屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰焊接方法及其所使用的设备技术

本发明专利技术涉及一种屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰焊接方法及其所使用的设备，旨在确立一种用于屏蔽泵电机关键部件定子屏蔽套和下法兰焊接工艺方法，通过采用机动填丝钨极氩弧焊焊接工艺，使用专用机械设备并配合专用工装来焊接，完成屏蔽套端部和下法兰端面内圆I型坡口环缝焊接，焊缝质量良好，达到预期要求，避免了传统手工钨极氩弧焊手工填丝导致效率低，易产生焊接缺陷，影响焊缝质量及整体装配的问题，同时该成果在工程上具有很高的应用价值，并具有深远的社会意义。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰焊接方法及其所使用的设备，旨在确立一种用于屏蔽泵电机关键部件定子屏蔽套和下法兰焊接工艺方法，通过采用机动填丝钨极氩弧焊焊接工艺，使用专用机械设备并配合专用工装来焊接，完成屏蔽套端部和下法兰端面内圆I型坡口环缝焊接，焊缝质量良好，达到预期要求，避免了传统手工钨极氩弧焊手工填丝导致效率低，易产生焊接缺陷，影响焊缝质量及整体装配的问题，同时该成果在工程上具有很高的应用价值，并具有深远的社会意义。【专利说明】屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰焊接方法及其所使用的设备
:本专利技术涉及一种屏屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰焊接方法及其所使用的设备。
技术介绍
:屏蔽电机是核电站核岛中的关键设备，其完整性对一回路的安全运行有着重要影响，并直接关系到第三代AP1000非能动核电站技术引进的成败，其中定子屏蔽套对下法兰焊接是屏蔽电机主泵制造环节中的一项关键工序；设置定子屏蔽套目的是将一回路冷却剂介质和定子绕组完全隔离开来，定子屏蔽套对下法兰的环焊缝是保证密封，防止冷却剂泄露的关键。而传统的手工钨极氩弧焊方法热输入不易控制，易导致母材过热熔化甚至变形，且焊缝质量受人为因素影响严重，质量不稳定，返修率极高，因此使用传统工艺无法满足本产品屏蔽套的设计要求。为保证电机性能，提高屏蔽套产品质量，需要采用新的焊接工艺。
技术实现思路
:本专利技术的目的是提供一种屏蔽电机定子屏蔽套对下法兰焊接工艺方法，实现均匀环缝焊接，避免焊后出现变形量过大、气孔、裂纹、未熔合及表面不连续超标等缺陷。本专利技术的技术方案为:一种屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰焊接方法:(I)采用机动填丝钨极氩弧焊方法焊接屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰接头，钨极氩弧焊是以氩气作为保护气体，利用钨电极与母材金属之间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的焊接过程，焊丝的填充是通过机械传送方式在焊接方向的一侧以一定速度送进；(2)根据接头具体结构形式及尺寸，设计并制造可在固定的环形导轨上行走的专用焊接机头(1)，机头(I)上集成了机械送丝机构(2)和具备弧长控制功能钨极氩弧焊枪(3);设计并制造配合该机头使用的工装(3)根据接头具体结构尺寸，调整焊接参数，选用匹配的电流、电压、送丝速度及焊接速度，调整机头和送丝管送进角度以达到最佳的连续填充条件，获得最理想的焊缝质量;(4)薄壁圆筒形结构的屏蔽电机定子屏蔽套采用美国材料与试验协会(ASTM)标准B575材料，长度3676mm，外径591.236mm，壁厚0.381mm，下法兰采用美国机械工程师学会(ASME)标准SA336Grade F304材料，和屏蔽套配合内径为591.82mm，选用与母材成分性能相近的镍铬钼(美国焊接学会(AWS)标准A5.14/A5.14M ERNiCrMo-4)焊丝，结合专用机械的焊机送丝要求，选择盘状形式的填充材料，焊丝直径为0.020〃 (0.5mm)，装载在配套的送丝盘上，焊接接头时由专用机械上的送丝机构提供动力，实现连续送丝；(5)焊接方法:a)清理屏蔽套及下法兰表面，保持下法兰端面在水平位置，将屏蔽套穿过下法兰并固定，保持工件于平焊位置；b)安装净化气囊于定子屏蔽套内腔，持续提供充足的辅助保护氩气，确保在整个焊接过程中在屏蔽套内形成保护气体空腔。