CN104588958B - 控制大直径薄壁筒体上接管焊接变形的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及薄壁工件焊接领域，并公开了一种实际变形量小的控制大直径薄壁筒体上接管焊接变形的方法，在焊接大直径薄壁筒体和与之连接的接管时，筒体上的接管坡口采用内坡口，在筒体的接管坡口两侧分别设置有支撑筒体内壁的内支撑，在点焊连接接管与筒体后，调整接管位置至使其处于筒体的下方，将接管处环形焊缝划分为偶数个分段焊缝，并通过两轮分段对称焊接完成每一层焊缝的焊接，每一轮焊接中完成各个分段焊缝之一半长度的焊接，在上一层全部分段焊缝焊完后焊下一层。通过将整条焊缝分为若干区域，制定了焊缝分层分区域的焊接顺序，很好地控制了热输入，减小了焊接变形，解决了大管径接管下塌、筒体变形的问题。

Description

控制大直径薄壁筒体上接管焊接变形的方法

技术领域

本发明涉及一种在筒体上焊接接管时的焊接方法，尤其是一种大直径薄壁筒体上焊接接管时的焊接变形控制方法。

背景技术

目前，在煤气化、环保设备及其它化工领域，存在着大量的薄壁筒体，而且这些筒体大部分都是壁厚薄、直径大，一般其直径/壁厚比在120以上，这些筒体上都存在着不同数量的大管径接管，这些接管主要为锻件，重量较大，在筒体上装焊此类接管时，焊接通常采用手动焊接方式，且将接管置于筒体上方进行焊接，往往会造成不同程度的接管下塌和筒体变形。

在生产过除氧器、普光气田换热器等薄壁容器过程中，会多次出现了大管径接管下塌、筒体变形的问题，针对此问题，通常做法如下：首先，工艺采用对称分段焊接，但往往对怎么分段没有具体规定，而且每段在焊接时先焊接多层后再转移至其它分段进行焊接，实际应用不能完全避免变形；其次，在变形后利用千斤顶等外力来强制校正，但校正难度大，而且校正后也很难达到设计要求。

发明内容

为克服现有的在薄壁大直径筒体上进行接管焊接时，变形较大、校正难度大的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种实际变形量小的控制大直径薄壁筒体上接管焊接变形的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：控制大直径薄壁筒体上接管焊接变形的方法，在焊接大直径薄壁筒体和与之连接的接管时，筒体上的接管坡口采用内坡口，在筒体的接管坡口两侧分别设置有支撑筒体内壁的内支撑，在点焊连接接管与筒体后，调整接管位置至使其处于筒体的下方，将接管处环形焊缝划分为偶数个分段焊缝，并通过两轮分段对称焊接完成每一层焊缝的焊接，每一轮焊接中完成各个分段焊缝之一半长度的焊接，在上一层全部分段焊缝焊完后焊下一层。

每一层环形焊缝的两轮焊接这样进行：第一轮焊接选择从一个分段焊缝开始，该分段焊缝的一半焊完后转至与之对称的分段焊缝焊接与前述分段焊缝已焊接的一半对称的一半，间隔一定距离选择另一个分段焊缝及与之对称的分段焊缝继续这样焊接，第一轮焊完后，采用同样的顺序对各条分段焊缝未焊接的部分进行第二轮焊接，直至该层环形焊缝焊接完成。

每一层焊缝都优先采用与打底时相同的顺序完成各个分段焊缝的焊接，但当接管偏离其设计连接位置时，根据偏离发生时的偏离方向实时调整接下来进行焊接的分段焊缝的位置。

将整条环形焊缝划分为八段分段焊缝，该八段分段焊缝可划分为两两对称的四组分段焊缝，每一层第一轮焊接时，选择第一组分段焊缝开始焊接后，接着选择与之不相邻的那一组分段焊缝作为第二组分段焊缝进行焊接，接着选择与第二组分段焊缝相邻的其中一组分段焊缝进行焊接，最后对剩余的一组分段焊缝进行焊接。

