CN106853576A - 一种深海压力舱舱体及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深海压力舱舱体，其特征在于：舱体采用分段结构，所述舱体分为数段舱体单元，在相邻的舱体单元的内壁设有阴阳对接的定位止口，定位止口的配合间隙为0.02～0.06mm；相邻的舱体单元上设有焊接坡口，所述焊接坡口的形状为J形，底部为R4.5mm的圆角，焊接坡口端部最大宽度为12～14mm。上述的深海压力舱舱体的制造工艺是采用锻焊结合的方案，运用窄间隙焊工艺和定位止口的配合，进而保证焊接质量好、变形小、效率高。本工艺的实施十分简单方便，解决了生产制造过程中的难题，能够很好地满足焊接质量、探伤、及设计尺寸各项要求。

Description

一种深海压力舱舱体及其制造工艺

技术领域

本发明属于窄间隙焊接技术领域，特别是涉及一种230mm壁厚深海压力舱舱体及窄间隙焊制造工艺。

背景技术

为促进我国深海水下油气开采技术发展，突破现有技术瓶颈，提高我国深海油气自主开发能力，进一步解决我国油气资源供给不足与需求量不断增长的社会矛盾，天津钢管集团股份有限公司与天津大学海洋与船舶工程研究所拟联合设计、研制，并于天津大学深水结构实验室建立全尺寸深海压力舱实验平台，以用于开展对我国深海装备的中试检测工作，模拟深水极端载荷环境，对输油管件、阀门、水下机器人等深海设备进行力学试验。

舱体是最关键部件，材料20MnMoNb,里外圆Φ1710/Φ1250mm，长9150mm，重84942kg，设计承压76MPa。锻件毛坯吨位太重，需采用分段锻造、组焊的方式，分段焊接时，由于舱体壁厚230mm较厚，普通焊接方式坡口大，既浪费焊丝材料、又极容易产生焊接裂纹；而且，整体组焊后里孔加工超出机床行程，无法加工。基于上述问题，主要需要解决的就是分段锻造，如何保证焊接质量，减少焊接变形，和舱体内壁加工的问题，该制造工艺的应用就显得极为重要。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种焊接质量高、变形量小、效率高的一种深海压力舱舱体及其制造工艺。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种深海压力舱舱体，其特征在于：舱体采用分段结构，所述舱体分为数段舱体单元，在相邻的舱体单元的内壁设有阴阳对接的定位止口，定位止口的配合间隙为0.02～0.06mm；相邻的舱体单元上设有焊接坡口，所述焊接坡口的形状为J形，底部为R4.5mm的圆角，焊接坡口端部最大宽度为12～14mm。

本发明还可以采用如下技术措施：

一种深海压力舱舱体的制造工艺包括如下步骤：

1)焊接方式的选择。如果采用混合气体保护焊或者埋弧焊，需要制备较大的焊接坡口，焊量大、焊接应力相应增大，容易产生焊接裂纹和焊接变形。为保证焊缝质量、控制焊接变形，采用窄间隙焊的方式焊接，所谓窄间隙焊，即只开小角度坡口，坡口端部最大宽12-14mm，通过赋予焊丝弯曲特质，利用其所形成的波形焊丝，使坡口两个侧壁完全熔透，实现一层一焊道的焊接方式；

2)、根据舱体的长度，结合镗床的加工行程，确定整个舱体分段的数量，即舱体单元个数；然后制作分段毛坯舱体单元，并各段粗加工；

3)、在车床上，加工舱体单元的焊接坡口和舱体单元的定位止口，所述焊接坡口的的形状为J形，底部为R4.5mm的圆角，焊接坡口端部最大宽度为12～14mm；所述定位止口为阴阳对接定位止口，止口的配合间隙为0.02～0.06mm；

4)、按照舱体的一侧对接相邻的舱体单元，保证定位止口对正，对正后，在定位止口部位焊接临时定位块进行固定；

5)、焊接前后的处理，焊接前需要对焊接部分进行预热，焊接后需要对焊接部位进行保温，防止焊接变形，保证整体的直线度≤5mm；

6)、检测，焊缝全熔透，进行100％超声波探伤检测，质量执行JB4730-2005的Ⅰ级，技术等级B级；进行100％磁粉探伤检测，质量执行JB/T4730.4-2005的Ⅰ级；

7)、探伤合格后，上镗床，机加工去除内壁的定位块和定位止口；

8)、重复4～7步骤，依次焊接剩余的舱体单元，超声波及磁粉探伤，合格后加工去除定位止口，直至所有的舱体单元段全部焊接完成；

9)、整体组焊后，进行退火处理，并按照图纸要求整体加工成活，保证壁厚的均匀。

本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用锻焊结合的方案，运用窄间隙焊，焊接质量好、变形小、效率高。并设计定位止口台，保证焊接定位、及内壁加工。本工艺的实施十分简单方便，解决了生产制造过程中的难题，能够很好地满足焊接质量、探伤、及设计尺寸各项要求。

附图说明

图1是舱体拼焊结构示意图；

图2是窄间隙焊简图；

图3是焊接坡口及定位止口配合结构示意图；

图4是阴定位止口结构示意图；

图5是阳定位止口结构示意图。

图中：1、舱体；101～105、舱体单元；120、定位止口；130、焊接坡口。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

