CN102785017B - 用于狭窄空间的复合焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于狭窄空间的复合焊接工艺，其特征在于包括下述步骤：1)焊缝组对；2)焊缝预热；3)通过自动焊接机进行熔化极气体保护焊；4)埋弧焊；5)通过自动焊接机进行氩弧焊。由于第一二层坡口最窄且不规则，采用脉冲喷射过渡焊接方式，直观可见，可操作性强。中间填充由于采用焊接效率高的埋弧焊，使焊道成形平整、氧化轻，最后的盖面焊采用氩弧焊，由于电弧的移动轨迹是弧形，而且摆动的速度、轨迹和两侧停顿时间都可以通过控制箱来设置，因此，焊出来的焊道成下凹型，表面平滑、花纹一致、美观。

Description

用于狭窄空间的复合焊接工艺
技术领域
本发明涉及一种焊接工艺，具体涉及到一种关于狭窄空间的复合焊接工艺。
背景技术
塔式化工设备需要安装在环形的裙座中，以保证设备的稳固性。裙座是塔类设备的安装底座，它与塔本体的连接缝有很高的要求。以规格为φ9600X7000mm的焦炭塔为例，由于焦炭塔长期处于常温到500℃左右的频繁交替变化中，势必会产生很大的内应力，尤其塔体与裙座的连接之处因内、外温度的不同，遭受的交变应力就更大。为了避免应力集中，要求搭接缝内侧的焊道表面不但要平滑且要形成不小于R12mm的下凹曲面，以保证与两侧母材的圆滑过渡，达到避免应力集中的目的。
现有的手工电弧焊接，焊接时焊枪从焦炭塔塔体和裙座的底部深入到塔体和裙座的对接处，沿焦炭塔和裙座的对接周缘焊接成一条长达30米的环形焊道。该焊道位于深达半米多、开口角度只有20°的塔体和裙座夹角的底部，夹角的两侧是厚度为50mm的钢板。由于焊接操作空间位置很小，往往焊条使用半根左右焊钳就会卡在坡口中而中断焊接，造成焊条大量浪费；且很难焊接出两边高中间低的焊道，表面成型也很难看，焊接时产生的飞溅焊渣清理困难，同时，因工件材质是铬钼钢，焊前预热温度高达160-250℃,手工焊接时，焊工的劳动条件很差。熔化极气体保护焊的情况与焊条电弧焊一样。埋弧焊在焊完之后没有合适的机械工具来修磨，也无法实现不小于R12的圆滑凹面。
因此常规的焊接方法不能满足上述不小于R12mm的下凹曲面的焊接要求，存在安全隐患。为消除这一薄弱环节，现在国内通常采用整体锻造后再机加工的过渡段形式来取代。该方法不但制造工艺麻烦，而且费工废料，前期投资非常大。
发明专利内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一套适用于狭窄空间的多重焊接方法的复合焊接工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于狭窄空间的复合焊接工艺，其特征在于包括下述步骤：
1)焊缝组对；
2)焊缝预热；
3)通过自动焊接机进行熔化极气体保护焊；
4)埋弧焊；
5)通过自动焊接机进行氩弧焊。
所述的自动焊接机，包括具有枪杆的焊枪，机架，摆动器，所述焊枪和摆动器可拆卸的固定连接在所述机架上，其特征在于：所述焊枪还包括轴套，所述摆动器控制所述枪杆的正反旋转，所述枪杆穿过所述轴套并与其紧密配合，并且所述枪杆与机架移动面具有一夹角，所述枪杆顶部设有一枪头，所述枪头与枪杆具有一夹角。
所述焊缝组对包括打磨焊区，号焊缝位置，定点焊，所述定点焊就是在一垫片(37)上放置用于调整焊缝间隙的过渡短节，而进行定位点焊。
