CN101797671A - 大型不锈钢筒体焊接变形控制辅具及焊接变形控制方法 - Google Patents
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Abstract
大型不锈钢筒体焊接变形控制辅具，包括内、外弧平板和顶丝，内、外弧平板是一边为圆弧形边的平板，圆弧形边的圆弧半径与筒体的半径相同；顶丝固定连接在平板的与筒体的纵焊缝相对点的两边，顶端朝向平板的圆弧形边。使用时，在装焊平台上画出筒体内外圆周的装配基准线，将筒体弧段吊装在平台上按线就位，测量纵缝两侧在自由状态下的不附线长度段长度和角度，按不附线长度和角度选择辅具，将辅具点焊在筒体上，对筒体纵缝交替施焊，并根据纵缝变形情况调整焊接顺序和辅具上的顶丝。本发明的优点是：避免了筒体的焊后机械校形和热校形工序；焊接过程中的变形量可以直接观察到，可采取技术措施调节；辅具构造简单，使用方法简单。
Description
技术领域
本发明属于焊接技术领域，尤其涉及焊接变形控制，具体适用于大型不锈钢筒体类件的焊接变形控制。
背景技术
目前，在钢制容器中等厚度筒体的制作工艺中，一般在筒节纵缝焊接之后，需要在卷板机上对筒体进行校形，或采用热校形(如火焰校形)，校形的主要目的是克服纵缝焊接产生的角变形。这种制作工艺，对于一些大型筒体，尤其是筒体需要在现场完成，不具备焊后机械校形条件的，难以保证不变形；采用热校形的方法会对筒体材料的性能产生不利影响，在也不适合采用时，控制焊接变形一直是一个工艺难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种焊接变形控制辅具及使用该辅具控制焊接变形的方法。
本发明的技术方案是：大型不锈钢筒体焊接变形控制辅具，由平板和顶丝构成，其特征在于所述平板包括内弧平板和外弧平板，内弧平板是一块一边为凸圆弧形边的平板，外弧平板是一块一边为凹圆弧形边的平板，内弧平板的圆弧形边的圆弧半径与不锈钢筒体的内圆半径相同，外弧平板的圆弧形边的圆弧半径与不锈钢筒体的外圆半径相同；所述顶丝设置在内弧平板上，由2-6个构成，顶丝对称固定连接在平板的与不锈钢筒体的纵焊缝相对点的两边，顶丝的顶端朝向平板的圆弧形边。
本发明的所述的大型不锈钢筒体焊接变形控制辅具，其特征在于所述内弧平板和外弧平板为弧长300～1000mm的平板。
本发明的所述的大型不锈钢筒体焊接变形控制辅具，其特征在于所述顶丝位置在平板的与不锈钢筒体的纵焊缝相对点的两侧距与不锈钢筒体的纵焊缝相对的点20～80mm范围内。
应用本发明的大型不锈钢筒体焊接变形控制辅具控制焊接变形的方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：
1)在装焊平台上按筒体内外圆周画出筒体内外圆周的装配基准线，作为装焊筒体的参照基；
2)将筒体弧段吊装到步骤1)画出筒体内外圆周的装配基准线的平台上，将筒体弧段与平台上的装配基准线对位，测量筒体纵缝两侧在自由状态下与平台上的装配基准线不附线的筒体的弧段的长度和角度，确定需刚性拘束范围；
3)按步骤2)测量出的与平台上的装配基准线不附线的筒体的弧段的长度和角度，将符合该需刚性拘束范围的筒体焊接变形控制辅具，沿筒体纵缝点焊在筒体内外圆周上，点焊时留出变形范围和坡口间隙，筒体焊接变形控制辅具按每隔300～900mm安装一套的间距均布；
4)交替对筒体的内外坡口施焊，并根据筒体纵缝变形情况调整焊接顺序；
5)在施焊过程中，当变形超出装配基准线范围时，调整筒体焊接变形控制辅具上的顶丝，进行辅助拘束，使变形不超出装配基准线范围。
本发明的所述的应用本发明的大型不锈钢筒体焊接变形控制辅具控制焊接变形的方法，其特征在于所述的均布的筒体焊接变形控制辅具，一道筒体的纵缝最少均布3套。
本发明的原理是：利用焊接自身产生的焊接应力校正筒体纵缝变形。由奥氏体不锈钢的物理特性可知，奥氏体不锈钢的热膨胀系数较大，约为普通碳钢的1.6倍，导热系数小，约为普通碳钢的1/4倍，而收缩率较普通碳钢大，奥氏体不锈钢在焊接温度场的作用下产生较大的热膨胀和冷却收缩过程，这个过程对焊缝区域产生非常大的热应力和收缩应力。运用焊接过程产生的焊接应力，校正纵缝焊接产生的角变形，从而使筒体在焊后不再进行机械校形，仍能保证筒体的圆度公差。
