[发明专利]核电站钢制安全壳的窄U型坡口及其自动焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及核电站的钢制安全壳，更具体地说，本发明涉及一种核电站钢制安全壳的窄U型坡口及其自动焊接方法。

背景技术

核电站钢制安全壳是重要核安全二级设备，至下而上由底封头、筒体、顶封头构成一个压力容器。整个钢制安全壳是将约260块平均厚度约44mm的弧形钢板在施工现场组焊而成，属核电建造领域中典型的大型焊接工程，其焊接效率和质量直接制约着核电站建造周期和建造成本。

有人发明了一种窄间隙坡口，其包括上坡口、下坡口和底部钝边，以提高焊接效率和焊缝质量。然而，该窄间隙坡口的上坡口与下坡口、下坡口与钝边的连接处均存在坡度突变点，不但对底部的组装间隙有极高的精度要求，还增加了焊接未熔合缺陷的发生几率；此外，经计算，该窄间隙坡口的实际坡口区域和焊接区域的最小面积为338.5mm²，最大面积为505.5mm²，平均面积为422mm²，由于其面积仍较大，相应的焊接加工周期较长、材料成本较高。

有鉴于此，确有必要提供一种焊接加工周期较短、材料成本较低且避免产生未熔合缺陷的核电站钢制安全壳的窄U型坡口及其自动焊接方法。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有核电站钢制安全壳的窄坡口中存在的不足，提供一种焊接加工周期较短、材料成本较低且避免产生未熔合缺陷的核电站钢制安全壳的窄U型坡口及其自动焊接方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站钢制安全壳的窄U型坡口，其包括底部凸台、弧面部和平面部，底部凸台与弧面部的底部相切连接，弧面部的顶部与平面部的底部相切连接。

本发明核电站钢制安全壳的窄U型坡口，由于其底部凸台与弧面部的底部相切连接，弧面部的顶部与平面部的底部相切连接，所以底部凸台的宽度，弧面部的高度和宽度均与弧面部半径相等。

作为本发明核电站钢制安全壳的窄U型坡口的一种改进，所述底部凸台的垂直高度为3～3.5mm。

作为本发明核电站钢制安全壳的窄U型坡口的一种改进，所述弧面部的半径为3～4mm。

作为本发明核电站钢制安全壳的窄U型坡口的一种改进，所述平面部的角度为2～4°，高度为30.8～41.6mm，宽度为1.1～3.0mm。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种核电站钢制安全壳的窄U型坡口的自动焊接方法，其包括如下步骤：

(1)使安全壳母材的相对端部形成窄U型坡口；

(2)对底部凸台和弧面部进行旋转摆动打底焊接，形成打底焊道；

(3)对平面部进行多层旋转摆动填充焊接，形成填充焊道；

(4)对平面部的顶部进行直线摆动盖面焊接，形成盖面焊道。

作为本发明核电站钢制安全壳的窄U型坡口的自动焊接方法的一种改进，在步骤(2)之前，先在底部凸台的底部安装衬垫，可降低组装间隙的精度要求，并可降低焊接过程中烧穿的风险。

作为本发明核电站钢制安全壳的窄U型坡口的自动焊接方法的一种改进，所述衬垫为陶瓷衬垫或铜衬垫，其宽度为25～40mm，高度为5～12mm。

作为本发明核电站钢制安全壳的窄U型坡口的自动焊接方法的一种改进，所述衬垫采用耐高温粘胶安装固定于底部凸台的底部。

作为本发明核电站钢制安全壳的窄U型坡口的自动焊接方法的一种改进，步骤(2)中，所述打底焊接时，衬托打底焊接熔敷金属的凹槽宽度为5～10mm，最大高度为1～3mm。

作为本发明核电站钢制安全壳的窄U型坡口的自动焊接方法的一种改进，所述步骤(2)的打底焊接参数设定如下：平均电流70～130A，电压18～23V，焊接速度5～12cm/min；焊接过程中，扁平喷嘴固定不动，弯曲导电嘴以自身轴线I-I为中心进行对称旋转，弯曲导电嘴的弯曲角度为6～12°，电弧从坡口一侧旋转至另一侧经过的角度为30～50°，电弧从坡口一侧旋转至另一侧经过的角速度为190～240°/s，电弧在坡口两侧的停留时间为0.5～1.0s。