CN100544879C

CN100544879C - 大型鱼雷罐下料及组焊方法

Info

Publication number: CN100544879C
Application number: CNB2007101586617A
Authority: CN
Inventors: 姜淑华; 梁冰; 苗秋军
Original assignee: METAL STRUCTURE FACTORY OF ANGANG HEAVY MECHINE CO Ltd
Current assignee: METAL STRUCTURE FACTORY OF ANGANG HEAVY MECHINE CO Ltd
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: CN101176963A

Abstract

本发明涉及冶炼设备成型、装配和焊接技术领域，特别是一种大型鱼雷罐下料及组焊方法，包括下述步骤：罐体、罐口的下料与成型，通过运用可行的胎具、卡具，保证大型筒体与耳轴的装配精度，制定鱼雷罐焊接工艺：分析所使用钢材可焊性，选择焊接材料及工艺参数，选择低氢型碱性焊条进行定位焊，选择混合气体保护焊，采用窄道多层焊，焊接筒体与耳轴焊前首先用磨光机将坡口及焊接区域打磨清理干净。对接后采用手工电弧焊定位焊，磁粉检查坡口表面无缺陷为合格，将钢板和耳轴焊接区域均匀预热，定位焊前将低氢型碱性焊条烘干，对称定位焊接，边焊消除层间应力，焊后保温缓冷，对焊缝进行级超声波探伤检验，T字接头部位进行RT检测。筒体与耳轴对接间隙尺寸达到工艺要求，耳轴的同轴度为小于1mm。

Description

大型鱼雷罐下料及组焊方法

技术领域

本发明涉及冶炼设备成型、装配和焊接技术领域，特别是一种大型鱼雷罐下料及组焊方法。

背景技术

大型鱼雷罐是大型高炉混铁车的主要备件之一。主要用于将高炉铁水运到炼钢厂、铸铁厂和铸造厂进行炼钢，铸铁块和浇注钢锭模，也可用于短时存储铁水，以协调炼钢与炼铁临时出现的不均衡状态，必要时还可以进行三脱处理(脱硫、脱磷、脱硅)。320吨鱼雷罐单组50566Kg，总长14918mm，直径3700mm，罐壳用钢板焊接而成，罐壳两端焊有两个铸钢耳轴，罐体中间焊有罐嘴。设计上使罐体中心线与耳轴的轴心线偏70mm，公差为±1.5mm，这个偏心值确保了罐体倾翻时的安全，即罐体始终有一个充分复位的力矩，防止主体继续向倒铁水方向翻转。技术要求为耳轴的同轴度控制在≤3mm，焊缝100％超声波及射线20％探伤合格。并且由于耳轴已精加工，焊接后很难保证上述要求。罐体、罐口的下料均运用计算机进行计算展开，数控自动切割机进行切割，罐体用卷板机滚曲成型，但罐口的板厚为80mm、20G材质的钢板，罐口的直径很小，所有的设备均不能滚曲成型。这样上述要求非常严格，制作难度很大，需制定严格可行的工艺来保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种下料、成型、装配、焊接操作方法简单、实用、省力，并节约大量的材料及制作费用，大大地降低生产成本的大型鱼雷罐下料及组焊方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的大型鱼雷罐下料及组焊方法，包括运用计算机计算罐体、罐口的下料，数控自动切割机进行切割，其特征在于包括下述步骤：

1)罐体、罐口的下料与成型

罐体、罐口的下料均运用计算机进行计算展开，数控自动切割机进行切割，罐体用卷板机滚曲成型，罐口通过精心设计胎具热压成型，最后进行罐口热压成型检测，

2)通过运用可行的胎具、卡具，保证罐体与耳轴的装配精度，可行的胎具是：罐体的横卧装配胎具，保证两侧耳轴同轴度的装卡胎具，耳轴与罐体总装时罐体的横卧装配的调整胎具，依次用这3套胎具装配罐体与耳轴，

