核電站大厚壁管件對接接頭的焊接方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及核電站建造領域，尤其涉及一種對核電站中大厚壁管件組對形成的對 接接頭進行焊接的方法。
【背景技術】
[0002] 目前，在對大厚壁管件尤其是外徑大于600mm、壁厚大于60mm的不銹鋼管件進行焊 接連接時，多是采用氬電聯合焊接工藝進行焊接。在進行焊接前，先將待焊接的大厚壁管件 的組對接頭加工形成大角度的單V形坡口，使坡口寬度滿足氬電聯合焊接的需要。接著采用 氬電聯合焊接工藝在加工形成的單V形坡口內進行焊接，具體操作如下:先采用氬弧焊進行 打底焊接，在打底焊接完成后，接著再采用手工電弧焊進行填充焊接和蓋面焊接，從而完成 大厚壁管件對接接頭的焊接。但是，由于采用氬電聯合焊接工藝進行焊接時所需的坡口較 寬，導致焊接熔敷金屬的填充量大，焊接材料消耗大，焊接周期相對較長，進而導致焊接成 本高。另外，由于采用手工電弧焊進行填充焊接和蓋面焊接，焊接速度慢，導致焊接周期較 長，且焊接質量受焊接人員的個人的焊接水平的影響較大，焊接質量不穩定。
【發明內容】
[0003] 為降低焊接成本，提高焊接質量，本發明提出一種焊接核電站大厚壁管件對接接 頭的方法，所述大厚壁管件的外徑為600-1100_，壁厚為60-100_，該方法采用TIG全位置 自動焊進行焊接，且包括如下步驟：
[0004] 步驟1、對待焊接大厚壁管件的連接端進行加工，且組對后在對接接頭處形成組合 坡口，該組合坡口包括向背設置的正面坡口和背面坡口，且所述正面坡口設置在所述大厚 壁管件的外壁上，該正面坡口的單邊坡度為5 ± 0.5°，所述背面坡口設置在所述大厚壁管件 的內壁上，該背面坡口的單邊坡度為30 ± 0.5°、單邊坡面的長度為18-20mm，所述正面坡口 和所述背面坡口之間設置有坡口鈍邊，組對完成后，所述坡口鈍邊之間的組對間隙為1-2mm；
[0005] 步驟2、在所述正面坡口內依次進行打底焊接、填充焊接和蓋面焊接，焊接過程中 分別使用保護氣體對焊接正面和焊接背面進行氣體保護，且當焊接形成的焊縫的厚度大于 15_后，停止對焊接背面進行氣體保護；
[0006] 步驟3、先在所述背面坡口內進行清根操作，然后在所述背面坡口內進行蓋面焊 接，且焊接過程中對焊接正面進行氣體保護。
[0007] 采用該焊接方法對大厚壁管件組對形成的對接接頭進行焊接時，由于在管件的對 接接頭處設置雙面坡口，既可以增大正面坡口的兩個坡面在靠近坡口鈍邊位置處的間隙， 使之滿足TIG全位置自動焊工藝需要，從而利用TIG全位置自動焊工藝對管件的對接接頭進 行焊接，進而提高焊接效率、縮短焊接施工工期、保證焊接質量，又可以減小坡口填充量，從 而減少焊接填充材料的消耗，降低焊接成本。在焊接過程中，對焊接正面和焊接背面均進行 氣體保護，以避免焊接熔融的金屬氧化形成焊接缺陷，提高焊接質量。在背面坡口內進行蓋 面焊接前，先在背面坡口內進行清根操作，以去除打底焊接形成的焊接缺陷，從而提高背面 焊接的焊接效果，提高焊接質量。
[0008] 優選地，進行打底焊接時，在所述正面坡口內，先對所述坡口鈍邊進行熔融焊接并 形成熔透焊道，然后在所述熔透焊道上進行支撐焊接并依次形成五道支撐焊道。
[0009] 優選地，在進行熔融焊接時，所述全位置自動焊機的焊接電流的峰值范圍為180-200A，基值范圍為80-100A。
