CN106881518A - 一种阀体环向焊缝的焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阀体环向焊缝的焊接工艺，包括以下步骤：选择焊丝直径为0.6mm‑2.6mm 的焊丝；选用适合所述焊丝的焊接电源；调整焊接坡口角度为2.0°‑4.5°并控制根部间隙在10mm‑24mm；焊接导电杆采用直径为10‑15mm的铜棒；将焊剂漏斗和接导电杆插入所述坡口内并完成阀体环向焊缝的焊接,本发明能实现阀体环向焊缝的熔敷金属填充量减少，焊缝单位长度的热输入量和焊缝总的热输入量的降低，降低焊接热量对阀体密封性能的影响，确保大口径全焊接管线球阀的焊接质量和制造质量，最终使大口径全焊接管线球阀以国代进的目的。

Description

一种阀体环向焊缝的焊接工艺

技术领域

本专利涉及全焊接管线球阀环向焊缝埋弧焊焊接，可用于球阀环向焊缝的连续焊接，属于埋弧焊焊接技术领域。

背景技术

天然气长输管线一般采用埋地形式，而与其连接的阀体，一般不采用传统螺栓连接密封的结构形式，均采用全焊接连接密封的结构形式，主要是为了减少长输管道在长期运行中阀门的泄漏点，保证长输管线30年的安全运行。

全焊接管线球阀是天然气输送管道工程中的关键设备，由于其直径比较大,压力比较高,设备比较庞大，制造难度比较高，在2000年前全部依赖从国外进口，为国外公司所垄断。国家能源局、机械工业联合会和中石油从国家能源安全战略高度和提高国家装备制造能力出发，十分重视大口径全焊接管线球阀国产化的开发工作，并直接组织和领导该项目的技术开发工作。在消化、吸收、创新的国产化过程中运用现有的设计技术和先进的制造技术及工艺装备，对项目的成功实施提供了有力的保证，并对传统产品结构调整以及传统阀门企业的技术改造、技术升级具有现实的意义。

全焊接球阀与螺栓连接球阀的区别在于其连接方式的不同。螺栓连接球阀制造完工，一旦发生制造质量问题时，可进行局部调整、易于修复；而全焊接球阀制造完工，发生制造质量问题时，难以进行修复，是一个不可逆的过程，制造难度相对较大。全焊接球阀制造难度主要表现在环向焊缝和阀颈座角焊缝焊接上。阀体环向焊缝焊接是球阀制造过程中的最后一道工序，由于阀体直径达2500mm、壁厚达150mm，其结构与一般焊接构件的环向焊缝有一定的差别和特殊性，主要表现在阀体各零部件已装配到位，公差配合相对较严格，焊接工作量较大，长时间的焊接过程中要保证焊缝的焊接质量，还要控制焊缝的收缩变形量在一定范围内；最关键的是阀体环向焊缝下的阀座已置有橡胶密封圈，焊接过程中产生的热量，对橡胶密封圈的损伤，最终影响球阀的高压密封性能，这是全焊接球阀的国产化的最大障碍。

发明内容

本发明提供了一种阀体环向焊缝的焊接工艺，对普通埋弧焊设备（包括焊接电源、焊接机头和焊接滚轮架等）基础上，对焊丝直径改细，焊接坡口改小，实现细丝、较窄间隙坡口埋弧焊焊接工艺，使阀体环向焊缝的熔敷金属填充量减少，焊缝单位长度的热输入量和焊缝总的热输入量的降低，降低焊接热量对阀体密封性能的影响，确保大口径全焊接管线球阀的焊接质量和制造质量，最终使大口径全焊接管线球阀以国代进的目的。

