一种低合金钢与镍基合金异种钢换热管对接自动焊接工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种低合金钢与镍基合金异种钢换热管对接自动焊接工艺，该工艺包括以下步骤：对换热管Ⅰ(1)、换热管Ⅱ(3)和熔化环(2)进行清洁；装配换热管Ⅰ(1)、换热管Ⅱ(3)和熔化环(2)；安装、调试焊接设备；设置焊接工艺参数，开始焊接处理。本发明专利技术提供的异种钢换热管对接自动焊接工艺结合特定的换热管规格、特定的焊接工艺参数和钨极选择，适用于小直径大厚壁换热管之间的对焊，使得焊接过程稳定可靠、焊缝成形均匀美观、焊缝熔合良好、焊接效率高，且经各项无损检验及理化性能试验，其结果满足高温气冷堆蒸汽发生器中异种钢换热管的焊接质量要求。

Butt welding automatic welding process of low alloy steel and nickel base alloy dissimilar steel heat exchange tube

The invention discloses a low alloy steel and nickel based alloy dissimilar steel heat pipe technology of automatic butt welding, the process comprises the following steps: the heat exchanger tube of heat exchanger tube (1), II (3) and melting (2) cleaning ring assembly; heat pipe heat exchanger, 1 (1) tube II (3) and ring (2); melting welding equipment installation and debugging; setting welding parameters, welding processing start. The present invention provides dissimilar steel heat pipe butt welding technology with specific heat exchange pipe specifications, specific welding parameters and tungsten selection, suitable for small diameter thick wall for butt welding between heat pipes, the welding process is stable and reliable, uniform and beautiful welding seam weld, good fusion, high welding efficiency and, by various non-destructive testing and physical and chemical performance test, the results meet the HTGR quality requirements for welding of dissimilar steel heat exchanger tube steam generator.

【技术实现步骤摘要】
一种低合金钢与镍基合金异种钢换热管对接自动焊接工艺
本专利技术涉及一种换热器类压力容器设备的异种钢换热管对接自动焊接工艺，特别是涉及一种核电换热主设备尤其是以高温气冷堆、快中子堆等为代表的第四代核电技术的蒸汽发生器的低合金钢与镍基合金异种钢换热管对接自动焊接工艺。
技术介绍
我国自主设计的高温气冷堆蒸汽发生器，换热管的结构形式与以往的压水堆、沸水堆不同。高温气冷堆蒸汽发生器的换热管主体采用螺旋盘管形式，根据工作温度不同分为螺旋盘管低温段低合金钢换热管、螺旋盘管高温段镍基合金换热管。换热管规格为外径19mm，壁厚3mm，直径小且壁厚大。根据蒸汽发生器的设计要求，低合金钢换热管与镍基合金换热管的对接需满足射线照相要求的同时，焊缝成形要求较为苛刻。焊接过程既需要保证换热管对接焊缝熔合良好，又要控制焊缝双侧不凹陷，同时不能超出换热管表面0.45mm，保证通球φ不小于12.1mm，这对上述规格的换热管而言，焊接难度极大。焊接力度既不能过强，也不能较弱，以满足核电领域的需求。值得注意的是，蒸汽发生器的换热管密集，换热管之间管壁距离小，焊接操作空间小，进一步加大了焊接操作的难度。