屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接方法及其所使用的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接方法及其所使用的設(shè)備，旨在確立一種用于屏蔽泵電機關(guān)鍵部件定子屏蔽套和下法蘭焊接工藝方法，通過采用機動填絲鎢極氬弧焊焊接工藝，使用專用機械設(shè)備并配合專用工裝來焊接，完成屏蔽套端部和下法蘭端面內(nèi)圓I型坡口環(huán)縫焊接，焊縫質(zhì)量良好，達到預(yù)期要求，避免了傳統(tǒng)手工鎢極氬弧焊手工填絲導(dǎo)致效率低，易產(chǎn)生焊接缺陷，影響焊縫質(zhì)量及整體裝配的問題，同時該成果在工程上具有很高的應(yīng)用價值，并具有深遠的社會意義。
【專利說明】屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接方法及其所使用的設(shè)備
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:本發(fā)明涉及一種屏屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接方法及其所使用的設(shè)備。
[0002]【背景技術(shù)】:屏蔽電機是核電站核島中的關(guān)鍵設(shè)備，其完整性對一回路的安全運行有著重要影響，并直接關(guān)系到第三代AP1000非能動核電站技術(shù)引進的成敗，其中定子屏蔽套對下法蘭焊接是屏蔽電機主泵制造環(huán)節(jié)中的一項關(guān)鍵工序；設(shè)置定子屏蔽套目的是將一回路冷卻劑介質(zhì)和定子繞組完全隔離開來，定子屏蔽套對下法蘭的環(huán)焊縫是保證密封，防止冷卻劑泄露的關(guān)鍵。而傳統(tǒng)的手工鎢極氬弧焊方法熱輸入不易控制，易導(dǎo)致母材過熱熔化甚至變形，且焊縫質(zhì)量受人為因素影響嚴重，質(zhì)量不穩(wěn)定，返修率極高，因此使用傳統(tǒng)工藝無法滿足本產(chǎn)品屏蔽套的設(shè)計要求。為保證電機性能，提高屏蔽套產(chǎn)品質(zhì)量，需要采用新的焊接工藝。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:本發(fā)明的目的是提供一種屏蔽電機定子屏蔽套對下法蘭焊接工藝方法，實現(xiàn)均勻環(huán)縫焊接，避免焊后出現(xiàn)變形量過大、氣孔、裂紋、未熔合及表面不連續(xù)超標等缺陷。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接方法:
[0005](I)采用機動填絲鎢極氬弧焊方法焊接屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭接頭，鎢極氬弧焊是以氬氣作為保護氣體，利用鎢電極與母材金屬之間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲的焊接過程，焊絲的填充是通過機械傳送方式在焊接方向的一側(cè)以一定速度送進；
[0006](2)根據(jù)接頭具體結(jié)構(gòu)形式及尺寸，設(shè)計并制造可在固定的環(huán)形導(dǎo)軌上行走的專用焊接機頭(1)，機頭(I)上集成了機械送絲機構(gòu)(2)和具備弧長控制功能鎢極氬弧焊槍
(3);設(shè)計并制造配合該機頭使用的工裝
[0007](3)根據(jù)接頭具體結(jié)構(gòu)尺寸，調(diào)整焊接參數(shù)，選用匹配的電流、電壓、送絲速度及焊接速度，調(diào)整機頭和送絲管送進角度以達到最佳的連續(xù)填充條件，獲得最理想的焊縫質(zhì)量;
[0008](4)薄壁圓筒形結(jié)構(gòu)的屏蔽電機定子屏蔽套采用美國材料與試驗協(xié)會(ASTM)標準B575材料，長度3676mm，外徑591.236mm，壁厚0.381mm，下法蘭采用美國機械工程師學(xué)會(ASME)標準SA336Grade F304材料，和屏蔽套配合內(nèi)徑為591.82mm，選用與母材成分性能相近的鎳鉻鉬(美國焊接學(xué)會(AWS)標準A5.14/A5.14M ERNiCrMo-4)焊絲，結(jié)合專用機械的焊機送絲要求，選擇盤狀形式的填充材料，焊絲直徑為0.020〃 (0.5mm)，裝載在配套的送絲盤上，焊接接頭時由專用機械上的送絲機構(gòu)提供動力，實現(xiàn)連續(xù)送絲；
