防止堆焊層撕裂的隔板與殼體的連接結(jié)構(gòu)及其連接方法與流程

本發(fā)明涉及核電設(shè)備的焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防止堆焊層撕裂的隔板與殼體的連接結(jié)構(gòu)及其連接方法。

背景技術(shù)：

核電蒸汽發(fā)生器長水室隔板邊緣存在缺口，如圖1所示，在管板與下封頭環(huán)縫焊接、環(huán)縫內(nèi)壁耐蝕層堆焊及熱處理操作與探傷檢查后，缺口必須焊滿。常用的方法是直接焊接，采用堆焊形式用焊接材料填滿缺口，而在缺口尺寸較大時，堆焊不僅工作量大，而且周期長，出現(xiàn)缺陷的幾率較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種防止堆焊層撕裂的隔板與殼體的連接結(jié)構(gòu)及其連接方法，操作簡單，焊接工作量較少，減少了焊接材料的使用量，降低焊接殘余應(yīng)力與變形，生產(chǎn)效率高。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種防止堆焊層撕裂的隔板與殼體的連接結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是，用于核電蒸汽發(fā)生器中長水室隔板與下封頭、管板及短水室隔板之間的連接，以填補(bǔ)長水室隔板與殼體之間的缺口，該連接結(jié)構(gòu)包含：

對稱設(shè)置的頂側(cè)焊接部和底側(cè)焊接部，所述的頂側(cè)焊接部與底側(cè)焊接部連接后形成四面焊接區(qū)，所述的四面焊接區(qū)分為第一焊接區(qū)、第二焊接區(qū)、第三焊接區(qū)及第四焊接區(qū)；其中

第一焊接區(qū)與第三焊接區(qū)相對，第二焊接區(qū)與第四焊接區(qū)相對；

所述的第一焊接區(qū)分別與對應(yīng)下封頭和管板位置的內(nèi)壁堆焊層連接；

所述的第二焊接區(qū)及第三焊接區(qū)分別與長水室隔板連接；

所述的第四焊接區(qū)與短水室隔板連接。

所述的頂側(cè)焊接部與底側(cè)焊接部連接后的厚度與所述長水室隔板的厚度相同；所述的連接結(jié)構(gòu)的材料與所述長水室隔板的材料相同。

一種防止堆焊層撕裂的隔板與殼體的連接方法，采用上述的連接結(jié)構(gòu)，對核電蒸汽發(fā)生器中長水室隔板與下封頭、管板及短水室隔板進(jìn)行連接，以填補(bǔ)長水室隔板與殼體之間的缺口，缺口位置為待連接部位，其特點(diǎn)是，該連接方法包含以下步驟：

S1、將連接結(jié)構(gòu)的第一焊接區(qū)、第二焊接區(qū)、第三焊接區(qū)及第四焊接區(qū)分別與待連接部位進(jìn)行點(diǎn)焊；

S2、對連接結(jié)構(gòu)的頂側(cè)焊接部的根部焊道分別與待連接部位進(jìn)行焊接；

S3、對連接結(jié)構(gòu)的底側(cè)焊接部的根部焊道進(jìn)行清根處理，然后分別與待連接部位進(jìn)行焊接；

S4、將連接結(jié)構(gòu)的第一焊接區(qū)、第二焊接區(qū)、第三焊接區(qū)及第四焊接區(qū)分別與待連接部位進(jìn)行對接焊；

其中，步驟S2～S4中，焊接順序?yàn)榈谝缓附訁^(qū)、第二焊接區(qū)、第四焊接區(qū)、第三焊接區(qū)；或者第一焊接區(qū)、第四焊接區(qū)、第二焊接區(qū)、第三焊接區(qū)；步驟S2與步驟S3順序可換，先對底側(cè)焊接部的根部焊道進(jìn)行焊接后對頂側(cè)焊接部的根部焊道進(jìn)行清根處理。