3)制定鱼雷罐焊接工艺

a)分析所使用钢材可焊性，选择预热温度200-250℃，焊后缓冷并立即作消除应力处理，

b)选择焊接材料及工艺参数

根据可焊性分析、母材情况和鱼雷罐的使用情况，选择低氢型碱性焊条进行定位焊，选择焊接变形小、线能量小并能连续焊接的混合气体保护焊，采用窄道多层焊，

c)焊接罐体与耳轴

焊前首先用磨光机将坡口及焊接区域打磨清理干净，对接后采用手工电弧焊定位焊，磁粉检查坡口表面无缺陷为合格，

将钢板和耳轴焊接区域均匀预热到200℃-250℃，

定位焊前将低氢型碱性焊条在350℃烘干两小时，选择电流150-160A，对称定位焊接牢固，采用窄道多层焊，边焊边用风锤锤击方法消除层间应力，

待坡口焊至2/3深时，将罐体在调整胎具上转动，碳弧气刨清内侧焊根，砂轮打磨，PT检查合格后对称施焊，直至焊满，

焊后用煤气继续加热缓冷，用石棉被保温，进行去氢处理，

对焊缝进行超声波探伤检验，T字接头部位进行RT检测，

所述的罐体与耳轴的装配精度要求为：罐体的同轴度为2mm，耳轴轴心与罐体中心偏心70mm±1.5mm，且主动端耳轴和从动端耳轴的同轴度不大于3mm，装配罐体与耳轴的步骤为：在没有装配罐体时，先将两侧耳轴固定在装卡胎具上，留出40mm的调整量，通过检测工具检测两侧耳轴的同轴度合格，才能保证最终的检测合格，将罐体吊放到调整胎具上，设计装卡胎具低于调整胎具的轮面，待罐体放稳后，用千斤顶调整装卡胎具，使罐体与耳轴对接间隙尺寸达到工艺要求，耳轴的同轴度为小于1mm。

当所使用的钢材为16MnR、35CrMo时，所述的低氢型碱性焊条为：J507低氢型碱性焊条，用于进行定位焊，焊接变形小、线能量小并能连续焊接的95％Ar+5％CO₂混合气体进行保护焊，用ER50-6，Φ1.2mm焊丝作为焊接填充材料，焊接工艺参数为：平焊：电压＝25-32V，电流＝220-280A，焊速S＝280-350mm/min，摆宽20mm，立焊：电压＝21-26V，电流＝160-220A，焊速S＝60-200mm/min，摆宽15-20mm。

所述的罐体与耳轴的焊接步骤中增加一500mm±10mm长的过渡段，首先将过渡段与耳轴焊接，探伤检查合格后，再与罐体焊接。

所述的用于进行定位焊的J507低氢型碱性焊条在350℃烘干两小时后，装入保温焊条筒，进行定位焊时，随用随取。

所述的罐口压型胎具由格栅型上胎具和格栅型下胎具所组成，压制罐口的钢板夹在此格栅型上胎具和格栅型下胎具之间。

所述的耳轴与罐体总装时罐体的横卧装配的调整胎具由弓形上套和V型卡座所组成，待装配的耳轴夹在此弓形上套和V型卡座之间。

按照本发明的大型鱼雷罐下料及组焊方法，罐体、罐口的下料均运用计算机进行计算展开，数控自动切割机进行切割，罐体用卷板机滚曲成型。但罐口的板厚为80mm、20G材质的钢板，罐口的直径很小，所有的设备均不能滚曲成型。因此，只有通过精心设计胎具，热压成型才有可能做到。最后罐口通过热压成型检测，所有尺寸达到了设计要求。

通过可行的胎、卡具，保证罐体与耳轴的装配精度，共设计了3套胎、卡具，分别为：一是罐体的横卧装配胎具。鱼雷罐罐体长为11592.18mm，必须采用卧装的方法才能实现装配。二是保证两侧耳轴同轴度的装卡胎具。由于鱼雷罐体太大、太长，制作和检测难度都很大。只有在没有装配罐体时，先将两侧耳轴固定在装卡胎具上，留出40mm的调整量。通过水准仪等工具检测两侧耳轴的同轴度合格，才能保证最终的检测合格。三是耳轴与罐体总装时罐体的调整胎具。将罐体吊放到调整胎具上，设计装卡胎具低于调整胎具的轮面，待罐体放稳后，用千斤顶调整装卡胎具，使罐体与耳轴对接间隙等尺寸达到工艺要求。通过上述工艺的实施，检测耳轴的同轴度为小于1mm。