所述焊缝预热采用电加热器，温度在160°-250°之间。
所述熔化极气体保护焊为实心焊丝熔化极气体保护焊(GMAW)，采用脉冲焊机和实心焊丝，保护气采用富氩气。
所述脉冲焊机为MIG焊接机，所述实心焊丝直径为1.2mm，所述富氩气采用80％Ar+20％CO2。
所述埋弧焊采用DC1000焊机和H08GrMoC\φ3.2焊丝，配SJ110焊剂。
所述氩弧焊采用脉冲氩弧焊焊机和高频引弧，所述氩弧焊采用枪头摆动焊接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：由于第一二层坡口最窄且不规则，采用脉冲喷射过渡GMAW焊接方式，直观可见，可操作性强。中间填充由于采用焊接效率高的埋弧焊，使焊道成形平整、氧化轻，没有飞溅和烟尘附着物，从而给后续的氩弧焊提供最佳条件。最后的盖面焊采用氩弧焊，由于电弧的移动轨迹是弧形，而且摆动的速度、轨迹和两侧停顿时间都可以通过控制箱来设置，因此，焊接中调节相应参数，使焊出来的焊道成下凹型，表面平滑、花纹一致、美观。此焊接工艺发挥各种焊接方法的优势。
附图说明
图1为本发明的自动焊接机立体图。
图2为本发明的自动焊接机另一立体图。
图3为本发明的摆动器与焊枪连接部局部放大图。
图4为本发明的焊接工艺图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至3所示的自动焊接机包括焊接摆动机构14，送丝机13，滑动十字架3，控制箱12，焊枪15以及机架9，控制箱12通过电动机(未在图中标出)控制输出动力，电动机通过一齿轮机构传递动力给其中一个行走轮7，所述行走轮7通过传动链条5连接到另一齿轮20，从而两端的行走轮都变成主动轮。这样控制箱12就能控制自动焊接机的水平移动。这对主动轮具有能相嵌入狭窄的平面，并沿着此平面移动的形状结构。这样有利于狭窄空间的作业。
所述控制箱12还通过电缆(未标出)连接并控制摆动器8以及送丝机13。所述送丝机13，十字滑动调节架3，焊枪15，控制箱12都为可拆卸的方式固定在机架9上，这里采用螺纹连接。此十字滑动调节架3使焊枪15能在各100mm范围内上下、左右调节，对焊枪的位置进行粗调。调节架3与焊枪15的连接采用套管17和角度连接板18的双重形式，套管17上设有两个固定螺孔30，一来方便更换焊枪15时脱卸，二来可以调节焊枪15的前后倾角度，并能在需要更换枪头6时，把枪头6转上来。角度连接板18上各一个螺孔和一个椭圆孔，交叉相叠螺杆链接在一起，它可以调节焊枪15的左右倾斜角度。
焊枪15包括一枪杆4，轴套2，120mm长外径φ60mm的轴套2内两端各固定一个轴承(未标出)，安装绝缘套31的焊枪15从轴承中穿过，并形成紧密配合。枪杆4固定安装着一个与枪体绝缘的40mm齿轮20，再通过二级变速齿轮32和摆动器8上的齿条1相配合，随着齿条1的前后拉动，带动枪杆4以其自身中轴线为圆心作正转和反转。同时，位于枪杆4顶端的枪头6与枪杆4有一定夹角，并垂直于机架9移动面。调节控制箱12上设有各种调节钮，通过这些按钮可以控制摆动器8的摆动幅度、速度和左右停顿时间。
工作时，焊缝位于夹角较深的底部，所述焊枪15需以45°角左右深入到焊缝，枪杆4要达到一定长度，在这里一般选择长750mmφ18mm的铬锆铜棒，中间钻7mm的孔作为焊枪体，外面不加绝缘层，由于导电截面足够，发热低而省去水冷装置。
