[发明专利]一种核主泵屏蔽套的激光填丝焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于核电领域，涉及一种核主泵屏蔽套的激光填丝焊接方法。

背景技术

目前，核电与水电、火电一起构成了世界能源的三大支柱，在世界能源结构中占有重要的地位。在核电站反应堆冷却剂系统的主要设备中，核主泵是一回路系统中唯一旋转部件，它的可靠性直接影响到核反应堆的安全运行，属于核安全一级设备，被称为核电站的“心脏”。为了将核主泵定子绕组和转子与一回路循环系统的冷却介质完全隔离，设置了定子和转子两个屏蔽套。其中，屏蔽套的精密制造是保证核主泵甚至核反应堆系统长时间免维护可靠使役的重要基础，因此，屏蔽套的精密制造至关重要。

核主泵屏蔽套选用耐腐蚀性能较强、焊接性能较优的固熔强化镍基合金材料Hastelloy C-276，其制造工艺包含了屏蔽套的焊接加工。第三代核电站主泵屏蔽套的板厚为0.5～0.7mm，直径大于600mm，具有大径厚比特点，直径精度要求较高，套体长度甚至超过4000mm，对屏蔽套的焊接加工工艺精度和保证焊接接头性能提出了更高的要求。关于Hastelloy C-276的焊接以及核主泵屏蔽套制造工艺，以下文献均有报道：

1.巴基斯坦学者M.Ahmad，J.I.Akhter，M.Akhtar等：“Hastelloy C-276电子束焊接的微观结构和硬度分析(Microstructure and hardness studies of the electron beam welded zone of Hastelloy C-276)”，《合金和化合物(Journal of Alloys and Compounds)》，2005年390卷。

2.M.Manikandan，N.Arivazhagan，M.Nageswara Rao等：“连续和脉冲电流钨极氩弧焊C-276微观结构及机械性能分析(Microstructure and mechanical properties of alloy C-276weldments fabricated by continuous and pulsed current gas tungsten arc welding techniques)”，《加工工艺(Journal of Manufacturing Processes)》，2014年16卷。

3.吴东江，郭玉泉，郭东明等：“一种核主泵屏蔽套的焊接方法”，中国发明专利，专利号ZL201110001945.1。

从以上文献了解到，Hastelloy C-276最常用的焊接方法有钨极氩弧焊接、电子束焊接和激光自熔焊接。目前，钨极氩弧焊接和激光自熔焊接技术研究较为深入，目前已形成了工业化生产体系；电子束焊接由于需要真空环境，对于大尺寸工件的焊接还存在较多不便之处，使其工业化的应用受到一定的限制。目前，针对屏蔽套的焊接主要是采用钨极氩弧焊接和激光自熔焊接，但是针对核主泵屏蔽套的高精度近无缺陷焊接仍存在以下不足之处：

(1)钨极氩弧焊接热输入较大，焊缝尺寸较宽，接头热影响区较大，接头晶粒尺寸较大，相对比母材，接头性能明显降低，可靠性降低。

(2)激光自熔焊接受到光斑直径的影响，对板材装夹精度要求较高，因此对焊缝前期裁剪、打磨精度要求较高，增加了加工成本。

(3)激光自熔焊接的间隙容错能力较差，焊缝前期加工精度和设备精度问题易导致焊缝成形较差，大幅度降低焊接接头的力学性能。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供一种核主泵屏蔽套的激光填丝焊接方法。

通过在激光焊接平台上增加送丝环节组成激光填丝焊接系统，进行核主泵屏蔽套的激光填丝焊接；所述的激光焊接平台中光纤将固体脉冲激光器与激光焊接头连接，激光焊接头安装在移动架上，激光焊接头上安装有CCD在线监测系统，CCD在线监测系统十字标线中心与激光焊接头输出激光中心重合，导气喷嘴固定在移动架上。

本发明的技术方案：

一种核主泵屏蔽套的激光填丝焊接方法，基于激光填丝焊接系统完成；通过在激光焊接平台上增加送丝系统组成激光填丝焊接系统；所述的激光焊接平台中光纤将固体脉冲激光器与激光焊接头连接，激光焊接头安装在移动架上，激光焊接头上安装有CCD在线监测系统，CCD在线监测系统十字标线中心与激光焊接头输出激光中心重合，导气喷嘴固定在移动架上；

利用激光填丝焊接系统对核主泵屏蔽套进行焊接，所述的激光填丝焊接系统中送丝嘴固定在送丝嘴调整机构上，送丝嘴调整机构安装在移动架上，实现与激光焊接头的同步运动。步骤如下：