CN109551082A - 一种大直径薄壁双管板的堆焊方法 - Google Patents

一种大直径薄壁双管板的堆焊方法 Download PDF

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高洁
王筱磊
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • B23K9/042—Built-up welding on planar surfaces

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Abstract

本发明公开了一种大直径薄壁双管板的堆焊方法，包括：1）预加工：在两管板的堆焊面加工出凹槽，凹槽的底面呈锥形；2）联接：将两管板固联成为联接体；3）堆焊：每块管板均分层进行堆焊，每层堆焊均通过两次以上的局部堆焊工序完成，两块管板的局部堆焊工序交替进行；每块管板每层的第一次局部堆焊工序均从凹槽中心位置起始堆焊，依次往边缘进行环形堆焊；每块管板每层的其余各次局部堆焊工序均按由内往外的顺序进行环形堆焊；4）热处理：将联接体送入炉内进行加热、保温，消除焊接应力后拆除各筋板；本发明不仅能大幅减小管板堆焊引起的变形，避免后续加工，可提高加工效率和降低成本，且能很好的保证堆焊层的厚度。

Description

一种大直径薄壁双管板的堆焊方法
技术领域
本发明涉及一种大直径薄壁双板的堆焊方法，特别是用于大直径薄壁双管板的堆焊方法。
背景技术
在很多大型化工设备中，超大型薄壁双管板项目越来越多。薄壁双管板设备体积大、直径大、设备重。管板直径非常大，管板厚度却非常薄，管板径厚比非常大，部分径厚比达到了25～30，与常制造的中小直径厚管板设备（管板径厚比3～5）对比，这类大直径薄壁双管板设备管板刚性非常差。管板表面大面积堆焊过程中，由于焊接残余应力的作用而产生变形，管板堆焊变形方向为堆焊面的中心下凹，边缘上凸，在不采取防变形措施的条件下堆焊变形会达到10mm左右，因此，在管板堆焊过程中对管板进行防变形控制是工艺制造必须考虑的因素。传统工艺是：是多堆焊焊材厚度，然后机加的方式减少管板堆焊变形，比如图纸要求堆焊6 mm，实际堆焊≥12 mm， 然后机加至边缘堆焊层达到6mm，中心区域的堆焊层与边缘区域齐平的方式。该方法不仅堆焊厚度大，焊材消耗多，而且管板中心区域的堆焊层厚度远超过设计要求的6mm，与设计要求不符。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种大直径薄壁双管板的堆焊方法，它不仅能大幅减小管板堆焊引起的变形，避免后续加工，可提高加工效率和降低成本，且能很好的保证堆焊层的厚度。
为了达到上述目的，本发明的一种大直径薄壁双管板的堆焊方法，其特征在于包括以下步骤：1）预加工：在两管板的堆焊面加工出用于堆焊的凹槽，凹槽的底面呈中心高、边缘低的锥形；2）联接：将两管板底面紧贴并通过外缘上的数根筋板固联成为联接体，两凹槽位于联接体的外侧，每根筋板的两端分别与两管板焊接；3）堆焊：堆焊：每块管板均分层进行堆焊，每层堆焊均通过两次以上的局部堆焊工序完成，两块管板的局部堆焊工序交替进行；每块管板每层的第一次局部堆焊工序均从凹槽中心位置起始堆焊，依次往边缘进行环形堆焊；每块管板每层的其余各次局部堆焊工序均按由内往外的顺序进行环形堆焊，直至堆焊满整个凹槽；4）热处理：将联接体送入炉内进行加热、保温，消除焊接应力后拆除各筋板；
通过将两管板背对背采用筋板连接，可增加刚性，减小变形；加上：每块管板均分层、每层均按由内往外的顺序多次进行局部堆焊以及两管板的局部堆焊工序交替进行，可有效减小焊接应力，从而大幅减小管板堆焊引起的变形，避免后续加工，可提高加工效率和降低成本；凹槽的底面呈中心高、边缘低的锥形，相当于对堆焊面的中心施加反变形，防止凹陷，能很好的保证堆焊层的厚度；
作为本发明的进一步改进，所述两块管板每层的第一次局部堆焊工序的堆焊面积均不相等，第一块管板每层第一次局部堆焊工序的堆焊面积小于第二块管板每层第一次局部堆焊工序的堆焊面积；可利用第二块管板较大的反变形修正第一块管板的变形，可进一步减小变形；
作为本发明的进一步改进，所述每层第一次局部堆焊工序包括：在凹槽内以管板中心堆焊最小环道，之后在最小环道内进行直道堆焊，之后再从最小环道边缘为起点依次往外进行环形堆焊；环形堆焊利于应力的均匀分布，有利于变形控制，且由内往外堆焊，可以使中间先堆焊的收缩应力受到边缘未堆焊材料的刚性约束而减小边缘的上挠变形，从而有利于减小管板变形；
综上所述，本发明不仅能大幅减小管板堆焊引起的变形，避免后续加工，可提高加工效率和降低成本，且能很好的保证堆焊层的厚度。
附图说明
图1为本发明预加工时的管板主视图。
图2为本发明联接时的管板主视图。
图3为图2的主视图。
图4为本发明第一块管板第一层第一次局部堆焊工序的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
该实施例的大直径薄壁双管板的堆焊方法，包括以下步骤：1）预加工：如图1所示，在两管板1或2的堆焊面加工出用于堆焊的凹槽3，凹槽3的底面呈中心高、边缘低的锥形；2）联接：如图2、图3所示，将两管板1、2底面紧贴并通过外缘上的数根筋板4固联成为联接体，两凹槽3位于联接体的外侧，每根筋板4的两端分别与两管板1、2，筋板材料的线膨胀系数与管板材质相近；3）堆焊：每块管板1或2均分为两层进行堆焊，每层堆焊均通过两次局部堆焊工序完成，两块管板1、2的局部堆焊工序交替进行；如图4所示，先焊接的第一块管板1每层的第一次局部堆焊工序包括：在凹槽3内以管板中心堆焊最小环道5，之后在最小环道5内进行直道堆焊6，之后再从最小环道5边缘为起点依次往外进行环形堆焊，形成外侧的堆焊层7，该次局部堆焊形成最小环道5、直道堆焊6和外侧的堆焊层7约占第一层1/3面积，然后翻身堆焊第二块管板2，第二块管板2每层的第一次局部堆焊工序也从凹槽中心位置起始进行最小环道和其内部的直道堆焊，再从最小环道边缘依次往外进行环形堆焊，只是第二块管板2该次局部堆焊的面积较第一块管板1第一次局部堆焊的面积更大，约占其第一层2/3面积；两块管板1、2每层的第二次局部堆焊工序均按由内往外的顺序进行环形堆焊，直至堆焊满整个凹槽；4）热处理：将联接体送入炉内进行加热、保温，消除焊接应力后拆除各筋板4；热处理温度根据管板材质进行确定，时间根据厚度确定；
第一次局部堆焊工序从凹槽中心位置起始进行堆焊的最小环道，由焊接设备的参数决定，如最小环道的直径过小，则无法进行环道堆焊；本发明通过将两管板1、2背对背采用筋板4连接，可增加刚性，减小变形；加上：每块管板1或2均分层、每层均按先内后外的顺序多次进行局部堆焊以及两管板1、2的局部堆焊工序交替进行，可有效减小焊接应力，环形堆焊利于应力的均匀分布，有利于变形控制，且由内往外堆焊，可以使中间先堆焊的收缩应力受到边缘未堆焊材料的刚性约束而减小边缘的上挠变形，从而有利于减小管板变形，加上第一块管板1每层第一次局部堆焊工序的堆焊面积小于第二块2每层第一次局部堆焊工序的堆焊面积，可利用后焊接的第二块管板2较大的反变形修正第一块管板1的变形，可进一步减小变形，从而大幅减小管板堆焊引起的变形，避免后续加工，可提高加工效率和降低成本；凹槽3的底面呈中心高、边缘低的锥形，相当于对堆焊面的中心施加反变形，防止凹陷，能很好的保证堆焊层的厚度；
本发明不限于上述实施方式，如每块管板根据尺寸的不同也可以分为三层或三层以上、每层三次以上的局部堆焊工序来堆焊满整个凹槽。

