高温超导冷凝器焊接加工工艺改进

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1、高温超导冷凝器焊接加工工艺改进船电技术2007年第5期Vo1.27NO.52007.9,10高温超导冷凝器焊接加工工艺改进祝乐蔡枫胡兴才(中国船舶重工集团公司第七一二研究所,武汉430064)摘要:本文通过对高温超导冷凝器的焊接工艺,技术进行分析研究,得到了一种新型实用的交流钨极氩弧焊技术,解决了类似大型高温超导冷凝器在防渗漏焊接技术方面的难题,并进行了可行性验证.关键词:高温超导冷凝器焊接工艺中图分类号:TB651文献标识码:A文章编号:1003-4862(2Oo7)05.0314.02WeldTechn

2、ologyImprovementoftheHighTemperatureSuper-conductiveCondensatorZhuLe,CaiFeng,HuXingcai(WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion,CSIC,Wuhan430064,China)Abstract:analy~fmgweldtechnologyofthehightemperaturesuper-conductivecondensator,wehavefoundanewlydirectcu

3、rrentTIGmethod.Theweldtechnologyofthehightemperaturesuper-conductivecondensatorhasbeenimproved,andithasproved~asible.Keywords:越temperaturesuper-conductivecondensator;weldtechnology1前言低温.200200℃.HU吾1氏温-.Co1o0kw高温超导电机其核心部件"高温超导冷凝器"是本科研项目的攻克难点技术之一.它是用不锈铝组合焊接成

4、型,要求高度的密闭性,耐低温性和耐压性.由于冷凝器所用的材料为铝合金,且体积较大,大大增加了焊接技术难度.因而,冷凝器密封的好坏将直接影响整个装置正常运作.2冷凝器的结构高温超导冷凝器采用的是液氖冷却技术,该冷凝器是用不锈铝材料作为基板,高温超导冷凝器基板中开有密封液氖槽(如图1所示),加盖一块厚25mm盖板,圆形铝板槽口并进行密封焊接,使之形成冷却回路,保证了大功率电机的正常工作,整个装置中所用的冷却剂为液氖,具有较高的电阻率,在正常工作状态下,冷却剂液氖达到收稿日期:200707.09作者简介:祝乐(1

5、965一),技师,男,专业方向:电焊.3143焊接工艺的改进高温超导冷凝器要求焊缝应保证在5公斤压力,以及.200℃的情况下不泄漏液氖.由于该冷凝器体积大(9470),给焊接工作带来相当的难度,为有效地解决大型冷凝器防渗漏焊接技术难题.我们采用了新的焊接工艺,将盖板开30.坡口,如图2所示.并采用了控制温度等一系列行之有效的方法.目前铝及铝合金具有良好的耐蚀性,导电性导热性和较高的比强度,低温下亦能保持良好的力学性能.铝及铝合金与钢相比,其物理性能具有明显差异,这些差异会直接影响铝和铝合金的焊接.1)铝和氧

6、的亲和力大,易氧化.在焊接过程中,铝及铝合金和氧的亲和力很大,其表面易Vo1.27No.52007.9/10船电技术2007年第5期氧化成一层高熔点(2050*C),高密度(3.85g/cm)的A12O3氧化膜.该薄膜会阻碍金属之间的良好结合,容易造成夹渣,而且氧化膜还吸附较多的水分,焊接时会促使焊缝生成气孔¨.坡口3O图1高温超导冷凝器图2盖板2)铝的热导率和比热大,导热快.铝和铝合金的熔点远比钢低,但铝和铝合金的导热系数,比热容等都很大.在焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部,因此焊接铝及铝合金

7、比钢要消耗更多的热量.为获得高质量的焊接接头,必须采用能力集中,功率大的热源,有时需采用预热等工艺措施,实现熔焊过程.3)线膨胀系数大,易产生焊接变形,且热裂纹倾向性大,铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍,凝固时的体积收缩率达到6.5左右,因此易产生焊接变形J.4)容易形成气孔.焊接接头中的气孔是铝及铝合金焊接时易产生的缺陷,氢是熔焊时产生气孔的主要原因.铝及铝合金的液体熔池很容易吸收气体.高温下溶入的气体,由液态凝固时,氢的溶解度发生很大变化,急剧下降,在焊后冷却凝固过程中来不及析出,而聚集在焊缝中形成气

8、孔.弧柱气氛中的水分,焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分都是焊缝气体中氢的主要来源[31.5)无色泽变化,给焊接操作带来困难.铝及铝合金焊接在固态转变为液态时,没有显着的颜色变化.因此,要求焊工设法掌握好焊接时的加热温度.6)受焊接热的影响,焊接接头有软化现象.焊接可热处理强化的铝合金时,由于焊接热的影响.焊接接头中焊接热影响区会出现软化,即强度降低,使基体金属近缝区部位的一些力学性能变坏,对于冷作硬化的合金也是