焊接工艺评定试验
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根据研制中心现有的焊接设备及工艺技术储备，采用钨极 氩弧焊打底，手工电弧焊盖面。
HT-7U
四）焊接工艺规范及程序： （1）焊接规范：氩弧焊 电流：90 ~ 110A
（实际电流为150A） 氩气流量：8L/MIN
电弧焊 Φ3.2mm （电流：80 ~ 110A）（实际电流为 120A）Φ4.0mm （电流：110 ~ 160A）（实际电流为 160A）； （2）工艺程序： A：整体点焊，并放到焊接操作架上； B：采用丙酮清理坡口处油污及杂质； C：测量试验件的外形尺寸并对测量点作上标记； D：从中间实施分段对称焊进行氩弧焊打底（填丝），焊接 程序见附图；
HT-7U
一、焊接工艺评定试验：
1、试验目的：主要目的是针对线圈盒的母材（316LN）、 焊接接头型式 和线圈盒的使用工况，寻求合适的焊接填充 材料、焊接工艺方法。 2、焊接试件的制备 3、焊接填充材料对比试验及焊接工艺的初步制定 焊丝： Φ2.0mm 瑞典SANDAVIK公司产25.22.2.LMn电流： 150A 焊条：Φ4.0mm 瑞典SANDAVIK公 司产25.22.2 .LMn 电 流 ， 伊 萨 公 司 Φ3.2mmOK64.60 ； PHILIP 公 司 Φ4.0mm 310Mo
3.厚:2.20mm 宽:10.00mm 标距L0:40mm L=59.87mm
最大载荷: 32438N 破坏强度: 1474MPa 断后延伸率: 49.7
HT-7U
等离子所不锈样品4.2K拉伸试验报告
宽 (mm)
厚 (mm)
标 距 (mm)
L (mm)
最大载荷 (N)
拉伸强度 σB(MPa)
断后延伸率 %
4、焊缝及焊接接头的相关试验结果:
HT-7U
HT-7U
等离子所不锈钢样品4.2K拉伸试验报告
1. 厚:2.24mm 宽:10.00mm 标距L0:40mm L=48.14mm 最大载荷: 30745N 破坏强度: 1373MPa 断后延伸率: 20.4
拉伸曲线:
Load(N)
35000
30000
电流: 氩弧焊 130～150A； 电弧焊 120～160A
3、温控措施： 1）对线圈盒液氦冷却管通循环冷却蒸馏水强制冷却，从而 加快焊接冷却速度；
HT-7U
HT-7U纵场线圈盒封焊工艺评审
HT-7U
HT-7U纵场线圈盒封焊是线圈盒加工的关 键工艺之一，封焊的难点在于以下三个方面： 1、封焊温度的控制；2、封焊时焊接变形的 控制；3、封焊的焊缝应具有足够的强度， 尤其是在液氦温度下的 0.2 的值。为了解决 以上三个方面的问题，我们进行了相应的工 艺试验和模拟试验，并在一系列试验的基础 上，初步制定了线圈盒封焊工艺，提请评审 组审议并提出修改意见，以便完善线圈盒的 封焊工艺。现在分别介绍如下：
HT-7U
一）焊接试验材料 母材：1Cr18Ni9Ti 焊接材料：焊丝（H0Cr20Ni10Ti,Φ2.0）；焊条（A002， Φ3.2，Φ4.0）
二）焊前工艺准备： 1、每边焊接坡口40mm处采用不锈钢丝刷清理表面氧化皮， 并用丙酮除去油污及杂质； 2、焊丝清理表面氧化膜、油污及杂质；
3、焊条需经150ºC左右烘焙一小时，随焊随取。 三）焊接工艺方法：
2、整体变形量≤1.5mm
HT-7U
HT-7U
HT-7U
HT-7U
三、线圈盒封焊工艺：
1、焊接方法：氩弧焊填丝打底，电弧焊盖面，两 个焊工同时操作；
2、焊接材料：焊丝：Φ2.0mm 瑞典SANDAVIK公 司产25.22.2 .LMn
焊条: Φ4.0mm 瑞典SANDAVIK公 司产25.22.2 .LMn
σ0.2(估计) (MPa)
1
2.24
10
40
48.14
30745
1373
20.4
1181
#
2
2.30
10
40
47.48
30272
1316
18.7
1145
#
3
2.20
10
40
59.87
32438
1474
49.7
1241
#
HT-7U
二、焊接温度及变形 测量模拟试验：