本发明的突出优点是：1、本方法避免了筒体的焊后机械校形和热校形工序，既节省了工序，又能保证焊接筒体的精度要求；2、筒体焊接过程中的变形量，通过筒体与辅具间的间隙大小可以直接观察到，进而通过调整焊接方法、改变焊接顺序、调节拘束强度三种技术措施中的一种或几种并用达到调节变形量大小的效果；3、筒体焊接变形控制辅具构造简单，制作容易，并可根据不附线的筒体的弧段的长度和角度随时制作，适应性强；4、应用该方法控制筒体焊接变形，方法简单，易于掌握，效果显著。
附图说明
本发明共有附图2幅，其中
图1是本发明的辅具结构示意图，
图2是本发明的辅具工作布置示意图。
附图中，1、辅具外弧平板，2、辅具内弧平板，3、顶丝，4、筒体，e、坡口间隙。
具体实施方式
下面结合附图给出的实施例，对本发明做进一步说明。实施例是核电设备的筒体的焊接。
先在装焊现场准备一大型装焊平台，在装焊平台上画出筒体内外圆周的装配基准线，作为装配筒体的参照基。将筒体弧段吊装到平台上，按画出筒体内外圆周的装配基准线就位，测量筒体纵缝两侧在自由状态下的不附线长度段长度和角度，确定刚性拘束范围。根据需刚性拘束范围准备刚性拘束用的辅具，辅具包括内、外弧平板和顶丝，内弧平板是一块一边为凸圆弧形边的弧板条，外弧平板是一块一边为凹圆弧形边的弧板条，内、外弧平板弧长500mm，内弧平板的圆弧形边的圆弧半径与不锈钢筒体的内圆半径相同，外弧平板的圆弧形边的圆弧半径与不锈钢筒体的外圆半径相同；内弧平板上有2个顶丝，2个顶丝对称的固定连接在内弧平板的与不锈钢筒体的纵焊缝相对点的两边，距不锈钢筒体的纵焊缝50mm。顶丝的顶端朝向平板的圆弧形边。该辅具共3套，分别布置在筒体的上、中、下三个部位的筒体的内外，辅具之间的距离为500mm，将辅具在筒体内外点焊牢固，留出变形范围和坡口间隙，然后交替对筒体的内外坡口施焊，并根据筒体纵缝变形情况适当调整焊接顺序，必要时可用辅具上的顶丝辅助拘束。
用该方法施焊的筒节，筒体的焊接变形非常小，椭圆度控制在不大于3mm的范围内，达到机械校形同等水平。
Claims (5)
1.大型不锈钢筒体焊接变形控制辅具，由平板和顶丝构成，其特征在于所述平板包括内弧平板和外弧平板，内弧平板是一块一边为凸圆弧形边的平板，外弧平板是一块一边为凹圆弧形边的平板，内弧平板的圆弧形边的圆弧半径与不锈钢筒体的内圆半径相同，外弧平板的圆弧形边的圆弧半径与不锈钢筒体的外圆半径相同；所述顶丝设置在内弧平板上，由2--6个构成，顶丝对称固定连接在平板的与不锈钢筒体的纵焊缝相对点的两边，顶丝的顶端朝向平板的圆弧形边。
2.根据权利要求1所述的大型不锈钢筒体焊接变形控制辅具，其特征在于所述内弧平板和外弧平板为弧长300--1000mm的平板。
3.根据权利要求1所述的大型不锈钢筒体焊接变形控制辅具，其特征在于所述顶丝位置在在平板的与不锈钢筒体的纵焊缝相对点的两侧距与不锈钢筒体的纵焊缝相对点20--80mm范围内。
4.大型不锈钢筒体焊接变形控制辅具控制焊接变形的方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：
1)在装焊平台上按筒体内外圆周画出筒体内外圆周的装配基准线，作为装焊筒体的参照基；
2)将筒体弧段吊装到步骤1)画出筒体内外圆周的装配基准线的平台上，将筒体弧段与平台上的装配基准线对位，测量筒体纵缝两侧在自由状态下与平台上的装配基准线不附线的筒体的弧段的长度和角度，确定需刚性拘束范围；
3)按步骤2)测量出的与平台上的装配基准线不附线的筒体的弧段的长度和角度，将符合该需刚性拘束范围的筒体焊接变形控制辅具，沿筒体纵缝点焊在筒体内外圆周上，点焊时留出变形范围和坡口间隙，筒体焊接变形控制辅具按每隔300--900mm安装一套的间距均布；
4)交替对筒体的内外坡口施焊，并根据筒体纵缝变形情况调整焊接顺序；
5)在施焊过程中，当变形超出装配基准线范围时，调整筒体焊接变形控制辅具上的顶丝，进行辅助拘束，使变形不超出装配基准线范围。
5.根据权利要求4所述的应用本发明的大型不锈钢筒体焊接变形控制辅具控制焊接变形的方法，其特征在于所述的均布的筒体焊接变形控制辅具，一道筒体的纵缝最少均布3套。
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