专利名称：核电主管道与支管全熔透角焊缝自动钨极氩弧焊焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接工艺方法，具体是一种核电主管道与支管全熔透接头马鞍焊缝自动钨极氩弧焊焊接工艺技术。
背景技术：
为了观测反应堆内部高温高压水的温度和流速，核电主管道上分布着大量的温度计套管管座、流量计接管以及波动管路接管，按规范要求该种接头应为全熔透接头。从目前所知来看，国内外针对该种接头的焊接工艺方式多为传统的手工钨极氩弧焊和焊条电弧焊两种工艺方式，由于受两种工艺方法自身局限性，造成接头存在以下不足①内部质量以及焊接应力和焊接变形难以控制②由于该种接头为马鞍形，接头形状为空间曲线，对焊工的操作技能要求较高，且往往存在焊缝表面质量和尺寸难以满足技术要求的情况，因此焊后的修磨工作量比较大。③该种接头通常采用焊后扩孔清根的方式，且由于支管外径和孔径比值较大，因此填充焊接工作量较大，加之接头空间位置较多，造成工人劳动强度高和劳动条件差。发明内容
本发明的目的，是提供一种核电主管道与支管全熔透角焊缝自动钨极氩弧焊焊接方法，实现了核电主管道与支管道全熔透接头马鞍焊缝自动钨极氩弧焊，降低了焊接成本， 提高了接头质量。
采用的技术方案是核电主管道与支管全熔透角焊缝自动钨极氩弧焊焊接方法，包括下述工艺步骤一、正式焊前准备工作1、采用机加工方法，按设计尺寸要求将待焊主管道加工出定位孔，待焊支管加工出坡π ；2、清除坡口及其内外两侧50-55mm范围内的油污、水分和其它污物，并用丙酮液洗干净；3、装配待焊主管和支管，装配间隙<0. 8mm ；二、焊缝定位1、待焊主管与支管按工艺要求装配好后定位焊缝定位，定位焊接数量为2-6 段，定位焊缝长度为5-10 mm，定位焊点均勻分布，采用手工钨极氩弧焊完成焊缝定位焊接，为防止支管变形，定位焊时应采用对称定位焊法；三、正式焊缝1、设置在支管顶部的焊机的机头装卡采用工艺管，要确保工艺管与支管同轴，且为相容材料；2、采用100mm丝盘，Φ0.8 mmER316L焊丝焊接正式焊缝，具体工艺要求如下(1)在充填焊接至坡口深度2/5前的焊接轨迹均应为无横向偏移量的圆形轨迹；焊枪与支管角度在45° -90°间变化；(2)、在充填焊接至坡口深度2/5之后，且填至整个坡口深度之前的每层的前三道焊缝的焊接轨迹应采用有横向偏移量的马鞍形焊接轨迹，焊接轨迹设定和使用应设定下述条件①以马鞍形轨迹的二个最低点中的任意一点为起弧点，马鞍形轨迹横向偏移量设定间隔为10°，马鞍形轨迹偏移量过渡采用角度缓变方式过渡；②焊接变形控制采用每层相邻焊道相隔180°交错起弧。
所述充填焊接至坡口 2/5前的焊接时，焊接每层焊缝的第一道焊缝，与主管相连的焊缝时，焊枪与支管角度为45°，随后缓慢提升至焊枪与支管成90°角。
所述充填焊接至坡口深度2/5后到充填至整个坡口深度之前的每层焊缝的第四道焊缝对应角度点的横向偏移量应在第一道焊接基础上以等差数列缓降至圆形轨迹，以四层焊接作为轨迹区间，在该区间内每连续四层焊缝的前三道马鞍焊缝分别采用相同的轨迹；相邻轨迹区间内后轨迹区间内第一道焊缝的马鞍轨迹应在前轨迹区间第一道焊缝的马鞍轨迹基础上适当调整，而后轨迹区间内后二道焊缝采用前轨迹区间前二道焊缝轨迹，焊接每层焊缝的第一道焊缝时，焊枪与支管角度为45°。
③盖面焊缝的前五道焊缝的焊接轨迹采用有横向偏移量的马鞍形轨迹焊缝。焊枪与支管角度在45°、0°间变化，焊接每层焊缝的第一道焊缝(即与主管相连的焊缝)时，焊枪与支管角度为45°，随后应快速将焊枪与支管角度提升至90°。
上述焊接时的焊接技术参数为电流极性为直流负极性，焊接基值电流为 100-150A,焊接峰值电流为130-190A，脉宽比为25%_50%，弧压为9_1 IV，焊接频率1-3HZ，送丝速度为500-1000mm/min，保护气体流量为10_15L/min。
