专利名称：异种钢换热管对接焊用熔化环的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种异种钢换热管对接焊用熔化环，用以解决高温气冷堆示范堆蒸汽发生器的小直径薄壁异种钢换热管对接焊的难题。
背景技术：
目前，异种钢对接焊在核电设备制造和生产中应用较为广泛，镍基和不锈钢材料的换热管以其良好的抗腐蚀性能，成为核电主设备中的主要换热单元。随着核电技术的快速发展，以高温气冷堆为代表之一的第四代核电技术开始逐渐在世界兴起。但是在高温气冷随蒸汽发生器的制造过程中，异种材料换热管的焊接成为制造的主要制约因素之一。涉及到镍基合金材料的异种钢全位置对接焊，至今为止仍是难度较大的工艺问题。现阶段，镍基材料异种钢对接焊均采用堆焊过渡层金属，并在对接坡口内填充过渡金属的工艺方法，并且绝大部分采用平焊位和横焊位以保证焊接质量，很少采用全位置焊接。而对于直径小的薄壁换热管在全位置采用预堆隔离层，填充过渡金属的方式是无法实现的。
实用新型内容鉴于上述现状，本实用新型为了克服小直径异种钢金属换热管全位置焊接的工艺难题，满足高温气冷堆蒸汽发生器产品对异种钢换热管对接接头质量表面成型的要求，通过镍基合金熔化连接体，用以实现镍基合金和Cr-Mo耐热钢的小直径异种钢换热管全位置对接焊。本实用新型的技术解决方案是一种异种钢换热管对接焊用熔化环，包括具有一镍基合金熔化环。根据上述方案，所述的熔化环端面是平行端面或非平行端面。在本新型中，所述的熔化环的截面为矩形、或是三角形、或是T形、或是靠近所述熔化环的外径两侧有一个凸环、或是靠近所述熔化环的内径两侧有一锯齿凸环。可以通过上述熔化环的端面或截面的不同形状和安装位置，以满足异种钢换热管全位置焊接的要求。在本新型中，所述的熔化环的两侧的端面设有多个凹通气槽。在本新型中，所述的熔化环为T形截面的内环端面是平行或圆弧端面。本实用新型的有益效果是，在镍基合金和Cr-M0耐热钢的异种钢换热管全位置对接焊工艺过程中，采用在两种金属之间添加具有良好高温持久性能的镍基合金熔化环的方式实现焊接。根据高温气冷堆产品换热单元异种钢换热管对接的要求，要满足产品焊缝内外壁凸起(凹陷)不超过壁厚的0. 2mm,以及保证镍基合金对接焊背面根部焊缝气体保护的有效性。选用相应材料和结构形式的熔化环，利用自动TIG焊接技术，采用在坡口根部熔化环打底填充丝盖面或整个坡口深度填充熔化环的全位置焊接方式进行异种钢技术的焊接工艺研究。两侧异种钢金属换热管可以通过熔化环的结构形式进行坡口对中，减小焊接错变量；熔化环特殊的结构形式可以保证坡口根部和表面的气体流量相对均衡，并且控制了焊接坡口填充金属的凸起和凹陷；以低热输入，较小焊接变形等方式完成小直径薄壁异种钢换热管对接焊。实现高温气冷堆示范堆蒸汽发生器的中国制造，填补国际上高温气冷堆商业化运营的空白，为我国发展第四代核电技术提供强有力的技术支持。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1用于对接坡口的另一实施例；图3是图1圆弧T形截面的另一实施例；图4是图3T形截面的另一实施例；图5是图4带有凸环的另一实施例；图6是图5带有锯齿凸环的另一实施例。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步说明。见图1所示的熔化环。包括熔化环1，其熔化环的截面2为平行端面。该熔化环1 可利用与异种钢换热管坡口根部钝边贴合和对中位置良好的情况下，将熔化环1套在异种钢换热管坡口根部钝边外侧，熔化环外径应与异种钢换热管的外径相同，熔化环1内径因等于异种钢换热管内径与异种钢换热管坡口根部钝的边厚度之和。见图2所示的熔化环。包括熔化环1，其熔化环的截面2为坡口形。根据焊接工艺要求，将异种钢换热管两端的坡口加工成单侧30°的坡口(角度可根据实际情况确定)， 熔化环1通过截面加工成坡口形与异种钢换热管坡口钝边配合完成装配和焊接。图3给出了另一实施例。