CN109676276A - 一种非向心管与薄壁不锈钢压力容器的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非向心管与薄壁不锈钢压力容器的焊接方法，该方法包括以下步骤：设置焊接坡口角度(α)和焊接间隙(h)，将非向心管(1)插入压力容器(2)的预定位置；在坡口侧进行分段焊接；在焊缝背侧进行焊接；进行坡口侧焊脚的焊接填充。本发明所公开的焊接方法，在焊接过程中不需要防变形的辅助工艺设备，提高了生产效率，降低了生产成本；通过分段、分层焊接，实时测量和校正焊接参数，提高了焊接精度；通过减小坡口角度、焊接间隙及减小焊接电流降低了焊缝区域温度，减小了焊接变形量。

Description

一种非向心管与薄壁不锈钢压力容器的焊接方法

技术领域

本发明涉及压力容器制造领域，具体涉及一种非向心管与薄壁不锈钢压力容器的焊接方法。

背景技术

目前，在核电领域，存在着大量的薄壁压力容器，在这些容器上常需要焊接不同数量的接管。在薄壁压力容器的制造过程中，承压材料尤其是不锈钢材料与外部接管之间的焊接变形一直以来都是影响压力容器质量的重要因素。主要原因是：材料特性方面，由于不锈钢的线膨胀系数高于碳钢，随着温度的升高，线膨胀系数也相应地提高，并且不锈钢的电阻率为碳钢的五倍，导热率却只有碳钢的三分之一，导致不锈钢材料的焊接较容易发生变形；结构方面，压力容器承压部件与外部接管的焊接填充量大、焊接量不均匀，容易导致不同程度的接管向压力容器壳体内部塌陷和压力容器变形，此外还易造成变形的压力容器无法与其他组件装配。

在薄壁压力容器的制造过程中，非向心管与承压壳体的插入式焊接以及非向心管与封头插入式焊接易发生焊接变形，主要原因是：非向心性的连接使得管与壳体整圈的焊接坡口深度不均匀，焊接填充量一侧多于另一侧，导致焊接时一侧焊接量大，另一侧焊接量小，造成焊后容易向焊接量多的一侧收缩，导致管的角度尺寸不符合要求。

现有技术中，常在焊接非向心管与承压壳体的过程中采用各种防变形工装辅助控制焊接变形，或者在焊接变形后通过外力来强制校正，但存在防变形工装加工难度大、通用性差、制造成本高等缺点，且焊后校正难度大、校正精度低。

因此，目前亟需解决的问题是提供一种防变形效果显著、加工效率高且不需要使用防变形工装的非向心管与薄壁不锈钢压力容器的焊接方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种非向心管与薄壁不锈钢压力容器的焊接方法，该方法先在坡口侧分段、分层焊接初始焊道和中部焊道，然后在焊缝背侧进行清根和填充焊接，最后在坡口侧进行焊脚填充焊接，在焊接过程中每完成一整圈的焊接，进行一次角度测量，能够实时校正焊接参数，提高了焊接精度；而且，在焊接过程中不需要防变形的辅助工装，通过减小坡口角度、焊接间隙来减少焊接填充量，通过减小焊接电流来降低热输出量，有效控制了焊接变形，提高了加工效率，从而完成了本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

本发明提供了一种非向心管与薄壁不锈钢压力容器的焊接方法，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1，设置焊接坡口角度α和焊接间隙h，将非向心管1插入压力容器2的预定位置固定；

