焊接核电站大厚壁管道的对接接头的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及核电站建造领域，尤其涉及对核电站中的大厚壁管道组对形成的对接 接头进行焊接的方法。
【背景技术】
[0002] 在建造三代核电站AP1000时，其中相互连通的设备均是通过管道连接起来。由于 核电站中的管道通常是由多个管段通过焊接连接形成。在对核电站中的主管道即大厚壁管 道中的相邻两个管段进行焊接连接时，通常是在管段的端部设置坡面，且两个相邻的管段 组对后形成单U型坡口。在焊接前期，焊缝的根部宽度随焊道层数的增加而变窄，甚至小于 5_，而焊接使用的钨极的直径通常为4_。这样，在焊接过程中，经常会出现沾钨现象，导致 焊接困难，焊接效率低。另外，由于焊道过窄，会导致焊接保护气体的保护效果较差，进而导 致焊缝氧化发黑。为提高焊接效率，提高保护气体的保护效果，避免焊缝氧化，本领域的技 术人员在对待焊接的管段进行组对时，增大了管段之间的组对间隙。这样，虽然能够避免沾 钨和焊缝氧化，提高了焊接效率及保护气体的保护效果，但是，由于组对间隙较大，使得焊 接时产生的电弧集中于坡口钝边，导致坡口钝边易因热量过于集中而被烧穿，进而导致管 段组对焊接无法完成。
【发明内容】
[0003] 为避免管段的坡口钝边在焊接时烧穿，同时保证焊接效率及保护气体的保护效 果，本发明提出一种焊接核电站大厚壁管道的对接接头的方法，且所述大厚壁管道的外径 为450-1100mm，管壁厚度为30-100mm，该方法采用TIG自动焊进行焊接并包括如下步骤：
[0004] 步骤1、待焊接管道组对在对接接头处形成单U型的坡口，且该坡口的单边坡度为 4-6 °，坡口钝边之间的组对间隙为1. 5-2. 7_，且所述组对间隙从所述对接接头的0 °位 置处到所述对接接头的180°位置处逐渐增大；在所述组对间隙中设置多个点固块将所述 待焊接管道固定连接在一起；在所述坡口的背面设置保护气室，并向所述保护气室中充入 保护气体；
[0005] 步骤2、从所述坡口的正面对所述对接接头进行打底焊接，先对所述坡口钝边进行 熔融焊接以形成熔透焊道，当焊接形成的熔透焊道接近点固块位置时停弧并去除点固块， 在去除点固块后重新起弧继续进行熔融焊接，直至熔融焊接完成，且在熔融焊接过程中逐 渐增大焊接电流；在熔透焊道上进行支撑焊接形成多道支撑焊道，完成打底焊接；
[0006] 步骤3、打底焊接完成后，先在支撑焊道上进行填充焊接，当焊接形成的焊缝的厚 度大于15mm时，停止向所述保护气室中充入保护气体；当焊接形成的焊缝的根部宽度小于 或等于IOmm时，采用单层单焊道进行填充焊接；当焊接形成的焊缝的根部宽度大于IOmm 时，采用单层多焊道进行填充焊接，直至填充焊接完成；然后进行盖面焊接形成盖面焊道， 焊接完成。
[0007] 采用该焊接方法对组对的管道的对接接头进行焊接时，对管道的组对精度要求较 低，组对方便。由于组对间隙较大，可避免在焊接过程中出现沾钨现象，降低了焊接操作难 度，从而提高焊接效率。在焊缝背面设置保护气室对焊缝进行背氩保护，可避免焊缝背面出 现氧化、咬边等现象，提高焊接效果；当焊缝厚度大于15mm时，后续焊接无法熔透焊接形成 的焊缝，无需继续进行背氩保护，此时停止向保护气室中充入保护气室，可节约保护气体， 降低焊接成本。在进行熔融焊接时，分段进行焊接，并逐渐增大焊接电流，可避免坡口钝边 在熔融焊接过程中被击穿，从而避免焊接失败。
[0008] 优选地，在所述坡口的正面设置密封带对所述保护气室进行密封，并在熔融焊接 过程中拆除所述密封带。这样，在坡口的正面设置密封带，可以避免保护气室中的保护气体 从坡口中泄露，节约保护气体。
[0009] 优选地，在所述步骤1中，所述保护气体为氩气或氩氦混合气，且所述氩氦混合气 中的氩气与氦气的体积比为3:7。
[0010] 优选地，所述坡口的单边坡度为5°。
[0011] 优选地，在所述步骤1中，所述组对间隙中设置有4个点固块，第一点固块位于所 述对接接头的45°位置，第二点固块位于所述对接接头的110°位置，第三点固块位于所 述对接接头的235°位置，第四点固块位于所述对接接头的315°位置。这样，点固块在对 接接头的0°位置和180°位置之间的连线的两侧并大体呈对称设置，既可以保证将组对 的待焊接管道通过点固块固定连接，又可以避免点固块位于组对间隙的最大和最小位置， 导致打底焊接时这两处焊缝无法收缩，影响焊接。
