[发明专利]一种核电站大型双层筒体单面焊双面成形焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核电站大型双层筒体单面焊双面成形焊接方法，属于核电站钢结构焊接技术领域。

背景技术

大型先进压水堆核电站CAP1400核电站反应堆厂房为双层安全壳结构，内壳为钢制安全壳CV，外壳为混凝土结构与SC结构组成的屏蔽墙。屏蔽墙的SC结构为双层筒体结构，内外层筒体之间距离约为1.1m，外半径23.985m，内半径22.885m，总高度约50m，不同标高处钢板厚度分别为20、25、40mm，钢板材质为Q345B，SC结构焊缝总长度约为2800m，包括横缝和立缝。由于内外层筒体之间布置有锚固钢筋和锚固钉等附件，人员无法进入筒体之间进行焊接作业，因此只能在外部进行单面焊双面成形焊接作业，设计文件要求SC结构进行全熔透焊接，且进行100％目视检测和比例不小于20％的超声检测。SC结构焊接目前尚无先例。

目前单面焊双面成型的焊接方法主要有手工电弧焊和钨极氩弧焊。手工电弧焊实现单面焊双面成形对焊工的技能要求非常高，并且焊接效率较低；钨极氩弧焊焊接效率也较低，且钨极氩弧焊对焊件组对要求非常高，发明专利《厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺》(申请公布号CN 106378516A)公开了一种厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，该焊接工艺要求组对间隙0～2mm、错边量0～2mm，但是在大型筒体结构现场施工过程中，往往会出现局部组对间隙和错边量超出上述范围的情况，因此无法满足上述组对要求。

发明专利《一种厚板单面焊接方法》(申请公布号CN 105643066A)公开了一种厚板单面焊接方法，该焊接方法所开设的坡口包括第一坡口和第二坡口，坡口加工比较复杂，而且需要在坡口铺设焊剂进行多丝埋弧焊，对于核电站筒体结构的横缝和立缝焊接需要采用专用设备保护焊剂，增加了成本。发明专利《一种中厚板对接单道单面焊双面成形高效焊接方法》(授权公告号CN 103551711B)提供了一种中厚板对接单道单面焊双面成形高效焊接方法，但该焊接方法需要双电弧复合热源打底，需要多台焊机和多个焊枪，导致焊机电源线繁多，增加了核电站现场复杂情况。发明专利《全自动熔化极富氩混合气体保护焊单面焊双面成形打底方法》(申请公布号CN 104096957A)公布了一种全自动熔化极富氩混合气体保护单面焊双面成形打底方法，该方法使用焊接机器人进行焊接，设备成本较高，并且机器人焊接方法对焊件组对间隙和组对错边量要求非常高，对于核电站大型筒体结构局部出现无法调整的较大间隙和错边量情况则不能保证焊接质量。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述技术现状，提供一种核电站大型双层筒体单面焊双面成形焊接方法，该焊接方法焊接效率高，成本较低，焊接坡口易于加工，焊后钢板变形小，在施工现场出现无法调整的较大间隙和错边量情况下也能保证焊接质量。

为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：

一种核电站大型双层筒体单面焊双面成形焊接方法，由于所述双层筒体内部空间受限而无法进行双面焊接，所述筒体上的焊缝包括对接的横缝和立缝，其特征在于，使用逆变式直流电源气体保护焊机进行焊接，保护气体为富氩混合气体，打底焊采用半自动焊，熔滴过渡方式为短路过渡+喷射过渡，焊枪进行摆动并在钝边处短暂停留；填充焊和盖面焊采用自动焊，熔滴过渡方式为脉冲喷射过渡。

本发明选取熔化极气体保护焊(MAG焊)，MAG焊易于实现单面焊双面成形，且焊接效率高；焊接保护气体选用82％氩气+18％二氧化碳(百分比为体积比例)的富氩混合气体，该气体的成本比氩气+氦气+二氧化碳混合气体低，且焊缝成形美观，焊缝熔深较深，焊接飞溅比纯二氧化碳气体焊接时明显降低；本发明焊接方法打底焊道采用半自动焊，以控制单面焊双面成形焊接质量，填充和盖面焊道则采用自动焊，以提高焊接效率。

针对核电站大型筒体结构所需焊接的横缝和立缝，设计焊缝坡口如下：

采用V形坡口，其中横缝坡口角度为45±5°，上部钢板坡口角度为35±2.5°，下部钢板坡口角度为10±2.5°，组对间隙为3～7mm，钝边为0～2mm；立缝坡口角度为50±5°，组对的两边钢板坡口角度均为25±2.5°，组对间隙为3～7mm，钝边为0～2mm。坡口角度偏小则焊枪摆动受限，背面成形困难，坡口角度过大则需要消耗较多的焊材。组对间隙小于3mm时，则容易产生未焊透现象。

本发明焊接方法采用的焊接工艺规范为：

焊接电源极性为直流反接，保护气体流量为18～25L/min，焊丝直径为1.2mm，焊丝干伸长为15～20mm；