中國(guó)工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所 （四川綿陽(yáng) 621900） 朱文華 崔元萍 李軍格 羅正華

1.概述

某容器結(jié)構(gòu)如圖1所示，外徑37mm，內(nèi)徑27mm，由床體及封頭焊接而成，材質(zhì)為316L奧氏體不銹鋼。工作真空5×10-4Pa，最高壓力0.1MPa，焊縫不允許有未焊透、未熔合、裂紋和條形缺陷，射線探傷滿足JB4730.2—2005 Ⅰ級(jí)要求。針對(duì)容器特點(diǎn)，我們從焊接方法、焊接結(jié)構(gòu)、焊絲選擇、焊接參數(shù)及特殊工藝措施等方面制定焊接工藝，滿足了焊縫射線探傷要求及容器真空要求。

圖1 容器結(jié)構(gòu)示意

2.焊接方法及焊接材料

根據(jù)奧氏體不銹鋼的焊接特點(diǎn)和零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用手工氬弧焊，焊接采用單面焊、雙面成形的焊接形式。焊接時(shí)既要保證接頭的坡口根部焊透，又要防止燒穿或形成焊瘤。如果根部未完全熔透，坡口背面焊道成形不良，在未熔合夾渣等缺陷處會(huì)引起應(yīng)力集中，降低焊接強(qiáng)度，縮短使用壽命；未熔合及焊瘤缺陷，則會(huì)嚴(yán)重影響容器的真空要求。因此焊接時(shí)焊縫要求質(zhì)量較高。

遵循“等成分”原則選擇焊接材料，同時(shí)為增強(qiáng)接頭抗熱裂紋和晶間腐蝕能力，使接頭中盡量不出現(xiàn)鐵素體，因此，選擇H00Cr19Ni12Mo2氬弧焊用焊絲，其成分如表1所示。

表1 焊絲H00Cr19Ni12Mo2化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）

3.焊接結(jié)構(gòu)及焊接方式

（1）焊接結(jié)構(gòu) 通過(guò)焊接試驗(yàn)，采用U形坡口，坡口的鈍邊為0.5mm，坡口角度為40°～50°，其坡口形式如圖2所示。由于不銹鋼熱膨脹系數(shù)較大，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，所以為避免產(chǎn)生軸線錯(cuò)位，防止焊接變形，筒節(jié)對(duì)接焊時(shí)采用氬弧焊點(diǎn)固，點(diǎn)固焊縫對(duì)稱分布。

圖2 焊接坡口結(jié)構(gòu)

（2）焊接參數(shù) 不銹鋼焊接的突出特點(diǎn)是對(duì)過(guò)熱敏感，故焊接時(shí)宜采用小電流、快速焊；多層焊時(shí)嚴(yán)格控制層間溫度＜60℃。采用手工氬弧焊熔焊打底，雙面氬氣保護(hù)，焊接參數(shù)如表2所示。焊絲電弧焊填充蓋面，焊接參數(shù)如表3所示。

表2 手工鎢極氬弧焊熔焊焊接參數(shù)

表3 焊絲電弧焊焊接參數(shù)

4.焊接工藝要點(diǎn)

影響焊接質(zhì)量的因素有很多，為確保焊縫質(zhì)量要求，經(jīng)過(guò)摸索，在施焊過(guò)程中需注意以下幾點(diǎn)：

（1）用有機(jī)溶劑丙酮或乙醇清洗坡口兩側(cè)20～30mm內(nèi)的油污，清洗焊絲表面。

（2）焊前將零件放置在烤箱內(nèi)進(jìn)行烘烤除氣，溫度約300℃，時(shí)間2h。

（3）焊縫對(duì)接處不留間隙，焊接時(shí)采用小電流，低電壓，快速焊。

（4）手工氬弧焊熔焊打底，雙面氬氣保護(hù)，容器內(nèi)通過(guò)管端φ6mm孔輸入氬氣，由于沒(méi)有排氣端，容器容積又小，在熔焊至3/4圈后，必須減小背面氬氣流量，否則會(huì)造成焊縫熔合困難。

（5）多層焊時(shí)嚴(yán)格控制層間溫度，使層間溫度＜60℃。

（6）焊接過(guò)程中，為加快焊縫冷卻速度，可在焊接區(qū)用水強(qiáng)冷。

（7）焊接過(guò)程中必須遵照一定的施焊順序進(jìn)行，盡量避免焊接變形。

5.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)焊接試驗(yàn)，確定出焊接接頭形式和合理的焊接參數(shù)，控制焊接要點(diǎn)，容器焊后焊縫成形美觀，按照J(rèn)B4730.2—2005 進(jìn)行100%射線探傷，全部達(dá)Ⅰ級(jí)要求；并且進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏，漏率達(dá)3.4×10-9Pa·L/s，產(chǎn)品合格率為100%。