[发明专利]托卡马克装置无磁不锈钢支撑座的多层多道焊焊接工艺

说明书

本发明公开了一种托卡马克装置无磁不锈钢支撑座的多层多道焊焊接工艺，包括如下步骤：加工工件；清洗工件；焊前对坡口附近母材的相对磁导率进行检测，和焊接；使用MIG焊进行多层多道填充焊；在正面填充焊缝焊完3‑4层且尚未冷却时，拆下筋板，使用车削加工的方式进行背面清根，然后使用TIG焊填充清根后背面的角焊缝，再重新将筋板装上。使用MIG焊进行多层多道焊完成盖面。其有益效果在于：不仅能有效防止无磁不锈钢支撑座焊接过程中裂纹、气孔等缺陷的产生，减小了焊接变形，改善了焊缝的力学性能，而且能将焊缝磁导率控制在不高于母材的范围内，满足无磁不锈钢支撑座的使用要求。

技术领域

本发明属于一种焊接工艺，具体涉及一种托卡马克装置无磁不锈钢支撑座的多层多道焊焊接工艺，其目的在焊接后，焊缝、母材的导磁率μ≤1.03。

背景技术

HL-2M装置为新的中型托卡马克磁约束受控核聚变实验装置，能够运行在先进的位形下，具备堆芯级等离子体研究能力。根据其磁约束装置特性而决定装置上所有部件均为无磁材料，部件成品必须满足导磁率μ≤1.03；如部件导磁率超标，在装置运行期间会对其磁场分布造成影响，从而影响实验效果。

本发明中的不锈钢支撑座作为装置的支撑，采用经过固溶处理的304不锈钢为基材，其焊接特性与普通的0Cr18Ni9不锈钢相同，可焊性好，但是如果采用常规的工艺进行焊接，焊后焊缝的磁导率会不断增加，直至超出规定的范围。这是由于奥氏体组织是无磁的，而铁素体组织一般是带有磁性的，0Cr18Ni9不锈钢焊缝凝固时一般会析出奥氏体+铁素体双相组织。因此，为了获得低磁导率的焊缝，就需要减少焊缝中铁素体组织的生成，或促使铁素体向奥氏体转变；然而这样会促使焊接过程极不稳定，易出现大量的飞溅及气孔，同时焊缝组织中奥氏体成分越多，热裂纹敏感性越强，且极易造成焊接接头的晶间腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种托卡马克装置无磁不锈钢支撑座的多层多道焊焊接工艺，能将无磁不锈钢支撑座焊后的磁导率控制在规定的≤1.03范围内，而且最大限度地克服了焊接热裂纹等缺陷，提高了焊缝质量。

本发明的技术方案如下：一种托卡马克装置无磁不锈钢支撑座的多层多道焊焊接工艺，包括如下步骤：

步骤一：加工工件；

步骤二：依次把支撑座的各部件装配到位后，清洗工件；

步骤三：将支撑座放入预先制作好的不锈钢水冷槽中，不锈钢水冷槽装夹在焊接变位机上，注水后液面应略高于连接板的下边沿，焊前用压缩空气吹干工件表面的水；

步骤四：焊前对坡口附近母材的相对磁导率进行检测，和焊接；

步骤五：使用MIG焊进行多层多道填充焊；

步骤六：在正面填充焊缝焊完3-4层且尚未冷却时，拆下筋板，使用车削加工的方式进行背面清根，然后使用TIG焊填充清根后背面的角焊缝，再重新将筋板装上。

步骤七：使用MIG焊进行多层多道焊完成盖面。

所述的步骤一包括分别将棒体、上连接板、下连接板的待焊接端面加工成相互配合的单面U形坡口。

所述的U形坡口的钝边为1.5mm。

所述的步骤二包括使用不锈钢丝刷清理焊丝及工件坡口和坡口两侧内外表面20mm范围内的油脂、污物、氧化膜和各种记号。

所述的步骤四使用的检测仪器为RCY-2C弱磁材料磁导率测量仪，打底层的焊接方式为TIG焊，焊丝直径为φ2.0mm。

所述的步骤五选择采用小电流、快速焊、窄焊道的方式，焊道应均匀、整齐，若成型较差，可通过砂轮机修磨或增加一圈TIG焊焊道，保证贴近坡口边缘的层间焊道能融合良好。

所述的步骤五层间/道间的起弧位置应错开一段距离，收弧时衰减电流并稍加停顿以填满弧坑。