專(zhuān)利名稱(chēng)：異種鋼換熱管對(duì)接焊用熔化環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種異種鋼換熱管對(duì)接焊用熔化環(huán)，用以解決高溫氣冷堆示范堆蒸汽發(fā)生器的小直徑薄壁異種鋼換熱管對(duì)接焊的難題。
背景技術(shù)：
目前，異種鋼對(duì)接焊在核電設(shè)備制造和生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，鎳基和不銹鋼材料的換熱管以其良好的抗腐蝕性能，成為核電主設(shè)備中的主要換熱單元。隨著核電技術(shù)的快速發(fā)展，以高溫氣冷堆為代表之一的第四代核電技術(shù)開(kāi)始逐漸在世界興起。但是在高溫氣冷隨蒸汽發(fā)生器的制造過(guò)程中，異種材料換熱管的焊接成為制造的主要制約因素之一。涉及到鎳基合金材料的異種鋼全位置對(duì)接焊，至今為止仍是難度較大的工藝問(wèn)題?，F(xiàn)階段，鎳基材料異種鋼對(duì)接焊均采用堆焊過(guò)渡層金屬，并在對(duì)接坡口內(nèi)填充過(guò)渡金屬的工藝方法，并且絕大部分采用平焊位和橫焊位以保證焊接質(zhì)量，很少采用全位置焊接。而對(duì)于直徑小的薄壁換熱管在全位置采用預(yù)堆隔離層，填充過(guò)渡金屬的方式是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
實(shí)用新型內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)狀，本實(shí)用新型為了克服小直徑異種鋼金屬換熱管全位置焊接的工藝難題，滿(mǎn)足高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器產(chǎn)品對(duì)異種鋼換熱管對(duì)接接頭質(zhì)量表面成型的要求，通過(guò)鎳基合金熔化連接體，用以實(shí)現(xiàn)鎳基合金和Cr-Mo耐熱鋼的小直徑異種鋼換熱管全位置對(duì)接焊。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種異種鋼換熱管對(duì)接焊用熔化環(huán)，包括具有一鎳基合金熔化環(huán)。根據(jù)上述方案，所述的熔化環(huán)端面是平行端面或非平行端面。在本新型中，所述的熔化環(huán)的截面為矩形、或是三角形、或是T形、或是靠近所述熔化環(huán)的外徑兩側(cè)有一個(gè)凸環(huán)、或是靠近所述熔化環(huán)的內(nèi)徑兩側(cè)有一鋸齒凸環(huán)?？梢酝ㄟ^(guò)上述熔化環(huán)的端面或截面的不同形狀和安裝位置，以滿(mǎn)足異種鋼換熱管全位置焊接的要求。在本新型中，所述的熔化環(huán)的兩側(cè)的端面設(shè)有多個(gè)凹通氣槽。在本新型中，所述的熔化環(huán)為T(mén)形截面的內(nèi)環(huán)端面是平行或圓弧端面。本實(shí)用新型的有益效果是，在鎳基合金和Cr-M0耐熱鋼的異種鋼換熱管全位置對(duì)接焊工藝過(guò)程中，采用在兩種金屬之間添加具有良好高溫持久性能的鎳基合金熔化環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)焊接。根據(jù)高溫氣冷堆產(chǎn)品換熱單元異種鋼換熱管對(duì)接的要求，要滿(mǎn)足產(chǎn)品焊縫內(nèi)外壁凸起(凹陷)不超過(guò)壁厚的0. 2mm,以及保證鎳基合金對(duì)接焊背面根部焊縫氣體保護(hù)的有效性。選用相應(yīng)材料和結(jié)構(gòu)形式的熔化環(huán)，利用自動(dòng)TIG焊接技術(shù)，采用在坡口根部熔化環(huán)打底填充絲蓋面或整個(gè)坡口深度填充熔化環(huán)的全位置焊接方式進(jìn)行異種鋼技術(shù)的焊接工藝研究。