CN102773619A - 空分铝塔立式组对焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接方法，提供了一种加工过程简单，可有效降低空分铝塔现场组焊后的垂直度和错边量超差状况，并减少组对工装卡具对塔壁造成损伤的空分铝塔立式组对焊接方法，解决了现有技术中存在的铝塔组对质量难以保证，焊接费时费力，工装夹具会对塔壁造成不同程度的损伤等的技术问题，其过程大致包括，先将上、下塔上对应设置千斤顶支撑平台，再将上塔吊运至下塔上方后设置千斤顶并调整垂直度和错边量，点固焊上、下塔接缝，再围绕铝塔的周围对环形的接缝进行对称的间断式焊接并形成若干段短焊缝，再焊接短焊缝间预留的接缝，最后进行盖面焊。

Description

空分铝塔立式组对焊接方法

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，尤其涉及一种可有效降低空气分离装置中铝塔现场组焊过程中焊后错边量和垂直度超差，并减少组对工装卡具对塔壁造成损伤的空分铝塔立式组对焊接方法。

背景技术

大型铝制空气分离装置的核心设备是由铝镁合金材料制成的压力塔、低压塔和主冷凝器组成的精馏塔及粗氩塔（通称为铝塔），其高度一般超过50米。由于铝镁合金材料的强度相对较低，为便于运输和安装，通常将其分段运输至安装现场后，再在空分冷箱内进行立式组对焊接。传统焊接方法是采用大型起重机将上塔吊起，再利用预先焊在塔壁上的支撑平台设置千斤顶来调整垂直度，然后根据上塔高度和重量放置8至12个千斤顶配合起重机对上塔进行支撑，同时在对接部位的外塔壁上至少焊接8块（14-20）X100X800（mm）的防变形加强板，然后对焊缝进行焊接，焊接过程中难免会产生铝塔垂直度、错变量超差，甚至产生棱角变形；待焊缝焊接完毕后再将上述工装一一拆除，并割掉支撑平台及防变形加强板，不仅费时费力，对塔壁也造成一定的损伤。

中国专利公开了一种高压容器底封头与裙座的焊接方法及其焊接件（CN1360991A），其过程大致包括：在底封头与裙座间制作一个带有内伸翘角的环形件作为中间焊接件，将内伸翘角倒置套在底封头上，焊接翘角与底封头之间的一圈环下部角焊缝，焊后翻转清根，再焊接主体上端与底封头之间的一圈环上部角焊缝，最后将裙座套在主体下端内侧向下伸出的挡环上，两者间形成内窄外宽的坡口，然后焊接坡口所在的环向焊缝后清根。虽然此种焊接方法有效的克服或减轻了现有技术方法带来的成本高、效率低、耗材多，加工过程复杂等缺点，但此种焊接方法只适用于高压容器底封头与裙座的焊接。

发明内容

本发明主要是提供了一种加工过程简单，可有效减少空分铝塔现场组焊后的垂直度和错边量超差，保证接缝的焊接挠度，提高铝塔现场组对焊接质量和效率，并减少组对工装卡具对塔壁造成损伤的空分铝塔立式组对焊接方法，解决了现有技术中存在的铝塔组对焊接费时费力，垂直度和错边量易超差，同时工装夹具会对塔壁造成不同程度的损伤等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种空分铝塔立式组对焊接方法，包括如下步骤：

1）预先在靠近上塔下端口的外环面上设置3至4个千斤顶（上塔）支撑平台，在靠近下塔上端口的外环面上设置与千斤顶上塔支撑平台对应的千斤顶下塔支撑平台；

2）安装下塔；再用起重机将上塔吊至下塔的正上方，使千斤顶上塔支撑平台与千斤顶下塔支撑平台一一对应，然后在千斤顶上塔支撑平台与对应的千斤顶下塔支撑平台间设置千斤顶；

