CN104889581A - 用于薄壁筒体上密集接管焊接的防变形工艺 - Google Patents

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蔡慈平
葛拉
王芝华
张敬
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Abstract

本发明涉及一种用于薄壁筒体上密集接管焊接的防变形工艺，包括如下步骤：1)筒体在开孔前，在筒体内壁上焊接连接件和加强支撑件；2)筒体上开孔采用交叉间隔开孔；3)在要焊接的接管端部开坡口；坡口与筒体上孔的连接结构呈骑座式结构；4)密集接管坡口与筒体上的孔的焊接采用一个接管间隔一个接管焊接的方式，接管与筒体的焊缝呈全焊透状态；5)密集接管与筒体焊接后进行热处理消除应力；6)最后切除筒体内壁上的连接件和加强支撑件。本发明采取了工装加强、结构调整、局部切割、交叉焊接、焊接后进行热处理等防变形工艺，确保筒体与接管焊接的加工质量，满足用户的需求。

Description

用于薄壁筒体上密集接管焊接的防变形工艺
技术领域
本发明涉及筒体上接管焊接的工艺，特别涉及一种用于薄壁筒体上密集接管焊接的防变形工艺。
背景技术
在设备制造的现有技术中，经常会遇到在筒体上开孔焊接各类接管的情况。筒体开孔不但破坏了筒体的连续性，而且削弱了筒体的强度。环缝的横向收缩在板厚方向上成不均匀分布，从而产生了由弯曲应力引起的角变形与径向收缩变形；开孔直径越大，筒体产生塌陷和弯曲变形的程度越严重。特别是在薄壳设备筒体上开椭圆形孔，而且是在近距离内开设几个大孔，筒体上开椭圆形孔的坡口加工相当困难。且位置密集的焊接，焊缝的拘束度比自由接头的大，焊后残余应力更为集中，焊接变形就更为复杂，更无法控制。在筒体上开孔焊接各类接管后，不仅筒体会变形，而且接管的尺寸位置要求也无法满足设计要求。
发明内容
为克服现有技术中薄壳筒体上密集接管焊接后的变形，本发明采取了以下防变形工艺，包括工装加强、结构调整、局部切割、交叉焊接、焊接后进行热处理等工艺。从而克服因筒体和接管焊接引起的筒体变形，确保筒体的加工质量，满足用户的需求。
这种用于薄壁筒体上密集接管焊接的防变形工艺，其特点在于：该工艺包括如下步骤：
1)筒体在开孔前，根据开孔的受力方向在筒体内壁上焊接连接件，连接件焊接加强支撑件；
2)筒体上开孔采用交叉间隔开孔，开孔切割时采用间断，局部形式，并保留部分需切割钢板，以起支撑作用；
3)在待焊接的接管端部开坡口；接管端部坡口与筒体上的孔的连接结构呈骑座式结构；
4)密集接管坡口与筒体上的孔的焊接采用一个接管间隔一个接管焊接的方式，接管与筒体的焊缝呈全焊透状态，焊接完毕后，切除接管内孔中原保留部分需切割钢板；
5)密集接管与筒体焊接后进行热处理，来消除应力，防止设备在使用过程中产生设备变形；
6)最后切除筒体内壁上的连接件和加强支撑件，测量尺寸公差，修正打磨，并进行拍片检测。
本发明中所述的加强支撑件呈环状结构，厚度为20～30mm，环状加强支撑件与筒体内表面贴合；所述的连接件为6～10块方形块，方形块厚度为20～30mm。
本发明中较佳的加强支撑件呈环状结构，厚度为20mm，环状加强支撑件与筒体内表面贴合；所述的连接件为6块方形块，方形块厚度为20mm。
本发明中所述的筒体直径为500～2000mm，筒体壁厚为10～50mm；所述的接管内径为长轴长250～1500mm、短轴长250～1500mm的椭圆形孔；接管壁厚为10～60mm。
本发明中较佳的筒体直径为1200mm，厚度为12mm；所述的较佳的接管内径为长轴长600mm、短轴长500mm的椭圆形孔，接管壁厚为18mm。
本发明中较佳的筒体开孔方式为采用水切割的方式进行交叉间隔开孔；开孔切割时采用间断，局部形式，并保留部分需切割钢板，以起支撑作用。
本发明中所述的筒体与接管是由不锈钢或碳钢金属材料制成的。
