CN103170810B - 90°弯管的内壁堆焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明人公开了一种用于大型压力容器的90°弯管的内壁堆焊方法，可缩短生产制造周期，并能有效保证过渡层与耐蚀层堆焊质量。90°弯管的内壁堆焊方法，其特征在于包括以下步骤：a、选取直管管坯；b、炉内加热直管管坯，将加热后的直管管坯取出，在压机上利用模具压制成型为90°弯管，所述成型后的90°弯管椭圆度控制在小于或等于3%；c、采用弯管内壁自动堆焊机在成型后的90°弯管内壁表面堆焊过渡层；d、采用弯管内壁自动堆焊机在过渡层表面堆焊耐蚀层。将直管管坯加热压制成型为90°弯管后，直接在90°弯管内堆焊过渡层与耐蚀层，可大大缩减工序量，且通过控制椭圆度，还能有效保证过渡层与耐蚀层的堆焊质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种弯管成型方法，具体涉及一种用于大型压力容器的90°弯管的内壁堆焊方法。
背景技术
随着我国石化和炼油行业的快速发展，对大型压力容器的需求量不断增加，压力容器已成为集团公司的重点产品之一。提升新工艺的开发，降低容器制造周期，更是各大容器制造厂竞争的亮点。
加氢产品中90°弯管由于结构限制，不能实现弯管内壁不锈钢连续堆焊一直是容器生产的一个难题，传统的弯管制造工艺通常是将90°弯管分割成三段分别堆焊后再组焊成为一个整体(见图1)，具体工序如下：
将成型后的90°弯管性能热处理→取试模拟焊后热处理进行力学性能检测，合格后→分割成三段30°弯管(每端保留至少15㎜加工量)→机加端面坡口→分别进行内壁不锈钢双层堆焊→按照图一所示采用递推法组焊环缝1→消氢→环缝MT、UT、RT检测→环缝过渡层补堆→PT→环缝耐蚀层补堆→PT、UT、测厚、FN、化分→合格后按相同工序组焊环缝2、3、4→90°弯管焊接组件(即焊接法兰5与法兰6)。
按以上方法制造的90°弯管，其坡口加工、内壁堆焊、环缝装焊、探伤检测等工序较多，制造过程时间较长，生产效率较低，严重影响加氢产品的制造周期。弯管中间两条环缝的组焊、探伤，较大幅度地增加了制造成本，且补堆时受空间位置限制，造成堆焊质量不易保证，更增加产品质量风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可缩短生产制造周期，并能有效保证过渡层与耐蚀层堆焊质量的90°弯管的内壁堆焊方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：90°弯管的内壁堆焊方法，其特征在于包括以下步骤：
a、选取直管管坯；
b、炉内加热直管管坯，将加热后的直管管坯取出，在压机上利用模具压制成型为90°弯管，所述成型后的90°弯管椭圆度控制在小于或等于3％；
c、采用弯管内壁自动堆焊机在成型后的90°弯管内壁表面堆焊过渡层；
d、采用弯管内壁自动堆焊机在过渡层表面堆焊耐蚀层。
进一步的是，在步骤b中，直管管坯在炉内加热的温度控制在1135℃～1165℃之间，在压机模具上压制过程中，其终压温度控制在大于或等于750℃。
进一步的是，所述步骤c与步骤d中采用CO2气体保护焊进行过渡层与耐蚀层的堆焊。
进一步的是，在步骤b之后，对90°弯管进行均匀预热处理，然后再通过步骤c在90°弯管内壁表面堆焊过渡层。
进一步的是，在步骤c中过渡层堆焊完成后立即进行消氢处理。
