接管‑泵壳异种金属全位置焊接方法与流程

本发明涉及一种接管-泵壳异种金属全位置焊接方法。

背景技术：

变形是焊接过程中必须正视的问题，特别是对于异种材料的焊接，由于膨胀系数的差异，如果焊接工艺控制不当，会引起较为严重的焊接变形，从而影响装配精度。

核岛主设备蒸汽发生器的接管材料为低合金钢，而泵壳材料为不锈钢，接管与泵壳的焊接为异种金属焊接，为了精确控制接管-泵壳异种金属焊接的变形，需要对内外坡口的比例、焊接顺序、不同焊层的起弧点、熄弧点进行合理控制。

技术实现要素：

本发明提供一种接管-泵壳异种金属全位置焊接方法，通过合理设置内外坡口比例、焊接顺序和起弧点位置，可以有效减小接管-泵壳异种金属全位置焊接的焊接变形，实现接管-泵壳异种金属焊接变形的高精度控制。

为了达到上述目的，本发明提供一种接管-泵壳异种金属全位置焊接方法，包含以下步骤：

在核容器壳体接管的端面和泵壳的端面制备焊接坡口，形成内坡口和外坡口，使外坡口的深度大于内坡口的深度；

从外坡口底部开始焊接，直至焊接到指定深度位置；

从内坡口底部开始焊接，直至将内坡口焊满；

继续焊接外坡口，直至将外坡口焊满；

所有相邻焊层上的起弧点不在同一周向角度上，所有相邻焊层上的熄弧点也不在同一周向角度上。

所述的内坡口和外坡口的深度比为T内:T外＝1:2。

所述的外坡口的指定深度位置为外坡口3/10深度-外坡口2/5深度之间的任意位置，包含3/10位置和2/5位置。

相邻焊层上的起弧点之间的水平间距为50～100mm。

焊接方式采用自下而上的兜焊方式。

每一层焊层包含两个对称的半弧焊道，两个半弧焊道的起弧点位于同一个起焊位置，两个半弧焊道的熄弧点位于同一个收弧位置。

本发明通过合理设置内外坡口比例、焊接顺序和起弧点位置，可以有效减小接管-泵壳异种金属全位置焊接的焊接变形，实现接管-泵壳焊接变形的高精度控制。

附图说明

图1是常规接管-泵壳异种金属全位置焊接的起弧方式示意图。

图2是本发明提供的一种接管-泵壳异种金属全位置焊接方法中坡口位置示意图。

图3和图4是本发明提供一种接管-泵壳异种金属全位置焊接方法中起弧方式的示意图。

具体实施方式

以下根据图1～图4，具体说明本发明的较佳实施例。

本发明提供一种接管-泵壳异种金属全位置焊接方法，包含以下步骤：

在核容器壳体接管的端面和泵壳的端面制备焊接坡口，形成内坡口和外坡口，如图2所示，使内坡口和外坡口的深度比为T_内:T_外＝1:2；

从外坡口底部开始焊接，直至焊接到外坡口3/10深度-外坡口2/5深度之间的任意位置，包含3/10位置和2/5位置；

从内坡口底部开始焊接，直至将内坡口焊满；

继续焊接外坡口，直至将外坡口焊满。

焊接方式采用自下而上的兜焊方式，每一层焊层包含两个对称的半弧焊道，两个半弧焊道的起弧点位于同一个起焊位置，两个半弧焊道的熄弧点位于同一个收弧位置。

所有相邻焊层上的起弧点不在同一周向角度上，所有相邻焊层上的熄弧点也不在同一周向角度上，相邻焊层上的起弧点之间的水平间距为50～100mm。

通过优化焊接顺序，可以有效降低焊接变形，下表是在内坡口和外坡口的深度比为1:2的情况下不同焊接顺序的焊接变形对比数据。

由上表数据可知，总变形量和轴心偏移量最大值出现在由外往内焊的焊接顺序下，其原因可解释为：外坡口焊缝深度约为内坡口焊缝深度的2倍，焊接时总输入热量比内坡口焊缝大，而且对于筒体焊接，外坡口焊缝的拘束度小于内坡口焊缝，容易引起变形。

根据焊接变形基本原理可知，结构的刚度是焊接变形的主要影响因素之一，最开始焊接时，结构的刚度最弱，此时焊接变形比较明显，当焊缝填充到一定厚度时，结构就具备了一定的刚度，之后的焊接变形增加量就会相对减小，因此通过对焊接顺序的优化，采用上表中的第3种焊接方式，即按照本发明提供的焊接顺序进行焊接，得到最小变形量。

以下根据三个实施例，具体说明起焊位置对焊接变形的影响。

如图1所示，采用第一种方式，所有焊层的起焊位置位于同一周向角度上，在外坡口焊接到1/3深度后，总变形量为0.575mm；如图3所示，采用第二种方式，相邻焊层上的起弧点之间的水平间距为50mm，在外坡口焊接到1/3深度后，总变形量为0.554mm，相对于第一种方式，总变形量降幅约为3.6％，而轴心偏移量降幅约为6.7％；如图4所示，采用第三种方式，相邻焊层上的起弧点之间的水平间距为200mm，在外坡口焊接到1/3深度后，总变形量为0.524mm，相对于第一种方式，总变形量降幅约为8.9％，而轴心偏移量降幅约为20％。由此可见，焊接总变形量和轴心偏移量都随起弧点间距的增加而减小，起弧点位置的变化对于焊接总变形量和轴心偏移量都能够产生明显的影响，设置合适的起弧点间距，可以有效降低焊接变形，考虑到实际焊接工艺为自下而上焊接，起弧位置不宜变化过大，因此最终将起弧点之间的水平间距设置为50～100mm。

本发明通过合理设置内外坡口比例、焊接顺序和起弧点位置，可以有效减小接管-泵壳异种金属全位置焊接的焊接变形，实现接管-泵壳焊接变形的高精度控制。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。