兩側(cè)異種鋼金屬換熱管可以通過(guò)熔化環(huán)的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行坡口對(duì)中，減小焊接錯(cuò)變量；熔化環(huán)特殊的結(jié)構(gòu)形式可以保證坡口根部和表面的氣體流量相對(duì)均衡，并且控制了焊接坡口填充金屬的凸起和凹陷；以低熱輸入，較小焊接變形等方式完成小直徑薄壁異種鋼換熱管對(duì)接焊。實(shí)現(xiàn)高溫氣冷堆示范堆蒸汽發(fā)生器的中國(guó)制造，填補(bǔ)國(guó)際上高溫氣冷堆商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的空白，為我國(guó)發(fā)展第四代核電技術(shù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1用于對(duì)接坡口的另一實(shí)施例；圖3是圖1圓弧T形截面的另一實(shí)施例；圖4是圖3T形截面的另一實(shí)施例；圖5是圖4帶有凸環(huán)的另一實(shí)施例；圖6是圖5帶有鋸齒凸環(huán)的另一實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。見(jiàn)圖1所示的熔化環(huán)。包括熔化環(huán)1，其熔化環(huán)的截面2為平行端面。該熔化環(huán)1 可利用與異種鋼換熱管坡口根部鈍邊貼合和對(duì)中位置良好的情況下，將熔化環(huán)1套在異種鋼換熱管坡口根部鈍邊外側(cè)，熔化環(huán)外徑應(yīng)與異種鋼換熱管的外徑相同，熔化環(huán)1內(nèi)徑因等于異種鋼換熱管內(nèi)徑與異種鋼換熱管坡口根部鈍的邊厚度之和。見(jiàn)圖2所示的熔化環(huán)。包括熔化環(huán)1，其熔化環(huán)的截面2為坡口形。根據(jù)焊接工藝要求，將異種鋼換熱管兩端的坡口加工成單側(cè)30°的坡口(角度可根據(jù)實(shí)際情況確定)， 熔化環(huán)1通過(guò)截面加工成坡口形與異種鋼換熱管坡口鈍邊配合完成裝配和焊接。圖3給出了另一實(shí)施例。所給出的熔化環(huán)1的截面2是一個(gè)T形。其T形的內(nèi)環(huán)是一個(gè)弧形面。該結(jié)構(gòu)的熔化環(huán)1應(yīng)用時(shí)，選用異種鋼換熱管的內(nèi)壁進(jìn)行定位，先將異種鋼換熱管端部?jī)?nèi)壁進(jìn)行壁厚減薄加工，使得熔化環(huán)1的T形凸臺(tái)卡在兩異種鋼換熱管之間，熔化環(huán)1的最小內(nèi)徑應(yīng)與異種鋼換熱管最小內(nèi)徑相同。圖4給出的熔化環(huán)實(shí)施例。它與上述圖3不同的是所述的熔化環(huán)1的截面2為 T形的內(nèi)環(huán)是平面端。其使用功能與圖3相同。圖5給出的熔化環(huán)實(shí)施例。所述熔化環(huán)1的截面2是靠近所述熔化環(huán)的外徑兩側(cè)有一個(gè)凸環(huán)3。該結(jié)構(gòu)的熔化環(huán)1應(yīng)用時(shí)，選用異種鋼換熱管外壁進(jìn)行定位，先將異種鋼換熱管端部外壁進(jìn)行壁厚減薄加工，使得熔化環(huán)1的凸環(huán)3卡在兩異種鋼換熱管之間，熔化環(huán) 1的外徑應(yīng)與異種鋼換熱管的外徑相同。圖6給出了與圖5不同的熔化環(huán)實(shí)施例。所不同的是熔化環(huán)1的截面2靠近所述熔化環(huán)的內(nèi)徑兩側(cè)有一鋸齒凸環(huán)3，位于所述鋸齒凸環(huán)3與熔化環(huán)的兩側(cè)的端面設(shè)有多個(gè)凹通氣槽4。該結(jié)構(gòu)的熔化環(huán)1選用異種鋼換熱管內(nèi)壁進(jìn)行定位，先將異種鋼換熱管端部?jī)?nèi)壁進(jìn)行壁厚減薄加工，使得熔化環(huán)1的凸環(huán)3卡在兩異種鋼換熱管之間，熔化環(huán)的最小內(nèi)徑應(yīng)與異種鋼換熱管最小內(nèi)徑相同，截面2上的縱向加工凹通氣槽4用以通保護(hù)氣體，保證接管內(nèi)外壁的氣體保護(hù)良好。