进一步的是，所述耐蚀层在室温环境中进行堆焊处理。
本发明的有益效果是：将直管管坯加热压制成型为90°弯管后，直接在90°弯管内堆焊过渡层与耐蚀层，省去了采用三段30°弯管焊接的大量中间步骤，可大大缩减工序量，提高效率。另外，将成型后的90°弯管椭圆度控制在≤3％，可保证后续c、d步骤中堆焊时，过渡层与耐蚀层的厚度在可控范围内，避免造成有的地方过厚，有的地方较薄；还能有效避免堆焊搭接现象的产生，从而能有效保证90°弯管的产品质量，尤其适合在大型压力容器的弯管制作中推广应用。
附图说明
图1为现有技术中90°弯管的结构示意图；
图2为本发明的90°弯管结构示意图；
图3为图2中A-A方向的剖面图，该图为90°弯管在45°位置的剖面图。
图中标记为：环缝1、环缝2、环缝3、环缝4、法兰5、法兰6、过渡层7、耐蚀层8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图2所示，本发明的90°弯管的内壁堆焊方法，其特征在于包括以下步骤：
a、选取直管管坯；
b、炉内加热直管管坯，将加热后的直管管坯取出，在压机上利用模具压制成型为90°弯管，所述成型后的90°弯管椭圆度控制在小于或等于3％；在本步骤中，将成型后的90°弯管椭圆度控制在≤3％，可保证后续c、d步骤中堆焊时，过渡层与耐蚀层的厚度在可控范围内，避免造成有的地方过厚，有的地方较薄而形成质量缺陷；另外，若90°弯管椭圆度大于3％，还可能造成在堆焊过程中，焊机在曲率变化太大的地方出现焊机停机，需要重新起弧进行堆焊，这样就会出现堆焊搭接现象，从而在搭接处容易引起堆焊质量缺陷，因此，将椭圆度控制在小于或等于3％，能有效防止堆焊搭接现象的产生，提高堆焊质量。90°弯管椭圆度通过模具的设计以及在压制过程中装入90°弯管内的辅助工装来共同保证。
c、采用弯管内壁自动堆焊机在成型后的90°弯管内壁表面堆焊过渡层；
d、采用弯管内壁自动堆焊机在过渡层表面堆焊耐蚀层。在过渡层与耐蚀层堆焊完成后，一般在大型压力容器的90°弯管中，耐蚀层的最低厚度要求3mm，过渡层与耐蚀层的最低总厚度要求为6mm，该值一般是根据设定的耐腐蚀时间进行确定。对于一些特征场所，可能还需要将过渡层与耐蚀层厚度设置更厚。
通过上述a、b、c、d四个步骤，将直管管坯加热压制成型为90°弯管后，直接在90°弯管内堆焊过渡层与耐蚀层，省去了采用三段30°弯管焊接的大量中间步骤，可大大缩减工序量，提高效率。另外，将成型后的90°弯管椭圆度控制在≤3％，可保证后续c、d步骤中堆焊时，过渡层与耐蚀层的厚度在可控范围内，避免造成有的地方过厚，有的地方较薄；还能有效避免堆焊搭接现象的产生，从而能有效保证90°弯管的产品质量。
由于在堆焊过程中，其在45°位置(即图3的A-A剖面图)的管壁变化最大，也是最易形成堆焊质量缺陷的位置；在下表中，过渡层以设定值3.0mm进行堆焊，耐蚀层以设定值3.5mm进行堆焊，要求耐蚀层实际堆焊厚度应大于或等于3mm，过渡层与耐蚀层的实际堆焊厚度应大于或等于6mm，有下面五个实施例进行对比：
从上表可以看出，当90°弯管椭圆度≤3％时，能满足过渡层与耐蚀层实际总厚度大于或等于6mm，也不会出现堆焊搭接现象；而当90°弯管椭圆度大于3％时，则在设定的焊接厚度情况下，过渡层与耐蚀层实际总厚度是小于6mm的，且还会出现堆焊搭接现象。
