CN102363239B - 中、大口径全焊接固定球阀窄间隙自动埋弧焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中、大口径全焊接固定球阀窄间隙自动埋弧焊接工艺。它包括1）产品总装，2）焊前准备，3）材料选择，4）焊缝选择，焊接所用焊缝采用“U”型坡口，5）工艺参数选择，6）焊接，采用左焊法，整条环形焊缝连续进行，一次焊完。使用本发明，生产工序流程合理，在产品总装、性能试验后进行焊接，选用合理的工艺参数，该参数满足熔透、低线能量、低层间温度、极低焊接变形和高精度这些关键的要求，选用合理的材料和焊接技巧，改进了焊接坡口，由V形坡口等改为“U”型坡口，方便排渣和排气，满足了防止热裂、提高韧性、焊接变形小、焊件精度高这几个关键要求，在焊接过程中有效保护阀门内阀座密封圈安全。

Description

中、大口径全焊接固定球阀窄间隙自动埋弧焊接工艺

技术领域

本发明涉及一种高精度、窄间隙、低线能量的自动埋弧焊接技术，特别是针对中、大口径全焊接固定球阀的关键工序。

背景技术

传统的埋弧焊是一种利用焊剂进行保护的焊接方法；是一种高熔敷率、高线能量、高生产效率的焊接方法。传统的窄间隙埋弧焊坡口基本是一个直槽形或V形槽，两侧倾斜角度为1度左右。

现有技术虽然成熟，并且高熔敷率、高生产效率、熔透性很好，自动化程度高。焊接母材厚度达数百毫米厚时，可以实现一次性焊透成型，可见其生产效率高，但是其线能量也是极高，如不经过大胆创新，绝不能用于中、大口径全焊接固定球阀的焊接。因为传统的埋弧焊的焊接工艺参数是大电流、高电压、高焊接速度，线能量很高，焊缝的层间温度很高，焊缝应力集中，热影响区残余应力大，焊件的热变形大，从而造成以下后果：①最为严重的是由于焊缝或热影响区的温度高（≥500℃，远远高于密封圈RTFE的许用温度——165℃），势必烧坏阀门的密封圈，使阀门产品彻底报废。②应力集中和残余应力大则影响壳体的强度，可能会产生应力裂纹而缩短阀门的使用寿命，甚至于使阀门报废。③该焊接坡口不利于排渣、排汽，焊缝易产生渣孔、汽孔，影响焊缝的强度。④焊接是一个金属熔炼的过程，焊接件变形很大，即使没有烧坏密封圈，也由于变形大，使阀门密封副产生间隙而不能密封。

由于焊接是中、大口径全焊接固定球阀的最后一道工序，产品结构决定了焊后必须免除热处理，因此避免焊缝根部热裂纹、大幅提高熔敷金属的韧性和同时保证足够的强度，就成了改进焊接技术的关键。所规定的焊接工艺必须解决三大关键问题，即：一、不会产生热裂纹（重点是焊缝根部）；二、大大提高熔敷金属的韧性等要求外；三、焊接变形必须很小，应小于0.1mm,或者说焊件的精度要求很高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种中、大口径全焊接固定球阀窄间隙自动埋弧焊接工艺。

中、大口径全焊接固定球阀窄间隙自动埋弧焊接工艺包括以下步骤：

1）产品总装，球阀阀体两侧安装密封圈，并分别与左阀体、右阀体分别装配配合，进行总装装夹；

2）焊前准备，选用自动埋弧焊机、直流电流表及电压表，焊件边缘20～22mm处打磨清洁干净至光洁金属为止，并清除点焊焊渣；

3） 材料选择，选用焊丝牌号H08MnA和焊剂牌号HJ431，焊丝直径选择Φ1.6～1.8mm焊丝，焊材焊剂的保管温度为5～45℃，相对湿度20～60%；焊接的工作环境相对湿度20～90%，焊剂在350～400℃下烘干，保温2～2.5小时，烘干后立即使用，焊丝位置位于超过阀体垂直中心线5～6毫米处；

