多层波纹管焊接接头设计与焊接工艺研究

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1、制造技术研究托是瑚造娃术多层波纹管焊接接头设计与焊接工艺研究王志云’袁立铭2(1．北京航天动力研究所，北京100076Q挛兴龙2段京燕22．首都航天机械公司，北京100076摘要：介绍了多层波纹管焊接接头结构形式，分析了多层波纹管的焊接工艺性及工艺难点。采用滚焊+熔焊的焊接工艺，解决了焊接后焊缝气孔缺陷、熔深浅的问题．改进后的批产试验件焊缝一次交检全部达到I级标准，并通过地面单元试验考核．关键词：多层波纹管：焊接接头；焊接工艺DesignandWeldingTechnologyofMulti-b

2、ellowsWeldedJointsWangZhiyun’YnanLm．92“Xinglon92DtlanJingyan2(1BeijingAerospacePropulsionInstitute，8eijulg100076：2CapimlAerospaceMachineryCompany，Beijing100076)Abstract：Thejointstlalcturesofweldingmulti-bellowsareintroducedandtheprocesibilityanddiffi

3、cultyofweldingmulti-bellowsareanalyzedinthispaper．TheproblemsrelatedtoweldparosityandmeltingdeptharcresolvedbytheprocessofrollingweldandfusionweldAllweldingseamofbatchproductiontestcouponhadbeenuptoI-levelstandardandmettherequirementsingroundexperime

4、ntalassessmentKeywords：multi-bellows；weldedjoims；weldingprocess引言摇摆软管是火箭升空后调整姿态的重要环节之一，又是输送带压介质的柔性通道，同时还具有对低温介质的真空绝热功能。摇摆软管主要由多层波纹管串联焊接组成，即各波纹管两端通过焊接接头连接。焊缝的结构和焊接质量决定了摇摆软管的承压、疲劳寿命及绝热能力。首次生产的摇摆软管批次性出现焊接气孔超标、焊接熔深不舍格、单条焊缝氨检漏漏率超标等问题。针对这种现象，设计与工艺紧密配合，从焊接接

5、头结构设计进行优化，重新调整焊接工艺，经过工艺攻关获得成功。2焊接接头结构摇摆软管上内、外波纹管先与直管焊接串联在一起，套合后再分别与两端法兰焊接，见图1。接头的一l—外渡坟昔2一内波垃瞥3—直管4—接头图1摇摆软管结构示意21原接头结构原焊接接头设计为卷边结构，多层波纹管卷边后夹在接头与直管间焊接，采用微柬等离子焊接工艺。形成的焊缝剖面结构类似“火柴头”，这种接头结构焊接后，焊接气孔多、焊接熔深浅、焊缝漏率超标原：麓：；；弩“”“高擐”“““””““”““收藕13期2011-05—10制造技术

6、研究2011年6月第3期因如下：a．采用微束等离子焊接工艺，熔合面宽度窄，需要施焊两周才能覆盖整个连接面，多次受热，会带来气孔缺陷。由于卷边接头结构为开放式，多层波纹管层间夹气，在焊接时层间气体受热膨胀后进入熔池，形成气孔缺陷，焊缝致密性差，造成氦检漏率超标。b．受现有微束等离子焊接设备限制，为满足焊接熔深要求采用大电流，熔化深度增加但会产生过烧，不满足I级焊缝对外观氧化色的要求。2．2改进后的接头结构基于上述问题，将摇摆软管的波纹管连接接头结构优化为对接焊结构，采用滚焊+熔焊工艺替代原有的微束

7、等离子焊，先将多层波纹管接头与不等厚的接头滚焊在一起封口，预留焊接凸台当做充填焊丝，再与直管用脉冲自动氩弧焊熔焊。采用滚焊+对接熔焊的焊接方式主要有以下优点：a．避免气孔缺陷：滚焊将多层波纹管封口，隔绝波纹管层间膨胀的气体，熔合位置较宽，并且位于熔焊焊缝外侧，二次熔焊时避免层间气体进入熔池，形成气孔缺陷；b．保证熔深：由于采用完全焊透的自动脉冲氩弧焊，加上焊接余高的增强，使焊缝处的焊接强度满足设计要求；c．提高焊缝的致密性：相比卷边对接焊缝的“火柴头”结构，完全熔透的滚焊+熔焊对接结构较大程度上

8、提高了产品的致密性，保证了产品氦质谱检漏的合格率。3焊接工艺性分析3．1材料工艺性摇摆软管施焊材料为两种奥氏体不锈钢，这两种不锈钢在焊接时的特点如下：a．有一定的气孔倾向。奥氏体不锈钢焊缝中的气孔主要以氢质气孔为主，水分和油污分解产生的氢分子是产生气孔的根本原因，因此，在正常焊接条件下，有一定的气孔倾向，且多呈密集气孔：b．有一定的热裂纹倾向。主要以焊缝金属凝固裂纹为主，和焊接应力及合金元素烧损有关：c．有一定的晶间腐蚀倾向。不锈钢焊接后冷却到敏化温度区(300～700℃)时，在晶界上易析出铬的