在制定鱼雷罐焊接工艺之前，对16MnR、35CrMo钢材料的可焊性分析。16MnR钢的合金含量较少，属于低合金钢压力容器用钢板，脆化和冷裂的倾向小，焊接性能较好，中薄板按标准焊接工艺规范不用预热，而焊接大厚度的钢板时，为防止出现裂纹，需采用100℃的预热措施。35CrMo钢是中碳Cr钼钢。该钢具有较好的工艺性能和较强的热强性能，它的含碳量相对较高，所以冷裂倾向比16MnR要大，因此需要预热，特别对于鱼雷罐这种拘束度很大的焊接接头，参阅焊接手册并考虑类似结构的焊接规范，预热温度选择200-250℃，选择适当的焊接材料和规范，焊后缓冷并立即作消除应力处理，确保焊接质量。

根据以上对16MnR及35CrMo钢的可焊性分析，了解到两种材料的强度及淬硬倾向相差较大。根据母材的实际情况和鱼雷罐的使用情况，再参考焊接结构件的经验，选择J507低氢型碱性焊条定位焊和焊接变形小，线能量小并能连续焊接的95％Ar+5％CO₂混合气体保护焊。用ER50-6，Φ1.2mm焊丝作为焊接填充材料进行实验。焊接工艺参数平焊：V＝25-32V，A＝220-280A，焊速S＝280-350mm/min，摆宽20mm；立焊：V＝21-26V，A＝160-220A，焊速S＝60-200mm/min，摆宽15-20mm。

罐体与耳轴的焊接步骤为：

A、首先焊前将坡口及焊接区域的油污铁锈等用磨光机打磨清理干净。对接后采用手工电弧焊定位焊，磁粉检查坡口表面无缺陷为合格。

B、将钢板和耳轴焊接区域均匀预热到200℃-250℃。

C、将J507焊条烘干350℃二小时，用焊条筒领取，保温，定位焊，随用随取，选择电流150-160A，焊条直径Φ4.0mm，4人对称定位焊接牢固。

D、采取ER50-6、Φ1.2mm焊丝、电流220-280A、电压25-32V、气流量15-251/min#。

E、待坡口焊至2/3深时，将罐体在调整胎具上转动，碳弧气刨清内侧焊根，砂轮打磨，PT检查合格后反复对称施焊，直至焊满。

F、焊后用煤气继续加热缓冷，用石棉被保温，进行去氢处理。

经过试验，此焊缝经过GB11345-89II级超声波探伤检验一次检查合格，T字接头部位经RT检测合格。整体焊缝质量检查符合标准的要求为合格焊缝。

由于鱼雷罐耳轴和罐体的焊接为16MnR及铸钢35CrMo钢的焊接，焊前的预热温度为200℃-250℃，焊工必须在高3700mm、长约13000mm罐体内和高温下焊接，施焊条件非常的艰苦和艰难；另外，焊接产生的有毒有害的气体很难排出；焊接处距罐口很高远，一旦出现意外状况，救助很难，安全无法保障。根据此情况，增加一长约500mm的过渡段。首先将过渡段与耳轴焊接，探伤检查合格后，再与罐体焊接。这样就避免了上述的问题，既保证了制作质量，又保证了职工的身心健康。

按照本发明的大型鱼雷罐下料及组焊方法所制作后通过有关人员共同检测，两端耳轴的同轴度为2mm，罐体与耳轴偏70mm的公差为1mm，所有的焊缝经超声波检测和射线检测100％合格，320吨大型鱼雷罐制作成功。