所述的步驟S1中，進(jìn)行點(diǎn)焊時采用采用鎢極氬弧焊絲，所述的步驟S2及步驟S3中，根部焊道焊接時采用鎢極氬弧焊絲進(jìn)行焊接，并且焊接至少三層。

所述的步驟S2及步驟S3中，進(jìn)行根部焊道焊接時還包含背面氣體保護(hù)的步驟，其中，背面氣體保護(hù)的步驟中氬氣含量為99.99％，氣體流量為5-10L/min，并且在焊接厚度小于6.4mm的過程中必須進(jìn)行背面氣體保護(hù)。

所述的步驟S4中進(jìn)行對接焊時采用手工電弧焊，并且每一焊接區(qū)進(jìn)行焊接時頂側(cè)焊接部與底側(cè)焊接部交替進(jìn)行，焊接過程中焊條不允許擺動，焊條的直徑尺寸應(yīng)小于4mm。

所述的步驟S1中點(diǎn)焊之前還包含對焊接區(qū)進(jìn)行預(yù)熱的步驟，其中，第一焊接區(qū)的預(yù)熱溫度大于等于125℃；第二焊接區(qū)、第三焊接區(qū)及第四焊接區(qū)的預(yù)熱溫度大于等于15℃。

所述的步驟S2～步驟S4中焊接過程中層間溫度應(yīng)小于等于170℃。

所述的步驟S2～步驟S4中還包含液體滲透檢查的步驟，所述的液體滲透檢查的步驟位于根部焊道焊接一層后、根部焊道清根處理后、根部焊道焊接三層后、對接焊時每完成三層焊接后、對接焊完成后。

所述的步驟S4之后還包含一焊后檢測步驟，所述的焊后檢測步驟包含：

在管板與下封頭環(huán)縫外壁對對接焊縫位置中的第一焊接區(qū)進(jìn)行超聲波檢查。

本發(fā)明一種防止堆焊層撕裂的隔板與殼體的連接結(jié)構(gòu)及其連接方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：采用了一種補(bǔ)板的連接方式，填補(bǔ)長水室隔板與殼體內(nèi)壁之間的間隙，此連接方式焊接工作量小，減少焊接材料使用量，降低焊接殘余應(yīng)力與變形，生產(chǎn)效率高，采用合適的焊接順序以及多次的無損檢測均保證了焊接質(zhì)量，有效防止管板與下封頭環(huán)縫內(nèi)壁堆焊層受到焊接變形和應(yīng)力的影響而產(chǎn)生脫層或撕裂現(xiàn)象；對第一焊接區(qū)進(jìn)行預(yù)熱，這樣有效避免管板、下封頭以及其環(huán)縫等3部分區(qū)域材料與環(huán)縫內(nèi)壁堆焊層的第一層不銹鋼耐蝕層309L材料之間的熔合區(qū)產(chǎn)生硬而脆的馬氏體層，降低材料的冷卻速率；焊后檢測的步驟，在管板與下封頭環(huán)縫外壁對對接焊縫位置進(jìn)行超聲波檢查，以確認(rèn)內(nèi)壁堆焊層熔合區(qū)域是否有缺陷產(chǎn)生。

附圖說明

圖1為核電蒸汽發(fā)生器長水室隔板邊緣的缺口示意圖；

圖2為本發(fā)明一種防止堆焊層撕裂的隔板與殼體的連接結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的A-A向截面圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個較佳的具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。

如圖1所示，核電蒸汽發(fā)生器的長水室隔板101邊緣存在缺口102，在管板103與下封頭104的環(huán)縫焊接、環(huán)縫內(nèi)壁耐蝕堆焊層106及熱處理操作與探傷檢查后，缺口102必須焊滿，缺口102位于下封頭104、長水室隔板101、管板103及短水室隔板105圍成的區(qū)域。

本發(fā)明采用補(bǔ)板的連接方式，使用一塊板材將長水室隔板與殼體內(nèi)壁之間的缺口填滿，然后進(jìn)行焊接連接。與以往采用堆焊形式填補(bǔ)缺口的連接方式相比，不僅操作簡單，而且焊接工作量較小，減少焊接材料使用量，降低焊接殘余應(yīng)力與變形，提高生產(chǎn)效率。

