CN111014905A - 一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法 - Google Patents

一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法 Download PDF

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Abstract

一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法，它涉及焊接技术领域。本发明为解决现有集箱密排管接头在人工焊接时，焊接质量不稳定，作业强度大，生产效率低的问题。焊接方法包括：装配定位；设备工艺的选定；设备装夹；参数设定；焊接。本发明用于集箱密排管接头的焊接。

Description

一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法。
背景技术
集箱是组成电站锅炉的一个重要的受压元件，起着工作介质的汇集和分配的作用，是汽水循环汇集的进出口。集箱筒身上布有大量密排的直径小于101.6mm的管接头，用于集箱与水冷壁、过热器和再热器等管屏组焊，数量巨大，以1000MW超超临界电站锅炉为例，管接头数量达2.8万个。
目前，国内电站锅炉产品，集箱部件中密排管接头的结构形式，相邻管接头的间距小，管接头的长度变化大且空间弯曲角度多，焊接工艺方法为焊条电弧焊或药芯焊丝气体保护焊两种手工操作方法。由于采用手工焊接工艺方法，受焊工技能影响较大，焊接质量很不稳定，经常出现夹渣、咬边、气孔等缺陷，易造成质量隐患；且集箱上小管接头的数量多，几乎完全依靠工人手工焊进行，造成很高的劳动强度，制约生产效率；两种焊接方法的焊缝金属熔敷系数高、焊接飞溅量大，焊接材料综合成本高，焊后需附加清理时间和清理费用。
发明内容
本发明为了解决现有集箱密排管接头在人工焊接时，焊接质量不稳定，作业强度大，生产效率低的问题，进而提出一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法包括如下步骤：
步骤一：装配定位：首先将密排的待焊接管接头安装在集箱筒身的管孔上，然后采用焊条电弧焊或实心焊丝气体保护焊的焊接方式对密排的待焊接管接头进行定位焊接；
步骤二：设备工艺的选定：焊接设备选用数控自动焊接设备，焊接工艺采用实芯焊丝熔化极气体保护焊，焊接保护气体为氩气和二氧化碳的混合气，氩气和二氧化碳的气体比例由使用的焊接材料确定；
步骤三：设备装夹：根据待焊接管接头的外径和高度，在最内端的待焊接管接头的外侧安装焊枪安装架，将焊枪装夹在焊枪安装架上，使焊枪通过焊枪安装架能够绕待焊接管接头转动；
步骤四：参数设定：根据待焊接管接头的坡口形式，调整焊枪焊丝的倾斜角度，保证焊缝熔合，根据所焊接材料和待焊接管接头的壁厚，设定焊接工艺参数；
步骤五：焊接：开启数控自动焊接设备的电源，对焊枪安装架内侧的待焊接管接头进行焊接，焊接完成后，取下焊枪安装架，并将其安装在相邻的待焊接管接头的外侧，对相邻的待焊接管接头进行焊接，如此重复操作，对全部待焊接管接头进行焊接，直至密排的待焊接管接头全部焊接完成。
本发明与现有技术相比包含的有益效果是：
本发明实现集箱部件密排长管接头的机械化焊接，提升电站锅炉产品集箱部件的制造水平，降低操作工人劳动强度，提升焊缝质量，同时焊接质量稳定，生产效率可提高70％。节约用工成本和焊接材料综合成本，减少焊后清理时间和费用，综合提升产品品牌质量。
附图说明
图1是集箱2与带焊接管接头1的位置关系示意图；
图2是本发明中带焊接管接头1与集箱2筒身的坡口结构示意图；
图3是本发明中装配定位时带焊接管接头1与集箱2筒身的焊接示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法包括如下步骤：
步骤一：装配定位：首先将密排的待焊接管接头1安装在集箱2筒身的管孔上，然后采用焊条电弧焊或实心焊丝气体保护焊的焊接方式对密排的待焊接管接头1进行定位焊接；
步骤二：设备工艺的选定：焊接设备选用数控自动焊接设备，焊接工艺采用实芯焊丝熔化极气体保护焊，焊接保护气体为氩气和二氧化碳的混合气，氩气和二氧化碳的气体比例由使用的焊接材料确定；
步骤三：设备装夹：根据待焊接管接头1的外径和高度，在最内端的待焊接管接头1的外侧安装焊枪安装架，将焊枪装夹在焊枪安装架上，使焊枪通过焊枪安装架能够绕待焊接管接头1转动；
步骤四：参数设定：根据待焊接管接头1的坡口形式，调整焊枪焊丝的倾斜角度，保证焊缝熔合，根据所焊接材料和待焊接管接头1的壁厚，设定焊接工艺参数；
