日前,由等離子體所負責的ITER校正場線圈(CC)采購包中首個1:1全尺寸底部(BCC)模型線圈,順利完成整體裝配中最重要的一步——激光封焊。
CC線圈繞組裝入線圈盒后是將盒體與盒蓋進行整體裝配封焊,為保證線圈的整體剛度必須保證線圈盒上所有焊縫全焊透。長達30米的焊縫如果采用常規(guī)焊接方法必將產(chǎn)生巨大的焊接變形導致無法滿足線圈的外形尺寸要求。同時,為避免焊接時所產(chǎn)生的熱量對線圈盒內(nèi)部的繞組造成損傷,必須嚴格控制焊接時繞組表面的溫度不超過200攝氏度。項目組在經(jīng)過充分的技術調(diào)研后決定采用激光焊接方法。
在充分理解線圈盒激光焊接的技術難點基礎上,CC項目組在國內(nèi)率先搭建了首套20kW光纖激光焊接系統(tǒng)(為國際上公開報道的激光焊接技術工程應用的最大功率)。研究開發(fā)了超高功率大厚板激光焊接技術,掌握了大功率激光焊接熔深與熱場精準控制以及大型復雜工程結(jié)構(gòu)件焊接過程的應力場與應變場控制等關鍵技術,并形成CC線圈盒封焊的標準工藝規(guī)范,得到了英國焊接研究所TWI的高度贊許。
2018年6月,在ITER組織與歐洲核子研究組織的見證下,項目組順利完成首個全尺寸BCC線圈盒的激光封焊,焊后線圈盒整體焊接變形≤4mm,焊縫質(zhì)量達到ISO 13919-1 B級,繞組表面的溫度控制在200度以內(nèi),實現(xiàn)了ITER校正場線圈盒高標準和高質(zhì)量焊接。
該項技術的突破不僅表明項目組對高功率激光焊接設備與工藝研發(fā)終獲成果,更是當前國內(nèi)萬瓦級激光焊接技術從實驗室走向重大國際工程應用的重要里程碑。
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