由于现有技术中上述问题的存在，本专利技术人对现有的异种钢换热管焊接技术进行研究，以便研究焊接过程稳定，焊缝熔合良好，同时焊缝成形美观，满足产品要求的一种低合金钢与镍基合金异种钢换热管对接焊接工艺。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出适用于直径小且壁厚大的低合金钢与镍基合金异种钢换热管对接的自动焊接工艺，采用该自动焊接工艺可以保证焊接过程稳定，熔合良好，焊缝成形美观，且能够获得满足核岛蒸汽发生器要求的焊接质量。本专利技术的目的在于提供一种异种钢换热管对接焊接工艺，该工艺包括：步骤1)，对换热管Ⅰ1、换热管Ⅱ3和熔化环2进行清洁；步骤2)，装配换热管Ⅰ1、换热管Ⅱ3和熔化环2；步骤3)，安装、调试焊接设备；步骤4)，设置焊接工艺参数，开始焊接处理。本专利技术所具有的有益效果包括：(1)本专利技术提供的工艺针对异种换热管材质采用特定材料的熔化环进行换热管对接，保证换热管接头性能满足产品要求；(2)本专利技术提供的工艺采用特定材质的熔化环作为换热管对接填充材料，在适用的焊接工艺参数下有效的保证了焊缝质量和成形；(3)本专利技术提供的工艺采用自动TIG焊接工艺，该工艺可对焊接工艺参数及过程进行编程控制，焊接过程稳定，可以获得良好的焊缝成形与焊接质量；(4)本专利技术提供的工艺在蒸汽发生器的换热管密集，换热管之间管壁距离小，焊接操作空间小的情况下，可有效实现螺旋盘管低温段低合金钢换热管和螺旋盘管高温段镍基合金换热管之间的有效焊接；(5)本专利技术提供的工艺根据特定的换热管设定特定的焊接工艺参数和钨极选择，适用于换热管规格为外径约19mm，壁厚约3mm，直径小且壁厚大的异种钢换热管之间的对接焊接，使得焊接质量高、过程稳定可靠、焊缝成形均匀美观、熔合良好、焊接效率高，且经各项无损检验及理化性能试验，其结果满足核岛蒸汽发生器异种钢换热管之间对接焊接质量要求。附图说明图1示出根据本专利技术一种优选实施方式的装配结构示意图；图2示出根据本专利技术一种优选实施方式的异种钢换热管对接焊接接头组成结构示意图；图3示出根据本专利技术一种优选实施方式的施焊示意图；图4示出根据本专利技术一种优选实施方式的钨极结构示意图。附图标号说明：1-换热管Ⅰ；2-熔化环；3-换热管Ⅱ；4-钨极杆；5-钨极端部圆锥；6-尖端平台。7-工装；81-臂段；82-施焊平台。具体实施方式下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。本专利技术提供了一种异种钢换热管对接焊接工艺，该工艺包括以下步骤：步骤1)，对换热管Ⅰ1、换热管Ⅱ3和熔化环2进行清洁；步骤2)，装配换热管Ⅰ1、换热管Ⅱ3和熔化环2；步骤3)，安装、调试焊接设备；步骤4)，设置焊接工艺参数，开始焊接处理。步骤1)，对换热管Ⅰ1、换热管Ⅱ3和熔化环2进行清洁。在一种优选实施方式中，清洁换热管Ⅰ1、换热管Ⅱ3和熔化环2，清洁度控制满足产品要求。在一种优选的实施方式中，所述清洁的方法包括：使用砂带机或砂纸对换热管管端20～25mm范围内的内外壁进行打磨，以去除换热管管端内外壁的锈迹和油剂，使其见金属光泽，如果待焊部位表面有缺陷，使用锉刀清除该缺陷，最后用无纺布或白布蘸取丙酮对换热管内外壁至少20mm的范围、及熔化环全部表面进行清理，直至无纺布或白布不变色，此时认为待焊部位表面已经干净，符合焊接要求，可以进行焊接。在一种优选的实施方式中，所述换热管Ⅰ1为低合金钢SA-213T22换热管，所述换热管Ⅱ3为镍基合金Incoloy800H换热管。在进一步优选的实施方式中，所述换热管Ⅰ1的外径为19±0.10mm，壁厚3±0.10mm；所述换热管Ⅱ3的外径为19±0.05mm，壁厚3±0.10mm；优选换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ3的规格相同。在一种的优选实施方式中，所述熔化环2为环状IN82(AWS类别号)材料，所述熔化环2作为异种换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ3对接的填充材料，在焊接时可有效结合两种换热管，实现良好焊缝熔合。所述熔化环2与换热管进行配合，省去了焊接时输送焊丝的操作，降低了人为操作的影响，以及焊接操作难度，有利于对焊接质量的控制。步骤2)，装配换热管Ⅰ1、换热管Ⅱ3和熔化环2。在本专利技术中，如图1所示，采用工装7进行换热管Ⅰ1、换热管Ⅱ3和熔化环2的装配定位。所述工装7为一种用于小直径管对接焊用的轴向对中及固定装置，包括用于夹持待焊接的小直径管的两个压板，以及其他相关构件。