CN110303224A - 一种管体插入壳体的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接方法，特别是一种管体插入壳体的焊接方法，属于焊接技术领域。本发明的一种管体插入壳体的焊接方法，包括以下步骤：步骤1、对壳体进行开孔、使孔壁形成坡口；步骤2、将管体插入孔内；步骤3、将陶瓷垫板从壳体外侧镶嵌入管体与坡口之间；步骤4、从壳体外侧对管体与壳体进行手工焊条电弧焊；步骤5、从壳体外侧对管体与壳体进行埋弧焊；步骤6、击碎陶瓷垫板、并将陶瓷垫板碎片清除；步骤7、从壳体内侧对管体与壳体进行埋弧焊。采用本发明的一种管体插入壳体的焊接方法，实用性强，工艺步骤简单可靠，容易实现，有利于推广应用，能够降低焊接工人的劳动强度，提高焊接效率，焊缝合格率高。

Description

一种管体插入壳体的焊接方法

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，特别是一种管体插入壳体的焊接方法，属于焊接技术领域。

背景技术

在压力容器技术领域，管体插入壳体的结构形式很为常见，通常，该结构形式采用的焊接方式为手工焊条电弧焊，手工焊条电弧焊通用性强、操作灵活方便；但是，不足之处在于：焊接工人劳动强度大，对焊接工人的水平要求高，焊接效率低，焊缝合格率不高；特别是壳体的壁厚较厚，管体的外径较大时尤为明显。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种管体插入壳体的焊接方法，本发明实用性强，工艺步骤简单可靠，容易实现，有利于推广应用，能够降低焊接工人的劳动强度，提高焊接效率，焊缝合格率高。

本发明采用的技术方案如下：

一种管体插入壳体的焊接方法，包括以下步骤：

步骤1、对壳体进行开孔、使孔壁形成坡口；

步骤2、将管体插入孔内；

步骤3、将陶瓷垫板从壳体外侧镶嵌入管体与坡口之间；

步骤4、从壳体外侧对管体与壳体进行手工焊条电弧焊；

步骤5、从壳体外侧对管体与壳体进行埋弧焊；

步骤6、击碎陶瓷垫板、并将陶瓷垫板碎片清除；

步骤7、从壳体内侧对管体与壳体进行埋弧焊。

采用上述技术方案时，焊条电弧焊的焊接高度不小于4mm，以满足能够继续在壳体外侧进行埋弧焊为宜；壳体外侧焊接完毕后，然后采用利器从壳体内侧将陶瓷垫板击碎并将碎片清除，然后从壳体内侧对管体与壳体进行埋弧焊。如果不采用陶瓷垫板，而采用金属垫板时，为了实现焊接作业，需将金属垫板点固覆盖于壳体内壁与管体底部，当壳体外侧焊接完毕后，金属垫板已经与壳体、管体融为一体，此时需要从壳体内侧对金属垫板进行碳弧气刨作业，以将金属垫板清除，碳弧气刨作业后还需要对内坡口进行打磨清理，并且碳弧气刨作业极易造成壳体或/和管体受损。特别是，当壳体采用复合钢板制成时，比如基层为Q345R、复层为S30408的复合钢板，不锈钢部分是不允许进行碳弧气刨作业的，此时金属垫板将难以应用到管体插入壳体的结构形式上。本发明采用的陶瓷垫板不会与壳体、管体融为一体，即无需进行碳弧气刨作业，只需将陶瓷垫板击碎并将碎片清除，当然，需要时可对内坡口进行打磨清理。

进一步的，壳体为筒体或封头。其中，筒体可以为圆形筒体、椭圆形筒体或方形筒体；封头可以为半球形封头、椭圆形封头、蝶形封头、球冠形封头或平底形封头。

进一步的，步骤1中，采用马鞍形管孔切割机对壳体进行开孔、同时使孔壁形成坡口。采用马鞍形管孔切割机开孔能够保证开口处规整平滑，并且在开口的同时能够形成坡口，方便可靠。当管体与壳体呈正交相贯、相贯线为空间曲线（马鞍形）的结构时，马鞍形管孔切割机特别适用。

进一步的，步骤1中，坡口为K形结构，外坡口的角度α=10°-15°，内坡口的角度β=10°-30°。K形结构的坡口中，外坡口是指：指向壳体外侧的坡口；内坡口是指：指向壳体内侧的坡口。结合马鞍形管孔切割机对壳体进行开孔作业时，开孔作业与坡口加工外侧同时完成，然后再采用马鞍形管孔切割机加工内坡口。若坡口角度过小，不利于埋弧焊作业，容易造成焊丝与坡口或管体触碰影响焊接作业；若坡口角度过大则需要过多熔敷金属，增加焊接时间、浪费材料，并且造成焊接接头应力过大，影响焊接接头的强度。