本发明的工作原理是：首先对筒体进行工装加强，筒体在开孔前，在筒体内壁或外壁用加强支撑件根据受力方向进行支撑，提高筒体刚度，从而缓解开孔造成的强度削弱和焊接的收缩变形。加强工装的设置可按筒体的内径和施焊条件设置内加强支撑件或外加强支撑件。
其次进行结构调整，如按照常规插入式结构，筒体需在开孔后加工坡口，而在筒体上加工椭圆形坡口较难，接管端部坡口与筒体上的孔的连接结构呈骑座式结构后，筒体只须开孔，不需加工坡口。接管坡口角度可根据接管厚度调整确定。
然后，对筒体进行局部切割，筒体开孔时采用相邻孔交叉开孔，切割时保留部分需要切割的钢板做支撑用，在整体切割完后，把每个孔余留的保留部分钢板修正掉。
再次进行交叉焊接，也就是一个接管焊接时采用间断焊接，一段焊完后隔开段焊，等一层全部焊完用风扇风冷，快速冷却焊缝和周边连接材料，然后再按上一层方法再焊下一层。焊接时采用小电流，多层焊接，每一个焊缝进行打磨至圆滑，发现有变形倾向时即刻校形，接管之间进行一个接管隔一个接管焊接。
然后进行热处理，筒体与接管焊接后产生很大应力集中，即使当时采取防变形措施，设备没有变形，随着时间退移，应力须释放，设备会有不同程度的产生变形，采用低温消除应力热处理方法进行消除应力，阻止今后设备使用过程中产生设备变形，造成不良后果。
最后切除筒体内壁上的连接件和加强支撑件，测量尺寸公差，修正打磨，并进行拍片检测。
本发明中所述的筒体与多个接管在焊接后的焊缝呈全焊透状态。
本发明与现有工艺相比具有如下优点：
一、只需加工单一接管坡口相对比较容易，减少了筒体的加工量。
二、在筒体内壁上焊接连接件，连接件焊接环状结构的加强支撑件，提高了筒体刚度，从而缓解开孔造成的强度削弱和焊接的收缩变形。
三、利用切割时保留部分需要切割的钢板做支撑筋板用，有效减少开孔的变形。
四、接管与筒体上的孔的焊接采用接管间交叉焊接，可节省等待焊接冷却的时间，加快焊接速度。
五、筒体与接管焊接后，采用热处理方法进行消除应力，阻止今后设备使用过程中产生设备变形。
附图说明
图1是本发明的筒体与多根接管焊接连接示意图。
图2是图1中的A-A向剖视示意图。
图中标号表示：
1——筒体，2——接管与筒体焊接的骑座式结构，3——第一接管，4——第二接管，5——第三接管，6——第四接管,7——连接件，8——支撑件。
具体实施方式
现结合附图1、图2所示，对本发明用于薄壁筒体上密集接管焊接的工艺的实施例作具体说明。
实施例是对本发明内容的进一步说明而不是对本发明范围的限制。
实施例1
用于薄壁筒体上密集接管焊接的工艺，包括如下步骤：
1)筒体(1)在开孔前，根据开孔的受力方向在筒体内壁上焊接连接件(7)，连接件(7)焊接加强支撑件(8)；加强支撑件(8)呈环状结构，厚度为20mm，加强支撑件(8)与筒体(1)内表面贴合；所述的连接件(7)为6块方形块，方形块厚度为20mm。
2)筒体(1)上开孔采用交叉间隔开孔，开孔切割时采用间断，局部形式，并保留部分需切割钢板，以起支撑作用；所述的筒体直径为1200mm，厚度为12mm。
3)接管为4根，包括第一接管(3)，第二接管(4)，第三接管(5)和第四接管(6)；4根接管的内径均为长轴长600mm、短轴长500mm的椭圆形孔，接管壁厚为18mm。在第一接管(3)、第二接管(4)、第三接管(5)和第四接管(6)的端部开45°坡口；4根接管端部45°坡口与筒体(1)上的孔的连接结构呈骑座式结构(2)；
4)4根接管端部45°坡口与筒体(1)上的孔的焊接采用一个接管间隔一个接管焊接的方式，先焊接筒体(1)与第一接管(3)，然后焊接筒体(1)与第三接管(5)，然后依次焊接筒体(1)与第二接管(4)以及筒体(1)与第四接管(6)，4根接管与筒体(1)的焊缝呈全焊透状态；焊接完毕后，切除4根接管内孔中原保留的部分需切割钢板；
5)4根接管与筒体(1)焊接后进行热处理，来消除应力，防止设备在使用过程中产生设备变形；
6)最后切除在筒体(1)内壁上的6块连接件(7)和环状加强支撑件(8)，测量尺寸公差，修正打磨，并进行拍片检测。
本实施例中所述的筒体(1)与4根接管(3)、(4)、(5)、(6)是由不锈钢材料制成的。