步骤五：焊接：开启数控自动焊接设备的电源，对焊枪安装架内侧的待焊接管接头1进行焊接，焊接完成后，取下焊枪安装架，并将其安装在相邻的待焊接管接头1的外侧，对相邻的待焊接管接头1进行焊接，如此重复操作，对全部待焊接管接头1进行焊接，直至密排的待焊接管接头1全部焊接完成。
本实施方式中，集箱密排管接头的机械化焊接工艺方法，适用于各种类型电站锅炉产品的集箱部件，其待焊接管接头1和集箱2的主要特征参数如下：
集箱2筒身材质：20G、SA-106C、15CrMoG、SA-335P12、12Cr1MoVG、SA-335P22、SA-335P91、SA-335P92；
集箱2筒身尺寸参数：外径
Figure BDA0002348570140000032
壁厚15-200mm；
待焊接管接头1材质：20G、SA-210C、15CrMoG、SA-213T12、12Cr1MoVG、SA-213T22、SA-213T91；
待焊接管接头1尺寸参数：外径
Figure BDA0002348570140000033
壁厚4.5mm～15mm；
相邻待焊接管接头1的外壁净间距≥45mm；
待焊接管接头1的长度：长度≥80mm，其中直段≥80mm。
本实施方式中根据待焊接管接头1和集箱2的不同材质，设计出不同的焊接工艺参数，以保证焊缝的质量，具体焊接工艺参数范围如表1所示。
表1实芯焊丝熔化极气体保护焊的焊接工艺参数
Figure BDA0002348570140000031
本实施方式步骤五中，焊接方式为三层逐层焊接，包括首层、填充和盖面，焊接时首先进行首层焊接，焊接完成后冷却一段时间后再进行填充焊接，再冷却一段时间后进行盖面焊接。
具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述步骤一中，定位焊接时的焊接方式为点焊，焊点的数量为2-3点，焊点呈中心对称设置。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述步骤二中，氩气和二氧化碳的混合气中，氩气所占的比例为80％～95％，二氧化碳所占的比例为5％～20％。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述步骤四中，当待焊接管接头1的壁厚大于等于9mm时，待焊接管接头1坡口尺寸参数为：集箱2筒身坡口深度δ与待焊接管接头1的壁厚相同；集箱2筒身的坡口角度α为30°～45°；集箱2筒身的坡口内直段L为4～6mm；当待焊接管接头1的壁厚小9mm时，待焊接管接头1坡口尺寸参数为：集箱2筒身坡口深度δ与待焊接管接头1的壁厚相同；集箱2筒身的坡口角度α为20°～30°；集箱2筒身的坡口内直段L为1～2mm。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一、二或三相同。如此设计以保证坡口内部的焊缝熔合质量以及坡口外部角焊缝的成型质量。
具体实施方式五：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述步骤四中，焊接工艺参数在设定时，首先进行平板试验：根据待焊接管接头1和集箱2筒身的材质，选取相同材质的两块平板对接，进行焊接工艺试验，在不同材质组合下，验证实芯焊丝熔化极气体保护焊的焊接接头性能与工艺参数的关系，选取焊接接头性能合格的焊接工艺参数。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述步骤四中，平板试验合格后，通过数控自动焊接设备，采用匹配合格的实芯焊丝熔化极气体保护焊工艺参数，进行产品模拟试件的焊接试验，进一步优化焊接工艺参数，保证角焊缝的焊缝成型和焊缝内部质量。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述步骤四中，优化焊接工艺参数后，通过数控自动焊接设备，采用优化后的实芯焊丝熔化极气体保护焊工艺参数，进行产品模拟试件的焊接试验，验证集箱2与待焊接管接头1匹配坡口的合理，调整坡口的尺寸参数，使试验结果满足焊缝质量要求。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式六相同。
如此设计焊接工艺参数和坡口尺寸参数的确定，是在综合具体实施方式五至七的焊接工艺试验的基础上，进行最终优化确定的，焊接时采用优化后的焊接工艺参数和坡口形式进行产品焊接。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (7)