由于HT-7UTF磁体线圈盒封焊是最后一道焊接程 序；此时，线圈已装入盒体。为了最大限度地减少 由于焊接温升所产生对线圈绝缘及超导材料的影响， 同时能较好地控制焊接变形；我们根据线圈盒封焊 的实际焊接结构，作了两轮长样的模拟试验，并且 对焊接接头的内部温度和变形情况进行了实时的监 控。根据设计要求：1）焊接接头离主绝缘及超导 线圈最近处的温度≤300ºC；2）检测试验件的焊接 变形量和确定初步的焊接工艺规范；控制指标为： 弯曲变形0.002cm/cm；扭转变形0.0004º/cm。
H、每一条焊缝均采用多层多道快速焊，焊枪和焊条均不作横 向摆动；
I、为了保证焊缝成型美观，对每一焊道的不平处，尤其是手 工电弧焊的接头处用角向砂轮机磨平；
J、这次试验没有采用刚性固定法来控制变形，这主要考虑到 以
后实际线圈盒封焊若采取刚性固定所引起的焊接残余应力很难
HT-7U
HT-7U
五）焊接温度的实时监控：
HT-7U
HT-7U
E、每一层打底焊完毕后，待冷到室温，对原测量点进行外形 尺寸的测量，以为下一道焊接程序提供参考，以后每焊一层（一 道）均进行此工序；
F、中间实施分段对称焊进行电弧焊盖面，焊接程序见附页； （每一焊道根据实际变形情况均作了作适当调整）层间（道间、 段间）温度≦60℃；
G、考虑以后线圈盒封焊的实际操作位置，对所有焊缝均采用 横焊；
这是长样模拟试验的主要目标，也是实际线圈盒 体现场封焊能否顺利进行的关键，所以对此必须要 经过认真、细致的考虑和调研，我们在第二轮试验 中采用了16路铂热电阻温度传感器，并对16路信号 进行实时数据采集，以取得确切的量化结果，这也 为以后线圈盒的封焊提供可靠的依据，见传感器布 置图
六）实验结果：
1、测温情况：外测最高温度为262C ；内测主绝缘处最高 温度不超过100 C
25000
20000
15000
10000
5000
0
-100
0
100 200 300 400 500 600 700
Time(பைடு நூலகம்)
HT-7U
2. 厚 :2.30mm 宽 :10.00mm
标距
L0:40mmL=47.48mm 最大载荷: 30272N 破坏强度: 1316MPa 断后延伸率: 18.7
HT-7U
四）焊接工艺规范及程序： （1）焊接规范：氩弧焊 电流：90 ~ 110A
（实际电流为150A） 氩气流量：8L/MIN
电弧焊 Φ3.2mm （电流：80 ~ 110A）（实际电流为 120A）Φ4.0mm （电流：110 ~ 160A）（实际电流为 160A）； （2）工艺程序： A：整体点焊，并放到焊接操作架上； B：采用丙酮清理坡口处油污及杂质； C：测量试验件的外形尺寸并对测量点作上标记； D：从中间实施分段对称焊进行氩弧焊打底（填丝），焊接 程序见附图；
HT-7U
一、焊接工艺评定试验：
1、试验目的：主要目的是针对线圈盒的母材（316LN）、 焊接接头型式 和线圈盒的使用工况，寻求合适的焊接填充 材料、焊接工艺方法。 2、焊接试件的制备 3、焊接填充材料对比试验及焊接工艺的初步制定 焊丝： Φ2.0mm 瑞典SANDAVIK公司产25.22.2.LMn电流： 150A 焊条：Φ4.0mm 瑞典SANDAVIK公 司产25.22.2 .LMn 电 流 ， 伊 萨 公 司 Φ3.2mmOK64.60 ； PHILIP 公 司 Φ4.0mm 310Mo
3.厚:2.20mm 宽:10.00mm 标距L0:40mm L=59.87mm
最大载荷: 32438N 破坏强度: 1474MPa 断后延伸率: 49.7
HT-7U
等离子所不锈样品4.2K拉伸试验报告
宽 (mm)
厚 (mm)
标 距 (mm)
L (mm)
最大载荷 (N)
拉伸强度 σB(MPa)
断后延伸率 %
4、焊缝及焊接接头的相关试验结果:
HT-7U
HT-7U
等离子所不锈钢样品4.2K拉伸试验报告
1. 厚:2.24mm 宽:10.00mm 标距L0:40mm L=48.14mm 最大载荷: 30745N 破坏强度: 1373MPa 断后延伸率: 20.4
拉伸曲线:
Load(N)
35000
30000
电流: 氩弧焊 130～150A； 电弧焊 120～160A
3、温控措施： 1）对线圈盒液氦冷却管通循环冷却蒸馏水强制冷却，从而 加快焊接冷却速度；