一种阀体环向焊缝的焊接工艺，包括以下步骤：

选择焊丝直径为0.6mm-2.6mm 的焊丝；

选用适合所述焊丝的的焊接电源；

调整焊接坡口角度为2.0°-4.5°并控制根部间隙在10mm-24mm；

焊接导电杆采用直径为10-15mm的铜棒；

将焊剂漏斗和接导电杆插入所述坡口内并完成阀体环向焊缝的焊接。

上述的焊接工艺，其中，所述焊丝直径为1.6mm，所述坡口角度为3.5°，所述根部间隙为14mm，所述铜棒直径为12mm，所述焊接电源为DC600。

上述的焊接工艺，其中，所述焊接工艺还包括，通过焊接滚轮架旋转所述阀体。

上述的焊接工艺，其中，所述焊接工艺还包括，通过焊接机头微调机构调整焊接导电杆的中心与焊接坡口的中心一致并调整焊接导电杆的焊丝头与焊接坡口底部的距离。

上述的焊接工艺，其中，所述焊接工艺还包括，通过导电杆的旋转机构调整焊接导电杆端部导电嘴的角度和焊丝头与坡口侧壁的距离。

上述的焊接工艺，其中，所述焊接工艺还包括，通过焊剂漏斗调整机构调整焊剂漏斗在坡口内与坡口两侧壁的距离并控制焊剂漏斗端部与焊接坡口底部的距离。

上述的焊接工艺，其中，所述焊接工艺还包括，当阀体旋转一圈，完成一道焊缝焊接时，通过导电杆的旋转机构调整焊接导电杆端部导电嘴的角度使焊丝头偏向另一焊接坡口，进行另一道焊缝的焊接。

上述的焊接工艺，其中，所述焊接工艺还包括，所述坡口设计为每层二道焊缝的排道形式。

上述的焊接工艺，其中，所述焊接导电杆端部具有弯曲角度，所述弯曲角度为7～8°。

上述的焊接工艺，其中，所述焊接工艺还包括，通过焊接机头上的十字拖板调整焊剂漏斗的左、右和上、下的位置，使焊剂漏斗端口能到达焊丝端头位置。

本发明提供了一种阀体环向焊缝的焊接工艺，包括以下步骤：选择焊丝直径为0.6mm-2.6mm 的焊丝；选用适合所述焊丝的的焊接电源；调整焊接坡口角度为2.0°-4.5°并控制根部间隙在10mm-24mm；焊接导电杆采用直径为10-15mm的铜棒；将焊剂漏斗和接导电杆插入所述坡口内并完成阀体环向焊缝的焊接, 能实现阀体环向焊缝的熔敷金属填充量减少，焊缝单位长度的热输入量和焊缝总的热输入量的降低，降低焊接热量对阀体密封性能的影响，确保大口径全焊接管线球阀的焊接质量和制造质量，最终使大口径全焊接管线球阀以国代进的目的。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明一种阀体环向焊缝的焊接工艺流程图；

图2为普通埋弧焊焊接坡口示意图；

图3为窄间隙埋弧焊焊接坡口示意图；

图4为本发明采用的细丝、窄间隙埋弧焊焊接坡口示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

参照图1位本发明提供的一种阀体环向焊缝的焊接工艺，包括以下步骤：

步骤S1：选择焊丝直径为0.6mm-2.6mm 的焊丝,而普通埋弧焊和窄间隙埋弧焊焊丝直径一般均≥Φ4.0mm,本发明中优选为Φ1.6mm，其目的就是降低环向焊缝单位长度的热输入量。

步骤S2：选用适合所述焊丝的的焊接电源，选用适合细丝小电流的林肯（DC600）暂载率为：100% 的焊接电源，确保焊缝在小电流连续焊接情况下，焊接电弧的稳定燃烧。

步骤S3：调整焊接坡口角度为2.0°-4.5°并控制根部间隙在10mm-24mm，图2为普通埋弧焊焊接坡口示意图，其焊接坡口角度由普通埋弧焊的20～25°，根部间隙由22mm；图3为窄间隙埋弧焊焊接坡口示意图，窄间隙焊接坡口角度为2.5°，根部间隙由22mm；图4为本发明采用的细丝、窄间隙埋弧焊焊接坡口示意图，其中坡口角度优选为3.5°，根部间隙优选为14mm，一般情况下按阀体壁厚75mm的环向环缝在不同坡口形式的熔敷金属量，细丝、较窄间隙坡口的熔敷金属量是窄间隙焊接坡口的74.5%；是普通埋弧焊焊接坡口的40%，此种设计方式在熔敷金属量方面具有明显的优势。

