CN113714606B - 一种激光焊焊接接头缺陷tig熔修工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于熔修工艺方法，具体涉及一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法。它包括：步骤1：模拟焊接；步骤2：清理；步骤3：固定及安装摄像头；步骤4：通入氩气；步骤5：焊工利用自制加长焊枪进行熔修焊，采用拟定最小、最大电流分别进行试验件的焊接，喷嘴气流量10～15L/min；步骤6：检测；步骤7：缺陷检查；步骤8：真实焊接并补焊，前述方法进行真实焊接，对于焊接中出现的缺陷用熔修焊缝的过程对真实焊缝对应的缺陷进行补焊。本发明的效果是：进行焊接过程中焊缝及邻近母材的气体保护，防止氧化；焊接过程稳定，热输入低，熔修后焊缝质量良好，同时焊缝形状得到了改善，减小了根部应力集中，保证焊缝质量。

Description

一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法
技术领域
本发明属于熔修工艺方法，具体涉及一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法。
背景技术
乏燃料组件的安全贮存是核电行业重点关注的问题，乏燃料贮存格架作为湿法贮存乏燃料组件的最主要设备，在核电厂、后处理厂中应用广泛。随着我国核电行业的快速发展，乏燃料贮存格架市场需求巨大，目前，已完成了乏燃料贮存格架设备的国产化，而针对新型乏燃料贮存格架的结构形式在制造工艺方面也提出了新的要求。
新型乏燃料贮存格架组成，采用模块化的贮存套管通过连接板进行焊接连接，再通过下端及周围固定组件进行焊接固定的结构，贮存套管组焊见图1。贮存套管由方管与***包壳、内部包壳组成。
连接板与方管焊接结构见图2，焊缝位于方管R角区域，该处焊缝组对时存在以下问题：
a)方管成形后R区外圆角不易确保尺寸均匀无偏差；
b)由于连接板板薄，沿长度方向两侧棱边需倒圆角与方管R区外圆角组对贴合，连接板两侧棱边倒圆角难度大，尺寸不易保证整长范围内均匀；
c)方管高度约4米，成形后平面度及垂直度不易保证，导致方管出现扭曲等现象。
以上原因均会导致连接板与方管组对不能紧密贴合，出现一定间隙，激光焊对组对间隙特别敏感，一般小于0.1mm，若超出该范围焊后易在焊缝根部产生未熔合、根部收缩缩沟缺陷。
由于该产品高度约4米，激光焊接时设备立式焊接，若激光焊后出现缺陷(咬边、未熔合、根部收缩缩沟)，尤其是背面焊缝，无法直接采用手工焊进行熔修。根部缺陷的存在易产生应力集中，应力集中对接头的疲劳性能有不利影响。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，该方法主要解决激光焊焊接接头表面缺陷采用TIG熔修工艺方法消除的问题。TIG焊电弧能量集中、焊接过程稳定性好及焊接变形小等优点，因此，本发明利用TIG熔修焊进行激光焊焊接接头背面缺陷的消除，从而降低接头应力集中程度，提高接头疲劳性能。
本发明是这样实现的：一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，包括下述步骤：
步骤1：模拟焊接
步骤2：清理；
步骤3：固定及安装摄像头；
步骤4：通入氩气；
步骤5：焊工利用自制加长焊枪进行熔修焊，采用拟定最小、最大电流分别进行试验件的焊接，喷嘴气流量10～15L/min；
步骤6：检测，对TIG熔修区域分别按照NB/T 20003.7-2010和NB/T 20003.4-2010进行目视和液体渗透检测，若结果显示补焊焊缝满足相关标准要求，则判定为合格焊缝；若结果显示不合格，进行缺陷检查；
步骤7：缺陷检查，针对不同缺陷熔修后接头分别切取金相、晶间腐蚀试样，采用金相法分别测量最小、最大电流熔修焊缝熔深，试验件焊缝存在的模拟根部收缩缩沟和未熔合缺陷，采用产品最大和最小电流通过TIG熔修后，方管与连接板焊缝存在的模拟缺陷已完全消除，且熔修焊缝不存在新的缺陷，记录下熔修焊缝的所有过程；
步骤8：真实焊接并补焊，前述方法进行真实焊接，对于焊接中出现的缺陷用熔修焊缝的过程对真实焊缝对应的缺陷进行补焊。
如上所述的一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其中，所述的步骤1包括，
