CN105127685A - 一种机械式双金属复合管管端封焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械式双金属复合管管端封焊方法，包括以下步骤：步骤一、铣削机械式双金属复合管管端，使机械式双金属复合管基管的端面和衬管的端面相平齐；步骤二、铣削基管管端，在基管管端形成第一坡口面；步骤三、在第一坡口面上铣削形成横截面为圆弧形的封焊沟槽；步骤四、在封焊沟槽上对基管和衬管之间的间隙进行封焊；步骤五、铣削机械式双金属复合管的管端形成第二坡口面，并同时将封焊沟槽内的封焊余高铣削去除。该封焊方法通过设置封焊沟槽以有效约束打底焊接的熔池流动，从根本上解决焊缝根部未熔的缺陷，提高了封焊质量；由于封焊沟槽使得封焊焊缝厚度增大，并且封焊完后已经进行了坡口加工，因此现场对接焊效率和质量得以提高。

Description

一种机械式双金属复合管管端封焊方法

技术领域

本发明属于焊接坡口加工技术领域，具体涉及一种机械式双金属复合管管端封焊方法。

背景技术

如图1所示，现有机械式复合管是由基管1和套在所述基管1内侧的衬管2组成，基管1主要起承压作用，其材质一般为中高碳钢；衬管2主要起耐腐蚀作用，其材质一般为不锈钢。机械式双金属复合管是通过基管1和衬管2之间的过盈配合达到机械贴合的，因此基管1和衬管2界面存在一定的间隙，而基管1和衬管2间隙的存在会导致以下问题：

一、污染物、水及水蒸气会从管端进入到基管1和衬管2的间隙中，影响该复合管的焊接质量；

二、运送过程中容易导致衬管2的管端变形，无法保证管道对接焊对管端椭圆度的要求。鉴于上述原因机械式复合管交货前必须进行端部封焊。

目前对机械式双金属复合管管端封焊坡口的加工和设计存在以下问题：

一、由于管子椭圆度的存在导致加工坡口时基管1和衬管2界面常常会出现没有车削完全的基管1残余物或衬管2外表面被刀具划伤的问题；

二、现有封焊坡口形式为单边V型坡口，但封焊时在根部熔池流动性差会造成根部出现未熔缺陷，严重影响焊缝质量，而且由于基管1和衬管2间隙根部的熔深非常浅，在后续的对接焊工序中，由于焊前打磨和很高的焊接热输入量，极易导致封焊层被焊透而返气，造成严重的焊接缺陷。图1是单边V型坡口封焊示意图，其中盖面焊层4设置在打底焊层3的外侧。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种机械式双金属复合管管端封焊方法。该封焊方法通过设置封焊沟槽以有效约束打底焊接的熔池流动，从根本上解决焊缝根部未熔的缺陷，提高了封焊质量；由于封焊沟槽使得封焊焊缝厚度增大，并且封焊完后已经进行了坡口加工，因此现场对接焊效率和质量得以提高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、铣削机械式双金属复合管管端，使所述机械式双金属复合管的基管的端面和衬管的端面相平齐；

步骤二、铣削所述基管的管端，在所述基管的管端形成第一坡口面；

步骤三、在所述第一坡口面上铣削形成横截面为圆弧形的封焊沟槽；

步骤四、在所述封焊沟槽上对所述基管和衬管之间的间隙进行封焊；

步骤五、铣削所述机械式双金属复合管的管端形成第二坡口面，并同时将所述封焊沟槽内的封焊余高铣削去除。

上述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:在步骤五完成后，在所述衬管的端部铣削出钝边。

上述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:采用主偏角为90°的第一端面车刀将所述机械式双金属复合管的基管的端面和衬管的端面铣削平齐，所述第一端面车刀安装在镗床上；采用主偏角为10°～20°的第二端面车刀对所述机械式双金属复合管管端进行铣削以形成所述第一坡口面，所述第二端面车刀安装在镗床上；采用安装在镗床上的封焊沟槽成形刀在所述第一坡口面上铣削出封焊沟槽；采用主偏角为20°～45°的第三端面车刀对所述机械式双金属复合管管端进行铣削以形成所述第二坡口面，并同时将所述封焊沟槽内的封焊余高去除，所述第三端面车刀的安装在镗床上；采用所述第一端面车刀在所述衬管的端部铣削出钝边。