Claims (7)

1.一种用于薄壁筒体上密集接管焊接的防变形工艺，其特征在于：该工艺包括如下步骤：
1)筒体在开孔前，根据开孔的受力方向在筒体内壁上焊接连接件，连接件上焊接加强支撑件；
2)筒体上开孔采用交叉间隔开孔，开孔切割时采用间断，局部形式，并保留部分需切割钢板，以起支撑作用；
3)在待焊接的接管端部开坡口；接管端部坡口与筒体上的孔的连接结构呈骑座式结构；
4)密集接管坡口与筒体上的孔的焊接采用一个接管间隔一个接管焊接的方式，接管与筒体的焊缝呈全焊透状态，焊接完毕后，切除接管内孔中原保留的部分需切割钢板；
5)密集接管与筒体焊接后进行热处理，来消除应力，防止设备在使用过程中产生设备变形；
6)最后切除筒体内壁上的连接件和加强支撑件，测量尺寸公差，修正打磨，并进行拍片检测。
2.根据权利要求1所述的防变形工艺，其特征在于：所述的加强支撑件呈环状结构，厚度为20～30mm，环状加强支撑件与筒体内表面贴合；所述的连接件为6～10块方形块，方形块厚度为20～30mm。
3.根据权利要求2所述的防变形工艺，其特征在于：所述的加强支撑件呈环状结构，厚度为20mm，环状加强支撑件与筒体内表面贴合；所述的连接件为6块方形块，方形块厚度为20mm。
4.根据权利要求1所述的防变形工艺，其特征在于：所述的筒体直径为500～2000mm，筒体壁厚为10～50mm；所述的接管内径为长轴长250～1500mm、短轴长250～1500mm的椭圆形孔；接管壁厚为10～60mm。
5.根据权利要求4所述的防变形工艺，其特征在于：所述的筒体直径为1200mm，厚度为12mm；所述的接管内径为长轴长600mm、短轴长500mm的椭圆形孔，接管壁厚为18mm。
6.根据权利要求1所述的防变形工艺，其特征在于：所述的筒体采用水切割的方式进行交叉间隔开孔；开孔切割时采用间断，局部形式，并保留部分需切割钢板，以起支撑作用。
7.根据权利要求1所述的防变形工艺，其特征在于：所述的筒体与接管是由不锈钢或碳钢金属材料制成的。
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