CN102248345A - 封头堆焊工装及制备方法 - Google Patents

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Abstract

封头堆焊工装，用厚度大于封头材料的钢板作为底板，且略大于跟据实际封头的最大投影面积，沿实际封头的径向制作支撑封头弧面的竖直筋板，所有筋板等距离装配，安装在底板底板上，筋板周边用包板固定，在封头端口用厚度大于封头两倍以上钢板作环形箍，且与封头周边焊接。工装有两方面作用，一保证椭圆形状，二保证封头端口的圆度，故工装设计需从这两方面考虑。为保证端口形状端口处用厚环形板，为保证椭圆形状则工装的外形与椭圆形相似。因堆焊后需进行热处理，故热处理时工装需与封头同时入炉处理。

Description

封头堆焊工装及制备方法
技术领域
本发明是关于堆焊封头工装设计制造使用,属于机械制造领域，尤其是14Cr1MoR封头堆焊工装及制备方法。
背景技术
堆焊技术在石油、化工、电力、冶金等行业大量应用,特别是工况较苛刻的石油加氢行业,其大型化、高难度、Cr-Mo材料的特殊性,使设备制造的难度较高。14Cr1MoR封头又是Cr-Mo钢中较难焊接的材料,故堆焊时的难度系数更高。在进行堆焊时,需综合考虑各种可能的因素,考虑焊前预热,焊后消氢处理时,同时着重考虑焊接变形,因封头堆焊后,校形的难度较大,且焊接变形存在变形的不确定性,故工装着重考虑防变形措施的落实。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题,提出一种封头堆焊工装及制备方法，尤其是用于14Cr1MoR封头，本发明以钢板作为材料,通过钢板的制作的工装防变形的强度大于实际堆焊时的应力变形,来实现防变形。
本发明的技术方案是:封头堆焊工装，用厚度大于封头材料的钢板作为底板, 且略大于跟据实际封头的最大投影面积,沿实际封头的径向制作支撑封头弧面的竖直筋板,筋板之间最大间隔距离不大于200㎜, 所有筋板安装在一张周边大于封头外径的底板上,所有筋板等距离装配，安装在底板底板上, 筋板周边用包板固定,在封头端口用厚度大于封头两倍以上钢板作环形箍,且与封头周边焊接,防封头端口变形。
本发明工装的形状,构造特征是1)底板厚度需能承受工装和封头的重量,刚度必须保证,厚度为20～80㎜,材料不限; 2)加筋的形式需与封头外形稳合,间隙为2-3㎜,厚度大于10㎜;3)封头端口处材料需与封头为同材质,厚度大于等于封头厚度,宽度大于100㎜。
封头堆焊工装制作:用20mm厚的低合金钢板制作加强环，箍在封头直边段的外侧，环的内径比封头实测外径大2mm，环的宽度100mm。环制作成HALF结构，之间用筋板和螺栓连接，加强环上部与封头直边段所留的余量间断焊接，下部与支撑封头的筋板点焊，支撑封头的筋板弧段与封头外形吻合；用工装固定封头；堆焊过渡层前对封头进行整体预热，预热温度≥250℃；外部包裹保温棉，且须用铁丝固定；然后堆焊过渡层，控制层间温度≤200℃；过渡层堆焊后，在2h之内若不能进行热处理，则先进行消氢处理，300-350℃保温封头筒体为1h，管板为3h，否则进行如下消除应力热处理：热处理，入炉温度200℃，加热区升温速度150℃/h。升温期间，炉内加热区内任意5000㎜长度内的温差≤120℃。保温期间，加热区内最高与最低温度之差≤65℃。升温和保温期间应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化。保温温度为660℃±20℃，保温时间为1h。保温后降温速度150℃/h。设备出炉时，炉温300℃，出炉后应在静止空气中冷却；热处理后，进行100%渗透检测，及堆焊层及其结合面的100%超声波检查。机加堆层表面，得堆焊层厚度为6mm。
本发明的有益效果是：以钢板作为材料,通过钢板的制作的工装防变形的强度大于实际堆焊时的应力变形,来实现合金在堆焊封头时防变形。本发明解决了14Cr1MoR封头是Cr-Mo钢中较难焊接的材料进行堆焊时的难题。进行堆焊时,考虑焊前预热,焊后消氢处理时,同时着重考虑焊接变形；并解决在封头堆焊后校形的难度较大,且焊接变形存在变形的不确定性的问题,故本发明的工装和方法使14Cr1MoR封头堆焊达到理想的效果，防变形的效果好。
附图说明
图1为本发明的安装示意图
图2为本发明的底部的筋板示意图
图3为堆焊流程图
图中：1.底板      2.包板      3.筋板     4.加强圈  。
具体实施方式
1.工装制作:用20mm厚的低合金钢板制作加强环，箍在封头直边段的外侧，环的内径比封头实测外径大2mm，环的宽度100mm。环制作成HALF结构，之间用筋板和螺栓连接，加强环上部与封头直边段所留的余量间断焊接，下部与支撑封头的筋板点焊，支撑封头的筋板弧段与封头外形吻合；
    2.基材表面按JB/T4730.4-2005进行100%磁粉检测，表面不得存在任何细微裂纹；
    3.工装固定封头；     
    4.堆焊过渡层前对封头进行整体履带预热，预热温度≥250℃；外部包裹保温棉，且须用铁丝固定；
    5.堆焊过渡层时，控制层间温度≤200℃；
    6.过渡层堆焊后，在2h之内若不能进行热处理，则先进行消氢处理，300-350℃保温封头筒体为1h，管板为3h，否则进行如下消除应力热处理（注：各锻管过过渡层堆焊后，与封头，筒体，管板的消氢和焊后热处理方式一致）；
7.热处理
     入炉温度200℃，加热区升温速度150℃/h。升温期间，炉内加热区内任意5000㎜长度内的温差≤120℃。保温期间，加热区内最高与最低温度之差≤65℃。升温和保温期间应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化。保温温度为660℃±20℃，保温时间为1h。保温后降温速度150℃/h。设备出炉时，炉温300℃，出炉后应在静止空气中冷却；
     8．热处理后，按JB/T4730.5-2005进行100%渗透检测，表面不得存在任何裂纹；按JB/T4730.3-2005进行堆焊层及其结合面的100%超声波检查，UT-Ⅱ级合格；
9.机加堆层表面，得堆焊层厚度为6mm；
10.设备：带极堆焊；每天预热，提前2小时上班预热。焊后消氢处理约1-3小时负责热处理；参见图3堆焊流程图。