所给出的熔化环1的截面2是一个T形。其T形的内环是一个弧形面。该结构的熔化环1应用时，选用异种钢换热管的内壁进行定位，先将异种钢换热管端部内壁进行壁厚减薄加工，使得熔化环1的T形凸台卡在两异种钢换热管之间，熔化环1的最小内径应与异种钢换热管最小内径相同。图4给出的熔化环实施例。它与上述图3不同的是所述的熔化环1的截面2为 T形的内环是平面端。其使用功能与图3相同。图5给出的熔化环实施例。所述熔化环1的截面2是靠近所述熔化环的外径两侧有一个凸环3。该结构的熔化环1应用时，选用异种钢换热管外壁进行定位，先将异种钢换热管端部外壁进行壁厚减薄加工，使得熔化环1的凸环3卡在两异种钢换热管之间，熔化环 1的外径应与异种钢换热管的外径相同。图6给出了与图5不同的熔化环实施例。所不同的是熔化环1的截面2靠近所述熔化环的内径两侧有一锯齿凸环3，位于所述锯齿凸环3与熔化环的两侧的端面设有多个凹通气槽4。该结构的熔化环1选用异种钢换热管内壁进行定位，先将异种钢换热管端部内壁进行壁厚减薄加工，使得熔化环1的凸环3卡在两异种钢换热管之间，熔化环的最小内径应与异种钢换热管最小内径相同，截面2上的纵向加工凹通气槽4用以通保护气体，保证接管内外壁的气体保护良好。上述中，所述的凹通气槽4除用于图6的情况下，可在所述任一结构的熔化环1的两侧的端面设置凹通气槽4。在本实施例中，熔化环采用镍基600合金作为制造材料。根据不同的焊接工艺要求，选用相应结构形式的熔化环。[0028]镍基合金和Cr-Mo耐热钢的异种钢换热管全位置焊接采用自动TIG焊接技术，接头内外壁通过氩气保护，在较为封闭的空间内焊接。焊接过程中控制层间温度和焊接热输入。将换热管焊接接头端部的外壁(或内壁)加工坡口后，利用熔化环辅助对中装配，用以保证接头错变量在0. 2mm范围内，以及保证镍基合金对接焊背面根部焊缝气体保护的有效性。本实用新型的实施例所提供的镍基合金熔化环，可以实现镍基合金和Cr-Mo耐热钢的小直径异种钢换热管全位置对接焊，将填补国内对这两种材料焊接接头的研究，并完成高温气冷堆示范堆蒸汽发生器的制造。
权利要求1.一种异种钢换热管对接焊用熔化环，其特征在于，它具有一镍基合金熔化环(1)。
2.根据权利要求1所述的异种钢换热管对接焊用熔化环，其特征在于，所述的熔化环端面是平行端面或非平行端面。
3.根据权利要求1所述的异种钢换热管对接焊用熔化环，其特征在于，所述的熔化环 (1)的截面( 为矩形、或是三角形、或是T形、或是靠近所述熔化环的外径两侧有一个凸环 (3)、或是靠近所述熔化环的内径两侧有一锯齿凸环。
4.根据权利要求1所述的异种钢换热管对接焊用熔化环，其特征在于，所述的熔化环 (1)的两侧的端面设有多个凹通气槽G)。
5.根据权利要求2所述的异种钢换热管对接焊用熔化环，其特征在于，所述的熔化环为T形截面O)的内环端面是平行或圆弧端面。
专利摘要本实用新型公开了一种异种钢换热管对接焊用熔化环，包括具有一镍基合金熔化环。在镍基合金和Cr-Mo耐热钢的异种钢换热管全位置对接焊工艺过程中，采用在两种金属之间添加具有良好高温持久性能的镍基合金熔化环的方式实现焊接。可满足产品焊缝内外壁凸凹陷不超过壁厚的0.2mm，以及保证镍基合金对接焊背面根部焊缝气体保护的有效性。利用自动TIG焊接技术，采用在坡口根部熔化环打底填充丝盖面或整个坡口深度填充熔化环的全位置焊接方式进行异种钢技术的焊接，减小焊接错变量；熔化环特殊的结构形式可以保证坡口根部和表面的气体流量相对均衡，以低热输入，较小焊接变形等方式完成小直径薄壁异种钢换热管对接焊。
文档编号B23K35/30GK201950378SQ20112000786
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者刘鹏, 孙国辉, 杨松, 王萍, 谢彦武, 郑明涛 申请人:哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司