本发明取得的积极效果(1)减少焊接变形，提高接头质量。
(2)减少打磨工作量，改善了焊道成形。
(3)提高焊接效率，缩短施工周期，降低生产成本。
(4)改善施工条件，减轻工人劳动强度。
图1是本发明的一种实施例的坡口形式及尺寸示意图。
具体实施方式
核电主管道与支管全熔透角焊缝自动钨极氩弧焊焊接方法，包括下述工艺步骤 以下结合技术方案叙述本发明在AP1000核电Φ960Χ82. 6 mm316LN主管与Φ50. 8mm316LN支管接头俯焊位置的具体实施方式
，其实施步骤如下(1)加工主管1定位孔，定位孔直径Φ1为6. 35+°_°5，定位孔深度h为31 mm ；加工支管 2焊接坡口，内坡口角度θ 1为30° +1，外坡口角度θ 2为45° +1，内坡口深度e为15.98， 定位柱3长度为27 mm，定位柱直径Φ2为6. 35_°_°5。
(2)清楚坡口及其内外侧50-55 mm范围内的油污、水分和其它污物，并用丙酮擦洗干净。
(3)装配待焊主管和支管，装配间隙c < 0. 8 mm。
采用手工钨极氩弧焊焊接定位焊缝，焊丝为Φ 1. 6 mm棒状ER316L，电流极性为直流负极性，焊接电流为120A，保护气流量为lOL/min。定位焊为4点，定位焊缝应均勻分布， 定位焊长度为5 mm。为防止支管变形，定位焊时应采用对称焊法。
4、在支管顶部焊接机头装卡用工艺管，应保证工艺管与支管同轴且为相容材料。
5、采用100 mm丝盘Φ 0.8 mmER316L焊丝焊接正式焊缝，具体工艺要求如下 (1)在填充焊接至坡口深度2/5前的焊接轨迹均无横向偏移量的圆形轨迹。
焊枪与支管角度在45°、0°间变化，焊接每层焊缝的第一道焊缝(即与主管相连的焊缝)时，焊枪与支管角度为45°，随后应以缓慢的提升速度将焊枪与支管角度提升至 90°。焊道布置应以避免出现过大锥度为原则。电流极性为直流负极性。焊接规范为焊接基值电流为140A，焊接峰值电流为180A，脉宽比为50%，弧压9_1 IV，焊接频率为3HZ，送丝速度为900mm/min，保护气流量12L/min。
(2)在填充焊接至坡口深度2/5后且填充至整个坡口深度之前的每层焊缝前3道焊缝的焊接轨迹应采用有横向偏移量的马鞍形焊接轨迹，焊接轨迹设定和使用原则如下①以该直径位置理论马鞍轨迹为基础，并以马鞍形轨迹的2个最低点中的任意一点作为起弧点，每隔10°设置一个横向偏移区间，并采用角度缓变方式过渡；②每层焊缝前4道焊缝对应角度点的横向偏移量应在第1道焊缝基础上以等差数列缓降至圆形轨迹。
③以4层焊缝作为轨迹区间，在该区间内每连续4层焊缝的前3道马鞍焊缝分别采用相同的轨迹；④相邻轨迹区间内后轨迹区间内第1道焊缝的马鞍形轨迹应在前轨迹区间第1道焊缝的马鞍形轨迹基础上适当调整，而后的轨迹区间内的后2道焊缝采用前轨迹区间的前2道焊缝轨迹。焊枪与支管角度在45°、0°间变化，焊接每层焊缝的第一道焊缝(即与主管相连的焊缝)时，焊枪与支管角度为45°，随后应以最缓慢的提升速度将焊枪与支管角度提升至90°，焊道布置应以避免出现过大锥度为原则。焊接规范为焊接基值电流为130A，焊接峰值电流为185A，脉宽比为50%，弧压9 1IV，焊接频率为3Hz，送丝速度为800 mm/min,保护气流量12L/min。
(3)盖面焊缝的前5道焊缝的焊接轨迹应采用有横向偏移量的马鞍形焊接轨迹， 焊接轨迹设定和使用原则同上。焊枪与支管角度在45°、0°间变化，焊接每层焊缝的第一道焊缝(即与主管相连的焊缝)时，焊枪与支管角度为45°，随后应快速将焊枪与支管角度提升至90 °，焊接规范为焊接基值电流100A，焊接峰值电流为180A，脉宽比50%，弧压 9 11V，焊接频率为1Hz，送丝速度为500 mm/min，保护气流量12L/ min。