安装清理好的支撑工装及冷却铜环，保证下法兰8端面和屏蔽套9上边缘平齐，冷却环10位置距屏蔽套上边缘大约0.035〃 (0.889mm)后，调节撑紧冷却环，尽量保证冷却环和屏蔽套贴严，消除冷却铜环和屏蔽套的间隙；c)将钨极氩弧焊机头连同导轨安装至支撑工装，确保钨极、焊丝相对于屏蔽套的角度、位置符合要求，焊接前调整匹配的电流、电压、送丝速度及焊接速度等规范；d)采用机动钨极氩弧焊方法焊接，工件固定，焊机机头沿导轨匀速圆周运动运动，焊工在焊接过程中实时监测焊接熔池，并对焊接参数和送丝位置进行微调，保持送丝位置位于焊接熔池中心，保证焊接过程中熔池稳定，焊接后焊缝接头在空气中冷却到室温；e)焊后对焊缝质量进行检查，利用五倍放大镜对焊缝接头外表面进行检查和液体渗透检查，焊缝成形良好，无损检测合格，达到了预期效果。本专利技术另一目的是提供一种确保焊枪始终平行于屏蔽套轴向，实现圆筒端部环形焊缝焊接的屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰焊接所用的设备。该设备技术方案为:一种屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰焊接所用的设备，其特征是:焊接机头(I)上集成机械送丝机构(2)和具备弧长控制功能钨极氩弧焊枪(3);配合机头(I)使用的工装包括:环形导轨(5)、铜质冷却环(10)、支撑(4)、气囊(7)以及托架(6);机头⑴集成送丝机构(2)和钨极氩弧焊焊枪⑶，支撑⑷上部安装焊机导轨(5)，支撑(4)下部安装冷却环(10)，托架(6)放置在下法兰(8)上用于固定支撑(4)，气囊(7)安装于定子屏蔽套内腔(9);焊接前将保证下法兰(8)端面和屏蔽套(9)上边缘平齐，冷却环(10)轴向方向略低于焊缝。本专利技术以机动填丝钨极氩弧焊方法对传统方法进行了优化:首先，通过机械送丝机构实现焊缝自动填充，并且通过焊枪的弧长控制功能，可以根据实际焊缝成型情况，对焊接速度和焊丝送进速度进行相应调整，最终获得成形均匀美观，质量可靠的焊缝，避免了传统手工钨极氩弧焊手工填丝导致效率低，且由于手持焊枪加热不均匀造成的焊接接头成形不均匀导致的焊接缺陷等问题；其次，区别于管道焊接设备的焊枪垂直轴向旋转焊接方式，使用本专利技术所提供的专用焊接机头，可在其沿导轨行走时，确保焊枪始终平行于屏蔽套轴向，实现圆筒端部环形焊缝的焊接；最后，使用冷却环工装撑紧屏蔽套和下法兰，保证其接头间隙均匀，由于铜质材料比屏蔽套材料柔软，不会对其造成损伤，同时铜优良的导热性能，可以有效的冷却焊缝，避免焊接时过大的热输入量造成屏蔽套材料熔化变形，显著改善焊缝成形，保证焊缝质量；该工艺方法在焊接模拟件上已获得验证，焊缝质量良好，达到预期要求。 【专利附图】【附图说明】 : 图1为屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰焊接示意图 图2为屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰焊接冷却环装配示意图 【具体实施方式】 : 一种屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰焊接方法: (I)采用机动填丝钨极氩弧焊方法焊接屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰接头，钨极氩弧焊是以氩气作为保护气体，利用钨电极与母材金属之间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的焊接过程，焊丝的填充是通过机械传送方式在焊接方向的一侧以一定速度送进； (2)根据接头具体结构形式及尺寸，设计并制造可在固定的环形导轨上行走的专用焊接机头1，机头I上集成了机械送丝机构2和具备弧长控制功能钨极氩弧焊枪3 ;设计并制造配合该机头使用的工装； (3)根据接头具体结构尺寸，调整焊接参数，选用匹配的电流、电压、送丝速度及焊接速度，调整机头和送丝管送进角度以达到最佳的连续填充条件，获得最理想的焊缝质量; (4)薄壁圆筒形结构的屏蔽电机定子屏蔽套采用美国材料与试验协会(ASTM)标准B575材料，长度3676mm，外径591.236mm，壁厚0.381mm，下法兰采用美国机械工程师学会(ASME)标准SA336Grade F304材料，和屏蔽套配合内径为591.82mm，选用与母材成分性能相近的镍铬钼(美国焊接学会(AWS)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰焊接方法，其特征是：(1)采用机动填丝钨极氩弧焊方法焊接屏蔽电机定子屏蔽套与下法兰接头，钨极氩弧焊是以氩气作为保护气体，利用钨电极与母材金属之间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的焊接过程，焊丝的填充是通过机械传送方式在焊接方向的一侧以一定速度送进；(2)根据接头具体结构形式及尺寸，设计并制造可在固定的环形导轨上行走的专用焊接机头(1)，机头(1)上集成了机械送丝机构(2)和具备弧长控制功能钨极氩弧焊枪(3)；设计并制造配合该机头使用的工装；(3)根据接头具体结构尺寸，调整焊接参数，选用匹配的电流、电压、送丝速度及焊接速度，调整机头和送丝管送进角度以达到最佳的连续填充条件，获得最理想的焊缝质量；(4)薄壁圆筒形结构的屏蔽电机定子屏蔽套采用美国材料与试验协会(ASTM)标准B575材料,长度3676mm，外径591.236mm，壁厚0.381mm，下法兰采用美国机械工程师学会(ASME)标准SA336Grade F304材料，和屏蔽套配合内径为591.82mm，选用与母材成分性能相近的镍铬钼(美国焊接学会(AWS)标准A5.14/A5.14M ERNiCrMo‑4)焊丝，结合专用机械的焊机送丝要求，选择盘状形式的填充材料，焊丝直径为0.020(0.5mm)，装载在配套的送丝盘上，焊接接头时由专用机械上的送丝机构提供动力，实现连续送丝；(5)焊接方法：a)清理屏蔽套及下法兰表面，保持下法兰端面在水平位置，将屏蔽套穿过下法兰并固定,保持工件于平焊位置；b)安装净化气囊于定子屏蔽套内腔，持续提供充足的辅助保护氩气，确保在整个焊接过程中在屏蔽套内形成保护气体空腔。安装清理好的支撑工装及冷却铜环，保证下法兰8端面和屏蔽套9上边缘平齐，冷却环10位置距屏蔽套上边缘大约0.035(0.889mm)后，调节撑紧冷却环，尽量保证冷却环和屏蔽套贴严，消除冷却铜环和屏蔽套的间隙；c)将钨极氩弧焊机头连同导轨安装至支撑工装，确保钨极、焊丝相对于屏蔽套的角度、位置符合要求，焊接前调整匹配的电流、电压、送丝速度及焊接速度等规范；d)采用机动钨极氩弧焊方法焊接，工件固定，焊机机头沿导轨匀速圆周运动运动，焊工在焊接过程中实时监测焊接熔池，并对焊接参数和送丝位置进行微调，保持送丝位置位于焊接熔池中心，保证焊接过程中熔池稳定，焊接后焊缝接头在空气中冷却到室温；e)焊后对焊缝质量进行检查，利用五倍放大镜对焊缝接头外表面进行检查和液体渗透检查，焊缝成形良好，无损检测合格，达到了预期效果。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李永剑，李雅范，刘大为，李梦启，张韵曾，宋丹，张晨光，杜雷，
申请(专利权)人：哈尔滨电气动力装备有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23