上述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:所述第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀通过浮动刀架安装在镗床上，所述浮动刀架包括一侧封闭另一侧开口的U形连接块和设置在所述U形连接块内的刀盘，所述刀盘上开设有用于安装所述第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀的刀具安装槽，所述U形连接块的封闭侧设置有竖直滑槽，所述刀盘上设置有用于沿所述竖直滑槽滑动的引导条，所述刀盘上与所述竖直滑槽相邻接的一侧边通过弹簧与所述U形连接块相连接，所述浮动刀架上安装有用于与所述衬管内壁滚动配合的跟踪滚轮。

上述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:所述刀盘上设置有用于伸入所述刀具安装槽以顶紧所述第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀的顶紧螺栓。

上述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:铣削所述第一坡口面时，将安装有所述第二端面车刀的浮动刀架以所述衬管的端面为基准向所述基管轴向推进2mm～4mm。

上述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:铣削所述封焊沟槽时，将安装有所述封焊沟槽成形刀的浮动刀架以所述衬管的端面为基准向所述基管轴向推进6mm～8mm。

上述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:铣削所述第二坡口面和去除所述封焊沟槽内的封焊余高时，将安装有所述第三端面车刀的浮动刀架以所述衬管的端面为基准向所述基管轴向推进1.5mm～2.5mm。

上述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:铣削所述钝边时，将安装有所述第一端面车刀的浮动刀架以所述衬管的端部边缘为基准向所述基管轴向推进0.5mm～1mm。

上述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:在步骤四中，在所述封焊沟槽上对所述基管和衬管之间的间隙进行封焊时，包括以下步骤：

步骤401、打底焊：在惰性气体保护下，采用氩弧焊机在所述封焊沟槽内进行打底焊，并形成打底焊层；

步骤402、盖面焊：在惰性气体保护下，采用氩弧焊机在所述打底焊层上进行盖面焊，并形成盖面焊层。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过设置横截面为圆弧形的封焊沟槽，能有效约束打底焊接的熔池流动，从根本上解决焊缝根部未熔的缺陷，有效提高了封焊质量，减少了返工率，封焊探伤一次通过率达到100％。并且在后期对接焊时，由于已经加工好坡口，因此不用现场打磨处理，提高现场对接焊效率，同时，由于封焊沟槽使得封焊焊缝厚度增大，也不会因为现场对接焊的高热输入量而冲破所述焊缝返气，引起对接焊气孔等缺陷，进而提高现场对接焊的合格率。

2、本发明通过在浮动刀架上设置跟踪滚轮和弹簧，在弹簧的作用下，能使刀盘随机械式双金属复合管的椭圆度沿所述竖直滑槽滑动，同时，跟踪滚轮会随着所述机械式双金属复合管椭圆度的变化而变化，并始终贴紧衬管的内壁，使其与第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀等成形刀具之间的间隙保持为衬管的壁厚，避免机加工时受到所述机械式双金属复合管椭圆度的影响，进而保证加工成型的第一坡口面、第二坡口面和封焊沟槽以及钝边的形式均匀一致，坡口的一致性也是封焊合格率高、焊接过程一致性的重要因素。

3、本发明通过在所述衬管的端部加工出钝边，能够在后续的对接焊作业时，有效防止根部烧穿。

4、本发明的实现成本低，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明操作简便，工作可靠性高，有效的提高了焊缝质量，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术中机械式双金属复合管管端封焊后的状态图。

图2为本发明的方法流程图。

图3为本发明中基管端面和衬管端面铣削平齐的参考图。

图4为本发明中第一坡口面与基管和衬管的位置关系示意图。

图5为本发明中封焊沟槽与第一坡口面的位置关系示意图。

图6为本发明中打底焊层和盖面焊层在封焊沟槽的位置关系示意图。

图7为本发明中第二坡口面与基管和衬管的位置关系示意图。

图8为本发明中第二坡口面与钝边的位置关系示意图。

图9为本发明中浮动刀架的结构示意图。

图10为本发明中封焊沟槽成形刀的结构示意图。

图11为本发明中采用封焊沟槽成形刀铣削封焊沟槽时的使用状态参考图。

附图标记说明:

