一种无填充材料的低合金钢换热管对接自动焊接工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种低合金钢换热管对接自动焊接工艺，该工艺包括以下步骤：装配换热管Ⅰ(1)和换热管Ⅱ(2)；安装、调试焊接设备；设置焊接工艺参数，进行焊接处理。本发明专利技术提供的低合金钢换热管对接自动焊接工艺，无填充材料，采用工装(7)进行换热管的装配，保证同轴；焊接机头与工装(7)配合装夹，控制钨极与换热管的位置，按本工艺的焊接参数及操作要求，焊接机头回转中心带动钨极旋转进行自熔自动焊接，焊接过程稳定，能有效控制焊缝质量和焊缝成形，换热管对接接头性能满足产品要求。

Butt welding automatic welding process of low alloy steel heat exchange tube without filling material

The invention provides a low alloy heat transfer process of automatic tube butt welding, the process comprises the following steps: assembling the heat exchanger tube of heat exchanger tube (1) and II (2); the installation and debugging of welding equipment; setting welding parameters, welding process. The present invention provides low alloy heat transfer process of automatic tube butt welding, no filling material, the tooling (7) assembly, heat exchange tube guarantee coaxial; welding machine and tooling (7) with clamping, control of tungsten and the heat exchange tube position, according to the requirements of the welding parameters and operation process, welding head driven rotation of the rotary center tungsten melting automatic welding, the welding process is stable and can effectively control the quality of weld forming and weld, heat pipe performance can satisfy the requirements of butt joints.

【技术实现步骤摘要】
一种无填充材料的低合金钢换热管对接自动焊接工艺
本专利技术涉及一种换热器类压力容器设备的低合金钢换热管对接自动焊接工艺，特别是涉及一种核电换热主设备尤其是以高温气冷堆、快中子堆等为代表的第四代核电技术的蒸汽发生器的低合金钢换热管对接自动焊接工艺。
技术介绍
我国自主设计的高温气冷堆蒸汽发生器螺旋盘管低温段与空间弯管给水连接管之间为低合金钢SA-213T22换热管对接。换热管规格为外径19mm，壁厚3mm，直径小且壁厚大，根据蒸汽发生器设计要求，低合金钢SA-213T22换热管对接需满足射线照相要求的同时，焊缝成形要求较为苛刻。焊接过程既需要保证换热管对接焊缝熔合良好，又要控制焊缝双侧不凹陷，同时不能超出换热管表面0.45mm，保证通球φ12.1mm，焊接难度极大。焊接力度既不能过强，使焊肉过高不能保证通球，也不能较弱产生未熔合或未焊透。值得注意的是，高温气冷堆等的蒸汽发生器的换热管密集，换热管之间管壁距离小，焊接操作空间小，进一步加大了焊接操作的难度，如激光焊接或类激光焊接技术均无法应用于高温气冷堆等的蒸汽发生器上换热管的对接焊接。由于现有技术中上述问题的存在，本专利技术人对现有的换热管焊接技术进行研究，以便研究焊接过程稳定，焊缝熔合良好，焊缝双侧不凹陷，保证通球等的满足产品要求的低合金钢换热管对接自动焊接工艺。