步骤2，在坡口侧进行分段焊接；

步骤3，在焊缝背侧进行焊接；

步骤4，进行坡口侧焊脚的焊接填充。

其中，步骤1中，所述设置的焊接坡口角度α为20～40°，优选为25～35°；

焊接间隙h为1.5～4.5mm，优选为1.5～4mm；

其中，压力容器2与非向心管1夹角较小的一侧为a侧，与非向心管1夹角较大的一侧为b侧。

其中，步骤2包括以下子步骤：

步骤2-1，在坡口侧进行初始焊道的焊接；

步骤2-2，初始焊道焊接完成后，进行角度测量，以调节后续焊接中a侧和b侧的焊接量；

步骤2-3，进行中部焊道焊接，直至填平坡口。

其中，步骤2-1中，所述初始焊道包括a侧初始焊道X1和b侧初始焊道X2，其中，所述b侧初始焊道X2的层数多于a侧初始焊道X1的层数；

优选地，焊接过程中，先焊接a侧初始焊道X1，焊接完成后不需降温，直接进行b侧初始焊道X2的焊接。

其中，步骤2-2包括以下子步骤：

步骤2-2-1，在a侧初始焊道X1和b侧初始焊道X2均焊接完成后，冷却，然后测量非向心管1的位置；

步骤2-2-2，判断非向心管1位置的偏移量，以调节下一层焊接中a侧和b侧的焊接量。

其中，焊接a侧初始焊道和a侧中部焊道所使用的焊丝的直径为2.0mm～3.0mm，焊接电流为90～170A，焊接速度为60～120mm/min；

焊接b侧初始焊道和b侧中部焊道所使用的焊丝的直径为2.1mm～2.8mm，焊接电流为100～170A，焊接速度为50～115mm/min。

其中，步骤3中，在焊缝背侧进行焊接之前，先进行清根加工，

所述清根深度为2～6mm，优选为3～5mm。

其中，在清根完成后，进行清根侧焊道Z的焊接，所述清根侧焊道Z为1～2层；

焊接清根侧焊道Z所用焊丝的直径为1.9～2.8mm，焊接电流为130～180A，焊接速度为60～100mm/min。

其中，步骤4中，在坡口侧焊接焊脚填充焊道M，所述焊脚填充焊道M的层数随着焊脚高度的增加而增多

其中，在步骤2～步骤4的焊接过程中，每焊完一层焊道后，敲击焊缝周围，以释放焊接收缩产生的应力，

优选地，所述敲击位置为焊缝四周250～350mm处。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)本发明提供的非向心管与薄壁不锈钢压力容器焊接方法，操作简单方便，条件易控，适用范围广；

(2)本发明提供的非向心管与薄壁不锈钢压力容器焊接方法，在焊接过程中不需要防变形的辅助工艺设备，提高了生产效率，降低了生产成本；

(3)本发明提供的非向心管与薄壁不锈钢压力容器焊接方法，通过减小坡口角度、焊接间隙来减小焊接量，通过减小焊接电流来降低热输出量，有效降低了焊缝区域温度，减小了焊接变形量；

(4)本发明提供的非向心管与薄壁不锈钢压力容器焊接方法，均进行释放应力操作，从而减少了焊接变形量；

(5)本发明提供的非向心管与薄壁不锈钢压力容器焊接方法，通过分段、分层焊接，实时测量和校正焊接参数，提高了焊接精度。

附图说明

图1示出本发明一种优选实施方式的非向心管与压力容器连接的整体结构示意图；

图2示出本发明一种优选实施方式的非向心管与压力容器连接的侧视结构示意图；

图3示出本发明一种优选实施方式的非向心管与压力容器壳体的插入式焊接示意图；

图4示出本发明一种优选实施方式的非向心管与压力容器封头的插入式焊接示意图；

图5中的a示出本发明一种优选实施方式的坡口侧初始焊道的焊接示意图；

图5中的b示出a中坡口侧初始焊道的A向示意图；

图5中的c示出本发明一种优选实施方式的坡口侧中部焊道的焊接示意图；

图6示出本发明一种优选实施方式的清根侧焊道的焊接示意图；

图7示出本发明一种优选实施方式的焊脚填充焊道的焊接示意图。

附图标号说明：

1-非向心管；

2-压力容器；

21-壳体；

22-封头；

α-焊接坡口角度；

h-焊接间隙；

X1-a侧初始焊道；

X2-b侧初始焊道；

Y1-a侧中部焊道；

Y2-b侧中部焊道；

Z-清根侧焊道；

M-焊脚填充焊道；

a1-非向心管端部与压力容器壳体中心的距；

a2-非向心管轴线与压力容器壳体中心的距离

a3-非向心管焊接位置壳体内侧圆度。

具体实施方式

下面通过附图和实施方式对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。其中，尽管在附图中示出了实施方式的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本发明提供了一种非向心管与薄壁不锈钢压力容器的焊接方法，如图1～图7所示，所述方法包括以下步骤：

