CN107584190B

CN107584190B - 一种管道窄间隙自动焊焊接方法

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Publication number: CN107584190B
Application number: CN201710890017.2A
Authority: CN
Inventors: 周欣; 乾龙
Original assignee: China Nuclear Industry 23 Construction Co Ltd
Current assignee: China Nuclear Industry 23 Construction Co Ltd
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2020-12-15
Anticipated expiration: 2037-09-27
Also published as: CN107584190A

Abstract

本发明属于管道焊接技术领域。为了解决采用常规窄间隙自动焊焊接方法进行管道组对焊接时，在对点固棒进行切除的过程会对坡口造成损伤，而存在焊接缺陷的问题，本发明公开了一种管道窄间隙自动焊焊接方法。该焊接方法，首先借助组对工具对待焊接管道进行焊接组对；接着根据组对间隙对熔透焊道的焊接进行分段；然后按顺序对熔透焊道进行分段焊接，完成对熔透焊道的焊接；最后进行根部焊道中其他焊道的焊接，以及填充焊道、最终填充焊道和盖面焊道的焊接，完成对待焊接管道的组对焊接。采用本发明的方法对管道进行窄间隙自动焊焊接时，不仅可以省去对点固棒的固定和拆除，提高操作效率，而且避免了在拆除点固棒过程中对坡口的破坏，提高焊接质量。

Description

一种管道窄间隙自动焊焊接方法

技术领域

本发明属于管道焊接技术领域，具体涉及一种管道窄间隙自动焊焊接方法。

背景技术

目前，采用常规窄间隙自动焊焊接的方法，对核电站中的波动管进行焊接连接时，首先对待焊接的管道进行坡口加工和焊接组对，并且借助点固棒对波动管进行定位固定；接着对波动管进行点焊固定，一般沿管道的圆周方向选取3个点或4个点进行点焊固定；然后将点固棒进行打磨切除；最后沿管道直径方向，由里向外依次进行每道焊缝的焊接直至完成对波动管的组对焊接。其中，结合图1和图2所示，每道焊缝分为4个部分，沿管道直径方向，由里向外依次为根部焊道1、填充焊道2、最终填充焊道3和盖面焊道4，并且根部焊道1又分为熔透焊道11、再熔合焊道12以及支撑焊道13。

然而，由于窄间隙自动焊焊接工艺对坡口的尺寸精度要求很高，而且波动管之间坡口的最大宽度只有18mm。这样，在对点固棒进行焊接固定和打磨切除时，不仅可能会引起组对间隙的变化，而且容易对坡口造成损伤，在后续的焊接过程中出现侧壁未熔合的焊接缺陷，影响焊接质量。

发明内容

为了解决采用常规窄间隙自动焊焊接方法进行管道组对焊接时，对点固棒进行打磨切除的过程会对坡口造成损伤，而存在焊接缺陷的问题，本发明提出了一种管道窄间隙自动焊焊接方法。该焊接方法包括以下步骤：

步骤S1，对待焊接的管道进行坡口加工，并且借助组对工具对待焊接管道进行焊接组对；

步骤S2，沿圆周方向，进行组对间隙的测量，并且确定最小间隙位置和最大间隙位置；

步骤S3，以最小间隙位置为起点，沿圆周方向确定第一焊接点位置；其中，第一焊接点位置的组对间隙小于圆周方向最大间隙的一半；

步骤S4，以所述第一焊接点为起始点进行熔透焊道的第一段焊接；

步骤S5，以最小间隙位置为起点，沿圆周方向确定第二焊接点位置；其中，第二焊接点位置与所述第一焊接点位置分别位于所述最小间隙位置的两侧，并且所述第二焊接点位置的组对间隙小于圆周方向最大间隙的一半；

步骤S6，以所述第二焊接点为起始点进行熔透焊道的第二段焊接；

步骤S7，进行组对工具的拆除；

步骤S8，进行熔透焊道的第三段焊接；其中，第三段焊接的区域为所述第一焊接点和所述第二焊接点之间且穿过所述最大间隙位置的部分；

步骤S9，进行熔透焊道的第四段焊接；其中，第四段焊接的区域为所述第一焊接点和所述第二焊接点之间且穿过所述最小间隙位置的部分；

步骤S10，进行根部焊道中再熔合焊道和支撑焊道的焊接，以及填充焊道、最终填充焊道和盖面焊道的焊接。

优选的，在所述步骤S5中，所述第一焊接点和所述第二焊接点之间包括最小间隙位置的圆心角小于180°。这样，可以对第二段的组对间隙进行控制，避免在第二段的焊接过程中发生烧穿。