附图说明

图1为大型鱼雷罐组装简图。

图2为本发明的罐口压型胎具结构示意图。

图3为本发明的耳轴的调整胎具结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的具体实施方式。

按照本发明大型鱼雷罐下料及组焊方法，包括运用计算机计算罐体、罐口的下料，数控自动切割机进行切割，其特征在于包括下述步骤：

1)罐体、罐口(见图1)的下料与成型

3)制定鱼雷罐焊接工艺

b)选择焊接材料及工艺参数

根据可焊性分析、母材情况和鱼雷罐的使用情况，选择低氢型碱性焊条进行定位焊，选择焊接变形小、线能量小并能连续焊接的混合气体保护焊，

c)焊接罐体与耳轴

将钢板和耳轴焊接区域均匀预热到200℃-250℃，

焊后用煤气继续加热缓冷，用石棉被保温，进行去氢处理，

对焊缝进行超声波探伤检验，T字接头部位进行RT检测，

当所使用的钢材为16MnR、35CrMo时，所述的低氢型碱性焊条为：J507低氢型碱性焊条，用于进行定位焊，焊接变形小、线能量小并能连续焊接的95％Ar+5％CO₂混合气体作为保护气体，用ER50-6，Φ1.2mm焊丝作为焊接填充材料，焊接工艺参数为：平焊：电压＝25-32V，电流＝220-280A，焊速S＝280-350mm/min，摆宽20mm，立焊：电压＝21-26V，电流＝160-220A，焊速S＝60-200mm/min，摆宽15-20mm。

如图2所示，所述的罐口压型胎具由格栅型上胎具3和格栅型下胎具4所组成，压制罐口的钢板5夹在此格栅型上胎具3和格栅型下胎具4之间。

如图3所示，所述的耳轴1与罐体2总装时罐体的横卧装配的调整胎具由弓形上套6和V型卡座7所组成，待装配的耳轴1夹在此弓形上套6和V型卡座7之间。

Claims

1、一种大型鱼雷罐下料及组焊方法，包括运用计算机计算罐体、罐口的下料，数控自动切割机进行切割，其特征在于包括下述步骤：

1)罐体、罐口的下料与成型

罐体、罐口的下料均运用计算机进行计算展开，数控自动切割机进行切割，罐体用卷板机滚曲成型，罐口通过胎具热压成型，最后进行罐口热压成型检测，

2)通过运用胎具、卡具，保证罐体与耳轴的装配精度，胎具是：罐体的横卧装配胎具，保证两侧耳轴同轴度的装卡胎具，耳轴与罐体总装时罐体的调整胎具，依次用这3套胎具装配罐体与耳轴，

3)制定鱼雷罐焊接工艺

b)选择焊接材料及工艺参数

c)焊接罐体与耳轴

将钢板和耳轴焊接区域均匀预热到200℃-250℃，

焊后用煤气继续加热缓冷，用石棉被保温，进行去氢处理，

对焊缝进行超声波探伤检验，T字接头部位进行RT检测，

2、根据权利要求1所述的大型鱼雷罐下料及组焊方法，其特征在于当所使用的钢材为16MnR、35CrMo时，所述的低氢型碱性焊条为：J507低氢型碱性焊条，用于进行定位焊，焊接变形小、线能量小并能连续焊接的95％Ar+5％CO₂混合气体进行保护焊，用ER50-6，Φ1.2mm焊丝作为焊接填充材料，焊接工艺参数为：平焊：电压＝25-32V，电流＝220-280A，焊速S＝280-350mm/min，摆宽20mm，立焊：电压＝21-26V，电流＝160-220A，焊速S＝60-200mm/min，摆宽15-20mm。

3、根据权利要求1所述的大型鱼雷罐下料及组焊方法，其特征在于所述的罐体与耳轴的焊接步骤中增加一500mm±10mm长的过渡段，首先将过渡段与耳轴焊接，探伤检查合格后，再与罐体焊接。

4、根据权利要求2所述的大型鱼雷罐下料及组焊方法，其特征在于所述的用于进行定位焊的J507低氢型碱性焊条在350℃烘干两小时后，装入保温焊条筒，进行定位焊时，随用随取。

5、根据权利要求1所述的大型鱼雷罐下料及组焊方法，其特征在于所述的耳轴与罐体总装时罐体的调整胎具由弓形上套和V型卡座所组成，待装配的耳轴夹在此弓形上套和V型卡座之间。