在上述实施方式的步骤b中，加热温度的设定满足直管管坯在模具上弯曲成型即可，但为了提高90°弯管的基层材料性能(基层材料即除去过渡层与耐蚀层外的管壁部分)，作为优选的方式，在步骤b中，直管管坯在炉内加热的温度控制在1135℃～1165℃之间，在压机模具上压制过程中，其终压温度控制在大于或等于750℃。直管管坯在炉内温度低于1135℃，将导致直管管坯在压机的模具上压制时，由于热量的消耗，压制终压温度将小于750℃，而大于1165℃，将导致压制成型并进行性能热处理后，90°弯管的力学性能达不到要求；另外，上模具的终压温度控制在大于或等于750℃，其目的是为了防止压制成型过程中压不动或强制压制致使有些部位产生微小开裂现象。可通过下表得到90°弯管的基层材料性能对比：
在以上的实施方式中的步骤c与步骤d中，可以采用钨极氩弧焊、手弧焊等其它焊接方法，作为优选的方式，所述步骤c与步骤d中采用CO2气体保护焊进行过渡层与耐蚀层的堆焊。CO2气体保护焊具有焊接速度较快、熔敷率高等优点。
在以上的实施方式中，可以在室温环境中进行过渡层的堆焊，但为了提高过渡层在弯管内壁的堆焊效果，作为优选的方式，在步骤b之后，对90°弯管进行均匀预热处理，然后再通过步骤c在90°弯管内壁表面堆焊过渡层。其一，预热能减缓基层材料焊后的冷却速度，有利于减少焊接区及热影响区的淬硬程度，提高了焊接接头的抗裂性；其二，预热可降低基层材料焊接应力，均匀地局部预热或整体预热，可以减少焊接区域被焊工件之间的温度差，这样，一方面降低了焊接应力，另一方面，降低了焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹；其三，预热可以降低焊接结构的拘束度，对降低角接接头的拘束度尤为明显，随着预热温度的提高，裂纹发生率下降。
为避免堆焊后裂纹的产生，在步骤c中过渡层堆焊完成后立即进行消氢处理。消氢处理的目的是为了使堆焊熔池金属在结晶和冷却过程中吸收空气中的氢给扩散出来，能防止延迟裂纹的产生而导致的脆性断裂。
在以上的实施方式中，耐蚀层的堆焊可以在加热环境中进行，但作为优选的方式，所述耐蚀层在室温环境中进行堆焊处理。在室温情况下堆焊耐蚀层，使得在耐蚀层中，铁素体的质量百分比含量有效控制在3～10％范围内，确保了耐蚀层的抗腐蚀能力。
Claims (6)
1.90°弯管的内壁堆焊方法，其特征在于包括以下步骤：
a、选取直管管坯；
b、炉内加热直管管坯，将加热后的直管管坯取出，在压机上利用模具压制成型为90°弯管，所述成型后的90°弯管椭圆度控制在小于或等于3％；
c、采用弯管内壁自动堆焊机在成型后的90°弯管内壁表面堆焊过渡层；
d、采用弯管内壁自动堆焊机在过渡层表面堆焊耐蚀层。
2.如权利要求1所述的90°弯管的内壁堆焊方法，其特征在于：在步骤b中，直管管坯在炉内加热的温度控制在1135℃～1165℃之间，在压机模具上压制过程中，其终压温度控制在大于或等于750℃。
3.如权利要求1或2所述的90°弯管的内壁堆焊方法，其特征在于：所述步骤c与步骤d中采用CO2气体保护焊进行过渡层与耐蚀层的堆焊。
4.如权利要求3所述的90°弯管的内壁堆焊方法，其特征在于：在步骤b之后，对90°弯管进行均匀预热处理，然后再通过步骤c在90°弯管内壁表面堆焊过渡层。
5.如权利要求4所述的90°弯管的内壁堆焊方法，其特征在于：在步骤c中过渡层堆焊完成后立即进行消氢处理。
6.如权利要求3所述的90°弯管的内壁堆焊方法，其特征在于：所述耐蚀层在室温环境中进行堆焊处理。
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