优选的，在所述步骤S6中，沿所述第二焊接点指向所述最大间隙位置的方向进行所述第二段的焊接操作。

进一步优选的，在所述步骤S6中，所述第二段焊接的焊缝长度等于定位焊缝长度；其中，所述第二段焊接的焊缝包括所述第二段焊接与所述第三段焊接的搭接焊缝，以及所述第二段焊接与所述第四段焊接的搭接焊缝。

优选的，在所述步骤S4中，沿所述第一焊接点指向所述最小间隙位置的方向进行所述第一段的焊接操作。

进一步优选的，在所述步骤S4中，所述第一段焊接的焊缝长度等于定位焊缝长度；其中，所述第一段焊接的焊缝包括所述第一段焊接与所述第三段焊接的搭接焊缝，以及所述第一段焊接与所述第四段焊接的搭接焊缝。

优选的，在所述步骤S8中，沿所述第二焊接点指向所述最大间隙位置的方向进行所述第三段的焊接操作。

优选的，在所述步骤S9中，沿所述第一焊接点指向所述最小间隙位置的方向进行所述第四段的焊接操作。

优选的，在所述步骤S1中，所述组对工具采用外卡式结构，并且与待焊接管道之间为可拆卸式连接。

进一步优选的，所述组对工具包括连接环和调节杆；所述连接环由两个半圆环组成，并且通过螺栓连接；所述调节杆，包括固定端和活动端，所述固定端为L形机构，并且一端与所述连接环的外圆周面固定连接，另一端沿所述连接环的轴线方向伸出，所述活动端与所述固定端之间采用螺纹连接，并且所述活动端可以相对于所述固定端进行沿所述连接环直径方向的伸缩调整。

采用本发明的管道窄间隙自动焊焊接方法，对波动管进行组对焊接时，具有以下有益效果：

1、在本发明中，首先借助组对工具对波动管进行焊接组对和位置固定，然后根据波动管之间的组对间隙大小对熔透焊道进行分段焊接，包括第一段和第二段的定位焊接以及第三段和第四段的连接焊接。其中，在分段焊接的过程中，完成第一段和第二段的定位焊接后，即可将组对工具进行拆除，从而进行后续焊接。这样，通过组对工具的临时固定以及第一段和第二段的定位焊接，省去了现有技术中对点固棒使用，避免了在打磨去除点固棒时对坡口造成的损伤，从而保证了坡口尺寸的完好，提高了对波动管进行窄间隙自动焊的质量和效果。

2、在本发明中，根据组对间隙的大小以及起弧焊接时的最大间隙值，将对熔透焊道的焊接分为四段进行，首先进行位于对应位置两段的定位焊接，将波动管之间的间隙进行固定；然后对组对间隙相对较大的一段进行焊接，此时利用焊接过程中产生的热收缩效应，对该段的组对间隙进行适当减小，从而避免对该段焊接时出现烧穿现象，提高焊接质量；最后对组对间隙较小的一段进行焊接，从而完成整个熔透焊道的焊接。这样，通过有顺序的进行分段焊接，对焊接过程中的组对间隙进行调整控制，从而降低焊接过程中根部焊缝烧穿的风险，增加焊接成功率，提高焊接效率，保证焊缝的成型质量。

3、在本发明中，根据窄间隙自动焊焊接设备在波动管外表面进行焊接时的移动方向，对熔透焊道的四段焊接进行焊接方向的统一。这样，在保证焊接质量的情况下，避免了在焊接过程中对焊接设备移动方向的反复调整，从而提高焊接操作的便捷性，提高焊接效率和焊接质量。

附图说明

图1为进行管道窄间隙自动焊焊接时，坡口位置的焊缝结构示意图；

图2为图1中根部焊道的结构示意图；

图3为本发明管道窄间隙自动焊焊接方法的流程示意图；

图4为本发明中组对工具的外形结构示意图；

图5为借助组对工具对波动管进行焊接组对的示意图；

图6为采用本发明的方法对熔透焊道进行分段焊接时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍。

结合图3所示，采用本发明的管道窄间隙自动焊焊接方法，对EPR核电站中的波动管进行焊接时的具体操作步骤为：

步骤S1，对波动管的管口进行坡口加工，并且借助组对工具对波动管进行焊接组对。其中，通过组对工具将波动管之间的组对间隙控制在1.0mm以内，组对错边量控制在1.5mm以内。