如圖2及圖3所示，一種隔板與殼體的連接結(jié)構(gòu)，用于核電蒸汽發(fā)生器中長水室隔板201與下封頭204、管板203及短水室隔板205之間的連接，以填補(bǔ)長水室隔板與殼體之間的缺口，該連接結(jié)構(gòu)包含：對稱設(shè)置的頂側(cè)焊接部2021和底側(cè)焊接部2022，所述的頂側(cè)焊接部2021與底側(cè)焊接部2022連接后形成四面焊接區(qū)，所述的四面焊接區(qū)分為第一焊接區(qū)2023、第二焊接區(qū)2024、第三焊接區(qū)2025及第四焊接區(qū)2026；其中，第一焊接區(qū)2023與第三焊接區(qū)2025相對，第二焊接區(qū)2024與第四焊接區(qū)2026相對；所述的第一焊接區(qū)2023分別與對應(yīng)下封頭204和管板203位置的內(nèi)壁堆焊層206連接；所述的第二焊接區(qū)2024及第三焊接區(qū)2025分別與長水室隔板201連接；所述的第四焊接區(qū)2026與短水室隔板205連接。即，每一焊接區(qū)都包含頂?shù)變擅娴暮附硬?，焊接坡口為雙面坡口。

在本實(shí)施例中，較佳地，所述的頂側(cè)焊接部與底側(cè)焊接部連接后的厚度與所述長水室隔板的厚度相同；所述的連接結(jié)構(gòu)的材料與所述長水室隔板的材料相同，焊接結(jié)構(gòu)(補(bǔ)板)的材料為鎳基合金，長水室隔板的材料為鎳基合金，管板及下封頭的材料為低合金鋼，補(bǔ)板的尺寸與缺口處相匹配。

結(jié)合上述的連接結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還公開了一種隔板與殼體的連接方法，對核電蒸汽發(fā)生器中長水室隔板與下封頭、管板及短水室隔板進(jìn)行連接，以填補(bǔ)長水室隔板與殼體之間的缺口，缺口位置為待連接部位，該連接方法包含以下步驟：

S1、將連接結(jié)構(gòu)的第一焊接區(qū)、第二焊接區(qū)、第三焊接區(qū)及第四焊接區(qū)分別與待連接部位進(jìn)行點(diǎn)焊。

在本實(shí)施例中，較佳地，步驟S1中點(diǎn)焊之前還包含對焊接區(qū)進(jìn)行預(yù)熱的步驟，其中，第一焊接區(qū)的預(yù)熱溫度大于等于125℃，這樣有效避免管板、下封頭以及其環(huán)縫等3部分區(qū)域材料與環(huán)縫內(nèi)壁堆焊層的第一層不銹鋼耐蝕層309L材料之間的熔合區(qū)產(chǎn)生硬而脆的馬氏體層，降低材料的冷卻速率；第二焊接區(qū)、第三焊接區(qū)及第四焊接區(qū)的預(yù)熱溫度大于等于15℃。

第一焊接區(qū)、第二焊接區(qū)、第三焊接區(qū)及第四焊接區(qū)的焊接順序沒有限制，進(jìn)行點(diǎn)焊實(shí)現(xiàn)連接結(jié)構(gòu)與缺口位置的初步固定連接，為下一步的焊接做準(zhǔn)備，點(diǎn)焊時采用采用鎢極氬弧焊絲。

S2、對連接結(jié)構(gòu)的頂側(cè)焊接部的根部焊道分別與待連接部位進(jìn)行焊接。

焊接順序?yàn)榈谝缓附訁^(qū)、第二焊接區(qū)、第四焊接區(qū)、第三焊接區(qū)；或者第一焊接區(qū)、第四焊接區(qū)、第二焊接區(qū)、第三焊接區(qū)。