3）利用起重机和千斤顶调整上塔垂直度及上塔相对下塔的错边量至规定要求；

 4）对上、下塔的对接缝进行点固焊；

5）对上、下塔的对接缝进行对称间断式焊接并形成若干段短焊缝；

6）对称补焊步骤5）中所述相邻短焊缝间对应的接缝，使上、下塔间短焊缝首尾相接后形成一封闭圆环；

7）对整条焊缝进行盖面焊；

8）拆除千斤顶上塔支撑平台和千斤顶下塔支撑平台； 

其中的步骤1）和步骤2）可以互换，步骤3）至步骤7）在步骤1）和步骤2）之后顺序进行，步骤8）可以在步骤5）之后的任意步骤进行。首先在上、下塔的对接端口外壁上设置千斤顶的支撑平台，再将上塔吊送至下塔的上方，并通过起重机和千斤顶调整上塔垂直度和错边量，再对两者的对接处点焊固定，完成组对定位；再对对接缝进行间断式焊接并形成若干段短焊缝，使短焊缝均布在环形对接缝上，再补焊短焊缝间的余留接缝，使短焊缝首尾相接后形成一封闭圆环，间断式焊接时的分段式短焊缝不仅起到定位的作用，且由于短焊缝焊接应力较小，对铝塔焊接时造成的错边、焊缝收缩等影响都十分有限，之后再连接各短焊缝并形成封闭焊接环时，由于上塔与下塔的相对位置已经固定，并被分解成独立的小块区域，因此焊接应力使二者间的相对变形量减小，为后续焊接作业奠定了坚实的抗变形基础，从而克服了传统焊接导致的错变量和垂直度超差的问题；首先完成短焊缝的焊接，对预防棱角变形也十分有利，同时由于短焊缝及连接短焊缝的焊接均为对称焊，即将环形对接缝均分为三至四份，由三或四个焊工在对称位置上同时焊接，因此焊接时即便发生微量变形，由于焊工位于圆周对接缝的均分位置上，其焊接变形也可相互抵消，使上塔始终持在垂直位置上，相对传统的焊接方法加工过程简单，在焊接过程中利用自身短焊缝的刚性克服了铝塔的垂直度和错边量变化，又保证了焊缝的焊接挠度，从而提高了铝塔现场组对焊接质量和效率，同时由于组对工装卡具大大减少，使工装卡具对塔壁造成损伤相对减少，整个焊接过程省时省力，工作效率高。

作为优选，所述步骤4）或步骤5）后，检测塔垂直度或上塔相对下塔的错边量，并在上塔偏移的反方向增加焊接量进行调整。通过上塔偏移的反方向增加焊接量即可增加反向的变形量，以达到用焊接作业的方式调整垂直度的目的，调节方法简单有效。

作为优选，所述步骤2）中上塔下端面与下塔上端面间的距离为6mm至10mm。合理的对接缝距离既满足调节需要，又可保证焊接质量。

作为优选，所述步骤5）中的短焊缝三次焊接完成，第一次焊接完成打底焊接，第二次完成整个焊缝深度的50%，第三次焊接完成整个焊缝深度的90%。分三次完成短焊缝焊接既能满足铝镁合金焊接的独特要求，又可最大程度的减少焊接变形，保证上、下塔的垂直度和错边量，提高焊接质量，其中预留约10%作为最后的盖面焊缝。

作为优选，所述步骤5）中的短焊缝长度为：100±10mm, 短焊缝间距为：450±50mm。为了便于后续的焊接作业，短焊缝的成型应该底部长上面逐渐短；短焊缝长度过长会使变形量增加，短焊缝长度过短时会降低定位的作用。

作为优选，所述步骤7）中的盖面焊为对称焊接。对称盖面焊既能够保证塔体的垂直度，又可以部分消除焊接残余应力，防止垂直度和错边量超差，还能提高焊缝的外观质量使其更加美观。

作为优选，在焊接过程中不断调整起重机的起重力，使起重机的起重力保持在上塔重量的20%至50%。起重力接近上塔重量时可以避免焊接过程中对焊缝的压力，20%至50%的起重力可以避免由于起吊中心点与上塔重心偏离导致的受力不对称，并进一步产生的垂直度变化。由于焊接过程中的收缩会导致起重机和起重吨位的增加，从而影响焊接质量，因此需要在焊接过程中不断调整起重机的起重力，使之起重吨保持在规定的范围内。

作为优选，所述千斤顶上塔支撑平台和千斤顶下塔支撑平台焊接在护板上，护板平行焊接在上塔或下塔外壁面上。将千斤顶上、下塔支撑平台焊接在护板上，并通过护板焊接固定在上、下塔外壁上，拆除时即可将护板上的千斤顶上、下塔支撑平台割除，使护板保留在上、下塔外壁上，以避免千斤顶上、下塔支撑平台拆除时对上、下塔产生损害。

因此，本发明的空分铝塔立式组对焊接方法具有下述优点：有效的避免了焊接过程中上、下塔产生错边超差；降低了焊接过程导致的铝塔垂直度变化；大大降低了工装卡具对塔壁的损伤，使铝塔安装质量得到提高，同时节省了预制及拆除工装、卡具的人工工时，节约了成本。

具体实施方式：

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例： 

本发明的空分铝塔立式组对焊接方法，包括如下步骤：

1）预先在靠近上塔下端口的外环面上焊接4块护板，4块护板在上塔的圆周面上均布，再于4块护板上焊接4个千斤顶上塔支撑平台，在靠近下塔上端口的外环面上同样设置与千斤顶上塔支撑平台对应的4个千斤顶下塔支撑平台；