1—基管；2—衬管；3—打底焊层；

4—盖面焊层；5—第二坡口面；6—钝边；

7—浮动刀架；7-1—U形连接块；7-2—刀盘；

7-3—刀具安装槽；7-4—竖直滑槽；7-5—引导条；

7-6—跟踪滚轮；7-7—弹簧；7-8—顶紧螺栓；

8—封焊沟槽成形刀；8-1—刀柄；8-2—弧形刀头；

9—第一坡口面；10—封焊沟槽。

具体实施方式

如图2～图8所示的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，包括以下步骤：

步骤一、铣削机械式双金属复合管管端，使所述机械式双金属复合管的基管1的端面和衬管2的端面相平齐，其中，所述机械式双金属复合管的基管1的端面和衬管2的端面相平齐即所述基管1的端面和衬管2的端面均与所述机械式双金属复合管的中心轴线相垂直；

结合图3，本实施例中，在步骤一中，采用主偏角为90°的第一端面车刀将所述机械式双金属复合管的基管1的端面和衬管2的端面铣削平齐，所述第一端面车刀安装在镗床上，这种采用安装在镗床上的第一端面车刀对机械式双金属复合管管端进行铣削加工方式，有效利用镗床带动第一端面车刀转动，从而快速高效的实现所述机械式双金属复合管的管端铣削加工。

步骤二、铣削所述基管1的管端，在所述基管1的管端形成第一坡口面9；

结合图4，本实施例中，在步骤二中，采用主偏角为10°～20°的第二端面车刀对所述机械式双金属复合管管端进行铣削以形成所述第一坡口面9，所述第二端面车刀安装在镗床上。在铣削所述第一坡口面9时，将安装有所述第二端面车刀的浮动刀架7以所述衬管2的端面为基准向所述基管1轴向推进2mm～4mm。这种采用安装在镗床上的第二端面车刀铣削加工出第一坡口面9，其有效利用镗床带动第二端面车刀转动，从而快速高效的实现第一坡口面9的铣削加工。本实施例中，优选的做法是，所述第二端面车刀的主偏角为15°，所以第一坡口面9的坡口面角度α也为15°。

步骤三、在所述第一坡口面9上铣削形成横截面为圆弧形的封焊沟槽10，所述封焊沟槽10与衬管2的外壁相连接；

结合图5，本实施例中，在步骤三中，采用安装在镗床上的封焊沟槽成形刀8在所述第一坡口面9的上铣削出封焊沟槽10。在铣削所述封焊沟槽10时，将安装有所述封焊沟槽成形刀8的浮动刀架7以所述衬管2的端面为基准向所述基管1轴向推进6mm～8mm。这种采用安装在镗床上的封焊沟槽成形刀8铣削加工出封焊沟槽10，其有效利用镗床带动封焊沟槽成形刀8转动，从而快速高效的实现封焊沟槽10的铣削加工。

如图10所示，所述封焊沟槽成形刀8包括安装在浮动刀架7上的刀柄8-1和安装在刀柄8-1一端的弧形刀头8-2，所述弧形刀头8-2具有四分之一的圆弧面。

步骤四、在所述封焊沟槽10上对所述基管1和衬管2之间的间隙进行封焊时；结合图6，在所述封焊沟槽10上对所述基管1和衬管2之间的间隙进行封焊时，包括以下步骤：

步骤401、打底焊：在惰性气体保护下，采用氩弧焊机在所述封焊沟槽10内进行打底焊，并形成打底焊层3；打底焊时，所用的焊丝为不锈钢焊丝且焊接电流为70A～90A；

步骤402、盖面焊：在惰性气体保护下，采用氩弧焊机在所述打底焊层3上进行盖面焊，并形成盖面焊层4，盖面焊时，所用的焊丝为不锈钢焊丝且焊接电流为90A～110A。

步骤五、铣削所述机械式双金属复合管的管端形成第二坡口面5，使所述基管1的端面和所述衬管2的端面均处于所述第二坡口面5上，并同时将所述封焊沟槽10内的封焊余高铣削去除。