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出适用于直径小且壁厚大的低合金钢换热管对接的自动焊接工艺，该自动焊接工艺不需在换热管对接处设置填充材料，通过对焊接工艺参数等的严格控制，可实现在小操作空间内施焊，且焊接过程稳定，熔合良好，焊缝成形美观。本专利技术的目的在于提供一种低合金钢换热管对接焊接工艺，该工艺包括如下步骤：步骤1)，装配换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ2；步骤2)，安装、调试焊接设备；步骤3)，设置焊接工艺参数，进行焊接处理。本专利技术所具有的有益效果包括：(1)本专利技术提供的焊接工艺针对特定材质(低合金钢)换热管，焊接时不需填充材料，在适用的焊接工艺参数下有效的保证了焊缝质量和成形；(2)本专利技术提供的焊接工艺采用自动TIG焊接工艺，该工艺可对焊接工艺参数及过程进行编程控制，焊接过程稳定，可以获得良好的焊缝成形与焊接质量；(3)本专利技术提供的焊接工艺在蒸汽发生器的换热管密集，换热管之间管壁距离小，焊接操作空间小的情况下，可有效实现螺旋盘管低温段与空间弯管给水连接管之间低合金钢换热管之间的有效焊接；(4)本专利技术提供的焊接工艺根据特定的换热管确定焊接工艺参数和钨极，适用于换热管规格为外径约19mm，壁厚约3mm，直径小且壁厚大的低合金钢换热管之间的对接焊接，使得焊接质量高、过程稳定可靠、焊缝成形均匀美观、熔合良好、焊接效率高，且经各项无损检验及理化性能试验，其结果满足高温气冷堆等的蒸汽发生器换热管焊接质量要求。附图说明图1示出根据本专利技术一种优选实施方式的装配结构示意图；图2示出根据本专利技术一种优选实施方式的低合金钢SA-213T22换热管对接焊接接头组成结构示意图；图3示出根据本专利技术一种优选实施方式的施焊示意图；图4示出根据本专利技术一种优选实施方式的钨极结构示意图。附图标号说明：1-换热管Ⅰ；2-换热管Ⅱ；4-钨极杆；5-钨极端部圆锥；6-尖端平台；7-工装；81-臂段；82-施焊平台。具体实施方式下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。本专利技术提供了一种低合金钢换热管对接焊接工艺，该工艺包括以下步骤：步骤1)，装配换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ2；步骤2)，安装、调试焊接设备；步骤3)，设置焊接工艺参数，进行焊接处理。步骤1)，装配换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ2。在本专利技术中，如图1所示，采用工装7进行换热管Ⅰ1、换热管Ⅱ2的装配定位。所述工装7用于小直径换热管对接焊的轴向对中及固定，包括用于夹持待焊接的小直径换热管的两个压板，以及其他相关构件。在本专利技术中，所述换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ2管端不设置坡口，直接进行固定、焊接。所述装配方法如下：首先用工装7的一个压板夹持任一换热管，调整该压板至管端设定位置处，再用另一压板夹持另一换热管。通过工装7调整两换热管的位置，使换热管同轴，并保证两侧换热管相邻管端紧密配合，两换热管端间距不大于0.20mm。装配后结构如图2所示。在一种优选的实施方式中，所述换热管Ⅰ1为SA-213T22换热管，所述换热管Ⅱ2为SA-213T22换热管。在一种优选的实施方式中，所述换热管Ⅰ1的外径为19±0.10mm，壁厚3±0.10mm；所述换热管Ⅱ2的外径为19±0.10mm，壁厚3±0.10mm；优选换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ2的外径和/或壁厚相等。本专利技术中根据换热管的材质和规格，在焊接工艺中不采用任何填充材料如焊丝或熔化环，换热管Ⅰ1和换热管Ⅱ2也不用设置坡口。省去了焊接时输送焊丝、加工坡口的操作步骤，减小了人为操作的影响，降低了焊接操作难度，节约了时间成本，只需严格控制两换热管端的间距达标，有利于对焊接质量的控制。由于换热管的对接焊接质量对换热管待焊部位的污染极为敏感。为了确保焊接质量，焊前必须清理换热管，不留有污染物。为便于清洁处理，在装配前对换热管进行清洁。