[0010]優選地，在進行支撐焊接時，焊接形成第一支撐焊道的焊接電流的峰值范圍為 190-210A，基值范圍為80-100A;焊接形成第二支撐焊道的焊接電流的峰值范圍為200-220A，基值范圍為90-120A;焊接形成第三支撐焊道的焊接電流的峰值范圍為225-245A，基 值范圍為120-140A;焊接形成第四支撐焊道的焊接電流的峰值范圍為255-275A，基值范圍 為140-160A;焊接形成第五支撐焊道的焊接電流的峰值范圍為255-275A，基值范圍為140-160A〇
[0011] 優選地，在進行填充焊接時，當焊縫根部寬度為5-6mm時，焊接電流的峰值范圍為 240-280A，基值范圍為130-170A;當焊縫根部寬度為6-7mm時，焊接電流的峰值范圍為255-295A，基值范圍為150-190A;當焊縫根部寬度為7-8mm時，焊接電流的峰值范圍為270-310A， 基值范圍為170-210A;當焊縫根部寬度為8-9mm時，焊接電流的峰值范圍為280-320A，基值 范圍為190-230A;當焊縫根部寬度為9-10mm時，焊接電流的峰值范圍為290-330A，基值范圍 為190-230A;當焊縫根部寬度為10-13mm時，焊接電流的峰值范圍為300-340A，基值范圍為 200-240A;當所述正面坡口的剩余深度小于或等于5mm時，進行末期填充焊接，且焊接電流 的峰值范圍為260-320A、基值范圍為160-220A。
[0012] 優選地，在進行蓋面焊接時，焊接電流的峰值范圍為230-260A、基值范圍為120-160A〇
[0013] 優選地，所述保護氣體為氬氣或氬氦混合氣，且所述氬氦混合氣中的氬氣與氦氣 的體積比為3:7。進一步地，對所述焊接正面進行氣體保護時，所述保護氣體的氣體流量為 40~160L/min;對所述焊接背面進行氣體保護時，所述保護氣體的氣體流量為5~25L/min， 以避免因保護氣體的氣流過大或過小而影響焊接效果。
[0014] 優選地，采用砂輪在所述背面坡口內對焊接表面進行打磨，完成清根操作，操作簡 單方便。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發明方法中大厚壁管件組對形成的坡口的結構示意圖；
[0016] 圖2為對圖1所示的大厚壁管件組對形成的坡口進行焊接形成的焊縫的剖視示意 圖。
【具體實施方式】
[0017] 本發明采用TIG全位置自動焊工藝對外徑為600-1100mm，壁厚為60-100mm的大厚 壁管件組對形成的對接接頭進行焊接。在焊接過程中，全程使用保護氣體對焊接正面進行 保護，并在焊接形成的焊縫厚度小于15mm時，同時使用保護氣體對焊接背面進行保護，以免 焊接熔融的金屬被氧化，影響焊接質量。保護氣體可選用惰性氣體，比如Ar(氬氣），或者由 體積比為3:7的Ar與He混合形成的氬氦混合氣。在焊接過程中，對焊接正面進行保護的保護 氣體的流量為40~160L/min，對焊接背面進行保護的保護氣體的流量為5~25L/min。
[0018] 下面，結合圖1和2對本發明焊接核電站大厚壁管件對接接頭的方法進行詳細說 明：
[0019] 步驟1、組對
[0020] 分別對大厚壁的管件A的連接端和大厚壁的管件B的連接端進行加工，且管件A的 連接端與管件B連接端相向組對后，在管件A和管件B的對接接頭處形成組合坡口，該組合坡 口包括相背設置的正面坡口 1和背面坡口2。其中，正面坡口 1位于管件A和管件B的外壁上， 且管件A與管件B相對的連接端的正面坡口 1的坡面相對于管件A的徑向斷面的坡度0為5± 0.5°，管件B與管件A相對的連接端的正面坡口 1的坡面相對于管件B的徑向斷面的坡度Θ為5 ±0.5° ;背面坡口 2位于待焊接的管件A和管件B的內壁上，且管件A與管件B相對的連接端的 背面坡口 2的坡面相對于管件A的徑向斷面的坡度β為30±0.5°、長度為4-5mm，管件B與管件 A相對的連接端的背面坡口 2的坡面相對于管件B的徑向斷面的坡度β為30±0.5°、長度為 18-20mm。