进一步的，步骤1中，壳体采用复合钢板制成，壳体外层为基层，壳体内层为复层；步骤2中，管体的材质与复层相同。明显的，至少与复层相对应的管体部位的材质与复层材质相同也是可以的，也在本发明所要求的保护范围之内。

进一步的，步骤2与步骤3之间还包括以下步骤：管体外壁与壳体外壁之间通过多个筋板相连；步骤4与步骤5之间还包括以下步骤：将筋板从管体外壁与壳体外壁之间拆除。筋板的设计便于安装定位管体的位置；手工焊条电弧焊时，可以绕过筋板进行焊接作业，而埋弧焊时，需要将筋板拆除，便于进行埋弧焊作业。

进一步的，步骤3中，管体与坡口之间的间隙b=8mm-16mm。若间隙b过窄，不利于埋弧焊作业，容易造成焊丝与坡口2或管体3触碰影响焊接作业；若间隙b过宽，则需要过多熔敷金属，增加焊接时间、浪费材料，并且造成焊接接头应力过大，影响焊接接头的强度。

进一步的，步骤3中，陶瓷垫板的宽度大于管体与坡口之间的间隙b。保证陶瓷垫板能够镶嵌入管体与坡口之间。

进一步的，步骤3中，陶瓷垫板的截面为梯形。具体的，梯形结构的陶瓷垫板顶面的宽度大于管体与坡口之间的间隙b；梯形结构的陶瓷垫板底面的宽度小于管体与坡口之间的间隙b。以保证陶瓷垫板顶面位于坡口钝边的上方，陶瓷垫板底面位于坡口钝边的下方，有利于陶瓷垫板稳固的镶嵌入管体与坡口之间。优选的，陶瓷垫板的截面为直角梯形，直角梯形的陶瓷垫板的斜边与外坡口相贴合、直角边与管体外壁相贴合。坡口钝边是指：焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分。

进一步的，步骤3中，陶瓷垫板为多段结构，或陶瓷垫板为整体结构。陶瓷垫板可以为多段结构，陶瓷垫板容易制造，通用性更强。陶瓷垫板还可以为整体结构，作为焊接垫板时的效果更佳，但是通用性差，不同的管体插入壳体的结构形式需要采用不同的陶瓷垫板，通用性远远不如多段结构陶瓷垫板。

进一步的，步骤5和步骤7中，埋弧焊采用的焊接设备为马鞍形埋弧焊机。当管体与壳体呈正交相贯、相贯线为空间曲线（马鞍形）的结构时，马鞍形埋弧焊机特别适用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的一种管体插入壳体的焊接方法，实用性强，工艺步骤简单可靠，容易实现，有利于推广应用，能够降低焊接工人的劳动强度，提高焊接效率，焊缝合格率高。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的管体插入壳体的截面装配示意图；

图2是图1中A处放大图；

图3是图1中不包括陶瓷垫板与筋板的截面示意图；

图4是图1中不包括管体、陶瓷垫板与筋板的截面示意图；

图5是本发明的管体插入壳体结构形式施焊完毕后的截面示意图。

图中标记：1-壳体、11-基层、12-复层、2-坡口、21-外坡口、22-内坡口、3-管体、4-陶瓷垫板、5-筋板、α-外坡口的角度、β-内坡口的角度、b-管体与坡口之间的间隙、c-坡口钝边的高度、h-陶瓷垫板顶面与钝边的距离、k-基层和复层的复合界面与钝边的距离。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1至图5所示，本实施例的一种管体插入壳体的焊接方法，包括以下步骤：

