[发明专利]核反应堆内导向筒导向鞘的激光焊接方法

说明书

本发明属于焊接技术领域，公开了一种核反应堆内导向筒导向鞘的激光焊接方法，包括如下步骤：（1）对导向鞘焊接件的对接面进行机加工，对接面加工精度达到目视检验无缺陷，液体渗透检验无缺陷；（2）通过夹具将导向鞘焊接件钝边定位后夹紧，对接面间隙≤0.02mm；（3）在焊缝长度方向上定位焊接件；（4）在氮气保护下对导向鞘焊接件的对接缝进行激光焊接；（5）焊接完成后在400℃±15℃的温度下进行保温处理2小时以上。本发明焊接过程简单，焊接速度快，焊接成形优良、理化性能良好，变形可控，工作环境安全。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别是一种核反应堆内导向筒导向鞘的激光焊接方法。

背景技术

导向筒组件是核反应压水堆堆内构件中一个极为重要的部件，其制造精度要求高，对焊接变形的控制要求严苛。在1000MW压水堆中导向筒数量通常为69套，每套导向筒中包含有8套导向鞘组件（或称“双联管组件”，4套45°导向鞘和4套90°导向鞘），每个机组中包含552套导向鞘组件。1400MW的压水堆型中数量更多，为712套。

现有的焊接方法是通过真空电子束焊接，由于其材料为奥氏体不锈钢，在真空条件下的电子束焊接，可以实现高焊速、低线能量、无污染的焊接。焊接变形小，焊缝成形良好。

然而，现有的真空电子束焊接方法，需要在装配工位完成装配后，移入真空室，再进行抽真空操作，真空度达到极高要求之后方能施焊，焊后，需进行充气操作，回复常压后方能取出焊件进行后续检验和加工。真空室装配、抽真空、充气等操作步骤复杂，需要的时间是焊接时间的数倍甚至十数倍，对于数量巨大的导向鞘组件的焊接来说，效率低下。另外，真空电子束焊接必须增加X射线防护，有安全隐患。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种核反应堆内导向筒导向鞘的激光焊接方法，实现在非真空环境下的激光焊接，焊接过程操作简单，成形优良、理化性能良好，变形可控。

本发明采取的技术方案是：

一种核反应堆内导向筒导向鞘的激光焊接方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）对导向鞘焊接件的对接面进行机加工，对接面加工精度达到目视检验无缺陷，液体渗透检验无缺陷；

（2）通过夹具将导向鞘焊接件钝边定位后夹紧，对接面间隙≤0.02mm；

（3）在焊缝长度方向上定位焊接件；

（4）在氮气保护下对导向鞘焊接件的对接缝进行激光焊接；

（5）焊接完成后在400℃±15℃的温度下进行保温处理2小时以上。

进一步，所述第（2）中的装配公差控制在0.02mm以内。

进一步，所述第（3）步的中定位为焊接定位，在焊缝上定位至少三处位置，定位焊接为激光焊接，定位焊接在氮气环境下进行。

进一步，：所述第（3）步的中定位是通过夹紧装置完成的，所述夹紧装置在焊缝全长度方向上施加均匀预紧力实现定位。

进一步，所述第（4）步还包括将所述导向鞘焊接件进行预热的步骤，预热温度≥15℃。

进一步，所述第（4）步中的激光焊接位置为平焊或横焊，焊接道间温度≤175℃，焊接激光功率为1kw±0.5kw，离焦量为-1至+10 mm/KW，焊接速度为80±30mm/s，焊接激光以连续波和多模激光束方式发射。

进一步，所述焊接激光射束轴线与焊缝夹角为90°±2°。

进一步，所述氮气以气流形式进行焊接保护，氮气浓度≥99.99%，氮气流量为40±10L/min。

进一步，在焊接过程中设置吹除气，所述吹除气与焊缝夹角为50°±2°，距离工件表面5mm±2mm。