托卡馬克真空室全位置窄間隙焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及核聚變裝置制造領域，具體是一種托卡馬克真空室全位置窄間隙焊接方法。
【背景技術】
[0002]作為國內首件大型托卡馬克聚變裝置的核心安全部件，真空室具有技術要求高、建造難度大等特點。真空室由扇形段和用于克服扇形段間直接轉配焊接困難的補償塊現場焊接而成，為內外層各兩條環縫的變間距雙層殼體復雜截面焊接結構，必須全位置焊接且焊縫質量要求極為嚴格。目前國內還沒有大型托卡馬克雙層復雜截面真空室的焊接方法研宄先例。
[0003]
【發明內容】
本發明的目的是提供一種托卡馬克真空室全位置窄間隙焊接方法，以解決現有技術在大型托卡馬克雙層真空室現場裝配焊接方面存在的問題。
[0004]為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為:
托卡馬克真空室全位置窄間隙焊接方法，其特征在于:在真空室內層殼體上設置柔性導軌和定型導軌，所述定型導軌應用于大曲率過渡段并具有固定形狀，柔性導軌應用于其余弧段并可根據真空室內層殼體局部曲率的變化而變化；焊接小車安裝在柔性導軌、定型導軌上并沿導軌滾動行走進行變間距雙層結構的周向全位置焊接；所述柔性導軌和定型導軌為焊接小車提供支撐、定位和導向。
[0005]所述的托卡馬克真空室全位置窄間隙焊接方法，其特征在于:所述柔性導軌和定型導軌分別通過與自身固聯的真空吸盤吸附在無磁的真空室內層殼體上，所述真空吸盤通過真空泵將其內腔抽氣至真空狀態后具有吸附力。
[0006]所述的托卡馬克真空室全位置窄間隙焊接方法，其特征在于:焊接小車上安裝有扁氣嘴以實現窄間隙條件下焊接時鎢極的氣體保護；焊接小車除可沿柔性導軌和定型導軌行走之外，也可水平調整以實現內、外層補償塊兩側焊縫的焊接，以及垂直方向上適應雙層結構間距的變化，并在焊接過程中具有弧長自動控制功能。
[0007]本發明方案合理，操作方便，能很好地適應無磁材料的變間距雙層復雜輪廓全位置窄間隙焊接，且自動化程度高、焊接質量好。
【附圖說明】
[0008]圖1為真空室兩扇形段及其之間補償塊的結構示意圖。
[0009]圖2為真空室兩扇形段及其之間補償塊的局部焊接結構示意圖。
[0010]圖3為雙層焊縫截面示意圖。
[0011]圖4為本發明應用于真空室扇形段A和外層補償塊焊接的剖切示意圖。
[0012]圖5為本發明應用于真空室扇形段A和外層補償塊焊接的局部示意圖。
[0013]圖6為本發明的柔性導軌系統示意圖。
[0014]圖7為本發明的定型導軌系統示意圖。
[0015]圖8為本發明的焊接小車示意圖。
【具體實施方式】
[0016]對于具有圖1?圖3所示特征的真空室扇形段A、扇形段B和外層補償塊1、內層補償塊2之間的周向全位置焊接，采用了包含圖4、圖5所示的焊接方法，其中涉及的關鍵焊接系統部件如圖6?圖8所示。
[0017]焊接小車7沿著吸附于真空室內層殼體4上的柔性導軌9和定型導軌8行走，進行變間距雙層結構的周向全位置焊接。定型導軌8用于圖4所示位置的雙層窗口領圈3及其與雙層殼體(內層殼體4、外層殼體6)的過渡連接段，以及與之對應的上部過渡連接段；柔性導軌用于除此兩過渡段之外的所有其余位置，并根據所在焊接位置的內層殼體4的曲率而變化其形狀，圖4示出了其在某曲率位置的工作形狀。
[0018]柔性導軌9、定型導軌8通過與其固聯的真空吸盤901、真空吸盤801吸附在無磁的真空室內層殼體4上；真空吸盤901、真空吸盤801由真空泵通過抽氣管902、抽氣管802將其內腔抽氣至真空狀態后具有較強的吸附功能，可滿足焊接小車全位置作業要求。
[0019]特制的扁氣嘴704安裝于焊接小車7上以實現窄間隙條件下焊接時鎢極的氣體保護。焊接小車7除可通過滾輪組702沿柔性導軌9、定型導軌8即Y向行走外，也可通過水平導軌701沿X向調整以實現內(外)補償塊兩側坡口的焊接，以及通過垂直導軌703沿Z向調整以適應雙層結構間距的變化，并在焊接過程中具有弧長自動控制功能，從而滿足所有四條焊縫401、601的高質量焊接。
【主權項】
1.托卡馬克真空室全位置窄間隙焊接方法，其特征在于:在真空室內層殼體上設置柔性導軌和定型導軌，所述定型導軌應用于大曲率過渡段并具有固定形狀，柔性導軌應用于其余弧段并根據真空室內層殼體局部曲率的變化而變化；焊接小車安裝在柔性導軌、定型導軌上并沿導軌滾動行走進行變間距雙層結構的周向全位置焊接；所述柔性導軌和定型導軌為焊接小車提供支撐、定位和導向。
2.根據權利要求1所述的托卡馬克真空室全位置窄間隙焊接方法，其特征在于:所述柔性導軌和定型導軌分別通過與自身固聯的真空吸盤吸附在無磁的真空室內層殼體上，所述真空吸盤通過真空泵將其內腔抽氣至真空狀態后具有吸附力。
3.根據權利要求1所述的托卡馬克真空室全位置窄間隙焊接方法，其特征在于:焊接小車上安裝有扁氣嘴以實現窄間隙條件下焊接時鎢極的氣體保護；焊接小車除可沿柔性導軌和定型導軌行走之外，也可水平調整以實現內、外層補償塊兩側焊縫的焊接，以及垂直方向上適應雙層結構間距的變化，并在焊接過程中具有弧長自動控制功能。
【專利摘要】本發明公開了一種托卡馬克真空室全位置窄間隙焊接方法，利用焊接小車沿著吸附于真空室內層殼體上的柔性導軌和定型導軌行走，進行變間距雙層結構的周向全位置焊接。柔性導軌和定型導軌均通過與其固聯的真空吸盤吸附在無磁的真空室內層殼體上，為焊接小車提供支撐、定位和導向。特制的扁氣嘴安裝于焊接小車上以實現窄間隙條件下焊接時鎢極的氣體保護。焊接小車除可沿柔性導軌和定型導軌行走之外，也可水平調整以實現內（外）層補償塊兩側焊縫的焊接，以及垂直方向上適應雙層結構間距的變化，并在焊接過程中具有弧長自動控制功能，從而滿足兩個真空室扇形段和補償塊之間共四條焊縫的高質量焊接。
【IPC分類】B23K9-167
【公開號】CN104690400
【申請號】CN201510076743
【發明人】馬建國, 吳杰峰, 劉志宏
【申請人】中國科學院等離子體物理研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月12日