本发明涉及核电检修，尤其涉及一种用于核电蒸汽发生器传热管的堵头及其焊接工艺。
背景技术：
1、为了克服蒸发器管子管板焊缝失效等非常规核电蒸汽发生器失效在役维修，需采用焊接堵管技术完成传热管堵管操作，其原理是利用焊接手段将堵管材料与传热管端部材料局部熔合，实现对传热管的长效密封。
2、在生产安装阶段已有部分实心堵头的机械化焊接的应用，同时在实验室车间环境也存在采用地轨式自走激光自动焊接装备实施先例。但生产安装阶段焊接过程中，机头常在蒸发器横卧状态下采用外置吊装架焊前手动调节实现粗略的高度定位，采用实心堵头存在传热管、堵头及自回转焊枪有效同心定位困难，无法兼顾堵头对传热管及堵头对焊枪的同时定位，大多也无法实现小直径管端tig仰焊加丝焊接修复。
3、另外，地轨式自走激光自动焊接设备对蒸发器所处空间场地及待修复位置空间余量要求过高，且需要提前铺设地轨，将施工复杂度进一步提高，只适用于实验室或车间生产制造环境。所以在现阶段核电在役检维修领域焊接堵管仍常采用手工焊接，但常规手工焊接在核电在役修复领域存在人员辐照剂量过大风险及在役阶段安装位置特殊性操作人员不可达焊接质量不稳定等问题。
4、此外，目前在蒸汽发生器传热管堵管修复中，常采用机械堵管，主要是通过机械辊胀的方式将堵头机械胀接在传热管内，从而实现传热管的堵管维修。但机械堵头整体尺寸过长，且由上至下内径逐渐缩小，自动焊接装备对其定位及稳定装载难度较高。且其无法与传热管间形成分子间连接，在长时间服役过程中，存在因应力释放产生二次失效泄漏的风险。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种用于核电蒸汽发生器传热管的堵头及其焊接工艺，该堵头采用空心结构，焊接设备可在堵头空腔内进行定心固定，确保焊枪可稳定和精准的沿焊缝轨迹进行运动，解决了常规实心堵头无法通过自动焊实现自动焊接堵管工艺需求的问题。
2、本发明的另一目的在于提供一种用于核电蒸汽发生器传热管的堵头及其焊接工艺，该堵头采用空心结构，安装工具易通过伸入堵头空腔内实现堵头的稳定夹持和受力，解决了堵头安装或使用过程中出现问题需取出时实心堵头存在无夹取空间取出困难的问题。
3、本发明的另一目的在于提供一种用于核电蒸汽发生器传热管的堵头及其焊接工艺，该堵头增设填充环，在焊接时填充环作为焊缝填充金属与传热管管板进行熔融连接，而无需再进行加丝焊接，解决了小直径管仰焊位置加丝tig角焊缝焊接质量稳定性差无法实现自动焊的问题。
4、本发明的另一目的在于提供一种用于核电蒸汽发生器传热管的堵头及其焊接工艺，该堵头在填充环根部增加定心导向，导向为锥台型结构，提供堵头安装过程中的初步同心定位，同时，通过堵头在传热管内定心胀接，保证焊接过程中堵头和传热管始终同心；另外在填充环上垂直与钨极(焊接电极)角度设计加工“引弧台”，解决了核电蒸汽发生器传热管堵管在役维修过程中，存在堵头和传热管间定心不准带来的密封焊效果不佳及可能存在的起弧困难等问题。
5、本发明的另一目的在于提供一种用于核电蒸汽发生器传热管的堵头及其焊接工艺，在空心堵头封闭端增加导向角，解决了在役环境施工定位观察不便、管板加工情况未知情况下堵头安装不便的问题。
6、本发明的又一目的在于提供一种用于核电蒸汽发生器传热管的堵头的焊接工艺，预留部分原始焊缝根部，借由填充环与原始焊缝根部焊接熔合形成新密封焊，解决了因常用的蒸汽发生器传热管堵管密封焊缝焊接方法中，存在的仅靠端部密封焊缝无法保证管子管板焊缝整体强度，且传热管与堵头管板焊缝间存在间隙易造成应力腐蚀及间隙腐蚀等问题。
7、一种用于核电蒸汽发生器传热管的堵头，所述堵头为空心结构，所述堵头的开口端设有填充环，填充环的材质与原始焊缝填充材料相同，或者与传热管同材质。
8、作为一种可实施的方式，所述填充环面向所述开口端的一侧设有引弧台。
9、作为一种可实施的方式，所述引弧台的台面角度与钨极垂直。
10、作为一种可实施的方式，所述填充环背向所述开口端的一侧设有填充环根部定心导向，封闭端上设有堵头根部导向。
11、作为一种可实施的方式，所述堵头的内壁为无变径内壁，所述堵头的外壁为无变径外壁。
12、作为一种可实施的方式，所述填充环的材质与原始焊缝填充材料相同，或者与传热管同材质。
13、一种用于核电蒸汽发生器传热管的堵头的焊接工艺，包括以下步骤：
14、步骤1：将原始焊缝进行切削，形成原始焊缝与堵头的装配面；
15、步骤2：将堵头装配至传热管，实现堵头和传热管的定心定位，保证填充环与原始焊缝根部的装配面贴合；