Claims (3)

1.封头堆焊工装，其特征是用厚度大于封头材料的钢板作为底板,且略大于跟据实际封头的最大投影面积,沿实际封头的径向制作支撑封头弧面的竖直筋板,所有筋板等距离装配，安装在底板底板上,筋板周边用包板固定,在封头端口用厚度大于封头两倍以上钢板作环形箍,且与封头周边焊接。
2.根据权利要求权所述的封头堆焊工装，其特征是筋板之间最大间隔距离不大于200㎜。
3.封头堆焊的方法，其特征是用20mm厚的低合金钢板制作加强环，箍在封头直边段的外侧，环的内径比封头实测外径大2mm，环的宽度100mm；环制作成HALF结构，之间用筋板和螺栓连接，加强环上部与封头直边段所留的余量间断焊接，下部与支撑封头的筋板点焊，支撑封头的筋板弧段与封头外形吻合；用工装固定封头；堆焊过渡层前对封头进行整体预热，预热温度≥250℃；外部包裹保温棉，且须用铁丝固定；然后堆焊过渡层，控制过渡层层间温度≤200℃；过渡层堆焊后，在2h之内若不能进行热处理，则先进行消氢处理，300-350℃保温封头筒体1h，管板为3h；否则进行如下消除应力热处理：热处理入炉温度200℃，加热区升温速度150℃/h；升温期间，炉内加热区内任意5000㎜长度内的温差≤120℃；然后保温期间，加热区内最高与最低温度之差≤65℃；升温和保温期间应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化；保温温度为660℃±20℃，保温时间为1h；保温后降温速度150℃/h；设备出炉时，炉温300℃，出炉后应在静止空气中冷却；热处理后，进行100%渗透检测，及堆焊层及其结合面的100%超声波检查；再机加堆层表面。
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