结合图4所示，在本实施例中，组对工具2，包括连接环21和调节杆22。连接环21由两个半圆环211组成，并且通过两个螺栓23进行连接。调节杆22，包括固定端221和活动端222。固定端221为L形结构，并且一端与连接环21的外圆周面固定连接，另一端沿连接环21的轴线方向伸出。活动端222与固定端221之间采用螺纹连接，并且活动端222可以相对于固定端221进行沿连接环21直径方向的伸缩调整。

结合图5所示，对波动管进行焊接组对时，首先，将连接环21套设在其中一个波动管的外表面，并通过螺栓23将连接环21固定在该波动管的外表面上。接着，对波动管之间的轴向距离进行调整，将波动管之间的组对间隙调整至1.00mm以内。然后，将活动端222旋出，对波动管之间的轴向位置关系和径向位置关系进行固定，并且通过对多个调节杆22之间的相互配合调整，将波动管之间的组对错边量控制在1.5mm以内。

其中，在本实施例中，组对工具2中设有四个调节杆22，并且四个调节杆22沿连接环21的圆周方向均布设置，从而实现对波动管进行上下左右四个方向的调整。同理，也可以根据待组对管道的直径尺寸以及组对间隙的要求，在组对工具2中增加调节杆22的数量，从而满足不同的调整要求。

步骤S2，结合图6所示，完成波动管之间的焊接组对后，沿波动管的圆周方向，进行波动管之间组对间隙的测量，并且确定最小间隙位置X1和最大间隙位置X2。

步骤S3，结合图6所示，以最小间隙位置X1为起点，沿波动管的圆周方向寻找并确定第一焊接点H1的位置。其中，第一焊接点H1位置处的组对间隙小于波动管圆周方向最大间隙的一半。

在本实施例中，根据在EPR核电施工现场对组对间隙要求为1mm的波动管进行组对的情况，第一焊接点H1位置的组对间隙一般在0.5～0.3mm之间，优选0.3mm，以避免间隙过大发生烧穿现象，从而保证焊接质量。同样，在其他实施例中，根据不同的工况，可以选取不同的间隙值作为第一焊接点H1位置的间隙值。

步骤S4，结合图6所示，以第一焊接点H1作为起始点，对组对焊缝进行熔透焊道中第一段Q1的焊接。

步骤S5，结合图6所示，以最小间隙位置X1为起点，沿波动管的圆周方向寻找并确定第二焊接点H2的位置。其中，第二焊接点H2的位置与第一焊接点H1的位置分别位于最小间隙位置X1的两侧，并且第二焊接点H2位置处的组对间隙要小于波动管圆周方向最大间隙的一半。同理，优选的，将第二焊接点H2位置处的组对间隙控制在0.3mm以内。

优选的，第一焊接点H1和第二焊接点H2之间包括最小间隙位置X1的圆心角α＜180°。当沿波动管的圆周方向寻找到组对间隙为0.3mm的位置时，如果该位置与第一焊接点H1之间的圆心角α＜180°，则将该位置点作为第二焊接点H2；如果该位置与第一焊接点H1之间的圆心角α≥180°，则沿波动管圆周方向的反方向对该位置进行调整，使作为第二焊接点H2的位置与第一焊接点H1之间的圆心角α＜180°，并且该位置处的组对间隙值小于0.3mm。

步骤S6，结合图6所示，以第二焊接点H2作为起始点，对组对焊缝进行熔透焊道中第二段Q2的焊接。

步骤S7，对波动管完成熔透焊道中第一段Q1和第二段Q2的焊接后，将组对工具进行拆除。

步骤S8，结合图6所示，对波动管进行熔透焊道中第三段Q3的焊接。其中，第三段Q3的焊接区域为第一焊接点H1和第二焊接点H2之间且穿过最大间隙位置X2的部分。

步骤S9，结合图6所示，对波动管完成熔透焊道中第三段Q3的焊接后，进行熔透焊道中第四段Q4的焊接。其中，第四段Q4的焊接区域为第一焊接点H1和第二焊接点H2之间且穿过最小间隙位置X1的部分。

优选的，结合图6所示，在步骤S6中，对第二段Q2进行焊接操作时，沿波动管的圆周方向，由第二焊接点H2指向最大间隙位置X2的方向进行焊接。

进一步优选的，结合图6所示，在步骤S4中，对第一段Q1进行焊接操作时，沿波动管的圆周方向，由第一焊接点H1指向最小间隙位置X1的方向进行焊接。

进一步优选的，结合图6所示，在步骤S8中，对第三段Q3进行焊接操作时，沿波动管的圆周方向，由第二焊接点H2指向第一焊接点H1的方向进行焊接。

进一步优选的，结合图6所示，在步骤S9中，对第四段Q4进行焊接操作时，沿波动管的圆周方向，由第一焊接点H1指向第二焊接点H2的方向进行焊接。

此时，将第一段Q1的焊接方向、第二段Q2的焊接方向、第三段Q3的焊接方向以及第四段Q4的焊接方向，统一为沿波动管圆周方向的同一方向上。这样，就可以在不改变焊接设备在波动管外表面移动方向的情况下，沿同一方向快速完成对第一段Q1、第二段Q2、第三段Q3以及第四段Q4的焊接，从而提高焊接效率，保证焊接精度。