HT-7U
HT-7U纵场线圈盒封焊工艺评审
HT-7U
HT-7U纵场线圈盒封焊是线圈盒加工的关 键工艺之一，封焊的难点在于以下三个方面： 1、封焊温度的控制；2、封焊时焊接变形的 控制；3、封焊的焊缝应具有足够的强度， 尤其是在液氦温度下的 0.2 的值。为了解决 以上三个方面的问题，我们进行了相应的工 艺试验和模拟试验，并在一系列试验的基础 上，初步制定了线圈盒封焊工艺，提请评审 组审议并提出修改意见，以便完善线圈盒的 封焊工艺。现在分别介绍如下：
HT-7U
一）焊接试验材料 母材：1Cr18Ni9Ti 焊接材料：焊丝（H0Cr20Ni10Ti,Φ2.0）；焊条（A002， Φ3.2，Φ4.0）
二）焊前工艺准备： 1、每边焊接坡口40mm处采用不锈钢丝刷清理表面氧化皮， 并用丙酮除去油污及杂质； 2、焊丝清理表面氧化膜、油污及杂质；
3、焊条需经150ºC左右烘焙一小时，随焊随取。 三）焊接工艺方法：
2、整体变形量≤1.5mm
HT-7U
HT-7U
HT-7U
HT-7U
三、线圈盒封焊工艺：
1、焊接方法：氩弧焊填丝打底，电弧焊盖面，两 个焊工同时操作；
2、焊接材料：焊丝：Φ2.0mm 瑞典SANDAVIK公 司产25.22.2 .LMn
焊条: Φ4.0mm 瑞典SANDAVIK公 司产25.22.2 .LMn
σ0.2(估计) (MPa)
1
2.24
10
40
48.14
30745
1373
20.4
1181
#
2
2.30
10
40
47.48
30272
1316
18.7
1145
#
3
2.20
10
40
59.87
32438
1474
49.7
1241
#
HT-7U
二、焊接温度及变形 测量模拟试验：
由于HT-7UTF磁体线圈盒封焊是最后一道焊接程 序；此时，线圈已装入盒体。为了最大限度地减少 由于焊接温升所产生对线圈绝缘及超导材料的影响， 同时能较好地控制焊接变形；我们根据线圈盒封焊 的实际焊接结构，作了两轮长样的模拟试验，并且 对焊接接头的内部温度和变形情况进行了实时的监 控。根据设计要求：1）焊接接头离主绝缘及超导 线圈最近处的温度≤300ºC；2）检测试验件的焊接 变形量和确定初步的焊接工艺规范；控制指标为： 弯曲变形0.002cm/cm；扭转变形0.0004º/cm。
H、每一条焊缝均采用多层多道快速焊，焊枪和焊条均不作横 向摆动；
I、为了保证焊缝成型美观，对每一焊道的不平处，尤其是手 工电弧焊的接头处用角向砂轮机磨平；
J、这次试验没有采用刚性固定法来控制变形，这主要考虑到 以
后实际线圈盒封焊若采取刚性固定所引起的焊接残余应力很难
HT-7U
HT-7U
五）焊接温度的实时监控：
HT-7U
HT-7U
E、每一层打底焊完毕后，待冷到室温，对原测量点进行外形 尺寸的测量，以为下一道焊接程序提供参考，以后每焊一层（一 道）均进行此工序；
F、中间实施分段对称焊进行电弧焊盖面，焊接程序见附页； （每一焊道根据实际变形情况均作了作适当调整）层间（道间、 段间）温度≦60℃；
G、考虑以后线圈盒封焊的实际操作位置，对所有焊缝均采用 横焊；
这是长样模拟试验的主要目标，也是实际线圈盒 体现场封焊能否顺利进行的关键，所以对此必须要 经过认真、细致的考虑和调研，我们在第二轮试验 中采用了16路铂热电阻温度传感器，并对16路信号 进行实时数据采集，以取得确切的量化结果，这也 为以后线圈盒的封焊提供可靠的依据，见传感器布 置图
六）实验结果：
1、测温情况：外测最高温度为262C ；内测主绝缘处最高 温度不超过100 C
25000
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15000
10000
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100 200 300 400 500 600 700
Time(பைடு நூலகம்)
HT-7U
2. 厚 :2.30mm 宽 :10.00mm
标距
L0:40mmL=47.48mm 最大载荷: 30272N 破坏强度: 1316MPa 断后延伸率: 18.7