采用与产品同种规格、同种材料、同种结构的连接板与方管焊接试验件进行模拟焊接。
如上所述的一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其中，所述的步骤1包括，首先将连接板与方管采用激光焊焊接，在试验件焊缝中制造深度约为0.5mm～0.6mm的根部收缩缩沟、深度约为0.3mm的未熔合模拟缺陷。
如上所述的一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其中，清除接头激光焊后焊缺陷区域的油污、表面氧化物及金属蒸汽残存污染物，将待熔修部位采用钢丝刷进行清理，然后采用有机溶剂擦拭干净。
如上所述的一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其中，所述的有机溶剂为丙酮或无水乙醇。
如上所述的一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其中，所述的步骤3包括，将试件进行固定，要求将试验件放置于距离焊工4m～4.5m远处，将摄像头组放置于待熔修焊区域的前端。
如上所述的一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其中，所述的步骤4包括，将气体保护装置固定于待熔修焊部位焊缝的背面，通入氩气，纯度要求≥99.99％，气流量15～20L/min，保护装置应与试件贴合紧密，避免漏气影响保护效果。
如上所述的一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其中，所述的步骤5包括，焊接过程中通过显示屏幕观察焊枪与焊缝对准位置及喷嘴距离，调整焊枪角度确保熔修位置在既定区域，避免伤及邻近母材。
本发明的效果是：1)通过对常规TIG焊枪进行改造，实现了由于结构空间限制无法采用常规TIG焊实施熔修的问题；
2)通过制作一组摄像头组合，多角度实时观察保证了焊接过程中及时对焊接速度及焊枪角度进行调整；
3)制作专用气体保护装置进行焊接过程中焊缝及邻近母材的气体保护，防止氧化；
4)利用TIG熔修消除激光焊后缺陷，焊接过程稳定，热输入低，熔修后焊缝质量良好，同时焊缝形状得到了改善，减小了根部应力集中，进一步保证焊缝质量。
附图说明
图1乏燃料贮存格架组焊过程；
图2连接板与方管焊接结构；
图3激光焊T型接头背面缺陷采用TIG熔修消除方法的流程图；
图4TIG熔修的结构示意图；
图5TIG熔修焊接过程操作示意图
图6连接板与方管TIG熔修后焊缝表面照片
图7连接板与方管焊缝TIG熔修后的横截面金相照片；
图中1.焊枪 2.连接板 3.方管
具体实施方式
如附图3-7所示，一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，包括下述步骤：
步骤1：采用与产品同种规格、同种材料、同种结构的连接板与方管焊接试验件进行模拟焊接，首先将连接板与方管采用激光焊焊接，在试验件焊缝中制造深度约为0.5mm～0.6mm的根部收缩缩沟、深度约为0.3mm的未熔合模拟缺陷。
步骤2：清除接头激光焊后焊缺陷区域的油污、表面氧化物及金属蒸汽残存污染物，将待熔修部位采用钢丝刷进行清理，然后采用有机溶剂(丙酮或无水乙醇)擦拭干净。
步骤3：将试件采用专用工装进行固定，并要求将试验件放置于距离焊工4m～4.5m远处，将摄像头组放置于待熔修焊区域的前端。
步骤4：将气体保护装置固定于待熔修焊部位焊缝的背面，通入氩气，纯度要求≥99.99％，气流量15～20L/min，保护装置应与试件贴合紧密，避免漏气影响保护效果。
步骤5：焊工利用自制加长焊枪进行熔修焊，采用拟定最小、最大电流分别进行试验件的焊接，喷嘴气流量10～15L/min。焊接过程中通过显示屏幕观察焊枪与焊缝对准位置及喷嘴距离，调整焊枪角度确保熔修位置在既定区域，避免伤及邻近母材。
步骤6：对TIG熔修区域分别按照NB/T 20003.7-2010和NB/T 20003.4-2010进行目视和液体渗透检测，结果显示补焊焊缝满足相关标准要求，均为合格焊缝。