[0009](5)焊接方法:a)清理屏蔽套及下法蘭表面，保持下法蘭端面在水平位置，將屏蔽套穿過下法蘭并固定，保持工件于平焊位置；b)安裝凈化氣囊于定子屏蔽套內(nèi)腔，持續(xù)提供充足的輔助保護氬氣，確保在整個焊接過程中在屏蔽套內(nèi)形成保護氣體空腔。安裝清理好的支撐工裝及冷卻銅環(huán)，保證下法蘭8端面和屏蔽套9上邊緣平齊，冷卻環(huán)10位置距屏蔽套上邊緣大約0.035〃 (0.889mm)后，調(diào)節(jié)撐緊冷卻環(huán)，盡量保證冷卻環(huán)和屏蔽套貼嚴，消除冷卻銅環(huán)和屏蔽套的間隙；c)將鎢極氬弧焊機頭連同導(dǎo)軌安裝至支撐工裝，確保鎢極、焊絲相對于屏蔽套的角度、位置符合要求，焊接前調(diào)整匹配的電流、電壓、送絲速度及焊接速度等規(guī)范；d)采用機動鎢極氬弧焊方法焊接，工件固定，焊機機頭沿導(dǎo)軌勻速圓周運動運動，焊工在焊接過程中實時監(jiān)測焊接熔池，并對焊接參數(shù)和送絲位置進行微調(diào)，保持送絲位置位于焊接熔池中心，保證焊接過程中熔池穩(wěn)定，焊接后焊縫接頭在空氣中冷卻到室溫；e)焊后對焊縫質(zhì)量進行檢查，利用五倍放大鏡對焊縫接頭外表面進行檢查和液體滲透檢查，焊縫成形良好，無損檢測合格，達到了預(yù)期效果。
[0010]本發(fā)明另一目的是提供一種確保焊槍始終平行于屏蔽套軸向，實現(xiàn)圓筒端部環(huán)形焊縫焊接的屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接所用的設(shè)備。該設(shè)備技術(shù)方案為:一種屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接所用的設(shè)備，其特征是:焊接機頭(I)上集成機械送絲機構(gòu)
(2)和具備弧長控制功能鎢極氬弧焊槍(3);配合機頭(I)使用的工裝包括:環(huán)形導(dǎo)軌(5)、銅質(zhì)冷卻環(huán)(10)、支撐(4)、氣囊(7)以及托架(6);機頭⑴集成送絲機構(gòu)(2)和鎢極氬弧焊焊槍⑶，支撐⑷上部安裝焊機導(dǎo)軌(5)，支撐(4)下部安裝冷卻環(huán)(10)，托架(6)放置在下法蘭(8)上用于固定支撐(4)，氣囊(7)安裝于定子屏蔽套內(nèi)腔(9);焊接前將保證下法蘭(8)端面和屏蔽套(9)上邊緣平齊，冷卻環(huán)(10)軸向方向略低于焊縫。
[0011]本發(fā)明以機動填絲鎢極氬弧焊方法對傳統(tǒng)方法進行了優(yōu)化:首先，通過機械送絲機構(gòu)實現(xiàn)焊縫自動填充，并且通過焊槍的弧長控制功能，可以根據(jù)實際焊縫成型情況，對焊接速度和焊絲送進速度進行相應(yīng)調(diào)整，最終獲得成形均勻美觀，質(zhì)量可靠的焊縫，避免了傳統(tǒng)手工鎢極氬弧焊手工填絲導(dǎo)致效率低，且由于手持焊槍加熱不均勻造成的焊接接頭成形不均勻?qū)е碌暮附尤毕莸葐栴}；其次，區(qū)別于管道焊接設(shè)備的焊槍垂直軸向旋轉(zhuǎn)焊接方式，使用本發(fā)明所提供的專用焊接機頭，可在其沿導(dǎo)軌行走時，確保焊槍始終平行于屏蔽套軸向，實現(xiàn)圓筒端部環(huán)形焊縫的焊接；最后，使用冷卻環(huán)工裝撐緊屏蔽套和下法蘭，保證其接頭間隙均勻，由于銅質(zhì)材料比屏蔽套材料柔軟，不會對其造成損傷，同時銅優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，可以有效的冷卻焊縫，避免焊接時過大的熱輸入量造成屏蔽套材料熔化變形，顯著改善焊縫成形，保證焊縫質(zhì)量；該工藝方法在焊接模擬件上已獲得驗證，焊縫質(zhì)量良好，達到預(yù)期要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0012]圖1為屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接示意圖
