核电站大厚壁管件对接接头的焊接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及核电站建造领域，尤其涉及一种对核电站中大厚壁管件组对形成的对 接接头进行焊接的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在对大厚壁管件尤其是外径大于600mm、壁厚大于60mm的不锈钢管件进行焊 接连接时，多是采用氩电联合焊接工艺进行焊接。在进行焊接前，先将待焊接的大厚壁管件 的组对接头加工形成大角度的单V形坡口，使坡口宽度满足氩电联合焊接的需要。接着采用 氩电联合焊接工艺在加工形成的单V形坡口内进行焊接，具体操作如下:先采用氩弧焊进行 打底焊接，在打底焊接完成后，接着再采用手工电弧焊进行填充焊接和盖面焊接，从而完成 大厚壁管件对接接头的焊接。但是，由于采用氩电联合焊接工艺进行焊接时所需的坡口较 宽，导致焊接熔敷金属的填充量大，焊接材料消耗大，焊接周期相对较长，进而导致焊接成 本高。另外，由于采用手工电弧焊进行填充焊接和盖面焊接，焊接速度慢，导致焊接周期较 长，且焊接质量受焊接人员的个人的焊接水平的影响较大，焊接质量不稳定。
【发明内容】
[0003] 为降低焊接成本，提高焊接质量，本发明提出一种焊接核电站大厚壁管件对接接 头的方法，所述大厚壁管件的外径为600-1100_，壁厚为60-100_，该方法采用TIG全位置 自动焊进行焊接，且包括如下步骤：
[0004] 步骤1、对待焊接大厚壁管件的连接端进行加工，且组对后在对接接头处形成组合 坡口，该组合坡口包括向背设置的正面坡口和背面坡口，且所述正面坡口设置在所述大厚 壁管件的外壁上，该正面坡口的单边坡度为5 ± 0.5°，所述背面坡口设置在所述大厚壁管件 的内壁上，该背面坡口的单边坡度为30 ± 0.5°、单边坡面的长度为18-20mm，所述正面坡口 和所述背面坡口之间设置有坡口钝边，组对完成后，所述坡口钝边之间的组对间隙为1-2mm；
[0005] 步骤2、在所述正面坡口内依次进行打底焊接、填充焊接和盖面焊接，焊接过程中 分别使用保护气体对焊接正面和焊接背面进行气体保护，且当焊接形成的焊缝的厚度大于 15_后，停止对焊接背面进行气体保护；
[0006] 步骤3、先在所述背面坡口内进行清根操作，然后在所述背面坡口内进行盖面焊 接，且焊接过程中对焊接正面进行气体保护。
[0007] 采用该焊接方法对大厚壁管件组对形成的对接接头进行焊接时，由于在管件的对 接接头处设置双面坡口，既可以增大正面坡口的两个坡面在靠近坡口钝边位置处的间隙， 使之满足TIG全位置自动焊工艺需要，从而利用TIG全位置自动焊工艺对管件的对接接头进 行焊接，进而提高焊接效率、缩短焊接施工工期、保证焊接质量，又可以减小坡口填充量，从 而减少焊接填充材料的消耗，降低焊接成本。在焊接过程中，对焊接正面和焊接背面均进行 气体保护，以避免焊接熔融的金属氧化形成焊接缺陷，提高焊接质量。在背面坡口内进行盖 面焊接前，先在背面坡口内进行清根操作，以去除打底焊接形成的焊接缺陷，从而提高背面 焊接的焊接效果，提高焊接质量。
[0008] 优选地，进行打底焊接时，在所述正面坡口内，先对所述坡口钝边进行熔融焊接并 形成熔透焊道，然后在所述熔透焊道上进行支撑焊接并依次形成五道支撑焊道。
[0009] 优选地，在进行熔融焊接时，所述全位置自动焊机的焊接电流的峰值范围为180-200A，基值范围为80-100A。
[0010]优选地，在进行支撑焊接时，焊接形成第一支撑焊道的焊接电流的峰值范围为 190-210A，基值范围为80-100A;焊接形成第二支撑焊道的焊接电流的峰值范围为200-220A，基值范围为90-120A;焊接形成第三支撑焊道的焊接电流的峰值范围为225-245A，基 值范围为120-140A;焊接形成第四支撑焊道的焊接电流的峰值范围为255-275A，基值范围 为140-160A;焊接形成第五支撑焊道的焊接电流的峰值范围为255-275A，基值范围为140-160A〇
[0011] 优选地，在进行填充焊接时，当焊缝根部宽度为5-6mm时，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，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，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，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，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10-13mm时，焊接电流的峰值范围为300-340A，基值范围为 200-240A;当所述正面坡口的剩余深度小于或等于5mm时，进行末期填充焊接，且焊接电流 的峰值范围为260-320A、基值范围为160-220A。
[0012] 优选地，在进行盖面焊接时，焊接电流的峰值范围为230-260A、基值范围为120-160A〇
[0013] 优选地，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。进一步地，对所述焊接正面进行气体保护时，所述保护气体的气体流量为 40~160L/min;对所述焊接背面进行气体保护时，所述保护气体的气体流量为5~25L/min， 以避免因保护气体的气流过大或过小而影响焊接效果。
