[發明專利]核電站鋼制安全殼的窄U型坡口及其自動焊接方法

在審

• 申請號: 201611093756.0
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106695153A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 鐘華;張科青;靳孝義;費松;徐顯騰;王明濤;惠維山;杜文浩
• 申請（專利權）人: 中廣核工程有限公司;中國核工業華興建設有限公司
• 主分類號: B23K33/00
• 分類號: B23K33/00;B23K9/16;B23K35/38
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司44202
• 代理人: 王基才

技術領域

本發明涉及核電站的鋼制安全殼，更具體地說，本發明涉及一種核電站鋼制安全殼的窄U型坡口及其自動焊接方法。

背景技術

核電站鋼制安全殼是重要核安全二級設備，至下而上由底封頭、筒體、頂封頭構成一個壓力容器。整個鋼制安全殼是將約260塊平均厚度約44mm的弧形鋼板在施工現場組焊而成，屬核電建造領域中典型的大型焊接工程，其焊接效率和質量直接制約著核電站建造周期和建造成本。

有人發明了一種窄間隙坡口，其包括上坡口、下坡口和底部鈍邊，以提高焊接效率和焊縫質量。然而，該窄間隙坡口的上坡口與下坡口、下坡口與鈍邊的連接處均存在坡度突變點，不但對底部的組裝間隙有極高的精度要求，還增加了焊接未熔合缺陷的發生幾率；此外，經計算，該窄間隙坡口的實際坡口區域和焊接區域的最小面積為338.5mm²，最大面積為505.5mm²，平均面積為422mm²，由于其面積仍較大，相應的焊接加工周期較長、材料成本較高。

有鑒于此，確有必要提供一種焊接加工周期較短、材料成本較低且避免產生未熔合缺陷的核電站鋼制安全殼的窄U型坡口及其自動焊接方法。

發明內容

本發明的目的在于：克服現有核電站鋼制安全殼的窄坡口中存在的不足，提供一種焊接加工周期較短、材料成本較低且避免產生未熔合缺陷的核電站鋼制安全殼的窄U型坡口及其自動焊接方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種核電站鋼制安全殼的窄U型坡口，其包括底部凸臺、弧面部和平面部，底部凸臺與弧面部的底部相切連接，弧面部的頂部與平面部的底部相切連接。

本發明核電站鋼制安全殼的窄U型坡口，由于其底部凸臺與弧面部的底部相切連接，弧面部的頂部與平面部的底部相切連接，所以底部凸臺的寬度，弧面部的高度和寬度均與弧面部半徑相等。

作為本發明核電站鋼制安全殼的窄U型坡口的一種改進，所述底部凸臺的垂直高度為3～3.5mm。

作為本發明核電站鋼制安全殼的窄U型坡口的一種改進，所述弧面部的半徑為3～4mm。

作為本發明核電站鋼制安全殼的窄U型坡口的一種改進，所述平面部的角度為2～4°，高度為30.8～41.6mm，寬度為1.1～3.0mm。

為了實現上述發明目的，本發明還提供了一種核電站鋼制安全殼的窄U型坡口的自動焊接方法，其包括如下步驟：

(1)使安全殼母材的相對端部形成窄U型坡口；

(2)對底部凸臺和弧面部進行旋轉擺動打底焊接，形成打底焊道；

(3)對平面部進行多層旋轉擺動填充焊接，形成填充焊道；

(4)對平面部的頂部進行直線擺動蓋面焊接，形成蓋面焊道。

作為本發明核電站鋼制安全殼的窄U型坡口的自動焊接方法的一種改進，在步驟(2)之前，先在底部凸臺的底部安裝襯墊，可降低組裝間隙的精度要求，并可降低焊接過程中燒穿的風險。

作為本發明核電站鋼制安全殼的窄U型坡口的自動焊接方法的一種改進，所述襯墊為陶瓷襯墊或銅襯墊，其寬度為25～40mm，高度為5～12mm。

作為本發明核電站鋼制安全殼的窄U型坡口的自動焊接方法的一種改進，所述襯墊采用耐高溫粘膠安裝固定于底部凸臺的底部。

作為本發明核電站鋼制安全殼的窄U型坡口的自動焊接方法的一種改進，步驟(2)中，所述打底焊接時，襯托打底焊接熔敷金屬的凹槽寬度為5～10mm，最大高度為1～3mm。

作為本發明核電站鋼制安全殼的窄U型坡口的自動焊接方法的一種改進，所述步驟(2)的打底焊接參數設定如下：平均電流70～130A，電壓18～23V，焊接速度5～12cm/min；焊接過程中，扁平噴嘴固定不動，彎曲導電嘴以自身軸線I-I為中心進行對稱旋轉，彎曲導電嘴的彎曲角度為6～12°，電弧從坡口一側旋轉至另一側經過的角度為30～50°，電弧從坡口一側旋轉至另一側經過的角速度為190～240°/s，電弧在坡口兩側的停留時間為0.5～1.0s。