進(jìn)行根部焊道焊接時采用鎢極氬弧焊絲進(jìn)行焊接，并且焊接至少三層，還包含背面氣體保護(hù)的步驟，其中，背面氣體保護(hù)的步驟中氬氣含量為99.99％，氣體流量為5-10L/min，并且在焊接厚度小于6.4mm的過程中必須進(jìn)行背面氣體保護(hù)；優(yōu)選地，焊接過程中層間溫度應(yīng)小于等于170℃。

還包含液體滲透檢查的步驟，所述的液體滲透檢查的步驟位于頂側(cè)焊接部根部焊道焊接一層后、頂側(cè)焊接部根部焊道完成三層焊接后。

S3、對連接結(jié)構(gòu)的底側(cè)焊接部的根部焊道進(jìn)行清根處理，然后分別與待連接部位進(jìn)行焊接。

焊接順序?yàn)榈谝缓附訁^(qū)、第二焊接區(qū)、第四焊接區(qū)、第三焊接區(qū)；或者第一焊接區(qū)、第四焊接區(qū)、第二焊接區(qū)、第三焊接區(qū)。

進(jìn)行根部焊道焊接時采用鎢極氬弧焊絲進(jìn)行焊接，并且焊接至少三層，還包含背面氣體保護(hù)的步驟，其中，背面氣體保護(hù)的步驟中氬氣含量為99.99％，氣體流量為5-10L/min，并且在焊接厚度小于6.4mm的過程中必須進(jìn)行背面氣體保護(hù)；優(yōu)選地，焊接過程中層間溫度應(yīng)小于等于170℃。

還包含液體滲透檢查的步驟，所述的液體滲透檢查的步驟位于底側(cè)焊接部的根部焊道進(jìn)行清根處理后、底側(cè)焊接部根部焊道焊接一層后、底側(cè)焊接部根部焊道完成三層焊接后。

步驟S2與步驟S3順序可換，即先對底側(cè)焊接部的根部焊道進(jìn)行焊接后再對頂側(cè)焊接部的根部焊道進(jìn)行清根處理，相應(yīng)的液體滲透檢查的步驟也進(jìn)行變換。

S4、將連接結(jié)構(gòu)的第一焊接區(qū)、第二焊接區(qū)、第三焊接區(qū)及第四焊接區(qū)分別與待連接部位進(jìn)行對接焊。

焊接順序?yàn)榈谝缓附訁^(qū)、第二焊接區(qū)、第四焊接區(qū)、第三焊接區(qū)；或者第一焊接區(qū)、第四焊接區(qū)、第二焊接區(qū)、第三焊接區(qū)，這樣能有效防止管板與下封頭環(huán)縫內(nèi)壁堆焊層受到焊接變形和應(yīng)力的影響而產(chǎn)生脫層或撕裂現(xiàn)象。

還包含液體滲透檢查的步驟，所述的液體滲透檢查的步驟位于對接焊時每完成三層焊接后、對接焊完成后。

步驟S4中的對接焊采用手工電弧焊，并且每一焊接區(qū)進(jìn)行焊接時頂側(cè)焊接部與底側(cè)焊接部交替進(jìn)行，有效防止焊接變形，避免補(bǔ)焊焊接時產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力造成管板與下封頭環(huán)縫內(nèi)壁堆焊層熔合區(qū)域的脫層或撕裂。使用手工電弧焊時，焊接過程中焊條不允許擺動，且焊條的直徑尺寸應(yīng)小于4mm；優(yōu)選地，對接焊的過程中層間溫度應(yīng)小于等于170℃。

在本實(shí)施例中，較佳地，所述的步驟S4之后還包含一焊后檢測步驟，所述的焊后檢測步驟包含：在管板與下封頭環(huán)縫外壁對對接焊縫位置中的第一焊接區(qū)進(jìn)行超聲波檢查，以確認(rèn)內(nèi)壁堆焊層熔合區(qū)域是否有缺陷產(chǎn)生。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。