本实施例依照材料20MnMoNb,里外圆Φ1710/Φ1250mm，长9150mm，重84942kg，设计承压76MPa，壁厚230mm的舱体进行说明，

请参阅图1至图3，一种深海压力舱舱体，舱体1采用分段结构，所述舱体分为5段舱体单元，依次为舱体单元101、舱体单元102、舱体单元103、舱体单元105、舱体单元105，在相邻的舱体单元的内壁设有阴阳对接的定位止口120，请参阅图4和图5，其中阴定位止口为121、阳定位止口为122；阴阳定位止口的配合间隙为0.02～0.06mm；相邻的舱体单元上设有焊接坡口130，所述焊接坡口的形状为J形，底部为R4.5mm的圆角，焊接坡口端部最大宽度为12～14mm，本实施例优选14mm。

一种深海压力舱舱体的制造工艺包括如下步骤：

1)焊接方式的选择。如果采用混合气体保护焊或者埋弧焊，需要制备较大的焊接坡口，焊量大、焊接应力相应增大，容易产生焊接裂纹和焊接变形。为保证焊缝质量、控制焊接变形，采用窄间隙焊的方式焊接，所谓窄间隙焊，即只开小角度坡口，坡口端部最大宽12-14mm，通过赋予焊丝弯曲特质，利用其所形成的波形焊丝，使坡口两个侧壁完全熔透，实现一层一焊道的焊接方式；

2)、根据舱体的长度，结合镗床的加工行程，确定整个舱体分段的数量，本实施例分为五段，即五个舱体单元，然后制作分段毛坯舱体单元，并各段粗加工；

3)、在车床上，加工舱体单元的焊接坡口和舱体单元的定位止口，所述焊接坡口的的形状为J形，底部为R4.5mm的圆角，焊接坡口端部最大宽度为12～14mm；所述定位止口为阴阳对接定位止口，止口的配合间隙为0.02～0.06mm；

4)、按照舱体的一侧对接相邻的舱体单元，例如舱体单元101、舱体单元102，保证定位止口对正，对正后，在定位止口部位焊接临时定位块进行固定；

5)、焊接前后的处理，焊接前需要对焊接部分进行预热，焊接后需要对焊接部位进行保温，防止焊接变形，保证整体的直线度≤5mm；

6)、检测，焊缝全熔透，进行100％超声波探伤检测，质量执行JB4730-2005的Ⅰ级，技术等级B级；进行100％磁粉探伤检测，质量执行JB/T4730.4-2005的Ⅰ级；

7)、探伤合格后，上镗床，机加工去除内壁的定位块和定位止口；

8)、重复4～7步骤，依次焊接剩余的舱体单元，超声波及磁粉探伤，合格后加工去除定位止口，直至所有的舱体单元段全部焊接完成；

9)、整体组焊后，进行退火处理，并按照图纸要求整体加工成活，保证壁厚的均匀。

本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用锻焊结合的方案，运用窄间隙焊，焊接质量好、变形小、效率高。并设计定位止口台，保证焊接定位、及内壁加工。本工艺的实施十分简单方便，解决了生产制造过程中的难题，能够很好地满足焊接质量、探伤、及设计尺寸各项要求。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种深海压力舱舱体，其特征在于：舱体采用分段结构，所述舱体分为数段舱体单元，在相邻的舱体单元的内壁设有阴阳对接的定位止口，定位止口的配合间隙为0.02～0.06mm；相邻的舱体单元上设有焊接坡口，所述焊接坡口的形状为J形，底部为R4.5mm的圆角，焊接坡口端部最大宽度为12～14mm。

2.一种权利要求1所述的深海压力舱舱体的制造工艺，其特征在于：深海压力舱舱体的制造工艺包括如下步骤：

1)焊接方式的选择。如果采用混合气体保护焊或者埋弧焊，需要制备较大的焊接坡口，焊量大、焊接应力相应增大，容易产生焊接裂纹和焊接变形。为保证焊缝质量、控制焊接变形，采用窄间隙焊的方式焊接，所谓窄间隙焊，即只开小角度坡口，坡口端部最大宽12-14mm，通过赋予焊丝弯曲特质，利用其所形成的波形焊丝，使坡口两个侧壁完全熔透，实现一层一焊道的焊接方式；

2)、根据舱体的长度，结合镗床的加工行程，确定整个舱体分段的数量，即舱体单元个数；然后制作分段毛坯舱体单元，并各段粗加工；

3)、在车床上，加工舱体单元的焊接坡口和舱体单元的定位止口，所述焊接坡口的的形状为J形，底部为R4.5mm的圆角，焊接坡口端部最大宽度为12～14mm；所述定位止口为阴阳对接定位止口，止口的配合间隙为0.02～0.06mm；

4)、按照舱体的一侧对接相邻的舱体单元，保证定位止口对正，对正后，在定位止口部位焊接临时定位块进行固定；

5)、焊接前后的处理，焊接前需要对焊接部分进行预热，焊接后需要对焊接部位进行保温，防止焊接变形，保证整体的直线度≤5mm；

6)、检测，焊缝全熔透，进行100％超声波探伤检测，质量执行JB4730-2005的Ⅰ级，技术等级B级；进行100％磁粉探伤检测，质量执行JB/T4730.4-2005的Ⅰ级；

7)、探伤合格后，上镗床，机加工去除内壁的定位块和定位止口；

8)、重复4～7步骤，依次焊接剩余的舱体单元，超声波及磁粉探伤，合格后加工去除定位止口，直至所有的舱体单元段全部焊接完成；

9)、整体组焊后，进行退火处理，并按照图纸要求整体加工成活，保证壁厚的均匀。