所述的内支撑包括一对与筒体的内圆匹配接触的弧面板及连接该对弧面板的连接件，连接件与这对弧面板组成“工”字形构件。

在点焊连接接管与筒体后，调整接管位置至使其处于筒体的正下方。

本发明的有益效果是：通过将整条焊缝分为若干区域，制定了焊缝分层分区域的焊接顺序，很好地控制了热输入，减小了焊接变形，解决了大管径接管下塌、筒体变形的问题。

附图说明

图1是本发明焊接变形控制方法的焊接结构示意图。

图2是图1中K部的局部放大图。

图3是图1中内支撑的结构图。

图4是图3的左视图。

图5是环形焊缝划分为分段焊缝及第一轮焊接位置的示意图。

图中标记为：筒体1，接管2，内支撑3，接管坡口4，接管处环形焊缝5，筒体内壁11，弧面板31，连接件32，A1～A8为分段焊缝的编号。

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1、图2、图3、图4和图5所示，本发明的控制大直径薄壁筒体上接管焊接变形的方法，在焊接大直径薄壁筒体1和与之连接的接管2时，筒体1上的接管坡口4采用内坡口，在筒体1的接管坡口4两侧分别设置有支撑筒体内壁11的内支撑3，增强筒体1的局部抗变形能力，在点焊连接接管2与筒体1后，调整接管2位置至使其处于筒体1的下方，使其筒体1与接管2连接部位均匀受力，避免因为接管2的重量由筒体1与接管2连接的某些局部大量承受而发生局部变形，同时避免筒体靠近坡口的母材在受热的情况下因重力和焊接应力而下塌，附近将接管处环形焊缝5划分为偶数个分段焊缝，并通过两轮分段对称焊接完成每一层焊缝的焊接，每一轮焊接中完成各个分段焊缝之一半长度的焊接，使其焊接中的热量输入及传递到工件的热量分布均匀，从而减小焊接应力及由此引起的焊接变形，在上一层全部分段焊缝焊完后焊下一层，减小层间温度及由此引起的焊接变形。

为使得热量传导更均匀，从而减小焊接应力及由此引起的焊接变形，每一层环形焊缝的两轮焊接这样进行：第一轮焊接选择从一个分段焊缝开始，该分段焊缝的一半焊完后转至与之对称的分段焊缝焊接与前述分段焊缝已焊接的一半对称的一半，间隔一定距离选择另一个分段焊缝及与之对称的分段焊缝继续这样焊接，第一轮焊完后，采用同样的顺序对各条分段焊缝未焊接的部分进行第二轮焊接，直至该层环形焊缝焊接完成。

为使得各个方位的层间温度更均匀，热量传导更均匀，从而减小焊接应力及由此引起的焊接变形，每一层焊缝都优先采用与打底时相同的顺序完成各个分段焊缝的焊接，但当接管偏离其设计连接位置时，通常说明焊接热输入局部差别较大，此时，应当根据偏离发生时的偏离方向实时调整接下来进行焊接的分段焊缝的位置，建议这样来调整，当接管的轴线相对于其设计位置向某一方向偏离，则接下来选取位于与该方向相位差接近于180°的方向位置的分段焊缝进行焊接。

本说明书中所称“分段对称”，从理论上来说，对于圆形接管，对称指两条分段焊缝的中点位于同一直径方向上的两端点，对于非圆形的接管，对称指两条分段焊缝的中点的相位相差180°，实际操作时由于是手工焊接，允许有一定的误差存在。如图5所示，通常可以将整条环形焊缝划分为八段分段焊缝，既便于记忆焊接的顺序，也基本能够达到焊接热输入均匀的目的，其编号为A1～A8，该八段分段焊缝可划分为两两对称的四组分段焊缝，每一层第一轮焊接时，选择第一组分段焊缝开始焊接后，接着选择与之不相邻的那一组分段焊缝作为第二组分段焊缝进行焊接，接着选择与第二组分段焊缝相邻的其中一组分段焊缝进行焊接，最后对剩余的一组分段焊缝进行焊接。

所述的内支撑3包括一对与筒体1的内圆匹配接触的弧面板31、33及连接该对弧面板31、33的连接件32，连接件32与这对弧面板31、33组成“工”字形构件。由于采用手工焊接，内支撑3距离环形焊缝上的最接近内支撑3的点的距离可以缩小至100mm以内，支撑效果好。支撑时，一般调整连接件32顺着筒体1的重力方向。

显然，在点焊连接接管2与筒体1后，接管2的位置最好是调整至接管2处于筒体1的正下方。

实施例：

某预精馏塔器上要焊接直径1000mm的接管，筒身材料Q345R，直径φ3000mm，壁厚14mm。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，筒体1上开接管坡口2，接管坡口4采用内坡口，筒体1内部增加内支撑3，内支撑3的形式如图3、图4所示，接管2两侧的筒体1上各装一个内支撑3，接管2调整到位后将其与筒体1点焊连接，然后将接管2转至筒体1正下方。