此外，在进行第三段Q3和第四段Q4的焊接操作时，焊缝的两端需要进行搭接，即第三段Q3的焊缝起始端要与第二段Q2的焊缝收尾端进行搭接，第三段Q3的焊缝收尾端要与第一段Q1的焊缝起始端进行搭接；第四段Q4的焊缝起始端要与第一段Q1的焊缝收尾端进行搭接，第四段Q4的焊缝收尾端要与第二段Q2的焊缝起始端进行搭接。此时，通过对第一段Q1、第二段Q2、第三段Q3以及第四段Q4进行首尾搭接的焊接，从而保证整个熔透焊道的连续性。这样，第一段Q1的焊缝长度等于定位焊缝的长度，第二段Q2的焊缝长度等于定位焊缝的长度。其中，定位焊缝的长度和搭接焊缝的长度，可以根据焊接操作中的相关规定和经验进行确定。在本实施例中，根据EPR核电站现场，对外径尺寸为406.4mm、内径尺寸为325.5mm的波动管进行焊接的情况，将第一段Q1和第二段Q2的定位焊缝长度控制为50～90mm，搭接焊缝的长度控制为5～15mm。

步骤S10，结合图1和图2所示，完成根部焊道1中熔透焊道11的焊接后，继续进行根部焊道1中再熔合焊道12和支撑焊道13的焊接，以及填充焊道2、最终填充焊道3和盖面焊道4的焊接，从而最终完成对波动管的组对焊接。

Claims

1.一种管道窄间隙自动焊焊接方法，其特征在于，该焊接方法包括以下步骤：

步骤S7，进行组对工具的拆除；

2.根据权利要求1所述的管道窄间隙自动焊焊接方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述第一焊接点和所述第二焊接点之间包括最小间隙位置的圆心角小于180°。

3.根据权利要求1所述的管道窄间隙自动焊焊接方法，其特征在于，在所述步骤S6中，沿所述第二焊接点指向所述最大间隙位置的方向进行所述第二段的焊接操作。

4.根据权利要求3所述的管道窄间隙自动焊焊接方法，其特征在于，在所述步骤S6中，所述第二段焊接的焊缝长度等于定位焊缝长度；其中，所述第二段焊接的焊缝包括所述第二段焊接与所述第三段焊接的搭接焊缝，以及所述第二段焊接与所述第四段焊接的搭接焊缝。

5.根据权利要求3所述的管道窄间隙自动焊焊接方法，其特征在于，在所述步骤S4中，沿所述第一焊接点指向所述最小间隙位置的方向进行所述第一段的焊接操作。

6.根据权利要求5所述的管道窄间隙自动焊焊接方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述第一段焊接的焊缝长度等于定位焊缝长度；其中，所述第一段焊接的焊缝包括所述第一段焊接与所述第三段焊接的搭接焊缝，以及所述第一段焊接与所述第四段焊接的搭接焊缝。

7.根据权利要求3所述的管道窄间隙自动焊焊接方法，其特征在于，在所述步骤S8中，沿所述第二焊接点指向所述最大间隙位置的方向进行所述第三段的焊接操作。

8.根据权利要求3所述的管道窄间隙自动焊焊接方法，其特征在于，在所述步骤S9中，沿所述第一焊接点指向所述最小间隙位置的方向进行所述第四段的焊接操作。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的管道窄间隙自动焊焊接方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述组对工具采用外卡式结构，并且与待焊接管道之间为可拆卸式连接。

10.根据权利要求9所述的管道窄间隙自动焊焊接方法，其特征在于，所述组对工具包括连接环和调节杆；所述连接环由两个半圆环组成，并且通过螺栓连接；所述调节杆，包括固定端和活动端，所述固定端为L形机构，并且一端与所述连接环的外圆周面固定连接，另一端沿所述连接环的轴线方向伸出，所述活动端与所述固定端之间采用螺纹连接，并且所述活动端可以相对于所述固定端进行沿所述连接环直径方向的伸缩调整。