Claims (3)

1.一种大直径薄壁双管板的堆焊方法，其特征在于包括以下步骤：1）预加工：在两管板的堆焊面加工出用于堆焊的凹槽，凹槽的底面呈中心高、边缘低的锥形；2）联接：将两管板底面紧贴并通过外缘上的数根筋板固联成为联接体，每根筋板的两端分别与两管板焊接；3）堆焊：每块管板均分层进行堆焊，每层堆焊均通过两次以上的局部堆焊工序完成，两块管板的局部堆焊工序交替进行；每块管板每层的第一次局部堆焊工序均从凹槽中心位置起始堆焊，依次往边缘进行环形堆焊；每块管板每层的其余各次局部堆焊工序均按由内往外的顺序进行环形堆焊，直至堆焊满整个凹槽；4）热处理：将联接体送入炉内进行加热、保温，消除焊接应力后拆除各筋板。
2.根据权利要求1所述的一种大直径薄壁双管板的堆焊方法，其特征在于：所述两块管板每层的第一次局部堆焊工序的堆焊面积均不相等，第一块管板每层第一次局部堆焊工序的堆焊面积小于第二块管板每层第一次局部堆焊工序的堆焊面积。
3.根据权利要求1或2述的一种大直径薄壁双管板的堆焊方法，其特征在于：所述每层第一次局部堆焊工序包括：在凹槽内以管板中心堆焊最小环道，之后在最小环道内进行直道堆焊，之后再从最小环道边缘为起点依次往外进行环形堆焊。
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