在本专利技术中，所述换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ3的一侧管端可预先加工坡口后再进行步骤1中清洁、以及后续固定、焊接；或者不加工坡口，清洁处理后直接进行固定、焊接。采用上述任意方式，配合本专利技术中焊接工艺，均可实现高质量焊接。在一种优选的实施方式中，所述换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ3的一侧管端可预先加工坡口后再进行装配、焊接。此时，为配合熔化环2的结构，所述换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ3的一端外壁加工成阶梯形单边坡口，两单边坡口规格相同。阶梯形单边坡口包括倾斜的坡口面，所述坡口面与管孔轴线所成角度为30°～90°，坡口深度不低于熔化环2的壁厚。此时，所述装配方法为：先用工装7的一个压板夹持任一换热管，调整该压板至坡口端设定位置处，再用另一压板夹持另一换热管，熔化环2置于此换热管坡口处，换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ3的坡口相对，熔化环2落入两对接的坡口内。装配后结构如图2所示。在本专利技术中，焊接设备可与工装7配合装夹，使焊接设备的焊接机头朝向熔化环2，焊接时焊接设备固定在工装7上使焊接机头的回转中心带动钨极绕熔化环2旋转焊接即可，因此，工装7的两个压板分别至两换热管坡口端的距离与焊接机头相对于熔化环2的位置密切相关。根据熔化环2和焊接机头的规格，所述压板至换热管坡口端的距离相应可调。在另一种优选的实施方式中，换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ3不设置坡口，直接进行装配、焊接。此时，所述装配方法包括：将工装7的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异种钢换热管对接自动焊接工艺，其特征在于，该工艺包括：步骤1)，对换热管Ⅰ(1)、换热管Ⅱ(3)和熔化环(2)进行清洁；步骤2)，装配换热管Ⅰ(1)、换热管Ⅱ(3)和熔化环(2)；步骤3)，安装、调试焊接设备；步骤4)，设置焊接工艺参数，开始焊接处理。

【技术特征摘要】
1.一种异种钢换热管对接自动焊接工艺，其特征在于，该工艺包括：步骤1)，对换热管Ⅰ(1)、换热管Ⅱ(3)和熔化环(2)进行清洁；步骤2)，装配换热管Ⅰ(1)、换热管Ⅱ(3)和熔化环(2)；步骤3)，安装、调试焊接设备；步骤4)，设置焊接工艺参数，开始焊接处理。2.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，步骤1)中，所述换热管Ⅰ(1)为低合金钢SA-213T22换热管，所述换热管Ⅱ(3)为镍基合金Incoloy800H换热管；和/或所述换热管Ⅰ(1)的外径为19±0.10mm，壁厚3±0.10mm；所述换热管Ⅱ(3)的外径为19±0.0.05mm，壁厚3±0.10mm；优选地，换热管Ⅰ(1)和换热管Ⅱ(3)的外径相等和/或壁厚相等。3.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，步骤1)中，所述熔化环(2)为环状IN82材料。4.根据权利要求1至3之一所述的焊接工艺，其特征在于，步骤2)中，换热管Ⅰ(1)和换热管Ⅱ(3)的一侧管端不加工坡口，直接进行装配；和/或采用工装(7)对换热管Ⅰ(1)、换热管Ⅱ(3)和熔化环(2)进行装配，所述工装(7)包括用于夹持待焊接的换热管的两个压板，装配方法包括：将工装(7)的一个压板安装在换热管Ⅰ(1)一侧管端处，调整压板至管端设定位置处，再用另一压板装配换热管Ⅱ(3)，熔化环(2)位于两换热管之间，两侧换热管与熔化环(2)紧密配合。5.根据权利要求4所述的焊接工艺，其特征在于，步骤2)中，通过工装(7)调整熔化环(2)两侧换热管及熔化环(2)的位置，使换热管Ⅰ(1)和换热管Ⅱ(3)与熔化环(2)同轴。6.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，步骤3)中，所述焊接设备包括钨极，钨极包括钨极杆(4)、钨极端部圆锥(5)和设置在钨极端部圆锥(5)上的尖端平台(6)，其中，钨极杆(4)的直径为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢彦武，郑明涛，王莉，伦辛杰，邹迪婧，杨云丽，张海梅，兖文涛，孙佳超，刘晶，
申请(专利权)人：哈电集团秦皇岛重型装备有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13