4）焊缝选择，焊接所用焊缝采用“U”型坡口，“U”型坡口根部为圆弧，半径为6～10mm，坡口根部两侧斜角为3～7°，坡口间隙13～16mm；

5）工艺参数选择，焊接电流设为240～280A，电压25～35V，焊接速度23～28 cm/min，使最大层间温度小于165℃；

6）焊接，采用左焊法，整条环形焊缝应连续进行，一次焊完。

使用本发明，生产工序流程合理——在产品总装、性能试验（密封试验）后进行焊接，符合球阀使用的特殊要求。通过规定了焊前准备、焊接技巧和焊后清理等，规定了合理的焊丝、焊剂的型号、牌号及其保管条件细则以及选用合理的工艺参数，该参数满足熔透、低线能量、低层间温度、极低焊接变形或高精度这些关键的要求，改进了焊接坡口，由直形或V形坡口改为“U”型坡口，减小了焊缝间隙，方便排渣和排气。通过本工艺，能保证在焊接过程中球阀整体温度不会过高，保护了阀座密封圈的安全。焊接质量符合JB/T4730.3《承压设备无损检测第三部分：越声检测》，判定合格级别不低于Ⅱ级。改进后的焊接工艺具有低线能量、低层间温度、成形系数高、无气孔夹渣、容易排气排渣、脱渣容易等特点，满足了防止热裂、提高韧性、焊接变形很小或焊件精度很高这三大关键要求。同时，其焊透性很好。焊缝强度不低于母材，热影响区的强度与母材相同。

附图说明

图1为本发明应用的中、大口径全焊接固定球阀装配示意图；

图2为本发明“U”型坡口焊缝局部示意图。

具体实施方式

中、大口径全焊接固定球阀窄间隙自动埋弧焊接工艺包括以下步骤：

1）产品总装，球阀阀体4两侧安装密封圈2，并分别与左阀体1、右阀体5分别装配配合，进行总装装夹；

2）焊前准备，选用自动埋弧焊机、直流电流表及电压表，焊件边缘20～22mm处打磨清洁干净至光洁金属为止，并清除点焊焊渣；

3） 材料选择，选用焊丝牌号H08MnA和焊剂牌号HJ431，焊丝直径选择Φ1.6～1.8mm焊丝，焊材焊剂的保管温度为5～45℃，相对湿度20～60%；焊接的工作环境相对湿度20～90%，焊剂在350～400℃下烘干，保温2～2.5小时，烘干后立即使用，焊丝位置位于超过阀体垂直中心线5～6毫米处；

4）焊缝选择，焊接所用焊缝采用“U”型坡口3，“U”型坡口3根部为圆弧，半径为6～10mm，坡口根部两侧斜角为3～7°，坡口间隙13～16mm；

5）工艺参数选择，焊接电流设为240～280A，电压25～35V，焊接速度23～28 cm/min，使最大层间温度小于165℃；

6）焊接，采用左焊法，整条环形焊缝应连续进行，一次焊完。

实施例1

1）产品总装，球阀阀体4两侧安装密封圈2，并分别与左阀体1、右阀体5分别装配配合，进行总装装夹；

2）焊前准备，选用自动埋弧焊机、直流电流表及电压表，焊件边缘20～22mm处打磨清洁干净至光洁金属为止，并清除点焊焊渣；

3） 材料选择，选用焊丝牌号H08MnA和焊剂牌号HJ431，焊丝直径选择Φ1.6mm焊丝，焊材焊剂的保管温度为5℃，相对湿度20%；焊接的工作环境相对湿度20%，焊剂在350℃下烘干，保温2小时，烘干后立即使用，焊丝位置位于超过阀体垂直中心线5毫米处；