[0013]圖2為屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接冷卻環(huán)裝配示意圖

【具體實施方式】
:
[0014]一種屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接方法:
[0015](I)采用機動填絲鎢極氬弧焊方法焊接屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭接頭，鎢極氬弧焊是以氬氣作為保護氣體，利用鎢電極與母材金屬之間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲的焊接過程，焊絲的填充是通過機械傳送方式在焊接方向的一側(cè)以一定速度送進；
[0016](2)根據(jù)接頭具體結(jié)構(gòu)形式及尺寸，設(shè)計并制造可在固定的環(huán)形導(dǎo)軌上行走的專用焊接機頭1，機頭I上集成了機械送絲機構(gòu)2和具備弧長控制功能鎢極氬弧焊槍3 ;設(shè)計并制造配合該機頭使用的工裝；
[0017](3)根據(jù)接頭具體結(jié)構(gòu)尺寸，調(diào)整焊接參數(shù)，選用匹配的電流、電壓、送絲速度及焊接速度，調(diào)整機頭和送絲管送進角度以達到最佳的連續(xù)填充條件，獲得最理想的焊縫質(zhì)量;
[0018](4)薄壁圓筒形結(jié)構(gòu)的屏蔽電機定子屏蔽套采用美國材料與試驗協(xié)會(ASTM)標準B575材料，長度3676mm，外徑591.236mm，壁厚0.381mm，下法蘭采用美國機械工程師學(xué)會(ASME)標準SA336Grade F304材料，和屏蔽套配合內(nèi)徑為591.82mm，選用與母材成分性能相近的鎳鉻鉬(美國焊接學(xué)會(AWS)標準A5.14/A5.14M ERNiCrMo-4)焊絲，結(jié)合專用機械的焊機送絲要求，選擇盤狀形式的填充材料，焊絲直徑為0.020〃 (0.5mm)，裝載在配套的送絲盤上，焊接接頭時由專用機械上的送絲機構(gòu)提供動力，實現(xiàn)連續(xù)送絲；
[0019](5)焊接方法:a)清理屏蔽套及下法蘭表面，保持下法蘭端面在水平位置，將屏蔽套穿過下法蘭并固定，保持工件于平焊位置；b)安裝凈化氣囊于定子屏蔽套內(nèi)腔，持續(xù)提供充足的輔助保護氬氣，確保在整個焊接過程中在屏蔽套內(nèi)形成保護氣體空腔。安裝清理好的支撐工裝及冷卻銅環(huán)，保證下法蘭8端面和屏蔽套9上邊緣平齊，冷卻環(huán)10位置距屏蔽套上邊緣大約0.035〃 (0.889mm)后，調(diào)節(jié)撐緊冷卻環(huán)，盡量保證冷卻環(huán)和屏蔽套貼嚴，消除冷卻銅環(huán)和屏蔽套的間隙；c)將鎢極氬弧焊機頭連同導(dǎo)軌安裝至支撐工裝，確保鎢極、焊絲相對于屏蔽套的角度、位置符合要求，焊接前調(diào)整匹配的電流、電壓、送絲速度及焊接速度等規(guī)范；d)采用機動鎢極氬弧焊方法焊接，工件固定，焊機機頭沿導(dǎo)軌勻速圓周運動運動，焊工在焊接過程中實時監(jiān)測焊接熔池，并對焊接參數(shù)和送絲位置進行微調(diào)，保持送絲位置位于焊接熔池中心，保證焊接過程中熔池穩(wěn)定，焊接后焊縫接頭在空氣中冷卻到室溫；e)焊后對焊縫質(zhì)量進行檢查，利用五倍放大鏡對焊縫接頭外表面進行檢查和液體滲透檢查，焊縫成形良好，無損檢測合格，達到了預(yù)期效果。
[0020]如圖1所示，一種屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接所用的設(shè)備，焊接機頭I上集成機械送絲機構(gòu)2和具備弧長控制功能鎢極氬弧焊槍3 ;配合機頭I使用的工裝包括:環(huán)形導(dǎo)軌5、銅質(zhì)冷卻環(huán)10、支撐4、氣囊7以及托架6 ;機頭I集成送絲機構(gòu)2和鎢極氬弧焊焊槍3，支撐4上部安裝焊機導(dǎo)軌5，支撐4下部安裝冷卻環(huán)10，托架6放置在下法蘭8上用于固定支撐4，氣囊7安裝于定子屏蔽套內(nèi)腔9 ;如圖2所示，焊接前將保證下法蘭8端面和屏蔽套9上邊緣平齊，冷卻環(huán)10軸向方向略低于焊縫。
【權(quán)利要求】