结合图7，本实施例中，在步骤五中，采用主偏角为20°～45°的第三端面车刀对所述机械式双金属复合管管端进行铣削以形成所述第二坡口面5，并同时将所述封焊沟槽10内的封焊余高去除，所述第三端面车刀的安装在镗床上。在铣削所述第二坡口面5和去除所述封焊沟槽10内的封焊余高时，将安装有所述第三端面车刀的浮动刀架7以所述衬管2的端面为基准向所述基管1轴向推进1.5mm～2.5mm。本实施例中，优选的做法是，所述第三端面车刀的主偏角为30°，即所述第二坡口面5的坡口面角度β也为30°，所述坡口面角度β大于第一坡口面9的坡口面角度α，这样能够有效的确保将封焊余高完全去除。

本实施例中，该封焊方法通过先加工出第一坡口面9，然后在所述第一坡口面9上加工出封焊沟槽10，最后通过在所述封焊沟槽10上实现所述机械式复合管管端的封焊作业。通过设置横截面为圆弧形的封焊沟槽，能有效约束打底焊接的熔池流动，从根本上解决焊缝根部未熔的缺陷，有效提高了封焊质量，减少了返工率，封焊探伤一次通过率达到100％。并且在后期对接焊时，由于已经加工好坡口，因此不用现场打磨处理，提高现场对接焊效率，同时，由于封焊沟槽使得封焊焊缝厚度增大，也不会因为现场对接焊的高热输入量而冲破所述焊缝返气，引起对接焊气孔等缺陷，进而提高现场对接焊的合格率。

本实施例中，结合图8，在步骤五完成后，在所述衬管2的端部铣削出钝边6。通过加工出所述钝边6，能够在后续的对接焊作业时，有效防止根部烧穿。具体的，采用所述第一端面车刀在所述衬管2的端部铣削出钝边6。铣削所述钝边6时，将安装有所述第一端面车刀的浮动刀架7以所述衬管2的端部边缘为基准向所述基管1轴向推进0.5mm～1mm。

如图9和图11所示，所述第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀8通过浮动刀架7安装在镗床上，所述浮动刀架7包括一侧封闭另一侧开口的U形连接块7-1和设置在所述U形连接块7-1内的刀盘7-2，所述刀盘7-2上开设有用于安装所述第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀8的刀具安装槽7-3，所述U形连接块7-1的封闭侧设置有竖直滑槽7-4，所述刀盘7-2上设置有用于沿所述竖直滑槽7-4滑动的引导条7-5，所述刀盘7-2上与所述竖直滑槽7-4相邻接的一侧边通过弹簧7-7与所述U形连接块7-1相连接，所述刀盘7-2上安装有用于与所述衬管2内壁滚动配合的跟踪滚轮7-6。

本实施例中，安装在镗床上的浮动刀架7在使用时，所述跟踪滚轮7-6贴紧所述衬管2的内壁，所述跟踪滚轮7-6外侧与第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀8等成形刀具下侧之间的距离可调为衬管2的壁厚，在浮动刀架7的转动过程中，并在弹簧7-7的作用下，跟踪滚轮7-6会随着所述机械式双金属复合管椭圆度的变化而变化，并始终贴紧衬管2的内壁，使其与第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀8等成形刀具之间的间隙保持为衬管2的壁厚，避免机加工时受到所述机械式双金属复合管椭圆度的影响，进而保证加工成型的第一坡口面9、第二坡口面5和封焊沟槽10以及钝边6的形式均匀一致。

如图9和图11所示，所述刀盘7-2上设置有用于伸入所述刀具安装槽7-3以顶紧所述第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀8的顶紧螺栓7-8。通过设置所述顶紧螺栓7-8，能够将第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀8有效的顶紧，避免成形刀具的松动。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、铣削机械式双金属复合管管端，使所述机械式双金属复合管的基管(1)的端面和衬管(2)的端面相平齐；