上述中，所述的凹通氣槽4除用于圖6的情況下，可在所述任一結(jié)構(gòu)的熔化環(huán)1的兩側(cè)的端面設(shè)置凹通氣槽4。在本實(shí)施例中，熔化環(huán)采用鎳基600合金作為制造材料。根據(jù)不同的焊接工藝要求，選用相應(yīng)結(jié)構(gòu)形式的熔化環(huán)。[0028]鎳基合金和Cr-Mo耐熱鋼的異種鋼換熱管全位置焊接采用自動(dòng)TIG焊接技術(shù)，接頭內(nèi)外壁通過(guò)氬氣保護(hù)，在較為封閉的空間內(nèi)焊接。焊接過(guò)程中控制層間溫度和焊接熱輸入。將換熱管焊接接頭端部的外壁(或內(nèi)壁)加工坡口后，利用熔化環(huán)輔助對(duì)中裝配，用以保證接頭錯(cuò)變量在0. 2mm范圍內(nèi)，以及保證鎳基合金對(duì)接焊背面根部焊縫氣體保護(hù)的有效性。本實(shí)用新型的實(shí)施例所提供的鎳基合金熔化環(huán)，可以實(shí)現(xiàn)鎳基合金和Cr-Mo耐熱鋼的小直徑異種鋼換熱管全位置對(duì)接焊，將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)對(duì)這兩種材料焊接接頭的研究，并完成高溫氣冷堆示范堆蒸汽發(fā)生器的制造。
權(quán)利要求1.一種異種鋼換熱管對(duì)接焊用熔化環(huán)，其特征在于，它具有一鎳基合金熔化環(huán)(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種鋼換熱管對(duì)接焊用熔化環(huán)，其特征在于，所述的熔化環(huán)端面是平行端面或非平行端面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種鋼換熱管對(duì)接焊用熔化環(huán)，其特征在于，所述的熔化環(huán) (1)的截面( 為矩形、或是三角形、或是T形、或是靠近所述熔化環(huán)的外徑兩側(cè)有一個(gè)凸環(huán) (3)、或是靠近所述熔化環(huán)的內(nèi)徑兩側(cè)有一鋸齒凸環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種鋼換熱管對(duì)接焊用熔化環(huán)，其特征在于，所述的熔化環(huán) (1)的兩側(cè)的端面設(shè)有多個(gè)凹通氣槽G)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的異種鋼換熱管對(duì)接焊用熔化環(huán)，其特征在于，所述的熔化環(huán)為T(mén)形截面O)的內(nèi)環(huán)端面是平行或圓弧端面。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種異種鋼換熱管對(duì)接焊用熔化環(huán)，包括具有一鎳基合金熔化環(huán)。在鎳基合金和Cr-Mo耐熱鋼的異種鋼換熱管全位置對(duì)接焊工藝過(guò)程中，采用在兩種金屬之間添加具有良好高溫持久性能的鎳基合金熔化環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)焊接。可滿(mǎn)足產(chǎn)品焊縫內(nèi)外壁凸凹陷不超過(guò)壁厚的0.2mm，以及保證鎳基合金對(duì)接焊背面根部焊縫氣體保護(hù)的有效性。利用自動(dòng)TIG焊接技術(shù)，采用在坡口根部熔化環(huán)打底填充絲蓋面或整個(gè)坡口深度填充熔化環(huán)的全位置焊接方式進(jìn)行異種鋼技術(shù)的焊接，減小焊接錯(cuò)變量；熔化環(huán)特殊的結(jié)構(gòu)形式可以保證坡口根部和表面的氣體流量相對(duì)均衡，以低熱輸入，較小焊接變形等方式完成小直徑薄壁異種鋼換熱管對(duì)接焊。
文檔編號(hào)B23K35/30GK201950378SQ20112000786
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者劉鵬, 孫國(guó)輝, 楊松, 王萍, 謝彥武, 鄭明濤 申請(qǐng)人:哈電集團(tuán)(秦皇島)重型裝備有限公司