步骤S4：焊接导电杆采用直径为10-15mm的铜棒，优选为Φ12mm，焊接时导电杆可以插入较窄间隙焊接坡口内。焊接导电杆端部带有一定的弯曲角度（7～8°），使端部的导电嘴中心线与导电杆中心线同样形成7～8°的角度，以增加导电嘴与坡口侧壁的角度，保证坡口侧壁的焊接熔合。

步骤S5：将焊剂漏斗和接导电杆插入所述坡口内并完成阀体环向焊缝的焊接，焊接导电杆前装有焊剂漏斗，焊剂漏斗插入较窄间隙坡口内，并可通过焊接机头上的十字拖板调整焊剂漏斗的左右水平和上下高度的位置，使焊剂漏斗端口能到达焊丝端头位置，并能调整焊剂的堆高高度，有利于焊接产生的气体排出和防止外界空气进入焊缝金属，而产生焊接气孔，又便于焊接操作工在焊接时，对焊接坡口侧壁电弧燃烧情况的观察，保证焊接坡口侧壁的熔合。

在本发明一优选但非限制的实施例中，焊接工艺还包括，通过焊接滚轮架旋转所述阀体，将被焊全焊接管线球阀置放于焊接滚轮架装置上，启动焊接滚轮架旋转，并带动被焊管线球阀阀体转动,使阀体与焊接滚轮架滚轮充分接触，使阀体转动平稳；调节焊接滚轮架装置两端的防轴向窜动顶轮装置，并使顶轮顶住被焊管线球阀阀体两端部，防止环缝焊接时的阀体轴向窜动，影响环缝的焊接。

在本发明一优选但非限制的实施例中，焊接工艺还包括，通过焊接机头微调机构调整焊接导电杆的中心与焊接坡口的中心一致并调整焊接导电杆的焊丝头与焊接坡口底部的距离，通过导电杆的旋转机构调整焊接导电杆端部导电嘴的角度和焊丝头与坡口侧壁的距离，其作用是保证坡口侧壁的焊透。

在本发明一优选但非限制的实施例中，焊接工艺还包括，通过焊剂漏斗调整机构调整焊剂漏斗在坡口内与坡口两侧壁的距离并控制焊剂漏斗端部与焊接坡口底部的距离，确保焊接时的焊剂有效高度的；焊接前调整好上述中的焊接工艺规范参数，启动焊接按钮，阀体开始转动，环向焊缝开始连续自动焊接，当阀体旋转一圈，完成一道焊缝焊接时，通过导电杆的旋转机构调整焊接导电杆端部导电嘴的角度使焊丝头偏向另一焊接坡口，进行另一道焊缝的焊接，即通过导电杆的旋转机构调整焊接导电杆端部导电嘴的角度使焊丝头偏向另一焊接坡口，实现每层二道焊缝的排道，在环向焊缝焊接时，完成一道焊缝，调整导电杆的旋转机构使焊丝头偏向另一侧焊接坡口焊接，这样连续的调整，完成环向焊缝的焊接工作；但在焊接过程中，由于焊缝高度的增加，要调整焊接机头微调机构上、下丝杆，使焊接导电杆端部导电嘴的焊丝头的提升，保证焊丝头与底部已焊焊缝的距离。

在本发明中，选择适合细丝、较窄间隙坡口焊接的埋弧焊焊剂，保证焊接时的焊渣自动脱落，合理的焊丝偏离阀体中心的距离，使焊丝在偏下坡焊得情况下，使焊缝金属表面呈微凹的平滑面，保证焊接时的焊渣自动脱落；合理的焊丝与坡口侧壁的距离，保证较窄间隙坡口侧壁的熔合；焊接滚轮架上增加防轴向窜动顶轮装置，防止焊接时的阀体轴向窜动，保证焊接工作的正常进行。

