超导线圈承压壳体焊接方法

摘要

本发明涉及MRI核磁共振医疗设备焊接制造方法领域。本发明所要解决的技术问题是提供一种有效降低焊接热对线圈骨架破坏的超导线圈承压壳体焊接方法。超导线圈承压壳体焊接方法的步骤：a、将内筒与内筒端盖焊接成一个整体；b、将内筒线圈骨架套接于内筒外缘；c、将外筒线圈骨架套接于不锈钢环外壁上；d、不锈钢环的一个端面焊接于所述外筒端盖的端盖面上；e、内筒端盖的自由端与步骤d中包括的外筒端盖的自由端通过连接焊缝焊接；f、将步骤e中包括的外筒端盖另一个自由端与外筒的外筒内缘的端面焊接。本发明有效保护对焊接热很敏感的线圈骨架，可以应用于焊接核磁共振医疗设备的超导线圈承压壳体的工艺中。

说明书

技术领域

本发明涉及MRI核磁共振医疗设备焊接制造方法领域，尤其是一种超导线圈承压壳体焊 接方法。

背景技术

MRI核磁共振医疗设备主要采用奥氏体不锈钢作为低温承压壳体，它可以将超导线圈的 支撑体骨架密封起来。该线圈骨架可以是金属材料如铝合金或者非金属材料如玻璃钢等加工 而成，同时线圈骨架可以采用机械办法支撑悬挂起来，也可以采用粘接方式让骨架与承压筒 体连接在一起。不管以哪种方式固定线圈骨架，都需要先将线圈骨架装配到承压壳体内，再 通过焊接方式将承压壳体连接成密闭容器。此密闭容器对焊接质量要求非常高，比如低温韧 性、弯曲强度、拉升强度等力学性能，以及金相组织等。骨架是一种由环氧树脂为基体，加 入玻璃纤维布缠绕固化而成，其本身不能承受高温（250℃以上）。同时骨架离焊缝距离很小， 焊接过程除了考虑焊接本身质量外，还必须考虑焊接变形、焊接热量对线圈骨架烧损等，一 旦骨架出现烧损，其中的碳、氢原子进入焊缝将大大降低焊缝机械性能，同时影响玻璃钢的 绝缘特性。

另外的，针对超导磁体的线圈骨架与承压筒体采用树脂粘接方式固定在一起的方式，其 线圈骨架（GRP）主要采用环氧树脂增强纤维预浸布材料制作，绝缘体与不锈钢筒体采用树脂 打底、半固化片缠绕、烘焙固化方式进行固定，也就是线圈骨架与不锈钢筒1是紧密贴合的， 该线圈骨架在产品中起着关键的作用，主要是支撑电子元器件、铺设线路的通道以及电气绝 缘功能，但是GRP材料承受的最高温度不超过250℃，超过此温度将出现烧损碳化，严重影 响线圈骨架本身的结构及性能。目前的低温压力容器设计空间局限导致其焊缝到线圈骨架端 的距离只有十几个毫米。另外容器必须保证焊缝具有良好的低温性能（液氮甚至液氦温度区）， 因此主要焊接方法为手工氩弧焊外加填丝方式。在连续的氩弧焊焊接过程中距离焊缝10mm左 右位置其温度将超过450℃，距离焊缝20mm左右位置其温度也接近300℃，这样的情况已经 超出了线圈骨架能承受的最高温度。在已有产品中发现了线圈骨架边缘部分被严重烧损的情 况。因此在容器装配焊接过程中必须采用水冷加风冷的冷却方法来降低焊接温度对线圈骨架 的烧损，同时必须采用严格的焊接工艺顺序及分段长度，而不能采取连续焊接的工艺方式。 在此种焊接工艺条件下，噪声很大、工人劳动强度大、工装调节繁琐、生产效率较低、不适 合大批量生产。再者为增加焊缝到线圈骨架的距离使用了密封环，导致焊缝结构全为角焊缝， 焊缝受力较为薄弱，同时此种结构的产品不满足容器结构标准，使得该产品不适合国际市场 需求。

由于传统的焊接工艺只考虑了简单的将内筒、不锈钢环、外筒和端盖等部件焊接起来， 即只是简单的将内筒和外筒与端盖焊接，然后将不锈钢环焊接于端盖上。由于没能考虑到焊 接时焊接热对骨架的影响，且焊接方式单一从而难以实现对焊接热的灵活处理措施，因此就 出现了焊接热对不能承受高温（250℃以上）的线圈骨架的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在超导线圈承压壳体焊接过程中有效降低焊接热 对线圈骨架破坏的超导线圈承压壳体焊接方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：超导线圈承压壳体焊接方法，包括以下步 骤：