也就是說，待焊接的管件Α和管件Β組對后形成的組合坡口中的正面坡口 1的單邊 坡度Θ為5 ±0.5°，背面坡口 2的單邊坡度β為30 ± 0.5°、且背面坡口的單邊坡面4的長度為 18-20mm。組對完成后，位于正面坡口 1和背面坡口 2之間的坡口鈍邊3之間的間隙即為管件A 和管件B在對接接頭處形成的組對間隙，且該組對間隙的取值范圍為1-2_。
[0021] 步驟2、正面焊接
[0022]采用全位置自動焊機在正面坡口 1內依次進行打底焊接、填充焊接和蓋面焊接，且 焊接過程中，全程采用保護氣體對焊接正面進行氣體保護，焊接初始階段，同時采用保護氣 體對焊接背面進行氣體保護，并在焊接形成的焊縫厚度大于15mm時，停止對焊接背面進行 氣體保護。當焊接形成的焊縫厚度大于15mm時，由于后續焊接無法將焊縫熔透，故停止對焊 接背面進行氣體保護，避免保護氣體浪費。
[0023]在進行打底焊接時，先從正面坡口 1中對坡口鈍邊3進行熔融焊接以形成熔透焊 道，且進行熔融焊接時，全位置自動焊機的焊接電流的峰值范圍為180-200A、基值范圍為 80-100A，電弧電壓的峰值范圍為8.0-10.0￥，送絲速度的峰值范圍為10-20丨?111、基值范圍為 3_13ipm;然后在熔透焊道上進行支撐焊接并依次形成五道支撐焊道。支撐焊接過程中，焊 接形成第一支撐焊道時，全位置自動焊機的焊接電流的峰值范圍為190-210A、基值范圍為 80-100A，電弧電壓的峰值范圍為8.0-10.0￥，送絲速度的峰值范圍為10-20丨?111、基值范圍為 5-15ipm;焊接形成第二支撐焊道時，全位置自動焊機的焊接電流的峰值范圍為200-220A、 基值范圍為90-120A，電弧電壓的峰值范圍為8.0-10.0￥，送絲速度的峰值范圍為20-30丨?111、 基值范圍為5_15ipm;焊接形成第三支撐焊道時，全位置自動焊機的焊接電流的峰值范圍為 225-245A、基值范圍為120-140A，電弧電壓的峰值范圍為8.0-10.0V，送絲速度的峰值范圍 為25-35ipm、基值范圍為5-15ipm;焊接形成第四支撐焊道時，全位置自動焊機的焊接電流 的峰值范圍為255-275A、基值范圍為140-160A，電弧電壓的峰值范圍為8.0-10.0V，送絲速 度的峰值范圍為25-35ipm、基值范圍為5-15ipm;焊接形成第五支撐焊道時，全位置自動焊 機的焊接電流的峰值范圍為255-275A、基值范圍為140-160A，電弧電壓的峰值范圍為8.0-10.0V，送絲速度的峰值范圍為25-35ipm、基值范圍為5-15ipm。
[0024]在進行填充焊接時，當焊接形成的焊縫根部寬度為5_6mm時，全位置自動焊機的焊 接電流的峰值范圍為240-280A，基值范圍為130-170A，電弧電壓的峰值范圍為8.0-10.0V， 送絲速度的峰值范圍為15_35ipm、基值范圍為5-25ipm;當焊接形成的焊縫根部寬度為6-7mm時，全位置自動焊機的焊接電流的峰值范圍為255-295A，基值范圍為150-190A，電弧電 壓的峰值范圍為8.0-10.0￥，送絲速度的峰值范圍為25-45丨?111、基值范圍為5-25丨?111 ;當焊接 形成的焊縫根部寬度為7-8_時，全位置自動焊機的焊接電流的峰值范圍為270-310A，基值 范圍為170-210A，電弧電壓的峰值范圍為8.0-10.0￥，送絲速度的