步骤1，设置焊接坡口角度和焊接间隙，将非向心管1插入压力容器2的预定位置固定；

步骤2，在坡口侧进行分段焊接；

步骤3，在焊缝背侧进行焊接；

步骤4，进行坡口侧焊脚的焊接填充。

以下详述非向心管与薄壁不锈钢压力容器的焊接方法。

步骤1，设置焊接坡口角度和焊接间隙，将非向心管1插入压力容器2的预定位置固定。

在本发明中，如图1和图2所示，所述压力容器2包括壳体21和封头22，所述非向心管1与壳体21及非向心管1与封头22之间的焊接均为插入式焊接，所述非向心管的轴线与薄壁不锈钢压力容器壳体的中心线平行。其中，非向心管端部到压力容器中心的距离及非向心管轴线到壳体边缘的距离均需要满足相关设计要求。

根据本发明一种优选的实施方式，如图3和图4所示，设置非向心管1与压力容器2的焊接坡口角度α为20～40°，优选为25～35°，更优选为30°。

在进一步优选的实施方式中，设置非向心管1与压力容器2的焊接间隙h为1.5～4.5mm，优选为1.5～4mm，更优选为2～3mm。

本发明人研究发现，现有技术的焊接方法中，焊接坡口的角度和焊接间隙均较大，焊接填充量大、焊接区域的温度高，容易导致发生焊接变形。因此，在本发明中，优选减小焊接坡口角度和焊接间隙，将焊接坡口角度设置为20～40°，优选为25～35°，更优选为30°，将焊接间隙设置为1.5～4.5mm，优选为1.5～4mm，更优选为2～3mm，从而减小了焊接产生的变形量。

根据本发明一种优选的实施方式，将非向心管1插入压力容器2的预定位置后，进行点焊固定，

所述点焊固定的位置为非向心管与压力容器接触的圆周四等分点。

在本发明中，非向心管与压力容器的点焊固定需要在非向心管和压力容器开孔位置分别划四象限(即四等分线，主要是为了保证非向心管安装位置的正确)，按四等分线装配并在四等分点点焊固定，点焊完成后用角度样板或角度尺进行安装位置的测量和校正。

步骤2，在坡口侧进行分段焊接。

在本发明中，由于薄壁不锈钢压力容器为圆柱状，非向心管插入壳体或封头后，由于结构特性，使得非向心管两侧与壳体(封头)之间的夹角不同。如图3和4所示，所述压力容器2与非向心管1夹角较小的一侧为a侧，与非向心管1夹角较大的一侧为b侧，在本发明中，所述坡口侧的焊接优选由压力容器2的a侧起焊。

其中，所述步骤2包括以下子步骤：

步骤2-1，如图5中的a和b所示，在坡口侧进行初始焊道的焊接。

根据本发明一种优选的实施方式，所述初始焊道包括a侧初始焊道X1和b侧初始焊道X2，其中，所述b侧初始焊道X2的层数多于a侧初始焊道X1的层数。

其中，所述a侧初始焊道X1和b侧初始焊道X2组成整圈初始焊道。

在本发明中，由于非向心管与压力容器的a侧的夹角小于非向心管与b侧夹角，在焊接完a侧后容易发生收缩，需要在b侧增加焊接量来调整变形。

在进一步优选的实施方式中，所述a侧初始焊道X1为1层，所述b侧初始焊道X2的层数为2～5层，优选为2～4层，更优选为2～3层。

在本发明中，所述非向心管与压力容器b侧所成夹角与非向心管与压力容器a侧所成夹角的差值为40～120°，针对上述夹角的差值，所述b侧初始焊道的层数为a侧初始焊道层数的2～5倍，优选为2～4倍，更优选为2～3倍。

