[发明专利]一种耐压壳体环形焊缝的真空预热电子束焊接方法

说明书

本发明涉及一种耐压壳体环形焊缝的真空预热电子束焊接方法，在真空环境下实现耐压壳体的焊接，对耐压壳体进行了焊前高温预热，在加热同时进行温度监控和水冷冷却，预热结束后通过转台转动进行环形焊缝的焊接，其中水冷冷却有效防止热辐射对真空室内零部件的损伤，经过真空预热和电子束焊接，既防止了壳体氧化，又解决了高强合金耐压壳体焊接性差，焊接接头性能低的难题，实现了高强合金耐压壳体的高效可靠连接。

技术领域

本发明涉及电子束焊接技术领域，具体涉及一种耐压壳体环形焊缝的真空预热电子束焊接方法。

背景技术

耐压壳体采用高强合金制作，需将两个半球壳状部件进行焊接，形成环形焊缝，然而由于该合金强度较高、厚度较大，焊缝长度长，结构复杂，采用传统的手工焊接或电子束焊接时，焊接组织较差，所得到的焊接接头塑韧性严重不足，极易出现裂纹等焊接缺陷，传统焊接方式已无法满足该类型耐压壳体的焊接，目前尚无针对该高强合金耐压壳体焊接的有效方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种在真空环境下实现该类耐压壳体焊接的耐压壳体环形焊缝的真空预热电子束焊接方法，解决了高强合金耐压壳体焊接性差，焊接接头性能低的难题，实现了高强合金耐压壳体的高效可靠连接。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种耐压壳体环形焊缝的真空预热电子束焊接方法，包括如下步骤：

（1）在真空室内安装好转台，将耐压壳体，加热系统，温控系统，水冷系统和电子束焊机按要求进行装配，其中加热系统包括内、外加热装置，内加热装置与耐压壳体内部进行固定连接，随耐压壳体进行旋转，外加热装置通过支撑结构固定支撑在耐压壳体外部，耐压壳体置于真空电子束焊机内的转台上方，装配完成后，对各个系统进行检测，检测合格后抽真空；

（2）制取真空至真空度优于1×10-2Pa后，开启加热系统，按照设定的工艺路线进行加热，加热过程中开启水冷系统和温控系统；

（3）待加热温度至目标温度后，进行保温，使得耐压壳体沿厚度方向上温度均满足焊接要求为止，具体加热时间可采用试验进行测定；

（4）温控系统停止供电加热，保留温度记录；

（5）由于工件受热膨胀，需重新调整电子束焊枪位置至焊缝中心，然后利用转台将耐压壳体旋转一周完成定位焊接，此时转台位于360°位置附近；

（6）将耐压壳体反向旋转至0°位置，再次启动内、外加热系统加热至目标温度，然后停止供电；

（7）开启电子束焊枪，按照既定焊接工艺进行焊接；

（8）整个过程中冷却系统和温度监控系统始终开启，待耐压球壳温度降至100℃以下后进行真空室放气，打开炉门，拆除各个系统即可完成耐压球壳的真空预热焊接。

所述温控系统包括控电柜、真空法兰及配套线路，真空法兰位于真空室壁上，加热线路由真空法兰进入真空室内部，采用真空水冷法兰电极形式接入动力线，实现加热装置的电源供电；在耐压壳体内部的多个部位布置多个热电偶用于焊前预热温度均匀性的监测，热电偶穿过真空法兰采用法兰电极形式实现信号传输。

所述水冷系统包括水冷管路、水冷盘及水冷器件，在内部通有循环冷却水，其中水冷盘置于转台上方与转台紧密贴合，真空室壁上设置水冷插头，水冷系统连接真空室内转台上的水冷盘和真空室壁上其他水冷器件，用于真空室内热量导出，防止热量积累造成真空室内器件损坏。

所述内、外加热装置位于耐压壳体焊缝区域±200mm范围内。

有益效果：