以下就本发明提供一个具体的实施例，但是不限于本实施例。

实施例一

参照图1所示，本发明提供的一种阀体环向焊缝的焊接工艺，具体为一种细丝、较窄间隙坡口阀体环向焊缝埋弧焊工艺，包括以下步骤:步骤S1：选择焊丝直径为0.6mm-2.6mm 的焊丝,而普通埋弧焊和窄间隙埋弧焊焊丝直径一般均≥Φ4.0mm,本发明中优选为Φ1.6mm，其目的就是降低环向焊缝单位长度的热输入量。步骤S2：选用适合所述焊丝的的焊接电源，选用适合细丝小电流的林肯（DC600）暂载率为：100% 的焊接电源，确保焊缝在小电流连续焊接情况下，焊接电弧的稳定燃烧。步骤S3：调整焊接坡口角度为2.0°-4.5°并控制根部间隙在10mm-24mm，图2为普通埋弧焊焊接坡口示意图，其焊接坡口角度由普通埋弧焊的20～25°，根部间隙由22mm；图3为窄间隙埋弧焊焊接坡口示意图，窄间隙焊接坡口角度为2.5°，根部间隙由22mm；图4为本发明采用的细丝、窄间隙埋弧焊焊接坡口示意图，其中坡口角度优选为3.5°，根部间隙优选为14mm，一般情况下按阀体壁厚75mm的环向环缝在不同坡口形式的熔敷金属量，细丝、较窄间隙坡口的熔敷金属量是窄间隙焊接坡口的74.5%；是普通埋弧焊焊接坡口的40%，此种设计方式在熔敷金属量方面具有明显的优势。步骤S4：焊接导电杆采用直径为10-15mm的铜棒，优选为Φ12mm，焊接时导电杆可以插入较窄间隙焊接坡口内。焊接导电杆端部带有一定的弯曲角度（7～8°），使端部的导电嘴中心线与导电杆中心线同样形成7～8°的角度，以增加导电嘴与坡口侧壁的角度，保证坡口侧壁的焊接熔合。步骤S5：将焊剂漏斗和接导电杆插入所述坡口内并完成阀体环向焊缝的焊接，焊接导电杆前装有焊剂漏斗，焊剂漏斗插入较窄间隙坡口内，并可通过焊接机头上的十字拖板调整焊剂漏斗的左右水平和上下高度的位置，使焊剂漏斗端口能到达焊丝端头位置，并能调整焊剂的堆高高度，有利于焊接产生的气体排出和防止外界空气进入焊缝金属，而产生焊接气孔，又便于焊接操作工在焊接时，对焊接坡口侧壁电弧燃烧情况的观察，保证焊接坡口侧壁的熔合。具体过程为选择好焊接的参数，将被焊全焊接管线球阀置放于焊接滚轮架装置上，启动焊接滚轮架旋转，并带动被焊管线球阀阀体转动,使阀体与焊接滚轮架滚轮充分接触，使阀体转动平稳；调节焊接滚轮架装置两端的防轴向窜动顶轮装置，并使顶轮顶住被焊管线球阀阀体两端部，防止环缝焊接时的阀体轴向窜动，影响环缝的焊接；环向焊缝焊接装置的横梁沿立柱抬高至阀体适当高度，焊接装置台车沿轨道移动至阀体环向焊缝的位置，焊接装置的横梁沿立柱降低，使横梁上的焊接导电杆、焊剂漏斗插入阀体环向焊缝的焊接坡口内；通过焊接机头微调机构左、右调整焊接导电杆的中心与焊接坡口的中心基本一致；通过焊接机头微调机构上、下丝杆调整焊接导电杆端部导电嘴伸出焊丝头与焊接坡口底部的距离；通过导电杆的旋转机构调整焊接导电杆端部导电嘴的角度和伸出焊丝头与坡口侧壁的距离，保证坡口侧壁的焊透；通过焊剂漏斗调整机构调整焊剂漏斗在坡口内与坡口两侧壁的距离，防止焊接时的碰擦打弧，并控制焊剂漏斗端部与焊接坡口底部的距离，确保焊接时的焊剂有效高度的；焊接前调整好焊接工艺规范参数，启动焊接按钮，阀体开始转动，环向焊缝开始连续自动焊接；当阀体旋转一圈，完成一道焊缝焊接时，即通过导电杆的旋转机构调整焊接导电杆端部导电嘴的角度使焊丝头偏向另一焊接坡口，实现每层二道焊缝的排道。所以在环向焊缝焊接时，完成一道焊缝，调整导电杆的旋转机构使焊丝头偏向另一侧焊接坡口焊接，这样连续的调整，即可完成环向焊缝的焊接工作；但在焊接过程中，由于焊缝高度的增加，要调整焊接机头微调机构上、下丝杆，使焊接导电杆端部导电嘴的焊丝头的提升，保证焊丝头与底部已焊焊缝的距离，经过上述的过程即可完成阀体环向焊缝的焊接。