步骤二、铣削所述基管(1)的管端，在所述基管(1)的管端形成第一坡口面(9)；

步骤三、在所述第一坡口面(9)上铣削形成横截面为圆弧形的封焊沟槽(10)；

步骤四、在所述封焊沟槽(10)上对所述基管(1)和衬管(2)之间的间隙进行封焊；

步骤五、铣削所述机械式双金属复合管的管端形成第二坡口面(5)，并同时将所述封焊沟槽(10)内的封焊余高铣削去除。

2.根据权利要求1所述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:在步骤五完成后，在所述衬管(2)的端部铣削出钝边(6)。

3.根据权利要求2所述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:采用主偏角为90°的第一端面车刀将所述机械式双金属复合管的基管(1)的端面和衬管(2)的端面铣削平齐，所述第一端面车刀安装在镗床上；采用主偏角为10°～20°的第二端面车刀对所述机械式双金属复合管管端进行铣削以形成所述第一坡口面(9)，所述第二端面车刀安装在镗床上；采用安装在镗床上的封焊沟槽成形刀(8)在所述第一坡口面(9)上铣削出封焊沟槽(10)；采用主偏角为20°～45°的第三端面车刀对所述机械式双金属复合管管端进行铣削以形成所述第二坡口面(5)，并同时将所述封焊沟槽(10)内的封焊余高去除，所述第三端面车刀的安装在镗床上；采用所述第一端面车刀在所述衬管(2)的端部铣削出钝边(6)。

4.根据权利要求3所述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:所述第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀(8)通过浮动刀架(7)安装在镗床上，所述浮动刀架(7)包括一侧封闭另一侧开口的U形连接块(7-1)和设置在所述U形连接块(7-1)内的刀盘(7-2)，所述刀盘(7-2)上开设有用于安装所述第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀(8)的刀具安装槽(7-3)，所述U形连接块(7-1)的封闭侧设置有竖直滑槽(7-4)，所述刀盘(7-2)上设置有用于沿所述竖直滑槽(7-4)滑动的引导条(7-5)，所述刀盘(7-2)上与所述竖直滑槽(7-4)相邻接的一侧边通过弹簧(7-7)与所述U形连接块(7-1)相连接，所述浮动刀架(7)上安装有用于与所述衬管(2)内壁滚动配合的跟踪滚轮(7-6)。

5.根据权利要求4所述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:所述刀盘(7-2)上设置有用于伸入所述刀具安装槽(7-3)以顶紧所述第一端面车刀、第二端面车刀、第三端面车刀或封焊沟槽成形刀(8)的顶紧螺栓(7-8)。

6.根据权利要求4所述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:铣削所述第一坡口面(3)时，将安装有所述第二端面车刀的浮动刀架(7)以所述衬管(2)的端面为基准向所述基管(1)轴向推进2mm～4mm。

7.根据权利要求4所述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:铣削所述封焊沟槽(10)时，将安装有所述封焊沟槽成形刀(8)的浮动刀架(7)以所述衬管(2)的端面为基准向所述基管(1)轴向推进6mm～8mm。

8.根据权利要求4所述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:铣削所述第二坡口面(5)和去除所述封焊沟槽(10)内的封焊余高时，将安装有所述第三端面车刀的浮动刀架(7)以所述衬管(2)的端面为基准向所述基管(1)轴向推进1.5mm～2.5mm。

9.根据权利要求4所述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:铣削所述钝边(6)时，将安装有所述第一端面车刀的浮动刀架(7)以所述衬管(2)的端部边缘为基准向所述基管(1)轴向推进0.5mm～1mm。

10.根据权利要求1所述的一种机械式双金属复合管管端封焊方法，其特征在于:在步骤四中，在所述封焊沟槽(10)上对所述基管(1)和衬管(2)之间的间隙进行封焊时，包括以下步骤：

步骤401、打底焊：在惰性气体保护下，采用氩弧焊机在所述封焊沟槽(10)内进行打底焊，并形成打底焊层(3)；

步骤402、盖面焊：在惰性气体保护下，采用氩弧焊机在所述打底焊层(3)上进行盖面焊，并形成盖面焊层(4)。