[0014] 优选地，采用砂轮在所述背面坡口内对焊接表面进行打磨，完成清根操作，操作简 单方便。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明方法中大厚壁管件组对形成的坡口的结构示意图；
[0016] 图2为对图1所示的大厚壁管件组对形成的坡口进行焊接形成的焊缝的剖视示意 图。
【具体实施方式】
[0017] 本发明采用TIG全位置自动焊工艺对外径为600-1100mm，壁厚为60-100mm的大厚 壁管件组对形成的对接接头进行焊接。在焊接过程中，全程使用保护气体对焊接正面进行 保护，并在焊接形成的焊缝厚度小于15mm时，同时使用保护气体对焊接背面进行保护，以免 焊接熔融的金属被氧化，影响焊接质量。保护气体可选用惰性气体，比如Ar(氩气），或者由 体积比为3:7的Ar与He混合形成的氩氦混合气。在焊接过程中，对焊接正面进行保护的保护 气体的流量为40~160L/min，对焊接背面进行保护的保护气体的流量为5~25L/min。
[0018] 下面，结合图1和2对本发明焊接核电站大厚壁管件对接接头的方法进行详细说 明：
[0019] 步骤1、组对
[0020] 分别对大厚壁的管件A的连接端和大厚壁的管件B的连接端进行加工，且管件A的 连接端与管件B连接端相向组对后，在管件A和管件B的对接接头处形成组合坡口，该组合坡 口包括相背设置的正面坡口 1和背面坡口2。其中，正面坡口 1位于管件A和管件B的外壁上， 且管件A与管件B相对的连接端的正面坡口 1的坡面相对于管件A的径向断面的坡度0为5± 0.5°，管件B与管件A相对的连接端的正面坡口 1的坡面相对于管件B的径向断面的坡度Θ为5 ±0.5° ;背面坡口 2位于待焊接的管件A和管件B的内壁上，且管件A与管件B相对的连接端的 背面坡口 2的坡面相对于管件A的径向断面的坡度β为30±0.5°、长度为4-5mm，管件B与管件 A相对的连接端的背面坡口 2的坡面相对于管件B的径向断面的坡度β为30±0.5°、长度为 18-20mm。也就是说，待焊接的管件Α和管件Β组对后形成的组合坡口中的正面坡口 1的单边 坡度Θ为5 ±0.5°，背面坡口 2的单边坡度β为30 ± 0.5°、且背面坡口的单边坡面4的长度为 18-20mm。组对完成后，位于正面坡口 1和背面坡口 2之间的坡口钝边3之间的间隙即为管件A 和管件B在对接接头处形成的组对间隙，且该组对间隙的取值范围为1-2_。
[0021] 步骤2、正面焊接
[0022]采用全位置自动焊机在正面坡口 1内依次进行打底焊接、填充焊接和盖面焊接，且 焊接过程中，全程采用保护气体对焊接正面进行气体保护，焊接初始阶段，同时采用保护气 体对焊接背面进行气体保护，并在焊接形成的焊缝厚度大于15mm时，停止对焊接背面进行 气体保护。当焊接形成的焊缝厚度大于15mm时，由于后续焊接无法将焊缝熔透，故停止对焊 接背面进行气体保护，避免保护气体浪费。
[0023]在进行打底焊接时，先从正面坡口 1中对坡口钝边3进行熔融焊接以形成熔透焊 道，且进行熔融焊接时，全位置自动焊机的焊接电流的峰值范围为180-200A、基值范围为 80-100A，电弧电压的峰值范围为8.0-10.0￥，送丝速度的峰值范围为10-20丨?111、基值范围为 3_13ipm;然后在熔透焊道上进行支撑焊接并依次形成五道支撑焊道。支撑焊接过程中，焊 接形成第一支撑焊道时，全位置自动焊机的焊接电流的峰值范围为190-210A、基值范围为 80-100A，电弧电压的峰值范围为8.0-10.0￥，送丝速度的峰值范围为10-20丨?111、基值范围为 5-15ipm;焊接形成第二支撑焊道时，全位置自动焊机的焊接电流的峰值范围为200-220A、 基值范围为90-120A，电弧电压的峰值范围为8.0-10.0￥，送丝速度的峰值范围为20-30丨?111、 基值范围为5_15ipm;焊接形成第三支撑焊道时，全位置自动焊机的焊接电流的峰值范围为 225-245A、基值范围为120-140A，电弧电压的峰值范围为8.0-10.0V，送丝速度的峰值范围 为25-35ipm、基值范围为5-15ipm;焊接形成第四支撑焊道时，全位置自动焊机的焊接电流 的峰值范围为255-275A、基值范围为140-160A，电弧电压的峰值范围为8.0-10.0V，送丝速 度的峰值范围为25-35ipm、基值范围为5-15ipm;焊接形成第五支撑焊道时，全位置自动焊 机的焊接电流的峰值范围为255-275A、基值范围为140-160A，电弧电压的峰值范围为8.0-10.0V，送丝速度的峰值范围为25-35ipm、基值范围为5-15ipm。
[0024]在进行填充焊接时，当焊接形成的焊缝根部宽度为5_6mm时，全位置自动焊机的焊 接电流的峰值范围为240-280A，基值范围为130-170A，电弧电压的峰值范围为8.0-10.0V， 送丝速度的峰值范围为15_35ipm、基值范围为5-25ipm;当焊接形成的焊缝根部宽度为6-7mm时，全位置自动焊机的焊接电流的峰值范围为255-295A，基值范围为150-190A，电弧电 压的峰值范围为8.0-10.0￥，送丝速度的峰值范围为25-45丨?111、基值范围为5-25丨?111 ;当焊接 形成的焊缝根部宽度为7-8_时，全位置自动焊机的焊接电流的峰值范围为270-310A，基值 范围为170-210A，电弧电压的峰值范围为8.0-10.0￥，送丝速度的