清洁步骤如下：使用砂纸对换热管管端20～25mm范围内的内外壁进行打磨，去除换热管管端内外壁的钝化膜及氧化物、油、锈等杂物，使之露出金属光泽，再用无纺布或白布蘸取丙酮对换热管内外壁至少20mm的表面范围进行清理，直至无纺布或白布不变色。此时，清洁度控制满足产品要求。步骤2)，安装、调试焊接设备。在一种优选的实施方式中，通过带有钨极的自动氩弧焊设备进行焊接处理。所述焊接设备可对焊接工艺参数进行编程和存储，还可以实现焊接过程中的数据实时监控等功能，有效提高了焊接效率，减小焊接过程中人为因素对焊缝质量的影响。在一种优选的实施方式中，由于换热管之间的对接需要进行环形焊，可将焊接设备的焊接机头与工装7配合装夹，便于旋转焊接时操控焊接机头。如图3所示，所述焊接机头为L型焊接机头，焊接机头包括臂段81与施焊平台82。装配完成后，臂段81与换热管平行，施焊平台82套设在换热管外部。此结构的焊接机头占用空间小，可在蒸汽发生器换热管的密集空间内施焊。在一种优选的实施方式中，焊接机头与工装7配合安装后，钨极指向两换热管端面对接处，即焊接时，钨极对准端面对接处进行施焊。调整自动焊接机头钨极位置，当钨极与换热管距离过小时易造成焊缝外侧成形凹陷，并且钨极容易烧损造成焊缝夹钨，距离过大时不能保证焊接电弧稳定，影响焊接质量。因此，在换热管径向方向上，控制钨极尖端与两换热管端面对接处的距离为1.5～2mm。钨极作为电极起传导电流、引燃电流和维持电弧正常燃烧的作用。钨极的规格与焊件厚度和焊缝电流大小密切相关，而其端部形状对电弧稳定性和焊缝成形有很大影响。根据换热管和熔化件的材质、规格，基于小直径、大壁厚换热管的焊接要求，并结合设定工艺参数，选用特定型号的钨极。如图4所示，钨极固定在施焊平台82内，所述钨极包括钨极杆4、钨极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低合金钢换热管对接自动焊接工艺，其特征在于，该工艺包括：步骤1)，装配换热管Ⅰ(1)和换热管Ⅱ(2)；步骤2)，安装、调试焊接设备；步骤3)，设置焊接工艺参数，进行焊接处理。

【技术特征摘要】
1.一种低合金钢换热管对接自动焊接工艺，其特征在于，该工艺包括：步骤1)，装配换热管Ⅰ(1)和换热管Ⅱ(2)；步骤2)，安装、调试焊接设备；步骤3)，设置焊接工艺参数，进行焊接处理。2.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，步骤1)中，所述换热管Ⅰ(1)为低合金钢SA-213T22换热管，所述换热管Ⅱ(2)为SA-213T22换热管；和/或所述换热管Ⅰ(1)的外径为19±0.10mm，壁厚3±0.10mm；所述换热管Ⅱ(2)的外径为19±0.10mm，壁厚3±0.10mm；优选地，换热管Ⅰ(1)和换热管Ⅱ(2)的外径相等和/或壁厚相等。3.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，步骤1)中，换热管Ⅰ(1)和换热管Ⅱ(2)管端不加工坡口。4.根据权利要求1至3之一所述的焊接工艺，其特征在于，步骤1)中，采用工装(7)对换热管Ⅰ(1)和换热管Ⅱ(2)进行装配，所述工装(7)包括用于夹持待焊接的换热管的两个压板；优选地，装配方法如下：先用工装(7)的一个压板夹持任一换热管，调整该压板至管端设定位置处，再用另一压板夹持另一换热管，调整两换热管的位置，使两换热管同轴且相邻管端紧密配合。5.根据权利要求4所述的焊接工艺，其特征在于，步骤2)中，通过带有钨极的自动氩弧焊设备进行焊接处理；和/或钨极包括钨极杆(4)、钨极端部圆锥(5)和设置在钨极端部圆锥(5)上的尖端平台(6)，其中，钨极杆(4)的直径为1.6mm或2.4mm，钨极端部圆锥(5)的圆锥角为25°～30°，尖端平台(6)的直径为0.35～0.40mm，尖端平台(6)的圆心与钨极端部圆锥(5)的轴线共线，钨极端部圆锥(5)的轴线与钨极杆(4)轴线共线。6.根据权利要求5所述的焊接工艺，其特征在于，步骤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢彦武，郑明涛，王莉，伦辛杰，邹迪婧，张立德，李倩，殷帅，
申请(专利权)人：哈电集团秦皇岛重型装备有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13