在更进一步优选的实施方式中，在焊接完成a侧初始焊道X1后，不需降温，直接进行b侧初始焊道X2的焊接。

本发明人研究发现，在焊接完a侧初始焊道后，会在a侧产生收缩应力，此时，趁a侧焊道尚未冷却，快速进行b侧初始焊道的焊接，能够有效平衡a侧的焊接收缩应力。

步骤2-2，初始焊道焊接完成后，进行角度测量，以调节后续焊接中a侧和b侧的焊接量。

其中，所述步骤2-2包括以下子步骤：

步骤2-2-1，在a侧初始焊道X1和b侧初始焊道X2均焊接完成后，冷却，然后测量非向心管1的位置。

其中，所述冷却为降温至80℃以下。

步骤2-2-2，判断非向心管1位置的偏移量，以调节下一层焊接中a侧和b侧的焊接量。

其中，所述焊接量即为焊接的焊道层数。

根据本发明一种优选的实施方式，将测量的非向心管的位置与设计要求的位置进行比较，

若非向心管1向a侧或b侧偏移的角度≤5°，则在下一层焊接中沿用初始焊道中设置的a侧和b侧的焊接量；

若非向心管1向a侧偏移的角度介于5°～15°(不包括5°)，则在下一层焊接中增加b侧的焊接量，所述非向心管向a侧每偏移5°，b侧增加1～3层的焊接量；

若非向心管1向b侧偏移的角度介于5°～15°(不包括5°)，则在下一层焊接中减少b侧的焊接量，所述非向心管向b侧每偏移5°，b侧减少1～3层的焊接量。

在本发明中的，当非向心管向a侧或b侧偏移的角度≤5°时，可仅通过橡胶锤的敲击来调整焊接变形；当介于5～15°时，则需要通过调整后续焊接量来控制变形。

在进一步优选的实施方式中的，若非向心管1向a侧或b侧偏移的角度＞15°，则需抠除上层焊道，以重新进行焊接。

其中，若非向心管1向a侧或b侧偏移的角度＞15°的情况出现在焊接填充量小于壳体厚度三分之一时，优选可以不抠除上层焊道，通过调整后续焊接量来减小偏移角度；若非向心管1向a侧或b侧偏移的角度＞15°的情况出现在焊接填充量大于壳体厚度三分之二时，则需抠除上层焊道，进行重新焊接。

步骤2-3，如图5中的c所示，进行中部焊道焊接，直至填平坡口。

根据本发明一种优选的实施方式，在进行中部焊道焊接时，先进行a侧中部焊道Y1的焊接，再进行b侧中部焊道Y2的焊接，每完成一次a侧和b侧的焊接，进行一次角度测量。

其中，所述中部焊道的焊接与初始焊道的焊接相同，a侧中部焊道先焊接一层，b侧中部焊道相应焊接2～5层，优选为2～4层，更优选为2～3层；而且，焊接完a侧后，不需降温，直接进行b侧的焊接。

在进一步优选的实施方式中，所述a侧中部焊道Y1和b侧中部焊道Y2均包括多层，每完成一次a侧和b侧的焊接，需降温至80℃以下。

在更进一步优选的实施方式中，如图5中的c所示，所述b侧中部焊道的每层焊道的两侧不同时与非向心管和压力容器相连，以减小焊接收缩。

在本发明中，由于a侧坡口的间隙较窄，在焊接的过程中无法使每层焊道错位叠加，故a侧焊接后收缩明显，需要在b侧中部焊道焊接时进行调整，其中，b侧中部焊道的每层焊道在焊接时均避免填充的熔敷金属直接将非向心管与压力容器相连，要控制每层焊道之间的填充位置，使每层焊道叠加均匀，以减小非向心管与压力容器间的焊接收缩，直至最后一层焊道将坡口填至与压力容器外壁齐平。

根据本发明一种优选的实施方式，所述焊接a侧初始焊道和a侧中部焊道所使用的焊丝的直径为2.0mm～3.0mm，优选为2.1～2.7mm，更优选为2.2～2.5mm，如2.4mm；

所述焊接b侧初始焊道和b侧中部焊道所使用的焊丝的直径为2.1mm～2.8mm，优选为2.2～2.6mm，更优选为2.4mm。

在进一步优选的实施方式中，所述焊接a侧初始焊道和a侧中部焊道的焊接电流为90～170A，优选为100～160A，更优选为120～140A；

所述焊接b侧初始焊道和b侧中部焊道的焊接电流为100～170A，优选为110～150A，更优选为120～140A。

在更进一步优选的实施方式中，所述焊接a侧初始焊道和a侧中部焊道的焊接速度为60～120mm/min，优选为70～110mm/min，更优选为80～100mm/min；