步骤1、对壳体1进行开孔、使孔壁形成坡口2；

步骤2、将管体3插入孔内；

步骤3、将陶瓷垫板4从壳体1外侧镶嵌入管体3与坡口2之间；

步骤4、从壳体1外侧对管体3与壳体1进行手工焊条电弧焊；

步骤5、从壳体1外侧对管体3与壳体1进行埋弧焊；

步骤6、击碎陶瓷垫板4、并将陶瓷垫板4碎片清除；

步骤7、从壳体1内侧对管体3与壳体1进行埋弧焊。

本实施例中，焊条电弧焊的焊接高度不小于4mm，以满足能够继续在壳体1外侧进行埋弧焊为宜；壳体1外侧焊接完毕后，然后采用利器从壳体1内侧将陶瓷垫板4击碎并将碎片清除，然后从壳体1内侧对管体3与壳体1进行埋弧焊。如果不采用陶瓷垫板4，而采用金属垫板时，为了实现焊接作业，需将金属垫板点固覆盖于壳体1内壁与管体3底部，当壳体1外侧焊接完毕后，金属垫板已经与壳体1、管体3融为一体，此时需要从壳体1内侧对金属垫板进行碳弧气刨作业，以将金属垫板清除，碳弧气刨作业后还需要对内坡口22进行打磨清理，并且碳弧气刨作业极易造成壳体1或/和管体3受损。特别是，当壳体1采用复合钢板制成时，比如基层为Q345R、复层为S30408的复合钢板，不锈钢部分是不允许进行碳弧气刨作业的，此时金属垫板将难以应用到管体3插入壳体1的结构形式上。本发明采用的陶瓷垫板4不会与壳体1、管体3融为一体，即无需进行碳弧气刨作业，只需将陶瓷垫板4击碎并将碎片清除，当然，需要时可对内坡口22进行打磨清理。

进一步的，壳体1为筒体或封头。其中，筒体可以为圆形筒体、椭圆形筒体或方形筒体；封头可以为半球形封头、椭圆形封头、蝶形封头、球冠形封头或平底形封头（参见国家标准：压力容器封头GB/T25198）。

进一步的，在另一实施例中，步骤1中，采用马鞍形管孔切割机对壳体1进行开孔、同时使孔壁形成坡口2。采用马鞍形管孔切割机开孔能够保证开口处规整平滑，并且在开口的同时能够形成坡口2，方便可靠。如果壳体1采用不含有不锈钢材料的钢板制成，可采取火焰切割和等离子切割的切割方式；如果壳体1采用不含有不锈钢材料的钢板制成，则采取等离子切割的切割方式。

进一步的，在另一实施例中，如图3至图4所示，步骤1中，坡口2为K形结构，外坡口21的角度α=10°-15°，内坡口22的角度β=10°-30°。结合马鞍形管孔切割机对壳体1进行开孔作业时，开孔作业与坡口2加工外侧同时完成，然后再采用马鞍形管孔切割机加工内坡口22。当然也可以先加工内坡口22、后加工外坡口21。若坡口2角度过小，不利于埋弧焊作业，容易造成焊丝与坡口2或管体3触碰影响焊接作业；若坡口2角度过大则需要过多熔敷金属，增加焊接时间、浪费材料，并且造成焊接接头应力过大，影响焊接接头的强度。在其中一实施例中，α=10°、β=10°。当然也可以是：α=12°、β=20°；或α=15°、β=30°。

进一步的，在另一实施例中，步骤1中，壳体1采用复合钢板制成，壳体1外层为基层11，壳体1内层为复层12；步骤2中，管体3的材质与复层12相同。明显的，至少与复层12相对应的管体3部位的材质与复层12材质相同也是可以的。

进一步的，在另一实施例中，如图1示，步骤2与步骤3之间还包括以下步骤：管体3外壁与壳体1外壁之间通过多个筋板5相连；步骤4与步骤5之间还包括以下步骤：将筋板5从管体3外壁与壳体1外壁之间拆除。筋板5的设计便于安装定位管体3的位置；手工焊条电弧焊时，可以绕过筋板5进行焊接作业，而埋弧焊时，需要将筋板5拆除，便于进行埋弧焊作业。在其中1实施例中，筋板5为4个，均匀的分布于管体3外壁与壳体1外壁之间。

进一步的，在另一实施例中，步骤3中，管体3与坡口2之间的间隙b=8mm-16mm。若间隙b过窄，不利于埋弧焊作业，容易造成焊丝与坡口2或管体3触碰影响焊接作业；若间隙b过宽，则需要过多熔敷金属，增加焊接时间、浪费材料，并且造成焊接接头应力过大，影响焊接接头的强度。在其中一实施例中，b=12mm。当然也可以是b=8mm或b=16mm。

