[發明專利]核反應堆冷卻劑泵微細長程焊縫自動跟蹤式激光焊接方法

在審

• 申請號: 202110463537.1
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113333941A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 劉大為;宋丹;杜雷;張晨光;李雅范;王曉文;張鎖瑤;趙志偉;黃秀波;趙環宇;鄭維;于勇;王向春;薛林慧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱電氣動力裝備有限公司
• 主分類號: B23K26/044
• 分類號: B23K26/044;B23K26/12;B23K26/24;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種核反應堆冷卻劑泵微細長程焊縫自動跟蹤式激光焊接方法，采用連續激光焊接工藝方法，適用母材厚度＜1mm，焊縫長度小于4000mmm，I型坡口，裝配間隙小于0.1mm；采用微細焊縫跟蹤儀進行實時自動跟蹤，完成微細長程焊縫焊接過程中光束自動調整工作。本發明通過帶有微細焊縫跟蹤裝置的連續激光工藝，配以精準送絲及收弧控制技術，有效的避免了傳統鎢極氬弧熱輸入量大、焊接變形大、工藝尺寸精度不高，穩定性差，以及現有激光焊接方法焊接微細長程焊縫易焊偏、送絲位置不準確、收弧質量不佳等缺點。本發明有效的保證了核主泵反應堆冷卻劑泵部件設計要求。該成果在工程上具有很高的應用價值。

技術領域：

本發明涉及一種核反應堆冷卻劑泵微細長程焊縫自動跟蹤式激光焊接方法。

背景技術：

核反應堆冷卻劑泵是核電機組冷卻系統關鍵部件，其功能是使冷卻劑形成強制循環，將反應堆中產生的熱量傳送至蒸汽發生器。屏蔽式主泵電機為立式，水冷，鼠籠結構，定子繞組與轉子繞組通過定、轉子屏蔽套與高壓介質隔離開。定子、轉子屏蔽套之間形成的腔室與泵腔相通，承受反應堆冷卻劑系統的壓力，因此屏蔽套具有嚴格的密封性能以及耐蝕、耐熱、抗疲勞等性能要求。

屏蔽套是由兩塊屏蔽套板材拼接而成的筒件。屏蔽套板材材料牌號為鎳基合金ASTM B-575 C276，屏蔽套板材厚度0.38mm-0.76mm，長度為2400mm-3700mm，兩張屏蔽套板材裝配間隙0mm-0.1mm，焊縫結構屬于微細長程焊縫。

目前國際上已應用于核反應堆冷卻劑泵微細長程焊縫的工藝方法仍以熱輸入量大、穩定性不高、低效的鎢極氬弧填絲焊接方法為主。鎢極氬弧焊制造工藝在焊接微細長程焊縫時存在尺寸精度不高、變形量大，且易焊漏等缺點。

激光焊接具有熱輸入低、變形小，且高質高效等技術特點，如能實現屏蔽套激光焊接，形成具有自主制造能力的屏蔽套激光焊制造工藝技術，將突破屏蔽套焊接國外技術壟斷，實現我國核電行業核心產品部件的升級換代和自主創新。目前我國國內已部分開展基于超薄板激光焊的研究工作，但是目前的研究多是基礎性工藝研究，以焊接小尺寸試板為主，對于長度尺寸近4000mm的產品構件，激光焊接工藝仍存在焊縫跟蹤問題技術難點。

大型薄壁結構件焊縫的特點是焊縫行程長，間隙狹窄，且高度差微小，屬于微細長程焊縫，由于激光焊光斑尺寸小，因此光斑與焊縫軌跡極易出現偏差，加之激光焊焊接速度較快，如采用肉眼或攝像頭觀察，即便發現光斑與焊縫出現偏差，也不具備時間調整。因此采用激光焊接長程微細焊縫極易出現因光束與焊縫偏差而導致的未焊透未熔合等缺陷產生。

發明內容：

本發明的目的是提供一種核反應堆冷卻劑泵微細長程焊縫自動跟蹤式激光焊接方法，避免激光焊接微細長程焊縫過程中存在激光光束與焊縫軌跡偏差，從而造成焊縫不合格問題的出現。

本發明的技術方案為：一種核反應堆冷卻劑泵微細長程焊縫自動跟蹤式激光焊接方法：

(1)采用連續激光焊接工藝方法，連續激光焊接是指是利用恒定功率的高能量密度激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。適用母材厚度＜1mm，焊縫長度小于4000mmm，I型坡口，裝配間隙小于0.1mm；

(2)采用微細焊縫跟蹤儀進行實時自動跟蹤，完成微細長程焊縫焊接過程中光束自動調整工作；

(3)焊接參數：采用正離交法，即激光光源的焦點位于焊接工件表面以上，焦點與工件距離范圍即離焦量為+5～+8mm；連續激光輸出功率設置為400w～700w；焊接速度300～400mm/min；焊接保護氣體采用氬氦混合氣，成分50％Ar+50％He，氣體流量25～35CHF；焊接工件背面保護氣體采用高純氬氣，純度≥99.999％，氣體氣流量25～35CHF；焊接時連續填加實芯焊絲，送絲速度350～500mm/min；

(4)微細長程焊縫焊接使用的焊絲直徑最細為0.5mm，導絲嘴與熔池距離設置為8-10mm；