如图5所示，将整条环形焊缝5划分成八个弧形的分段焊缝，即A1段、A2段……A8段，每条分段焊缝长约400mm。

采用焊条电弧焊打底，采用φ3.2mm焊条，焊接电流100～140A，电压22～26V。先在A1段打底，焊约200mm长，然后改为焊A2段，同样为200mm长，接着依次焊A3、A4段，各为200mm长，最后依次将其余部分打底焊完。

气保焊填充与盖面，采用φ1.2mm气保焊丝，电流220-260A，电压24-30V，采用小参数快速焊，每一层焊接时分两轮焊接，第一轮，首先A1段焊1层，约200mm长，然后改为焊A2段，接着为A3段、A4段，均为200mm长，然后为A5段、A6段，最后为A7段、A8段，这样将其他段都各焊一层，要间隔200mm长焊200mm长，在第二轮，将各段间隔不焊的部分，仍然按照A1－A8的顺序焊完，这样就焊完了完整的一层，待第一层完全焊完后再焊第二层，焊接顺序同第一层。余下来每层都采用相同的顺序，直至内壁完全焊妥。当然，在焊接过程中要实时监控变形情况，如有接管偏离其设计位置轴线，或者筒体局部变形稍大，根据变形情况，适当改变焊接顺序。并实时测量层间温度，一旦达到250℃，应停止焊接，待冷却后方可继续焊接。

内壁焊接完成后，外壁清根。外壁采用气体保护焊分段对称焊妥。

如此即可顺利完成接管与大直径薄壁筒体的连接，几乎没有出现变形超出设计要求需要进行强制校正的情况。

Claims (6)

1.控制大直径薄壁筒体上接管焊接变形的方法，在焊接大直径薄壁筒体（1）和与之连接的接管（2）时，筒体（1）上的接管坡口（4）采用内坡口，在筒体（1）的接管坡口（4）两侧分别设置有支撑筒体内壁（11）的内支撑（3），在点焊连接接管（2）与筒体（1）后，调整接管（2）位置至使其处于筒体（1）的下方，将接管处环形焊缝（5）划分为偶数个分段焊缝，并通过两轮分段对称焊接完成每一层焊缝的焊接，每一轮焊接中完成各个分段焊缝之一半长度的焊接，在上一层全部分段焊缝焊完后焊下一层。

2.如权利要求1所述的控制大直径薄壁筒体上接管焊接变形的方法，其特征是：每一层环形焊缝的两轮焊接这样进行：第一轮焊接选择从一个分段焊缝开始，该分段焊缝的一半焊完后转至与之对称的分段焊缝焊接与前述分段焊缝已焊接的一半对称的一半，间隔一定距离选择另一个分段焊缝及与之对称的分段焊缝继续这样焊接，第一轮焊完后，采用同样的顺序对各条分段焊缝未焊接的部分进行第二轮焊接，直至该层环形焊缝焊接完成。

3.如权利要求2所述的控制大直径薄壁筒体上接管焊接变形的方法，其特征是：每一层焊缝都优先采用与打底时相同的顺序完成各个分段焊缝的焊接，但当接管偏离其设计连接位置时，根据偏离发生时的偏离方向实时调整接下来进行焊接的分段焊缝的位置。

4.如权利要求1、2或3所述的控制大直径薄壁筒体上接管焊接变形的方法，其特征是：将整条环形焊缝划分为八段分段焊缝，该八段分段焊缝可划分为两两对称的四组分段焊缝，每一层第一轮焊接时，选择第一组分段焊缝开始焊接后，接着选择与之不相邻的那一组分段焊缝作为第二组分段焊缝进行焊接，接着选择与第二组分段焊缝相邻的其中一组分段焊缝进行焊接，最后对剩余的一组分段焊缝进行焊接。

5.如权利要求1、2或3所述的控制大直径薄壁筒体上接管焊接变形的方法，其特征是：所述的内支撑（3）包括一对与筒体（1）的内圆匹配接触的弧面板（31、33）及连接该对弧面板（31、33）的连接件（32），连接件（32）与这对弧面板（31、33）组成“工”字形构件。

6.如权利要求1、2或3所述的控制大直径薄壁筒体上接管焊接变形的方法，其特征是：在点焊连接接管（2）与筒体（1）后，调整接管（2）位置至使其处于筒体（1）的正下方。