[发明专利]托卡马克真空室全位置窄间隙焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及核聚变装置制造领域，具体是一种托卡马克真空室全位置窄间隙焊接方法。

背景技术

作为国内首件大型托卡马克聚变装置的核心安全部件，真空室具有技术要求高、建造难度大等特点。真空室由扇形段和用于克服扇形段间直接转配焊接困难的补偿块现场焊接而成，为内外层各两条环缝的变间距双层壳体复杂截面焊接结构，必须全位置焊接且焊缝质量要求极为严格。目前国内还没有大型托卡马克双层复杂截面真空室的焊接方法研究先例。

发明内容    本发明的目的是提供一种托卡马克真空室全位置窄间隙焊接方法，以解决现有技术在大型托卡马克双层真空室现场装配焊接方面存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

托卡马克真空室全位置窄间隙焊接方法，其特征在于：在真空室内层壳体上设置柔性导轨和定型导轨,所述定型导轨应用于大曲率过渡段并具有固定形状, 柔性导轨应用于其余弧段并可根据真空室内层壳体局部曲率的变化而变化; 焊接小车安装在柔性导轨、定型导轨上并沿导轨滚动行走进行变间距双层结构的周向全位置焊接;所述柔性导轨和定型导轨为焊接小车提供支撑、定位和导向。

所述的托卡马克真空室全位置窄间隙焊接方法，其特征在于：所述柔性导轨和定型导轨分别通过与自身固联的真空吸盘吸附在无磁的真空室内层壳体上，所述真空吸盘通过真空泵将其内腔抽气至真空状态后具有吸附力。

所述的托卡马克真空室全位置窄间隙焊接方法，其特征在于：焊接小车上安装有扁气嘴以实现窄间隙条件下焊接时钨极的气体保护；焊接小车除可沿柔性导轨和定型导轨行走之外，也可水平调整以实现内、外层补偿块两侧焊缝的焊接，以及垂直方向上适应双层结构间距的变化，并在焊接过程中具有弧长自动控制功能。

本发明方案合理，操作方便，能很好地适应无磁材料的变间距双层复杂轮廓全位置窄间隙焊接，且自动化程度高、焊接质量好。

附图说明

图1为真空室两扇形段及其之间补偿块的结构示意图。

图2为真空室两扇形段及其之间补偿块的局部焊接结构示意图。

图3为双层焊缝截面示意图。

图4为本发明应用于真空室扇形段A和外层补偿块焊接的剖切示意图。

图5为本发明应用于真空室扇形段A和外层补偿块焊接的局部示意图。

图6为本发明的柔性导轨系统示意图。

图7为本发明的定型导轨系统示意图。

图8为本发明的焊接小车示意图。

具体实施方式

对于具有图1～图3所示特征的真空室扇形段A、扇形段B和外层补偿块1、内层补偿块2之间的周向全位置焊接，采用了包含图4、图5所示的焊接方法，其中涉及的关键焊接系统部件如图6～图8所示。

焊接小车7沿着吸附于真空室内层壳体4上的柔性导轨9和定型导轨8行走，进行变间距双层结构的周向全位置焊接。定型导轨8用于图4所示位置的双层窗口领圈3及其与双层壳体（内层壳体4、外层壳体6）的过渡连接段，以及与之对应的上部过渡连接段；柔性导轨用于除此两过渡段之外的所有其余位置，并根据所在焊接位置的内层壳体4的曲率而变化其形状，图4示出了其在某曲率位置的工作形状。

柔性导轨9、定型导轨8通过与其固联的真空吸盘901、真空吸盘801吸附在无磁的真空室内层壳体4上；真空吸盘901、真空吸盘801由真空泵通过抽气管902、抽气管802将其内腔抽气至真空状态后具有较强的吸附功能，可满足焊接小车全位置作业要求。

特制的扁气嘴704安装于焊接小车7上以实现窄间隙条件下焊接时钨极的气体保护。焊接小车7除可通过滚轮组702沿柔性导轨9、定型导轨8即Y向行走外，也可通过水平导轨701沿X向调整以实现内（外）补偿块两侧坡口的焊接，以及通过垂直导轨703沿Z向调整以适应双层结构间距的变化，并在焊接过程中具有弧长自动控制功能，从而满足所有四条焊缝401、601的高质量焊接。