其工艺流程如图4所示：首先焊缝组对：把塔体锥段33倒扣在胎具上，相应部位打磨露出金属光泽后，号出组对焊缝的位置，点上弧形的同材质扁钢(该扁钢组对时充当定位焊和封底临时垫板),把过渡短节36安放在垫板37上，调整好一周的焊缝间隙，进行定位点焊。
在锥段33内外侧焊缝处贴上电加热器，预热温度160-250℃,可以准备焊接，焊接过程中不取下，保证层间温度不低于160°。
首先采用实心焊丝熔化极气体保护焊36打底(1—2层)，把专用焊接机械设置成实心焊丝熔化极气体保护焊(GMAW)工况，配松下脉冲MIG焊机，选用日本神钢MG-S1CM、1.2mm实心焊丝，保护气选用80％Ar+20％CO2的富氩气，脉冲喷射过渡焊接方式。
中间填充采用埋弧焊35(3-10层)，把专用焊接机械设置成埋弧焊工况，配林肯DC1000焊机。焊材选用H08GrMoC\φ3.2焊丝，配SJ110焊剂，焊接参数：电流450-530A\电压27-31V\速度40-70CM/min.。，根据焊道实际尺寸，最后几道要贴着两侧母材焊接，让熔化金属尽量挂靠在母材上，埋弧焊结束时，使焊缝呈现出大概的凹形。
盖面焊采用氩弧焊34。把专用焊接机械设置成氩弧焊34(GMAW)工况(11-12层)，配松下脉冲氩弧焊焊机，高频引弧方式，通过摆动机构进行三维立体月牙形摆动焊接，焊接参数：电流230-260A\电压14-16V\速度4-8CM/min，氩气流量12-15/min。为保证焊接质量，枪嘴后侧增加保护气拖罩，对熔池加强保护。焊接时根据实际情况选择前进速度、摆动频率、幅度，以及两侧停顿时间。焊道局部低洼处采用送丝机自动填丝，预先焊接一道，再整体焊接，使焊缝成形美观一致，且满足要求。

Claims (5)

1.一种用于狭窄空间的复合焊接工艺，其特征在于包括下述步骤：
1)焊缝组对；
2)焊缝预热；
3)通过自动焊接机进行熔化极气体保护焊；
4)埋弧焊；
5)通过自动焊接机进行氩弧焊；
所述的自动焊接机，包括具有枪杆(4)的焊枪(15)，机架(9)，摆动器(8)，所述焊枪(15)和摆动器(8)可拆卸的固定连接在所述机架(9)上，其特征在于：所述焊枪(15)还包括轴套(2)，所述摆动器(8)控制所述枪杆(4)的正反旋转，所述枪杆(4)穿过所述轴套(2)并与其紧密配合，并且所述枪杆(4)与机架(9)移动面具有一夹角，所述枪杆(4)顶部设有一枪头(6)，所述枪头(6)与枪杆(4)具有一夹角；
所述焊缝组对包括打磨焊区，号焊缝位置，定点焊，所述定点焊就是在一垫片(37)上放置用于调整焊缝间隙的过渡短节，而进行定位点焊；
所述焊缝预热采用电加热器，温度在160°-250°之间。
2.根据权利要求1所述用于狭窄空间的复合焊接工艺，其特征在于：所述熔化极气体保护焊为实心焊丝熔化极气体保护焊(GMAW)，采用脉冲焊机和实心焊丝，保护气采用富氩气。
3.根据权利要求2所述的用于狭窄空间的复合焊接工艺，其特征在于：所述脉冲焊机为MIG焊接机，所述实心焊丝直径为1.2mm，所述富氩气采用80％Ar+20％CO2。
4.根据权利要求3所述的用于狭窄空间的复合焊接工艺，其特征在于：所述埋弧焊采用DC1000焊机和H08GrMoC\φ3.2焊丝，配SJ110焊剂。
5.根据权利要求4所述的用于狭窄空间的复合焊接工艺，其特征在于：所述氩弧焊采用脉冲氩弧焊焊机和高频引弧，所述氩弧焊采用枪头摆动焊接。
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