a、选取内筒和与内筒匹配的内筒端盖，将内筒的内筒外缘的端面与内筒端盖焊接成一个 整体；

b、选取内筒线圈骨架，将所述内筒线圈骨架套接于内筒外缘；

c、选取外筒线圈骨架和不锈钢环，将外筒线圈骨架套接于不锈钢环外壁上；

d、选取外筒端盖，将步骤c中的不锈钢环的一个端面焊接于所述外筒端盖的端盖面上；

e、将步骤b中包括的内筒端盖的自由端与步骤d中包括的外筒端盖的自由端通过连接焊 缝焊接到一起，所述内筒端盖套接于外筒端盖内；

f、选取外筒，将步骤e中包括的外筒端盖另一个自由端与外筒的外筒内缘的端面焊接成 一体。

进一步的是，步骤e之后对连接焊缝进行探伤检测。

进一步的是，步骤f中的焊接方式为满焊。

进一步的是，步骤a的焊接过程通过设置在内筒内壁上的通水铜管进行强化冷却。

进一步的是，步骤d的焊接过程通过在外筒线圈骨架上靠近外筒端盖一端的端面上设置 外筒线圈骨架空气槽来降低焊接热对外筒线圈骨架的影响。

本发明的有益效果是：本发明首先将传统方案中的一个“端盖”分为了两个独立的“内 筒端盖”和“外筒端盖”，让焊接步骤更多元和灵活，从而让焊接热的破坏效果得到及时有效 的分散，最终大大降低了线圈骨架收到的焊接热的破坏。相比于传统的焊接方法，本发明的 焊接过程更精细，每个步骤的设计均考虑了对焊接热的及时散热处理，从而有效保护对焊接 热很敏感的线圈骨架，本发明可以应用于焊接核磁共振医疗设备的超导线圈承压壳体的工艺 中。

附图说明

图1是本发明所应用的超导线圈承压壳体的结构示意图。

图中标记为：内筒1、内筒外缘11、内筒端盖12、内筒焊缝13、内筒线圈骨架14、通 水铜管15、外筒2、外筒内缘21、外筒端盖22、外筒焊缝23、外筒线圈骨架24、外筒线圈 骨架空气槽241、不锈钢环3、连接焊缝4、连接焊缝衬垫41。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示的超导线圈承压壳体焊接方法，包括以下步骤：

a、选取内筒1和与内筒1匹配的内筒端盖12，将内筒1的内筒外缘11的端面与内筒端 盖12焊接成一个整体；

b、选取内筒线圈骨架14，将所述内筒线圈骨架14套接于内筒外缘11；

c、选取外筒线圈骨架24和不锈钢环3，将外筒线圈骨架24套接于不锈钢环3外壁上；

d、选取外筒端盖22，将步骤c中的不锈钢环3的一个端面焊接于所述外筒端盖22的端 盖面上；

e、将步骤b中包括的内筒端盖12的自由端与步骤d中包括的外筒端盖22的自由端通过 连接焊缝4焊接到一起，所述内筒端盖12套接于外筒端盖22内；

f、选取外筒2，将步骤e中包括的外筒端盖22另一个自由端与外筒2的外筒内缘21的 端面焊接成一体。

在实际操作时，具体的，内筒1和外筒2的首选材料为奥氏体不锈钢，从而保证。

对于步骤a，如图1所示的，通过内筒焊缝13实现将内筒1的内筒外缘11的端面与内 筒端盖12焊接成一个整体。

其次的，对于步骤b，内筒线圈骨架14套接于内筒外缘11，此时，为尽量保护好内筒线 圈骨架14，可以适当的将内筒线圈骨架14的位置与内筒焊缝13保持一定距离，从而减小后 续步骤中焊接热的破坏。特别的，作为对此步骤的改进，可以通过在内筒1内壁上设置通水 铜管15进行强化冷却，即及时的将后续步骤焊接热（尤其是焊接连接焊缝4的焊接热）排走。

对于步骤d，如图1所示的，为了进一步减小焊接热对外筒线圈骨架24的影响，可以在 外筒线圈骨架24上靠近外筒端盖22一端的端面上设置外筒线圈骨架空气槽241来降低焊接 热对外筒线圈骨架24的影响。增设的外筒线圈骨架空气槽241可以加大空气流动，从而将焊 接热更多的排出。

对于步骤e，由于连接焊缝4作为连接内筒1和外筒2的关键部位，为了进一步的保证 连接焊缝4的质量，可以对连接焊缝4进行探伤检测。另外，在具体的焊接时，还可以在连 接焊缝4靠近内筒1和外筒2内一侧的壁面上增设连接焊缝衬垫41，从而进一步的保护已经 固定设置好的内筒线圈骨架14和外筒线圈骨架24。

对于步骤f，由于基本的承压壳体结构已焊接完毕，作为优化的焊接方式，可以在步骤f 中焊接外筒2时选择满焊，即将接缝处全部焊满。

本发明构思巧妙之处在于，将焊接的步骤步步细化，实现更精细的焊接工序，从而将原 本会累积的大量的焊接热分布的散发掉，有效的保护了线圈骨架，正是由于对焊接时的焊接 热的各个击破，才最终解决了有效降低焊接热对线圈骨架破坏的技术问题。