過(guò)高，可完全避免由冷卻劑產(chǎn)生的水汽對(duì)焊接質(zhì)量造成影響。
[0071]通過(guò)上述采用的通過(guò)冷卻液高效帶走焊接熱量、同時(shí)在焊前進(jìn)行加熱驅(qū)水汽處理，實(shí)驗(yàn)證明:采用本焊接方法進(jìn)行耐壓殼組件的焊接時(shí)，鎳基合金與鎳基合金之間、不銹鋼與鎳基合金之間焊接，均未出現(xiàn)熱裂紋的缺陷;通過(guò)金相檢測(cè)觀察發(fā)現(xiàn)焊縫及熱影響區(qū)的晶粒度明顯小于空氣中自然冷卻的焊縫，熱影響區(qū)的寬度也明顯較空氣中冷卻的焊接接頭窄，焊接接頭的綜合機(jī)械性能明顯提高，同時(shí)焊接生產(chǎn)效率大幅提升。
[0072]本實(shí)施例中所述液體介質(zhì)為水。
[0073]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型的技術(shù)方案下得出的其他實(shí)施方式，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于通孔工件焊接的流體管路，該流體管路用于其上均設(shè)置有通孔的兩個(gè)工件(5)的對(duì)接焊，且對(duì)接焊后兩個(gè)工件(5)的通孔呈對(duì)接關(guān)系，其特征在于，所述流體管路包括進(jìn)口管道和出口管道，所述進(jìn)口管道和出口管道均包括管段(6)及堵頭(3)，所述進(jìn)口管道上的堵頭(3)固定于對(duì)應(yīng)管段(6)的出口端;所述出口管道上的堵頭(3)固定于對(duì)應(yīng)管段(6)的進(jìn)口端； 進(jìn)口管道及出口管道兩者中，至少有一者的管段(6)上連接有流量調(diào)節(jié)閥(I)，所述流量調(diào)節(jié)閥(I)用于調(diào)節(jié)流經(jīng)對(duì)應(yīng)管段(6)的流體的流量大小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通孔工件焊接的流體管路，其特征在于，所述堵頭(3)呈圓錐臺(tái)狀，堵頭(3)上均設(shè)置有通孔，堵頭(3)上通孔的兩端分別位于該堵頭(3)的不同端面上，管段(6)連接在堵頭(3)直徑較大的一端上，且管段(6)的管孔與對(duì)應(yīng)堵頭(3)的通孔呈對(duì)接關(guān)系。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通孔工件焊接的流體管路，其特征在于，所述堵頭(3)包括封板(31)及多顆連接螺栓(33)，所述封板(31)上設(shè)置有貫穿封板(31)兩端的板孔(34)，還包括繞封板(31)任意一端外緣設(shè)置的第一凸緣(32)，所述第一凸緣(32)呈環(huán)狀，所述板孔(34)位于第一凸緣(32)的內(nèi)側(cè)，所述第一凸緣(32)相對(duì)于封板(31)的端面外凸，所述連接螺栓(33)均螺紋連接于第一凸緣(32)上，且連接螺栓(33)的兩端分別位于第一凸緣(32)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)； 管段(6)連接在堵頭(3)的封板(31)上，且管段(6)的管孔與封板(31)的板孔(34)呈對(duì)接關(guān)系，且與封板(31)相連的第一凸緣(32)及管段(6)分別位于封板(31)的不同側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于通孔工件焊接的流體管路，其特征在于，還包括繞板孔(34)設(shè)置的第二凸緣(35)，所述第二凸緣(35)呈環(huán)狀，所述第二凸緣(35)與第一凸緣(32)位于板孔(34)的同側(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通孔工件焊接的流體管路，其特征在于，進(jìn)口管道和出口管道的管段(6)上均設(shè)置有旋轉(zhuǎn)接頭(2)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通孔工件焊接的流體管路，其特征在于，還包括水箱(10)及栗(7)，所述栗(7)的吸入端位于水箱(10)的容置空間中，所述栗(7)的排出端與進(jìn)口管道的入口端相連，所述出口管道的出口端位于水箱(1 )的容置空間中。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于通孔工件焊接的流體管路，其特征在于，所述水箱(10)中還設(shè)置有加熱器(8)及測(cè)溫儀(9)。
【文檔編號(hào)】B23K37/00GK205660313SQ201620550453
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】喻杰, 黃朝輝
【申請(qǐng)人】四川華都核設(shè)備制造有限公司