[发明专利]核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝自动跟踪式激光焊接方法

说明书

本发明涉及一种核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝自动跟踪式激光焊接方法，采用连续激光焊接工艺方法，适用母材厚度＜1mm，焊缝长度小于4000mmm，I型坡口，装配间隙小于0.1mm；采用微细焊缝跟踪仪进行实时自动跟踪，完成微细长程焊缝焊接过程中光束自动调整工作。本发明通过带有微细焊缝跟踪装置的连续激光工艺，配以精准送丝及收弧控制技术，有效的避免了传统钨极氩弧热输入量大、焊接变形大、工艺尺寸精度不高，稳定性差，以及现有激光焊接方法焊接微细长程焊缝易焊偏、送丝位置不准确、收弧质量不佳等缺点。本发明有效的保证了核主泵反应堆冷却剂泵部件设计要求。该成果在工程上具有很高的应用价值。

技术领域：

本发明涉及一种核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝自动跟踪式激光焊接方法。

背景技术：

核反应堆冷却剂泵是核电机组冷却系统关键部件，其功能是使冷却剂形成强制循环，将反应堆中产生的热量传送至蒸汽发生器。屏蔽式主泵电机为立式，水冷，鼠笼结构，定子绕组与转子绕组通过定、转子屏蔽套与高压介质隔离开。定子、转子屏蔽套之间形成的腔室与泵腔相通，承受反应堆冷却剂系统的压力，因此屏蔽套具有严格的密封性能以及耐蚀、耐热、抗疲劳等性能要求。

屏蔽套是由两块屏蔽套板材拼接而成的筒件。屏蔽套板材材料牌号为镍基合金ASTM B-575 C276，屏蔽套板材厚度0.38mm-0.76mm，长度为2400mm-3700mm，两张屏蔽套板材装配间隙0mm-0.1mm，焊缝结构属于微细长程焊缝。

目前国际上已应用于核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝的工艺方法仍以热输入量大、稳定性不高、低效的钨极氩弧填丝焊接方法为主。钨极氩弧焊制造工艺在焊接微细长程焊缝时存在尺寸精度不高、变形量大，且易焊漏等缺点。

激光焊接具有热输入低、变形小，且高质高效等技术特点，如能实现屏蔽套激光焊接，形成具有自主制造能力的屏蔽套激光焊制造工艺技术，将突破屏蔽套焊接国外技术垄断，实现我国核电行业核心产品部件的升级换代和自主创新。目前我国国内已部分开展基于超薄板激光焊的研究工作，但是目前的研究多是基础性工艺研究，以焊接小尺寸试板为主，对于长度尺寸近4000mm的产品构件，激光焊接工艺仍存在焊缝跟踪问题技术难点。

大型薄壁结构件焊缝的特点是焊缝行程长，间隙狭窄，且高度差微小，属于微细长程焊缝，由于激光焊光斑尺寸小，因此光斑与焊缝轨迹极易出现偏差，加之激光焊焊接速度较快，如采用肉眼或摄像头观察，即便发现光斑与焊缝出现偏差，也不具备时间调整。因此采用激光焊接长程微细焊缝极易出现因光束与焊缝偏差而导致的未焊透未熔合等缺陷产生。

发明内容：

本发明的目的是提供一种核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝自动跟踪式激光焊接方法，避免激光焊接微细长程焊缝过程中存在激光光束与焊缝轨迹偏差，从而造成焊缝不合格问题的出现。

本发明的技术方案为：一种核反应堆冷却剂泵微细长程焊缝自动跟踪式激光焊接方法：

(1)采用连续激光焊接工艺方法，连续激光焊接是指是利用恒定功率的高能量密度激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。适用母材厚度＜1mm，焊缝长度小于4000mmm，I型坡口，装配间隙小于0.1mm；

(2)采用微细焊缝跟踪仪进行实时自动跟踪，完成微细长程焊缝焊接过程中光束自动调整工作；

(3)焊接参数：采用正离交法，即激光光源的焦点位于焊接工件表面以上，焦点与工件距离范围即离焦量为+5～+8mm；连续激光输出功率设置为400w～700w；焊接速度300～400mm/min；焊接保护气体采用氩氦混合气，成分50％Ar+50％He，气体流量25～35CHF；焊接工件背面保护气体采用高纯氩气，纯度≥99.999％，气体气流量25～35CHF；焊接时连续填加实芯焊丝，送丝速度350～500mm/min；

(4)微细长程焊缝焊接使用的焊丝直径最细为0.5mm，导丝嘴与熔池距离设置为8-10mm；