所述焊接b侧初始焊道和b侧中部焊道的焊接速度为50～115mm/min，优选为65～105mm/min，更优选为80～100mm/min。

本发明人研究发现，在焊接a侧和b侧焊道的过程中采用上述范围的焊接电流和焊接速度，有利于降低热量输出，控制焊接区域的温度，减小焊收缩量，控制变形产生。

步骤3，在焊缝背侧进行焊接。

根据本发明一种优选的实施方式，在焊缝背侧进行焊接之前，先进行清根加工，

所述清根深度为2～6mm，优选为3～5mm。

在本发明中，所述清根指的是对于双面焊接成型的全熔透焊缝，在施焊完一面、对反面施焊之前，使用适当的工具从反面对完成的焊缝根部清理的过程。

在进一步优选的实施方式中，如图6所示，在清根完成后，进行清根侧焊道Z的焊接，所述清根侧焊道Z为1～2层。

本发明人发现，在焊缝背侧进行清根处理后，再焊接1～2层焊道，同时控制焊丝的填充量，有利于释放坡口侧的应力，减少焊接变形。

在更进一步优选的实施方式中，焊接清根侧焊道Z所用焊丝的直径为1.9～2.8mm，优选为2.1～2.6mm，更优选为2.3～2.5mm，如2.4mm；

焊接清根侧焊道Z所采用的焊接电流为130～180A，优选为135～170A，更优选为140～160A；和/或

焊接清根侧焊道Z的焊接速度为60～100mm/min，优选为65～95mm/min，更优选为70～90mm/min。

根据本发明一种优选的实施方式，在清根侧焊道Z焊接完成后，降温，然后进行清根侧的填充焊接。

其中，所述降温为降温至80℃以下。

在进一步优选的实施方式中，所述填充焊道包括1～2层。

在更进一步优选的实施方式中，所述填充焊道所使用的焊丝直径为2.0～3.0mm，焊接电流为120～180A，焊接速度为60～110mm/min。

优选地，所述填充焊道的层间温度≤80℃。

本发明人研究发现，由于坡口侧焊接后已经具有一定强度，再进行清根侧的焊接不会产生变形，因此清根侧焊道的焊接不用区分a、b侧。

步骤4，进行坡口侧焊脚的焊接填充。

在本发明中，如图7所示，在焊缝背侧填充完毕后，进行坡口侧焊脚的填充，焊接焊脚填充焊道M，其中，所述焊脚填充焊道M的层数随着焊脚高度的增加而增多，所述焊脚高度是指焊缝根脚至焊缝外边的尺寸。例如，当焊脚高度为3mm时，坡口侧填充焊道的层数为4层；当焊脚高度为6mm时，坡口侧填充焊道的层数为10层。

根据本发明一种优选的实施方式，所述焊脚填充焊道M所使用的焊丝直径为1.8～3.0mm，优选为2.0～2.7mm，如2.4mm；

焊接电流为100～150A，优选为110～140A，如130A；

焊接速度为60～120mm/min，优选为70～110mm/min，如90mm/min。

根据本发明一种优选的实施方式，在步骤2～步骤4的焊接过程中，每焊完一层焊道后，敲击焊缝周围，以释放焊接收缩产生的应力。

在进一步优选的实施方式中，采用橡胶锤敲击焊缝，所述敲击位置为焊缝四周250～350mm处，优选为300mm处。

在本发明中，采用分段和分层焊接的方式焊接非向心管与薄壁不锈钢压力容器，能够在焊接过程中多次进行测量和校正，通过前一层焊接的测量结果调节下一层焊接的参数，能够提高焊接精度，将焊接变形量压缩至最小。

实施例

按照《核2、3级钢制压力容器制造、检验、验收技术条件》及GB/T1804线性尺寸公开的标准焊接非向心管与薄壁不锈钢压力容器，其壳体厚度为10mm，待焊接的非向心管的直径为50mm。其中，如图2所示，与压力容器壳体插入式连接时，非向心管端部与压力容器壳体中心的距离a1的理论值为468±2mm，非向心管轴线与压力容器壳体中心的距离a2的理论值为420±2mm，非向心管焊接位置壳体内侧圆度a3的理论值为1200±2mm。

按照以下步骤对非向心管和压力容器的壳体进行焊接：

步骤1，设置非向心管和壳体的焊接坡口角度为30°，焊接间隙为2mm，将非向心管插入压力容器的壳体，按照设计要求，非向心管与壳体a侧外壁切线的夹角为50°，与b侧的夹角为130°。

步骤2，在坡口侧，先焊接非向心管的a侧初始焊道，采用的焊丝直径为2.4mm，焊接电流为130A，焊接速度为90mm/min；然后在b侧快速焊接2层b侧初始焊道，采用的焊丝直径为2.4mm，焊接电流为130A，焊接速度为90mm/min；

