提高小支管承插焊疲勞壽命的焊接工藝的製作方法
2023-05-17 04:04:51 1
專利名稱：提高小支管承插焊疲勞壽命的焊接工藝的製作方法
技術領域：
本發明是關於焊接工藝的，特別涉及一種小支管開坡口承插焊的焊接工藝。
背景技術：
在核電站中有很多管件連接，主管與支管和法蘭與支管之間連接的時候，由於管子口徑不一致，無法施行對接焊，且需要施行承插焊。傳統的承插焊是把小支管套在主管或法蘭裡進行焊接，其焊縫為角焊縫。由於支管與法蘭和主管焊前是承插裝配，焊後焊根是薄弱部位。使用傳統的承插焊工藝時，在低應力振動條件下易於在焊根處產生疲勞裂紋。在實際的核電運行的小支管中，也主要是低應力的情況，而目前的失效統計數據也表明焊根 處開裂是主要的失效形式。導致小支管承插焊失效的主要方式有應力腐蝕、設計缺陷、熱疲勞、腐蝕磨蝕和振動疲勞；其中振動疲勞是主要失效的方式。在振動條件下，由於焊根處應力最大，易產生裂紋，並最終導致開裂，使含有輻射性的物質洩漏進而危害核電站的正常運行。因此，需要對目前小支管承插焊焊接工藝進行合理改進，使得在振動條件下能降低小支管承插焊焊根處的應力，提高小支管的剛度，並使焊根不易產生振動裂紋，以提高小支管承插焊疲勞壽命，增加核電站的安全保障。
發明內容
本發明的目的是，提供一種安全穩定的提高小支管承插焊疲勞壽命的焊接工藝，使小支管焊根處更加穩固，並不容易在振動條件下發生疲勞失效，提高振動疲勞壽命。為了提高承插焊小支管焊根處的疲勞壽命，關鍵是降低焊根處的應力集中以及提高小支管的剛度，而開坡口能降低小支管焊根處的應力，並提高小支管的剛度。本發明提高小支管承插焊疲勞壽命的焊接工藝採用開坡口焊接工藝方法，使支管焊根處更好地冶金熔合，具體步驟是(I)將法蘭或主管中心孔徑的上沿開一環V型坡口，坡口角度為45°，坡口深度5mm ；(2)將小支管放置於與法蘭盤或主管中心孔徑垂直且軸向間隙為I 2mm的位置；(3)小支管承插焊採用5層焊接，焊接方式為鎢極惰性氣體保護焊；焊接時為保證焊根處熔透，由裡向外的第一、二層焊接電流要高於其後的焊接電流，為100A，電壓為12V;第三至五層的焊接電流為80A，電壓為12V，要求層間溫度為100 120°C ;焊接最後一層即第五層時，承插焊沿管壁的長度要長一些。所述步驟⑶的鎢極惰性氣體保護焊選用焊嘴直徑為012mm，鶴棒直徑為02.5mm，焊槍氬氣流量為9 10L/min。所述步驟(3)層間溫度的測量採用遠紅外測溫儀。本發明的有益效果是，提供了一種安全穩定的提高小支管承插焊疲勞壽命的焊接工藝，降低了小支管承插焊焊根處的開裂機率，提高了焊趾處的疲勞性能，也提高了小支管承插焊的安全係數，使小支管焊根處更加穩固，不容易在振動條件下發生疲勞失效，提高了振動疲勞壽命，保證了核電站的安全。
圖I是本發明小支管與法蘭承插焊的結構示意圖；圖2是本發明法蘭的立體圖；圖3是圖2剖面圖；圖4是小支管與法蘭承插焊接順序示意圖；圖5是小支管與主管承插焊接順序示意圖。本發明的附圖標記為I——小支管 2——承插焊3——法蘭 4——螺孔5——坡口6——主管
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步描述。實施例II、機具和焊接材料(I)焊接設備應選用特性良好的逆變式焊機(2)小支管為304L不鏽鋼，尺寸為19. 4X4mm，焊絲使用前應保證其表面無油、垢等贓物。2、焊前準備(I)坡口製備①坡口形狀及尺寸見圖2-3，其中承插焊法蘭開一個環V型坡口，坡口角度為45。，坡口深度5mm。②坡口製備以機械加工的方式。③坡口及內外壁兩側的鏽、油、垢等汙物清理乾淨，露出金屬光澤。(2)對口裝配①小支管與法蘭盤底端的軸向間隙為I 2mm，如圖4所示。3、焊接工藝(I)採用鎢極氬弧焊(TIG)的方法，採用308L實芯焊絲，其焊接工藝參數見表I。表I
權利要求
1.一種提高小支管承插焊疲勞壽命的焊接エ藝，具有如下步驟。
(1)將法蘭或主管中心孔徑的上沿開ー環V型坡ロ，坡ロ角度為45°，坡ロ深度5mm; (2)將小支管放置幹與法蘭盤或主管中心孔徑垂直且為I 2_的位置。
(3)小支管承插焊採用5層焊接，焊接方式為鎢極惰性氣體保護焊；焊接時為保證焊根處熔透，由裡向外的第一、ニ層焊接電流要高於其後的焊接電流，為100A，電壓為12V;第三至五層的焊接電流為80A，電壓為12V，要求層間溫度為100 120°C ;焊接最後ー層即第五層時，承插焊沿管壁的長度要長ー些。
2.根據權利要求I的提高小支管承插焊法蘭疲勞壽命的焊接エ藝，其特徵在於，所述步驟(3)的鎢極惰性氣體保護焊選用焊嘴直徑為012mm，鎢棒直徑為02.5mm，焊槍氬氣流量為 9 10L/min。
3.根據權利要求I的提高小支管承插焊疲勞壽命的焊接エ藝，其特徵在於，所述步驟(3)層間溫度的測量採用遠紅外測溫儀。
全文摘要
本發明公開了一種提高小支管承插焊疲勞壽命的焊接工藝，步驟為(1)將法蘭或主管中心孔徑的上沿開一環V型坡口；(2)將小支管置於與其中心孔徑垂直且軸向間隙為1～2mm的位置；(3)採用5層焊接，為鎢極惰性氣體保護焊；由裡向外的第一、二層焊接電流要高於其後的焊接電流，為100A，電壓為12V；要求層間溫度為100～120℃；焊接第五層時，承插焊沿管壁的長度要長一些。本發明提高了焊根處的疲勞性能，使小支管焊根處更加穩固，提高了振動疲勞壽命。
文檔編號B23K9/167GK102632326SQ20121008059
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者修俊傑, 徐連勇, 荊洪陽, 韓永典 申請人:天津大學