进一步的，在另一实施例中，步骤3中，陶瓷垫板4的宽度大于管体3与坡口2之间的间隙b。保证陶瓷垫板4能够镶嵌入管体3与坡口2之间。

进一步的，在另一实施例中，如图2所示，步骤3中，陶瓷垫板4的截面为梯形。具体的，梯形结构的陶瓷垫板4顶面的宽度大于管体3与坡口2之间的间隙b；梯形结构的陶瓷垫板4底面的宽度小于管体3与坡口2之间的间隙b。以保证陶瓷垫板4顶面位于坡口2钝边的上方，陶瓷垫板4底面位于坡口2钝边的下方，有利于陶瓷垫板4稳固的镶嵌入管体3与坡口2之间。优选的，陶瓷垫板4的截面为直角梯形，直角梯形的陶瓷垫板4的斜边与外坡口21相贴合、直角边与管体3外壁相贴合。优选的，坡口2钝边的高度c≤2mm，当然也可以＞2mm，但容易出现未焊透的缺陷。

进一步的，在另一实施例中，步骤3中，陶瓷垫板4为多段结构，或陶瓷垫板4为整体结构。陶瓷垫板4可以为多段结构，陶瓷垫板4容易制造，通用性更强。陶瓷垫板4还可以为整体结构，作为焊接垫板时的效果更佳，但是通用性差，不同的管体插入壳体的结构形式需要采用不同的陶瓷垫板4，通用性远远不如多段结构陶瓷垫板4。

进一步的，在另一实施例中，步骤5和步骤7中，埋弧焊采用的焊接设备为马鞍形埋弧焊机。

基于上述各实施例的技术特征的组合设计,在其中一实施例中，如图2所示，壳体1采用复合钢板制成，坡口2钝边设置于基层11上；坡口2钝边的高度c=1mm、当然也可以是c=0或c=2mm；基层11和复层12的复合界面与钝边的距离k=2mm，陶瓷垫板4顶面与钝边的距离h=2mm。

综上所述，采用本发明的一种管体插入壳体的焊接方法，实用性强，工艺步骤简单可靠，容易实现，有利于推广应用，能够降低焊接工人的劳动强度，提高焊接效率，焊缝合格率高。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种管体插入壳体的焊接方法，其特征在于,包括以下步骤：

步骤1、对壳体（1）进行开孔、使孔壁形成坡口（2）；

步骤2、将管体（3）插入孔内；

步骤3、将陶瓷垫板（4）从壳体（1）外侧镶嵌入管体（3）与坡口（2）之间；

步骤4、从壳体（1）外侧对管体（3）与壳体（1）进行手工焊条电弧焊；

步骤5、从壳体（1）外侧对管体（3）与壳体（1）进行埋弧焊；

步骤6、击碎陶瓷垫板（4）、并将陶瓷垫板（4）碎片清除；

步骤7、从壳体（1）内侧对管体（3）与壳体（1）进行埋弧焊。

2.根据权利要求1所述的一种管体插入壳体的焊接方法，其特征在于：

步骤1中，采用马鞍形管孔切割机对壳体（1）进行开孔、同时使孔壁形成坡口（2）。

3.根据权利要求1所述的一种管体插入壳体的焊接方法，其特征在于：

步骤1中，坡口（2）为K形结构，外坡口（21）的角度α=10°-15°，内坡口（21）的角度β=10°-30°。

4.根据权利要求1所述的一种管体插入壳体的焊接方法，其特征在于：

步骤1中，壳体（1）采用复合钢板制成，壳体（1）外层为基层（11），壳体（1）内层为复层（12）；步骤2中，管体（3）的材质与复层（12）相同。

5.根据权利要求1所述的一种管体插入壳体的焊接方法，其特征在于：

步骤2与步骤3之间还包括以下步骤：管体（3）外壁与壳体（1）外壁之间通过多个筋板（5）相连；

步骤4与步骤5之间还包括以下步骤：将筋板（5）从管体（3）外壁与壳体（1）外壁之间拆除。

6.根据权利要求1所述的一种管体插入壳体的焊接方法，其特征在于：

步骤3中，管体（3）与坡口（2）之间的间隙b=8mm-16mm。

7.根据权利要求1所述的一种管体插入壳体的焊接方法，其特征在于：

步骤3中，陶瓷垫板（4）的宽度大于管体（3）与坡口（2）之间的间隙b。

8.根据权利要求1所述的一种管体插入壳体的焊接方法，其特征在于：

步骤3中，陶瓷垫板（4）的截面为梯形。

9.根据权利要求1所述的一种管体插入壳体的焊接方法，其特征在于：

步骤3中，陶瓷垫板（4）为多段结构，或陶瓷垫板（4）为整体结构。

10.根据权利要求1所述的一种管体插入壳体的焊接方法，其特征在于：

步骤5和步骤7中，埋弧焊采用的焊接设备为马鞍形埋弧焊机。