[0012] 优选地，在所述步骤2中，进行熔融焊接时，从所述对接接头的0°位置开始起弧 并沿朝向所述第一点固块的方向进行焊接，焊接电流的峰值范围为70-90A、基值范围为 20-40A，直至焊接形成的熔透焊道接近所述第一点固块，停弧并去除所述第一点固块； [0013] 去除所述第一点固块后，重新起弧并沿着朝向所述第二点固块的方向继续焊接， 且重新起弧时的焊接电流的峰值范围为90-110A、基值范围为40-60A，并逐渐增大焊接电 流的峰值和基值，且当焊接形成的熔透焊道接近位所述第二点固块时，所述焊接电流的峰 值范围为110-130A、基值范围为60-80A，停弧并去除所述第二点固块；
[0014] 去除所述第二点固块后，保持焊接电流的峰值范围为110-130A、基值范围为 60-80A，重新起弧并沿着朝向所述第三点固块的方向继续进行焊接，直至焊接形成的熔透 焊道接近第三点固块，停弧并去除所述第三点固块；
[0015] 去除所述第三点固块后，重新起弧并沿着朝向所述第四点固块的方向继续进行焊 接，且重新起弧时的焊接电流的峰值范围为110-130A、基值范围为60-80A，逐渐增大焊接 电流的峰值和基值，且当焊接形成的熔透焊道接近所述对接接头的270°位置时，焊接电流 的峰值范围为125-145A、基值范围为75-95A，并保持该焊接电流直至焊接形成的熔透焊道 接近所述第四点固块，停弧并去除所述第四点固块；
[0016] 去除所述第四点固块后，重新起弧并沿着朝向所述对接接头的0°位置的方向继 续进行焊接，并保持焊接电流的峰值范围为125-145A、基值范围为75-95A，直至焊接至所 述对接接头的〇°位置处，熔融焊接完成。
[0017] 采用这种方式进行熔融焊接，既可以保证坡口钝边在熔融焊接过程中能够被焊 透，又能够避免坡口钝边尤其是对接接头180°位置处的坡口钝边在熔融焊接过程中被烧 穿，从而使焊接质量得到保证。
[0018] 优选地，在熔融焊接过程中，对所述焊接电流的峰值和基值进行调节时，每一次调 节后，焊接电流的增大量为5A。
[0019] 优选地，所述步骤2中，进行支撑焊接时，在所述熔透焊道上进行焊接依次形成5 道支撑焊道，且焊接形成第一支撑焊道时，所述焊接电流的峰值范围为160-180A、基值范 围为60-80A ;焊接形成第二支撑焊道时，所述焊接电流的峰值范围为170-190A、基值范围 为70-90A ;焊接形成第三支撑焊道时，所述焊接电流的峰值范围为205-225A、基值范围为 105-125A ;焊接形成第四支撑焊道时，所述焊接电流的峰值范围为225-245A、基值范围为 105-125A ;焊接形成第五支撑焊道时，所述焊接电流的峰值范围为255-275A、基值范围为 110-130A。
[0020] 优选地，在所述步骤3中，进行填充焊接时，当焊缝根部宽度为5-6mm时，所述焊接 电流的峰值范围为240-280A、基值范围为130-170A ;当焊缝根部宽度为6-7mm时，所述焊接 电流的峰值范围为255-295A、基值范围为150-190A ;当焊缝根部宽度为7-8mm时，所述焊接 电流的峰值范围为270-310A、基值范围为170-210A ;当焊缝根部宽度为8-9mm时，所述焊接 电流的峰值范围为280-320A、基值范围为190-230A ;当焊缝根部宽度为9-10mm时，所述焊 接电流的峰值范围为290-330A、基值范围为190-230A ;当焊缝根部宽度为10-13时，所述焊 接电流的峰值范围为310-330A、基值范围为200-240A ;
[0021 ] 当所述坡口的剩余深度小于或等于5mm时，所述焊接电流的峰值范围为 260-320A、基值范围为 160-220A。
[0022] 优选地，在所述步骤3中，在进行盖面焊接时，所述焊接电流的峰值范围为 230-250A、基值范围为 120-160A。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明方法中待焊接的大厚壁管道组对时的示意图；
[0024] 图2为图1中所示的管道组对形成的坡口的结构示意图；
[0025] 图3为图1中C-C向视图。
【具体实施方式】
[0026] 本发明采用TIG自动焊对外径为450-1