步骤7：针对不同缺陷(未熔合、根部缩沟)熔修后接头分别切取金相、晶间腐蚀试样。采用金相法分别测量最小、最大电流熔修焊缝熔深。试验件焊缝存在的模拟根部收缩缩沟和未熔合缺陷，采用产品最大和最小电流通过TIG熔修后，方管与连接板焊缝存在的模拟缺陷已完全消除，且熔修焊缝不存在新的缺陷。试验件中的模拟缺陷与实际产品中缺陷的尺寸无法保证完全一致，但方管与连接板试验件焊缝缺陷的最大深度大于产品焊缝缺陷的最大深度，且试验件焊缝的TIG熔修与产品焊缝的方法、参数、位置、焊接设备均相同。因此产品方管与连接板采用TIG熔修的工艺方法能够去除焊缝存在的根部收缩缩沟和未熔合缺陷。通过金相法测得采用最大和最小电流进行TIG熔修焊的熔深为0.70mm～1.80mm。金相检测中熔修焊缝及热影响区未见显微裂纹及异常组织，满足NB/T 20002.3-2013相关要求。通过进行焊态、敏化态晶间腐蚀试验检测，所有试样均未见晶间腐蚀倾向，满足GB/T 4334-2008的相关要求。
步骤8：结果显示，采用TIG熔修焊消除激光焊焊缝未熔合、根部缩沟缺陷的方案可行。
步骤9：将TIG熔修焊方法应用至实际产品验证其效果，采用已完成激光焊的整台产品，将其卧式放置，标记待熔修缺陷位置，采用与试验件相同的方案进行熔修焊，焊后焊缝表面成型质量较好，焊缝白亮无氧化，焊缝表面平整，与邻近母材过渡平滑，按照NB/T20003.7-2010进行目视检测，结果显示满足相关标准要求，均为合格焊缝。

Claims (6)

1.一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：模拟焊接
步骤2：清理；
步骤3：固定及安装摄像头；
步骤4：通入氩气；
步骤5：焊工利用自制加长焊枪进行熔修焊，采用拟定最小、最大电流分别进行试验件的焊接，喷嘴气流量10～15L/min；
步骤6：检测，对TIG熔修区域分别按照NB/T 20003.7-2010和NB/T 20003.4-2010进行目视和液体渗透检测，若结果显示补焊焊缝满足相关标准要求，则判定为合格焊缝；若结果显示不合格，进行缺陷检查；
步骤7：缺陷检查，针对不同缺陷熔修后接头分别切取金相、晶间腐蚀试样，采用金相法分别测量最小、最大电流熔修焊缝熔深，试验件焊缝存在的模拟根部收缩缩沟和未熔合缺陷，采用产品最大和最小电流通过TIG熔修后，方管与连接板焊缝存在的模拟缺陷已完全消除，且熔修焊缝不存在新的缺陷，记录下熔修焊缝的所有过程；
步骤8：真实焊接并补焊，前述方法进行真实焊接，对于焊接中出现的缺陷用熔修焊缝的过程对真实焊缝对应的缺陷进行补焊；
所述的步骤1包括，
采用与产品同种规格、同种材料、同种结构的连接板与方管焊接试验件进行模拟焊接；
所述的步骤1包括，首先将连接板与方管采用激光焊焊接，在试验件焊缝中制造深度为0.5mm～0.6mm的根部收缩缩沟、深度为0.3mm的未熔合模拟缺陷。
2.如权利要求1所述的一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其特征在于：清除接头激光焊后焊缺陷区域的油污、表面氧化物及金属蒸汽残存污染物，将待熔修部位采用钢丝刷进行清理，然后采用有机溶剂擦拭干净。
3.如权利要求2所述的一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其特征在于：所述的有机溶剂为丙酮或无水乙醇。
4.如权利要求3所述的一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其特征在于：所述的步骤3包括，将试件进行固定，要求将试验件放置于距离焊工4m～4.5m远处，将摄像头组放置于待熔修焊区域的前端。
5.如权利要求4所述的一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其特征在于：所述的步骤4包括，将气体保护装置固定于待熔修焊部位焊缝的背面，通入氩气，纯度要求≥99.99％，气流量15～20L/min，保护装置应与试件贴合紧密，避免漏气影响保护效果。
6.如权利要求5所述的一种激光焊焊接接头缺陷TIG熔修工艺方法，其特征在于：所述的步骤5包括，焊接过程中通过显示屏幕观察焊枪与焊缝对准位置及喷嘴距离，调整焊枪角度确保熔修位置在既定区域，避免伤及邻近母材。
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