综上所述，本发明提供了一种阀体环向焊缝的焊接工艺，包括以下步骤：选择焊丝直径为0.6mm-2.6mm 的焊丝；选用适合所述焊丝的的焊接电源；调整焊接坡口角度为2.0°-4.5°并控制根部间隙在10mm-24mm；焊接导电杆采用直径为10-15mm的铜棒；将焊剂漏斗和接导电杆插入所述坡口内并完成阀体环向焊缝的焊接，在阀体环向焊缝焊接时，要严格控制焊缝单位长度的热输入量和焊缝总的热输入量，使其恒定，才能确保焊缝焊接收缩变形量在一定的范围内。为了达到此目的，减少熔敷金属填充量，我们将选用窄间隙坡口埋弧焊焊接工艺。而传统意义上的窄间隙埋弧焊焊接工艺，由于其选用的焊丝直径≥Φ4.0mm，焊缝单位长度的热输入量相对较大；设备的投资成本也较大，对焊工的操作技能要求较高，本发明能实现阀体环向焊缝的熔敷金属填充量减少，焊缝单位长度的热输入量和焊缝总的热输入量的降低，降低焊接热量对阀体密封性能的影响，确保大口径全焊接管线球阀的焊接质量和制造质量，最终使大口径全焊接管线球阀以国代进的目的。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，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、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种阀体环向焊缝的焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

选择焊丝直径为0.6mm-2.6mm 的焊丝；

选用适合所述焊丝的的焊接电源；

调整焊接坡口角度为2.0°-4.5°并控制根部间隙在10mm-24mm；

焊接导电杆采用直径为10-15mm的铜棒；

将焊剂漏斗和接导电杆插入所述坡口内并完成阀体环向焊缝的焊接。

2.如权利要求1所述的一种阀体环向焊缝的焊接工艺，其特征在于，所述焊丝直径为1.6mm，所述坡口角度为3.5°，所述根部间隙为14mm，所述铜棒直径为12mm，所述焊接电源为DC600。

3.如权利要求1所述的一种阀体环向焊缝的焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺还包括，通过焊接滚轮架旋转所述阀体。

4.如权利要求1所述的一种阀体环向焊缝的焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺还包括，通过焊接机头微调机构调整焊接导电杆的中心与焊接坡口的中心一致并调整焊接导电杆的焊丝头与焊接坡口底部的距离。

5.如权利要求1所述的一种阀体环向焊缝的焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺还包括，通过导电杆的旋转机构调整焊接导电杆端部导电嘴的角度和焊丝头与坡口侧壁的距离。

6.如权利要求1所述的一种阀体环向焊缝的焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺还包括，通过焊剂漏斗调整机构调整焊剂漏斗在坡口内与坡口两侧壁的距离并控制焊剂漏斗端部与焊接坡口底部的距离。

7.如权利要求1-6任一所述的一种阀体环向焊缝的焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺还包括，当阀体旋转一圈，完成一道焊缝焊接时，通过导电杆的旋转机构调整焊接导电杆端部导电嘴的角度使焊丝头偏向另一焊接坡口，进行另一道焊缝的焊接。

8.如权利要求7所述的一种阀体环向焊缝的焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺还包括，所述坡口设计为每层二道焊缝的排道形式。

9.如权利要求7所述的一种阀体环向焊缝的焊接工艺，其特征在于，所述焊接导电杆端部具有弯曲角度，所述弯曲角度为7～8°。

10.如权利要求4所述的一种阀体环向焊缝的焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺还包括，通过焊接机头上的十字拖板调整焊剂漏斗的左、右和上、下的位置，使焊剂漏斗端口能到达焊丝端头位置。