[发明专利]焊接设备及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其是涉及用于核电站主回路窄间隙自动焊的焊接设备及其使用方法。

背景技术

核电站主回路窄间隙自动焊，是核电站安装施工过程中的关键技术。这种焊接的管道壁厚通常在60～100mm之间，由于焊接过程中的收缩焊缝通常在6～10mm之间。鉴于焊接时热输入适中、焊接效率高，并且适合于全位置焊接，所以在核电站安装施工过程中，窄间隙自动焊得到大力推广应用。

然而，现有的核电站主回路窄间隙自动焊存在一些技术难题。例如，气体流量的调节问题、焊炬的冷却问题，以及焊接设备与外围环境的匹配及适应问题。这些技术问题都是值得本领域的技术人员去进一步研究的。

为了解决上述问题，本领域的技术人员从改变焊炬的方面提出了多种解决方案。

第一种，焊接设备采用气体外部保护焊炬。在这种焊接设备中，采用钨极深入焊缝实施焊接，气体保护罩在外部进行保护。气体保护罩一般采用耐高温玻璃。然而，这种焊接设备或焊接方法也存在缺陷，缺陷在于，保护气体无法近距离对熔池进行保护，从而导致焊接质量不稳定；而且由于是外部远距离保护熔池，所以需要的气体流量就要比近距离保护的大很多。气体用量大，成本很高；而且焊接过程易受外部气体扰动的影响。

第二种，焊接设备采用扁焊炬，这种焊炬是把焊炬的下部做成窄扁形，厚度较小，能够深入窄间隙焊缝中对熔池进行近距离保护。这种焊炬的缺点在于：1、为了起到保护效果，扁焊炬在周向方向上一般都做得比较长，所以在焊接过程中观察熔池不方便，不利于操作人员的调整；2、由于需要深入焊缝焊接，扁焊炬高度一般比较大，在70～80mm左右，但是当焊接到焊缝表面的时候，需要的空间就比较大，不利于核电现场实施焊接；3、这种焊炬必须采用水冷方式来冷却，但是水冷方式往往把钨极的保护分为了前后两部分，气路相对来说比较复杂。

第三种，是由法国FRAMATOME公司研发的窄间隙焊接设备，见欧洲专利文献EP0870567A1。这种设备采用扁焊炬；而且随着间隙被填平到一定水平，将原来的较长、即较大尺寸的气罩替换成中等尺寸的气罩；随着间隙越向上填平，再用较短尺寸的气罩替换中等尺寸的气罩。在整个焊接过程中，需要替换至少三次气罩，非常繁琐。另外，除了替换气罩外，每次还必须同时更换带电极的电极夹持件，该电极夹持件是由壳体、连接旋钮和电极紧固件构成的组件，因此替换起来也相当复杂。

另外，法国FRAMATOME公司研制的这种焊接设备，对扁焊炬下部枪体的冷却问题也没有给出具体的解决方案。

鉴于核电站主回路对焊接质量要求很高，而上面描述的三种焊接设备或焊接方法都会给焊接质量带来不少问题，因此有必要研制一种新的焊接设备来提高焊接质量。

发明内容

为解决上述焊接设备带来的焊接质量问题，本发明提出一种新的焊接设备，该焊接设备包括两种焊炬：扁焊炬和标准焊炬；当对焊缝的深部进行焊接时，所述焊接设备采用所述扁焊炬进行焊接，当对所述焊缝的浅部进行焊接时，所述焊接设备采用所述标准焊炬进行焊接；

所述扁焊炬包括绝缘外壳、焊炬基体、扁焊炬中部绝缘体、扁焊炬下部枪体和依次贯穿前述部件的电极组件；所述绝缘外壳包套所述焊炬基体，进/出水口接头及进气口接头穿过所述绝缘外壳与所述焊炬基体接通；所述扁焊炬中部绝缘体的一端面与所述焊炬基体连接，而另一端面与所述扁焊炬下部枪体的连接部连接；在所述焊炬基体和扁焊炬中部绝缘体的内部以及所述扁焊炬下部枪体的上部设置有用于冷却水循环的通路以及用于保护气体通过的通路；所述扁焊炬下部枪体除连接部以外呈中空的扁平状，在该扁平状结构的内部设置有容电极通过的绝缘管以及使保护气体平流化的气体过滤网；

所述标准焊炬包括绝缘外壳、焊炬基体、标准焊炬中部绝缘体、气体保护罩和依次贯穿前述部件的电极组件；所述绝缘外壳包套所述焊炬基体，进/出水口接头及进气口接头穿过所述绝缘外壳与所述焊炬基体接通；所述标准焊炬中部绝缘体包括上、下两部分，上部分与所述焊炬基体连接，下部分与所述气体保护罩连接；在所述焊炬基体的内部以及所述标准焊炬中部绝缘体的上部设置有用于冷却水循环的通路以及用于保护气体通过的通路；在所述标准焊炬中部绝缘体的下部分中设置有气体过滤网。

优选地，当焊缝深度≥25～30mm时，采用扁焊炬进行焊接；当焊缝深度＜25～30mm时，采用标准焊炬进行焊接。

更优选地，当焊缝深度≥25mm时，采用扁焊炬进行焊接；当焊缝深度＜25mm时，采用标准焊炬进行焊接。