4）焊缝选择，焊接所用焊缝采用“U”型坡口3，“U”型坡口3根部为圆弧，半径为6mm，坡口根部两侧斜角为3°，坡口间隙13mm；

5）工艺参数选择，焊接电流设为240A，电压25V，焊接速度23 cm/min，使最大层间温度小于165℃；

6）焊接，采用左焊法，整条环形焊缝应连续进行，一次焊完。

实施例2：

1）产品总装，球阀阀体4两侧安装密封圈2，并分别与左阀体1、右阀体5分别装配配合，进行总装装夹；

2）焊前准备，选用自动埋弧焊机、直流电流表及电压表，焊件边缘22mm处打磨清洁干净至光洁金属为止，并清除点焊焊渣；

3） 材料选择，选用焊丝牌号H08MnA和焊剂牌号HJ431，焊丝直径选择Φ1.8mm焊丝，焊材焊剂的保管温度为45℃，相对湿度60%；焊接的工作环境相对湿度90%，焊剂在400℃下烘干，保温2.5小时，烘干后立即使用，焊丝位置位于超过阀体垂直中心线6毫米处；

4）焊缝选择，焊接所用焊缝采用“U”型坡口3，“U”型坡口3根部为圆弧，半径为10mm，坡口根部两侧斜角为7°，坡口间隙16mm；

5）工艺参数选择，焊接电流设为280A，电压35V，焊接速度28 cm/min，使最大层间温度小于165℃；

6）焊接，采用左焊法，整条环形焊缝应连续进行，一次焊完。

实施例3：

1）产品总装，球阀阀体4两侧安装密封圈2，并分别与左阀体1、右阀体5分别装配配合，进行总装装夹；

2）焊前准备，选用自动埋弧焊机、直流电流表及电压表，焊件边缘20～22mm处打磨清洁干净至光洁金属为止，并清除点焊焊渣；

3） 材料选择，选用焊丝牌号H08MnA和焊剂牌号HJ431，焊丝直径选择Φ1.7mm焊丝，焊材焊剂的保管温度为40℃，相对湿度50%；焊接的工作环境相对湿度30%，焊剂在380℃下烘干，保温2小时，烘干后立即使用，焊丝位置位于超过阀体垂直中心线5毫米处；

4）焊缝选择，焊接所用焊缝采用“U”型坡口3，“U”型坡口3根部为圆弧，半径为8mm，坡口根部两侧斜角为6°，坡口间隙15mm；

5）工艺参数选择，焊接电流设为250A，电压30V，焊接速度25cm/min，使最大层间温度小于165℃；

6）焊接，采用左焊法，整条环形焊缝应连续进行，一次焊完。

Claims (1)

1.一种中、大口径全焊接固定球阀窄间隙自动埋弧焊接工艺，其特征在于包括以下步骤：

1）产品总装，球阀阀体（4）两侧安装密封圈（2），并分别与左阀体（1）、右阀体（5）装配配合，进行总装装夹；

2）焊前准备，选用自动埋弧焊机、直流电流表及电压表，焊件边缘20～22mm处打磨清洁干净至光洁金属为止，并清除点焊焊渣；

3） 材料选择，选用焊丝牌号H08MnA和焊剂牌号HJ431，焊丝直径选择Φ1.6～1.8mm焊丝，焊材焊剂的保管温度为5～45℃，相对湿度20～60%；焊接的工作环境相对湿度20～90%，焊剂在350～400℃下烘干，保温2～2.5小时，烘干后立即使用，焊丝位置位于超过阀体垂直中心线5或6毫米处；

4）焊缝选择，焊接所用焊缝采用U型坡口（3），U型坡口（3）根部为圆弧，半径为6～10mm，坡口根部两侧斜角为3～7°，坡口间隙13～16mm；

5）工艺参数选择，焊接电流设为240～280A，电压25～35V，焊接速度23～28 cm/min，使最大层间温度小于165℃；

6）焊接，采用左焊法，整条环形焊缝应连续进行，一次焊完。

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