1.一種屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接方法，其特征是: (1)采用機動填絲鎢極氬弧焊方法焊接屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭接頭，鎢極氬弧焊是以氬氣作為保護氣體，利用鎢電極與母材金屬之間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲的焊接過程，焊絲的填充是通過機械傳送方式在焊接方向的一側(cè)以一定速度送進； (2)根據(jù)接頭具體結(jié)構(gòu)形式及尺寸，設(shè)計并制造可在固定的環(huán)形導(dǎo)軌上行走的專用焊接機頭(1)，機頭⑴上集成了機械送絲機構(gòu)⑵和具備弧長控制功能鎢極氬弧焊槍⑶；設(shè)計并制造配合該機頭使用的工裝； (3)根據(jù)接頭具體結(jié)構(gòu)尺寸，調(diào)整焊接參數(shù)，選用匹配的電流、電壓、送絲速度及焊接速度，調(diào)整機頭和送絲管送進角度以達到最佳的連續(xù)填充條件，獲得最理想的焊縫質(zhì)量； (4)薄壁圓筒形結(jié)構(gòu)的屏蔽電機定子屏蔽套采用美國材料與試驗協(xié)會(ASTM)標準B575材料，長度3676mm，外徑591.236mm，壁厚0.381mm，下法蘭采用美國機械工程師學(xué)會(ASME)標準SA336Grade F304材料，和屏蔽套配合內(nèi)徑為591.82mm，選用與母材成分性能相近的鎳鉻鉬(美國焊接學(xué)會(AWS)標準A5.14/A5.14M ERNiCrMo-4)焊絲，結(jié)合專用機械的焊機送絲要求，選擇盤狀形式的填充材料，焊絲直徑為0.020〃 (0.5mm)，裝載在配套的送絲盤上，焊接接頭時由專用機械上的送絲機構(gòu)提供動力，實現(xiàn)連續(xù)送絲； (5)焊接方法:a)清理屏蔽套及下法蘭表面，保持下法蘭端面在水平位置，將屏蔽套穿過下法蘭并固定，保持工件于平焊位置；b)安裝凈化氣囊于定子屏蔽套內(nèi)腔，持續(xù)提供充足的輔助保護氬氣，確保在整個焊接過程中在屏蔽套內(nèi)形成保護氣體空腔。安裝清理好的支撐工裝及冷卻銅環(huán)，保證下法蘭8端面和屏蔽套9上邊緣平齊，冷卻環(huán)10位置距屏蔽套上邊緣大約0.035〃 (0.889mm)后，調(diào)節(jié)撐緊冷卻環(huán)，盡量保證冷卻環(huán)和屏蔽套貼嚴，消除冷卻銅環(huán)和屏蔽套的間隙；c)將鎢極氬弧焊機頭連同導(dǎo)軌安裝至支撐工裝，確保鎢極、焊絲相對于屏蔽套的角度、位置符合要求，焊接前調(diào)整匹配的電流、電壓、送絲速度及焊接速度等規(guī)范；d)采用機動鎢極氬弧焊方法焊接，工件固定，焊機機頭沿導(dǎo)軌勻速圓周運動運動，焊工在焊接過程中實時監(jiān)測焊接熔池，并對焊接參數(shù)和送絲位置進行微調(diào)，保持送絲位置位于焊接熔池中心，保證焊接過程中熔池穩(wěn)定，焊接后焊縫接頭在空氣中冷卻到室溫；e)焊后對焊縫質(zhì)量進行檢查，利用五倍放大鏡對焊縫接頭外表面進行檢查和液體滲透檢查，焊縫成形良好，無損檢測合格，達到了預(yù)期效果。
2.—種屏蔽電機定子屏蔽套與下法蘭焊接所用的設(shè)備，其特征是:焊接機頭(I)上集成機械送絲機構(gòu)(2)和具備弧長控制功能鎢極氬弧焊槍(3);配合機頭(I)使用的工裝包括:環(huán)形導(dǎo)軌(5)、銅質(zhì)冷卻環(huán)(10)、支撐(4)、氣囊(7)以及托架(6);機頭(I)集成送絲機構(gòu)(2)和鎢極氬弧焊焊槍(3)，支撐(4)上部安裝焊機導(dǎo)軌(5)，支撐(4)下部安裝冷卻環(huán)(10)，托架(6)放置在下法蘭(8)上用于固定支撐(4)，氣囊(7)安裝于定子屏蔽套內(nèi)腔(9);焊接前將保證下法蘭⑶端面和屏蔽套(9)上邊緣平齊，冷卻環(huán)(10)軸向方向略低于焊縫。
【文檔編號】B23K9/167GK104493341SQ201410777335
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】李永劍, 李雅范, 劉大為, 李夢啟, 張韻曾, 宋丹, 張晨光, 杜雷 申請人:哈爾濱電氣動力裝備有限公司