如何进行SUS316LN不锈钢600m长管对接脉冲自动TIG焊

    以EAST全超导托卡马克核聚变装置的35kmCICC导体制作中，SUS316LN不锈钢600m长管对接的自动TIG焊为例，予以说明。

   (1)工况  首先应使Φ26mm×(8000~12000)mm×1.5mmSUS316LN不锈钢管对接成约600m的外套管，然后将整根超导电缆穿入外套管后，缩径成方形截面的CICC导体。EAST工程共有约3300个对接接头，所有焊缝在保证焊透情况下，要求背面余高小于0.1mm。所有接头均须同时通过RT、UT、PT检测和氦质谱检漏。

   (2)焊接试验

   1)焊接设备：配置了焊件不动，机头可360°回转的Φ12.7~Φ63. 5mm管-管对接自动氩弧焊机。全套设备包括C-25型自动焊头、管子准直及固定卡具、内外充氩保护装置和IBM微处理器。后者可存储100套焊接程序。

   2)焊接工艺：将整圈焊缝分成仰焊、向上立焊、上坡焊、平焊、下坡焊、向下立焊6个区段，在管底仰焊部位起弧，每段设置不同焊接参数进行试焊，得到的最佳焊接参数见表5-30。

    表5-30    管-管对接脉冲自动TIG焊焊接参数

   (3)结果评定  ①试件在室温和液氦温度(4.2K)下的力学性能见表5-31，接头力学性能完全符合要求；②金相检验显示母材为细小等轴晶的全奥氏体组织，接头则显示柱状树枝晶特征，并有少量铁素体分布于奥氏体晶界，这对磁导率有轻微影响，但对抗热裂有利；③3300个接头均从容通过了RT、UT、PT三测；④以焊管绕成的16个纵向磁场线圈和6个中心螺管线圈，在4. 2K下成功地通过了超导实验。线圈励磁时，接头在超低温下经受了巨大电磁力的考验，真空密封性能非常好，氦质谱检漏总漏率小于1×10-10Pa·m3/s。

    我国EAST全超导托卡马克核聚变装置已成功进行了多次试验，足以证明焊接的可靠性。

    表5-31    试样力学性能测试结果

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