(4)焊接过程中要不断更换每道焊缝的起弧位置，以控制焊接变形，圆形轨迹时， 每层相邻焊道要在相隔180°的位置交错起弧；马鞍形轨迹时，每层相邻焊道要在相隔 180°的马鞍形轨迹的最低点交错起弧。
权利要求
1.核电主管道与支管全熔透角焊缝自动钨极氩弧焊焊接方法，其特征是1)、正式焊前准备工作(1)、采用机加工方法，按设计尺寸要求将待焊主管道加工出定位孔，待焊支管加工出坡口 ；(2)、清除坡口及其内外两侧50-55mm范围内的油污、水分和其它污物，并用丙酮液洗干净；(3)、装配待焊主管和支管，装配间隙<0. 8mm ；2)、焊缝定位待焊主管与支管按工艺要求装配好后定位焊缝定位，定位焊接数量为2-6段，定位焊缝长度为5-10 mm，定位焊点均勻分布，采用手工钨极氩弧焊完成焊缝定位焊接，定位焊时应采用对称定位焊法；3)、正式焊缝(1)、设置在支管顶部的焊机的机头装卡采用工艺管，要确保工艺管与支管同轴，且为相容材料；(2)、采用100mm丝盘，Φ0.8 mmER316L焊丝焊接正式焊缝，具体工艺要求如下①在充填焊接至坡口深度2/5前的焊接轨迹应为均无横向偏移的圆形轨迹；焊枪与支管角度在45° -90°间变化；②、在充填焊接至坡口深度2/5之后，且填至整个坡口深度之前的每层的前三道焊缝的焊接轨迹采用有横向偏移量的马鞍形焊接轨迹，焊接轨迹设定和使用应设定下述条件a.以马鞍形轨迹的二个最低点中的任意一点为起弧点，马鞍形轨迹横向偏移量设定间隔为10°，马鞍形轨迹偏移量过渡采用角度缓变方式过渡；b.焊接变形控制采用每层相邻焊道相隔180°交错起弧，完成正式焊接；c.盖面焊缝的前五道焊缝的焊接轨迹采用有横向偏移量的马鞍形轨迹焊缝，焊枪与支管角度在45°、0°间变化，焊接每层焊缝的第一道焊缝时，焊枪与支管角度为45°，随后应快速将焊枪与支管角度提升至90°。
2.根据权利要求1所述的核电主管道与支管全熔透角焊缝自动钨极氩弧焊焊接方法，其特征在于焊接时的焊接技术参数为电流极性为直流负极性，焊接基值电流为 100-150A，焊接峰值电流为130-190A，脉宽比为25%_50%，弧压为9-1IV，焊接频率为1-3HZ，送丝速度为500-1000mm/min，保护气体流量为 10-15L/ min。
3.根据权利要求1所述的核电主管道与支管全熔透角焊缝自动钨极氩弧焊焊接方法，其特征在于所述充填焊接至坡口 2/5前的焊接时，焊接每层焊缝的第一道焊缝，与主管相连的焊缝时，焊枪与支管角度为45°，随后缓慢提升至焊枪与支管成 90° 角；所述充填焊接至坡口深度2/5后到充填至整个坡口深度之前的每层焊缝的前四道焊缝对应角度点的横向偏移量应在第一道焊接基础上以等差数列缓降至圆形轨迹，以四层焊接作为轨迹区间，在该区间内每连续四层焊缝的前三道马鞍形焊缝分别采用相同的轨迹; 相邻轨迹区间内后轨迹区间内第一道焊缝的马鞍形轨迹应在前轨迹区间第一道焊缝的马鞍形轨迹基础上适当调整，而后轨迹区间内后二道焊缝采用前轨迹区间的前二道焊缝轨迹，焊接每层焊缝的第一道焊缝时，焊枪与支管角度为45°。
全文摘要
核电主管道与支管全熔透角焊缝自动钨极氩弧焊焊接方法具有AVC弧压调整功能，自由度焊枪及离线编程功能的管道自动焊设备，并匹配合理的焊接规范、焊接轨迹、施焊顺序以及坡口形式和接头尺寸要素，实现了核电主管道与支管全熔透接头马鞍焊缝的自动钨极氩弧焊，从而改变了核电主管道与支管全熔透接头现有焊接工艺方式(手工TIG或手工TIG+SMAW)焊接变形大、焊材耗损量大、中间工序多及工人劳动环境恶劣等不足的局面，进一步稳定了产品质量。
文档编号B23K9/16GK102500878SQ201110318818
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者刘殿宝, 夏继祥, 李龙, 王熹哲, 王长河, 苏武, 赵剑, 邵宽, 郭海, 陈凯, 高峰, 魏兴明, 魏强 申请人:渤海造船厂集团有限公司