16、步骤3：进行焊接，原始焊缝根部与熔化后的填充环共同组成堵管焊缝。
17、步骤1具体包括：在焊前，蒸发器待修复位置由管板、传热管、原始焊缝组成，通过机加工的方式将原始焊缝进行切削，只保留原始焊缝根部1.2～1.5mm，通过机加工形成原始焊缝与堵头的装配面，原始焊缝机加工后端面要求切削面平整，无毛刺。
18、进一步地，焊接时分为四段进行，依次分别为角接接头中0°～90°段、90°～180°段、180°～270°段、270°～0°段，四段自熔焊接过程中分别对其峰值电流和基值电流进行单独调节，同时整圈焊接过程中电流递次下降，峰值电流范围为60～100a，基值电流范围为25～80a，运动速度范围为100～250mm/min。
19、步骤3中，焊接方法为tig自熔焊，焊缝类型为管板类角焊缝，焊接位置为仰焊。
20、进一步地，焊接时，钨极距填充环台阶面0.5mm-3mm，保护气体为氩气、氦气或其混合气。
21、与现有技术相比，本发明提供的用于核电蒸汽发生器传热管的堵头及其焊接工艺具有以下有益效果：
22、本发明采用空心堵头设计，利用堵头空心段装载焊枪自定心胀爪，实现胀爪胀紧后堵头与焊枪的定心定位，实现焊接轨迹与焊缝的同心吻合确保焊接轨迹准确性；利用堵头管端与焊枪胀爪底座的硬限位，实现钨极与修复焊道间距的固定定位，实现焊接过程中电弧电压的稳定性。本发明实现稳定的蒸汽发生器传热管自动焊接堵管，需严格保证焊接轨迹的准确性，以及焊接电压的稳定。
23、本发明采用空心堵头设计，空心内壁能够作为取出支撑，在不伤及管板孔的情况下完成堵头取出，利于后续二次封堵。
24、本发明在空心堵头上增加填充环，以电弧熔化填充环作为填充金属，取消tig焊接填丝过程，实现焊脚尺寸的恢复，从而确保接头的强度及密封效果。
25、进一步地，本发明在填充环根部增加定心导向，使堵头在安装过程中即可实现堵头与传热管的定心定位，进一步确保密封焊缝轨迹的准确性，避免因轨迹偏移带来的泄露，另外，在“填充环”边缘增加垂直于钨极的“引弧台”，增加起弧成功率和电弧指向稳定性。
26、进一步地，本发明在空心堵头封闭端增加导向角，完成自动焊接修复过程中的辅助定位功能。
1.一种用于核电蒸汽发生器传热管的堵头(13)，其特征在于，所述堵头(13)为空心结构，所述堵头的开口端(6)设有填充环(2)，填充环(2)的材质与原始焊缝填充材料相同，或者与传热管同材质。
2.根据权利要求1所述的用于核电蒸汽发生器传热管的堵头(13)，其特征在于，所述填充环(2)面向所述开口端(6)的一侧设有引弧台(3)。
3.根据权利要求2所述的用于核电蒸汽发生器传热管的堵头(13)，其特征在于，所述引弧台(3)的台面角度与钨极垂直。
4.根据权利要求1所述的用于核电蒸汽发生器传热管的堵头(13)，其特征在于，所述填充环(2)背向所述开口端(6)的一侧设有填充环根部定心导向(4)，封闭端(7)上设有堵头根部导向(5)。
5.根据权利要求1所述的用于核电蒸汽发生器传热管的堵头(13)，其特征在于，所述堵头(13)的内壁为无变径内壁，所述堵头(13)的外壁为无变径外壁。
6.一种用于核电蒸汽发生器传热管维修的堵头的焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的用于核电蒸汽发生器传热管的堵头的焊接工艺，其特征在于，步骤1具体包括：在焊前，蒸发器待修复位置由管板、传热管、原始焊缝组成，通过机加工的方式将原始焊缝进行切削，只保留原始焊缝根部1.2～1.5mm，通过机加工形成原始焊缝与堵头的装配面，原始焊缝机加工后端面要求切削面平整，无毛刺。
8.根据权利要求6所述的用于核电蒸汽发生器传热管的堵头的焊接工艺，其特征在于，焊接时分为四段进行，依次分别为角接接头中0°～90°段、90°～180°段、180°～270°段、270°～0°段，四段自熔焊接过程中分别对其峰值电流和基值电流进行单独调节，同时整圈焊接过程中电流递次下降，峰值电流范围为60～100a，基值电流范围为25～80a，运动速度范围为100～250mm/min。
9.根据权利要求6所述的用于核电蒸汽发生器传热管维修的堵头的焊接工艺，其特征在于，步骤3中，焊接方法为tig自熔焊，焊缝类型为管板类角焊缝，焊接位置为仰焊。
10.根据权利要求6所述的用于核电蒸汽发生器传热管的堵头的焊接工艺，其特征在于，焊接时，钨极距填充环台阶面0.5mm-3mm，保护气体为氩气、氦气或其混合气。
