[发明专利]一种厚壁管与薄壁不锈钢压力容器焊接变形控制方法

说明书

本发明公开了一种厚壁管与薄壁不锈钢压力容器焊接变形控制方法，该方法包括以下步骤：设定厚壁管(1)与承压壳体(2)的焊接坡口角度(α)和焊接间隙(h)，然后将二者固定安装；在坡口侧进行初步焊接，直至填平承压壳体的坡口；在焊缝背侧进行再次焊接；对坡口侧的焊脚进行焊接填充。本发明公开的焊接方法或变形控制方法，操作简单，条件易控，在焊接过程中不需要防变形的辅助工艺设备，提高了生产效率，降低了生产成本，减小了焊接变形量。

技术领域

本发明涉及压力容器制造领域，具体涉及一种厚壁管与薄壁不锈钢压力容器焊接变形控制方法。

背景技术

目前，在核电领域，存在着大量的薄壁压力容器，在这些容器上常需要焊接不同数量的接管。在薄壁压力容器的制造过程中，承压材料尤其是不锈钢材料与外部接管之间的焊接变形一直以来都是影响压力容器质量的重要因素。主要原因是：材料特性方面，由于不锈钢的线膨胀系数高于碳钢，随着温度的升高，线膨胀系数也相应地提高，并且不锈钢的电阻率为碳钢的五倍，导热率却只有碳钢的三分之一，导致不锈钢材料的焊接较容易发生变形；结构方面，压力容器承压部件与外部接管的焊接填充量大、焊接量不均匀，容易导致不同程度的接管向压力容器壳体内部塌陷和压力容器变形，此外还易造成变形的压力容器无法与其他组件装配。

其中，在薄壁压力容器的制造过程中，厚壁管与承压壳体边缘处的插入式焊接极易产生焊接变形，具体原因主要是：首先，厚壁管的直径较大，与壳体焊接填充量大，易产生焊接收缩导致管焊接后向壳体内部塌陷；其次，管厚度大于壳体厚度，焊接收缩会将变形趋势沿焊缝向壳体释放，导致壳体变形；再次，厚壁管与壳体焊接位置位于壳体一端边缘处，焊后焊接应力向周围释放导致壳体焊接端的圆度较差，对壳体与封头的安装带来困难。

现有技术中常在上述厚壁管与承压壳体的焊接的过程中，依靠各种防变形工装控制焊接变形或者在焊接变形后通过外力来强制校正，但存在防变形工装加工难度大、制造成本高，焊后强制校正难度大且校正精度低等问题。

因此，有必要提供一种厚壁管与薄壁不锈钢压力容器焊接变形控制方法，其不需要使用防变形工装、防变形效果显著且加工效率高。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种厚壁管与薄壁不锈钢压力容器焊接变形控制方法或者焊接方法，该方法通过在坡口侧初步焊接、焊缝背侧再次焊接及坡口侧焊脚填充的操作，在焊接过程中不需要防变形的辅助工艺设备；同时，通过减小坡口角度、焊接间隙来减少焊接填充量，通过减小焊接电流来降低热输出量，有效降低了焊缝区域温度，有效控制了焊接变形，提高了加工效率，从而完成了本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

本发明提供了一种厚壁管与薄壁不锈钢压力容器焊接方法，其中，该方法包括以下步骤：

步骤1，设定厚壁管1与承压壳体2的焊接坡口角度α和焊接间隙h，然后将二者固定安装；

步骤2，在坡口侧进行初步焊接，直至填平承压壳体的坡口；

步骤3，在焊缝背侧进行再次焊接；

步骤4，对坡口侧的焊脚进行焊接填充。

其中，步骤1中，所述厚壁管1与承压壳体2的焊接坡口角度α为20～40°；

所述厚壁管1与承压壳体2的焊接间隙h为1～5mm。

其中，步骤2包括以下子步骤：

步骤2-1，在坡口侧焊接首层焊道X；

步骤2-2，首层焊道X焊接完毕后，降温，进行中间层焊道Y的焊接，直至填平坡口。

其中，步骤2-1中，所述首层焊道X包括a侧首层焊道X1和b侧首层焊道X2，二者均为半圆弧状；