初始焊道焊接完毕后，降温至75℃，采用角度尺测量非向心管两侧的角度，结果显示，非向心管向a侧偏移8°，则确定下一层焊接过程中，a侧焊接一层，b侧焊接3层；采用此焊接参数进行中部焊道焊接，其中，每完成一次a侧和b侧的焊接，均按上述方法进行角度测量和焊接参数调整，直至中部焊道的最后一层将坡口填平至与壳体外壁齐平；

中间焊道的a侧采用的焊丝直径为2.4mm，焊接电流为130A，焊接速度为90mm/min；b侧采用的焊丝直径为2.4mm，焊接电流为130A，焊接速度为90mm/min。

步骤3，在焊缝背侧进行清根加工，清根深度为4mm，然后焊接2道清根侧焊道，采用的焊丝的直径为2.4mm，焊接电流为150A，焊接速度为80mm/min；

待焊后温度降至75℃，在清根侧焊接填充焊道，焊接2层，使用的焊丝直径为2.4mm，焊接电流为130A，焊接速度为90mm/min；层间温度为75℃。

步骤4，在焊缝背侧填充完毕后，焊接焊脚填充焊道，坡口侧焊脚的高度为6mm，坡口侧填充焊道的层数为10层，使用的焊丝直径为2.4mm，焊接电流为130A，焊接速度为90mm/min。

在步骤2～4中，每焊完一层焊道后，采用橡胶锤敲击焊缝四周300mm处。

当完成壳体与非向心管焊接后检测a1～a3的值，结果显示：a1为468mm、a2为419mm、a3为1199mm由此可知，按照本发明提供的方法焊接后，以上尺寸均符合产品制造检验标准。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种非向心管与薄壁不锈钢压力容器的焊接方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，设置焊接坡口角度(α)和焊接间隙(h)，将非向心管(1)插入压力容器(2)的预定位置固定；

步骤2，在坡口侧进行分段焊接；

步骤3，在焊缝背侧进行焊接；

步骤4，进行坡口侧焊脚的焊接填充。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述设置的焊接坡口角度(α)为20～40°，优选为25～35°；

焊接间隙(h)为1.5～4.5mm，优选为1.5～4mm；

压力容器(2)与非向心管(1)夹角较小的一侧为a侧，与非向心管(1)夹角较大的一侧为b侧。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括以下子步骤：

步骤2-1，在坡口侧进行初始焊道的焊接；

步骤2-2，初始焊道焊接完成后，进行角度测量，以调节后续焊接中a侧和b侧的焊接量；

步骤2-3，进行中部焊道焊接，直至填平坡口。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2-1中，所述初始焊道包括a侧初始焊道(X1)和b侧初始焊道(X2)，其中，所述b侧初始焊道(X2)的层数多于a侧初始焊道(X1)的层数；

优选地，焊接过程中，先焊接a侧初始焊道(X1)，焊接完成后不需降温，直接进行b侧初始焊道(X2)的焊接。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2-2包括以下子步骤：

步骤2-2-1，在a侧初始焊道(X1)和b侧初始焊道(X2)均焊接完成后，冷却，然后测量非向心管(1)的位置；

步骤2-2-2，判断非向心管(1)位置的偏移量，以调节下一层焊接中a侧和b侧的焊接量。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，焊接a侧初始焊道和a侧中部焊道所使用的焊丝的直径为2.0mm～3.0mm，焊接电流为90～170A，焊接速度为60～120mm/min；

焊接b侧初始焊道和b侧中部焊道所使用的焊丝的直径为2.1mm～2.8mm，焊接电流为100～170A，焊接速度为50～115mm/min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，在焊缝背侧进行焊接之前，先进行清根加工，

所述清根深度为2～6mm，优选为3～5mm。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在清根完成后，进行清根侧焊道(Z)的焊接，所述清根侧焊道(Z)为1～2层；

焊接清根侧焊道(Z)所用焊丝的直径为1.9～2.8mm，焊接电流为130～180A，焊接速度为60～100mm/min。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中，在坡口侧焊接焊脚填充焊道(M)，所述焊脚填充焊道(M)的层数随着焊脚高度的增加而增多。

10.根据权利要求3至9之一所述的方法，其特征在于，在步骤2～步骤4的焊接过程中，每焊完一层焊道后，敲击焊缝周围，以释放焊接收缩产生的应力，

优选地，所述敲击位置为焊缝四周250～350mm处。