CN102423825A - 大型真空法兰的现场拼接工艺 - Google Patents

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本发明公开一种大型真空法兰的现场拼接工艺，包括如下步骤：制作拼接平台、制作法兰内圆支撑工装、坡口加工、组装、焊接。通过制作拼接平台，可以保证大型真空法兰拼接后平整度在允许的公差范围，通过制作法兰内圆支撑工装，可以保证法兰拼接后的圆整度在允许的公差范围，该工艺总体步骤简单，可以有效的控制大型真空法兰的拼接变形，使得法兰拼接后平整度和圆整度在允许的公差范围内，具有便于法兰的运输和现场的施工的优点。

Description

大型真空法兰的现场拼接工艺
技术领域
本发明涉及大型法兰的现场拼接技术，尤其涉及一种大型真空法兰的现场拼接工艺。
背景技术
法兰又叫法兰盘或凸缘盘。法兰是使管子与管子相互连接的零件，连接于管端，法兰连接或法兰接头，是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接，在真空技术中通用的连接接口都是外接式的，如固定式真空法兰、活套式真空法兰、真空快卸法兰和卡钳式真空法兰等，密封方式有橡胶圈密封、金属密封和动密封等，这些连接接口的特点是一个法兰盘通过一段接管与真空容器的筒体连接。一些大型的真空法兰由于尺寸较大，不便于运输以及现场的焊接工作，目前常采用将大型真空法兰均分为四部分，便于运输，然后到现场进行拼接，在拼接的过程中，如果采用传统的拼接方法，拼接后的法兰平整度和圆整度会超出允许的公差范围，最终有可能因变形大而导致整只法兰报废，故采用何种拼接工艺可以使得拼接后的法兰平整度和圆整度在允许的公差范围内，成为了一个有待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于解决传统的大型真空法兰现场拼接后易变形，拼接后法兰的平整度和圆整度超出允许的公差范围的问题，提供一种大型真空法兰的现场拼接工艺，其可以有效的控制法兰的拼接变形，使得法兰拼接后平整度和圆整度在允许的公差范围内，具有便于法兰的运输和现场的施工的优点。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种大型真空法兰的现场拼接工艺，包括如下步骤：制作拼接平台、制作法兰内圆支撑工装、坡口加工、组装、焊接；
制作拼接平台：根据法兰直径切割圆弧板a，其宽度比法兰内外径各大50mm，圆弧板a加工完成后，组对拼装，并在圆弧板a的背面焊接加强筋，最终拼成圆形，并在中间做十字支撑，找出圆心，以中心校准平台水平面，并在其上作出法兰内径和外径基准线；
制作法兰内圆支撑工装：以法兰内径尺寸制作圆弧板b，两块圆弧板b之间用钢管连接，并在两圆弧板b之间焊接刚性固定支撑，在圆弧板b的外侧、且对齐与法兰的拼接处均开设有焊接用豁口；
坡口加工：坡口采用双U型，坡口高度两边一致，角度单边为15～18°，钝边为1.5～2.0mm，坡口采用碳弧气刨加工而成，组装之前必须把坡口两侧和坡口内的氧化物、杂质、铁锈打磨干净，露出金属光泽；
组装：组装时考虑焊缝的收缩、对口的错边量、圆整度，预留间隙2.5～3.0mm，用手工氩弧焊定位，定位焊长度30mm，焊缝两端点固有引弧板和熄弧板；
焊接：焊接时的环境温度不低于5℃，首先采用氩弧焊对焊法打底，然后用手工电弧焊焊接，并采用立焊位，在四拼接处由四名焊工同时焊接，采用同样的焊接电流和焊接速度，焊接过程中为避免焊缝枝晶粗大和过热区晶粒粗化，以至增大偏析程度，采用小的焊接热输入快速焊工艺，并降低层间温度，前一层焊缝冷却后再焊接后一层焊缝，层间温度不宜过高，以避免焊缝过热而产生裂纹。
所述法兰采用0Cr18Ni9奥氏体不锈钢材料，厚度为100mm，宽度为150mm，直径为4000mm。
制作拼接平台的步骤中，圆弧板a的厚度为30mm，宽度比法兰内外径各大50mm，所述加强筋的厚度为10mm，高度为150mm，且在拼接平台作法兰内径和外径基准线时，需向外扩大10mm，作为法兰焊后的收缩余量。
制作法兰内圆支撑工装的步骤中，所述圆弧板b的厚度为30mm，宽度为150mm。
焊接步骤中，焊接采用的焊机型号为ZXT-400STG，且直流反接，焊条牌号为A107，焊条直径为φ4.0mm，焊接前对焊条进行250～350℃烘干，保温2小时后放入保温筒内待用，焊接时电流为110～130A，电压为22～24V，焊接速度为100～120mm/min。
本发明的有益效果为：通过制作拼接平台，可以保证大型真空法兰拼接后平整度在允许的公差范围，通过制作法兰内圆支撑工装，可以保证法兰拼接后的圆整度在允许的公差范围，该工艺总体步骤简单，可以有效的控制大型真空法兰的拼接变形，使得法兰拼接后平整度和圆整度在允许的公差范围内，具有便于法兰的运输和现场的施工的优点。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明所述的现场拼接法兰的装配示意图。
图2为本发明所述的坡口的结构示意图。
图3为本发明所述的法兰拼接平台的结构示意图。
图4为本发明所述的法兰内圆支撑工装的结构示意图。
图中：
1、圆弧板a；2、加强筋；3、圆弧板b；4、固定支撑；5、钢管；6、法兰。
具体实施方式
如图1～4所示实施例中，本发明所述的大型真空法兰的现场拼接工艺，包括五个步骤：制作拼接平台、制作法兰内圆支撑工装、坡口加工、组装、焊接。本实施例中，法兰6采用0Cr18Ni9奥氏体不锈钢材料，厚度为100mm，宽度为150mm，直径为4000mm。
在制作拼接平台的步骤中，根据法兰6直径切割圆弧板a1，其宽度比法兰6内外径各大50mm，圆弧板a1的厚度为30mm，圆弧板a1加工完成后，组对拼装，并在圆弧板a1的背面焊接加强筋2，加强筋2的厚度为10mm，高度为150mm，最终拼成圆形，并在中间做十字支撑，找出圆心，以中心校准平台水平面，并在其上作出法兰6内径和外径基准线，划线过程中需向外扩大10mm，作为法兰6焊后的收缩余量。
在制作法兰内圆支撑工装的步骤中，以法兰6内径尺寸制作圆弧板b3，圆弧板b3的厚度为30mm，宽度为150mm，两块圆弧板b3之间用钢管5连接，并在两圆弧板b 3之间焊接刚性固定支撑4，在圆弧板b 3的外侧、且对齐与法兰6的拼接处均开设有焊接用豁口。
在坡口加工步骤中，坡口采用双U型，坡口高度两边一致，角度单边为15～18°，钝边为1.5～2.0mm，坡口采用碳弧气刨加工而成，组装之前必须把坡口两侧和坡口内的氧化物、杂质、铁锈打磨干净，露出金属光泽。
在组装步骤中，组装时考虑焊缝的收缩、对口的错边量、圆整度，预留间隙2.5～3.0mm，用手工氩弧焊定位，定位焊长度30mm，焊缝两端点固有引弧板和熄弧板。
在焊接步骤中，焊接时的环境温度不低于5℃，首先采用氩弧焊对焊法打底，然后用手工电弧焊焊接，并采用立焊位，在四拼接处由四名有焊工同时焊接，采用同样的焊接电流和焊接速度，焊接采用的焊机型号为ZXT-400STG，且直流反接，焊条牌号为A107，焊条直径为φ4.0mm，焊接前对焊条进行250～350℃烘干，保温2小时后放入保温筒内待用，焊接时电流为110～130A，电压为22～24V，焊接速度为100～120mm/min，焊接过程中为避免焊缝枝晶粗大和过热区晶粒粗化，以至增大偏析程度，采用小的焊接热输入快速焊工艺，并降低层间温度，由于此法兰拼接是多层焊，故需等前一层焊缝冷却后再焊接后一层焊缝，层间温度不宜过高，以避免焊缝过热而产生裂纹。
采用此工艺进行大型真空法兰的现场拼接后，法兰的平整度和圆整度均能控制在允许的公差范围内。

