[发明专利]一种球壳赤道焊缝的横枪电子束补焊方法

说明书

本发明涉及一种球壳赤道焊缝的横枪电子束补焊方法。该方法至少包括了确定补焊工艺区、打磨补焊工艺区、确定补焊点位线、在补焊工艺区补焊和确定辅助加热区的方法步骤，该补焊方法通过设计补焊工艺区，采用基于焊缝表面宽度确定焊接中心位置的方法，保证补焊位置区域的准确性；采用横枪电子束补焊实现深熔穿透焊接，提高补焊的工艺稳定性，有益于金属蒸气的排逸，消除气孔缺陷，改善焊缝成形，提高焊接质量；设计对称的辅助加热区，采用在补焊工艺区、辅助加热区分别进行横枪电子束补焊和散焦电子束加热的方法，降低焊接变形，解决了焊缝的局部缺陷问题。

技术领域

本发明涉及横枪电子束焊接技术领域，特别是涉及一种适用于大厚度、大直径球壳的赤道焊缝的补焊方法。

背景技术

在海洋、船舶、化工、电力系统等工程领域，需要针对大厚度、大型球壳结构进行整体化焊接制造，特别是在最大直径赤道水平位置的焊接。通常这些大型球壳的厚度大于30mm、直径大于1米，焊缝长度超过3米。为了获得更好的焊接质量和使用性能，针对此类大尺寸、大厚度球壳结构，美国和日本等国家普遍采用电子束焊接制造技术，如美国阿尔文号载人深潜器球壳。但由于球壳赤道焊缝长度较长，将无法避免可能存在局部焊接缺陷。

受大型球壳结构形式的限制，传统焊接方法面临着如下难点和问题：

1）由于球壳直径尺寸大、厚度大，针对局部缺陷，只能采用小进给量的外部或内部逐层挖削，挖削难度大、效率低、周期长；

2）一般采用氩弧焊横焊补焊，需要多道焊，甚至需要进入球壳内部进行双面多道焊，手工焊接难度大，变形控制难大；

3）氩弧焊补焊过程中需要两侧进行气体保护，保护结构设计难度大。

基于上述难点和问题分析，发明人设计了一种球壳赤道焊缝的横枪电子束补焊方法。

发明内容

针对上述问题，本发明实施例提供了一种球壳赤道焊缝的横枪电子束补焊方法，解决了大型球壳赤道焊缝上焊接缺陷部位的补焊难度大、效率低和质量差的问题。

本发明的实施例提出了一种球壳赤道焊缝的横枪电子束补焊方法，该方法至少包括以下方法步骤：

确定补焊工艺区，在赤道焊缝上焊接缺陷部位的两侧分别预留第一补焊搭接长度和第二补焊搭接长度，将所述第一补焊搭接长度、所述第二补焊搭接长度和所述焊接缺陷部位沿赤道焊缝的长度区域作为第一补焊工艺区，并在所述第一补焊工艺区的两侧分别设计补焊引流区和补焊收束流区，将所述第一补焊工艺区、所述补焊引流区和补焊收束流区沿赤道焊缝的长度区域作为第二补焊工艺区；

打磨补焊工艺区，采用磨削方式去除所述第一补焊工艺区的焊缝余高；

确定补焊点位线，在所述第二补焊工艺区所在的赤道焊缝上，每间隔预设长度的距离，测量记录焊缝的表面宽度，基于焊缝的表面宽度数据，标记出焊接中心点位，获得补焊点位线，用于确定补焊的焊接中心位置；

在补焊工艺区补焊，调整横枪电子束的束斑位置，使电子束对中所述补焊点位线，采用深熔匙孔焊接工艺，使电子束的束流穿透所述第一补焊工艺区的厚度，实现焊缝双面成形；

确定辅助加热区，在与所述第二补焊工艺区对称的另一侧赤道焊缝上，确定辅助加热区，在不熔化条件下采用散焦电子束循环加热所述辅助加热区，用于抑制电子束补焊中的焊接应力和变形。

进一步地，在所述确定补焊工艺区的方法中还包括，所述第一补焊搭接长度和所述第二补焊搭接长度均为20 mm～30 mm。

进一步地，在所述确定补焊工艺区的方法中还包括，所述补焊引流区域和所述补焊收束流区域的长度均为20 mm～50mm。

进一步地，在所述确定补焊点位线的方法中还包括，在所述第二补焊工艺区所在的赤道焊缝上，每间隔预设长度的距离为5 mm～10mm，进行测量记录焊缝的表面宽度。