2）安装下塔，再用起重机将上塔吊至下塔的正上方，使千斤顶上塔支撑平台与千斤顶下塔支撑平台一一对应，且上、下塔的间距为8mm，再在千斤顶上塔支撑平台与对应的千斤顶下塔支撑平台间设置千斤顶；

3）利用起重机和千斤顶调整上塔垂直度及上塔相对下塔的错边量至规定要求；

 4）对上、下塔的对接缝每隔450mm进行点固焊，点焊焊缝长为30mm，期间不断检测塔垂直度或上塔相对下塔的错边量，并在上塔偏移的反方向增加焊接量进行调整；

5）将上、下塔的对接缝均分为四份，短焊缝的焊接分三次完成；第一次由四名焊工在对称位置上2人为一组采用双面双弧同步焊完成打底焊缝，沿同一方向进行间断式焊接并形成若干段短焊缝，短焊缝长约100mm，短焊缝间距约为450 mm；第二次为填充焊，完成整个焊缝深度的50%左右，第三次焊接完成整个焊缝深度的90%左右，焊接过程中不断检测塔垂直度的变化情况，如果发现上塔偏移，则应该在其反方向增加焊接量进行调整； 

6）对称补焊步骤5）中相邻短焊缝间对应的接缝，即由四名焊工在均分位置上沿同一方向同时焊接，使上、下塔间短焊缝首尾相接后形成一封闭圆环；相邻焊缝分两次完成焊接，在对称的前提下第一次为双面双弧同步焊完成打底焊，第二次焊接为填充焊，直接填充至焊缝总量的90%左右；

7）对整条焊缝进行盖面焊，100%完成整个焊缝的焊接工作；

8）卸下千斤顶，起重机卸载，从护板上面割除千斤顶上、下塔支撑平台；

在焊接过程中不断调整起重机的起重力，使起重机的起重力保持在上塔重量的30%。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种空分铝塔立式组对焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）预先在靠近上塔下端口的外环面上设置3至4个千斤顶上塔支撑平台，在靠近下塔上端口的外环面上设置与千斤顶上塔支撑平台对应的千斤顶下塔支撑平台；

2）安装下塔，再用起重机将上塔吊至下塔的正上方，使千斤顶上塔支撑平台与千斤顶下塔支撑平台一一对应，然后在千斤顶上塔支撑平台与对应的千斤顶下塔支撑平台间设置千斤顶；

3）利用起重机和千斤顶调整上塔垂直度及上塔相对下塔的错边量至规定要求；

 4）对上、下塔的对接缝进行点固焊；

5）对上、下塔的对接缝进行对称间断式焊接并形成若干段短焊缝；

6）对称补焊步骤5）中所述相邻短焊缝间对应的接缝，使上、下塔间短焊缝首尾相接后形成一封闭圆环；

7）对整条焊缝进行盖面焊； 

8）拆除千斤顶上塔支撑平台和千斤顶下塔支撑平台；

其中的步骤1）和步骤2）可以互换，步骤3）至步骤7）在步骤1）和步骤2）之后顺序进行，步骤8）可以在步骤5）之后的任意步骤进行。

2.根据权利要求1所述的空分铝塔立式组对焊接方法，其特征在于：所述步骤4）或步骤5）后，检测塔垂直度或上塔相对下塔的错边量，并在上塔偏移的反方向增加焊接量进行调整。

3.根据权利要求1或2所述的空分铝塔立式组对焊接方法，其特征在于：所述步骤2）中上塔下端面与下塔上端面间的距离为6mm至10mm。

4.根据权利要求1或2所述的空分铝塔立式组对焊接方法，其特征在于：所述步骤5）中的短焊缝三次焊接完成，第一次焊接完成打底焊接，第二次完成整个焊缝深度的50%，第三次焊接完成整个焊缝深度的90%。

5.根据权利要求1或2所述的空分铝塔立式组对焊接方法，其特征在于：所述步骤5）中的短焊缝长度为：100±10mm, 短焊缝间距为：450±50mm。

6.根据权利要求1或2所述的空分铝塔立式组对焊接方法，其特征在于：所述步骤7）中的盖面焊为对称焊接。

7.根据权利要求1或2所述的空分铝塔立式组对焊接方法，其特征在于：在焊接过程中不断调整起重机的起重力，使起重机的起重力保持在上塔重量的20%至50%。

8.根据权利要求1或2所述的空分铝塔立式组对焊接方法，其特征在于：所述千斤顶上塔支撑平台和千斤顶下塔支撑平台焊接在护板上，护板平行焊接在上塔或下塔外壁面上。