Claims (5)

1.一种大型真空法兰的现场拼接工艺，其特征在于，包括如下步骤：制作拼接平台、制作法兰内圆支撑工装、坡口加工、组装、焊接；
制作拼接平台：根据法兰直径切割圆弧板a，其宽度比法兰内外径各大50mm，圆弧板a加工完成后，组对拼装，并在圆弧板a的背面焊接加强筋，最终拼成圆形，并在中间做十字支撑，找出圆心，以中心校准平台水平面，并在其上作出法兰内径和外径基准线；
制作法兰内圆支撑工装：以法兰内径尺寸制作圆弧板b，两块圆弧板b之间用钢管连接，并在两圆弧板b之间焊接刚性固定支撑，在圆弧板b的外侧、且对齐与法兰的拼接处均开设有焊接用豁口；
坡口加工：坡口采用双U型，坡口高度两边一致，角度单边为15～18°，钝边为1.5～2.0mm，坡口采用碳弧气刨加工而成，组装之前必须把坡口两侧和坡口内的氧化物、杂质、铁锈打磨干净，露出金属光泽；
组装：组装时考虑焊缝的收缩、对口的错边量、圆整度，预留间隙2.5～3.0mm，用手工氩弧焊定位，定位焊长度30mm，焊缝两端点固有引弧板和熄弧板；
焊接：焊接时的环境温度不低于5℃，首先采用氩弧焊对焊法打底，然后用手工电弧焊焊接，并采用立焊位，在四拼接处由四名焊工同时焊接，采用同样的焊接电流和焊接速度，焊接过程中为避免焊缝枝晶粗大和过热区晶粒粗化，以至增大偏析程度，采用小的焊接热输入快速焊工艺，并降低层间温度，前一层焊缝冷却后再焊接后一层焊缝，层间温度不宜过高，以避免焊缝过热而产生裂纹。
2.根据权利要求1所述的大型真空法兰的现场拼接工艺，其特征在于，所述法兰采用0Cr18Ni9奥氏体不锈钢材料，厚度为100mm，宽度为150mm，直径为4000mm。
3.根据权利要求1所述的大型真空法兰的现场拼接工艺，其特征在于，制作拼接平台的步骤中，圆弧板a的厚度为30mm，宽度比法兰内外径各大50mm，所述加强筋的厚度为10mm，高度为150mm，且在拼接平台作法兰内径和外径基准线时，需向外扩大10mm，作为法兰焊后的收缩余量。
4.根据权利要求1所述的大型真空法兰的现场拼接工艺，其特征在于，制作法兰内圆支撑工装的步骤中，所述圆弧板b的厚度为30mm，宽度为150mm。
5.根据权利要求1所述的大型真空法兰的现场拼接工艺，其特征在于，焊接步骤中，焊接采用的焊机型号为ZXT-400STG，且直流反接，焊条牌号为A107，焊条直径为φ4.0mm，焊接前对焊条进行250～350℃烘干，保温2小时后放入保温筒内待用，焊接时电流为110～130A，电压为22～24V，焊接速度为100～120mm/min。
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