1.一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤一：装配定位：首先将密排的待焊接管接头(1)安装在集箱(2)筒身的管孔上，然后采用焊条电弧焊或实心焊丝气体保护焊的焊接方式对密排的待焊接管接头(1)进行定位焊接；
步骤二：设备工艺的选定：焊接设备选用数控自动焊接设备，焊接工艺采用实芯焊丝熔化极气体保护焊，焊接保护气体为氩气和二氧化碳的混合气，氩气和二氧化碳的气体比例由使用的焊接材料确定；
步骤三：设备装夹：根据待焊接管接头(1)的外径和高度，在最内端的待焊接管接头(1)的外侧安装焊枪安装架，将焊枪装夹在焊枪安装架上，使焊枪通过焊枪安装架能够绕待焊接管接头(1)转动；
步骤四：参数设定：根据待焊接管接头(1)的坡口形式，调整焊枪焊丝的倾斜角度，保证焊缝熔合，根据所焊接材料和待焊接管接头(1)的壁厚，设定焊接工艺参数；
步骤五：焊接：开启数控自动焊接设备的电源，对焊枪安装架内侧的待焊接管接头(1)进行焊接，焊接完成后，取下焊枪安装架，并将其安装在相邻的待焊接管接头(1)的外侧，对相邻的待焊接管接头(1)进行焊接，如此重复操作，对全部待焊接管接头(1)进行焊接，直至密排的待焊接管接头(1)全部焊接完成。
2.根据权利要求1所述一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法，其特征在于：所述步骤一中，定位焊接时的焊接方式为点焊，焊点的数量为2-3点，焊点呈中心对称设置。
3.根据权利要求1所述一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法，其特征在于：所述步骤二中，氩气和二氧化碳的混合气中，氩气所占的比例为80％～95％，二氧化碳所占的比例为5％～20％。
4.根据权利要求1、2或3所述一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法，其特征在于：所述步骤四中，当待焊接管接头(1)的壁厚大于等于9mm时，待焊接管接头(1)坡口尺寸参数为：集箱(2)筒身坡口深度(δ)与待焊接管接头(1)的壁厚相同；集箱(2)筒身的坡口角度(α)为30°～45°；集箱(2)筒身的坡口内直段(L)为4～6mm；当待焊接管接头(1)的壁厚小于9mm时，待焊接管接头(1)坡口尺寸参数为：集箱(2)筒身坡口深度(δ)与待焊接管接头(1)的壁厚相同；集箱(2)筒身的坡口角度(α)为20°～30°；集箱(2)筒身的坡口内直段(L)为1～2mm。
5.根据权利要求4所述一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法，其特征在于：所述步骤四中，焊接工艺参数在设定时，首先进行平板试验：根据待焊接管接头(1)和集箱(2) 筒身的材质，选取相同材质的两块平板对接，进行焊接工艺试验，在不同材质组合下，验证实芯焊丝熔化极气体保护焊的焊接接头性能与工艺参数的关系，选取焊接接头性能合格的焊接工艺参数。
6.根据权利要求5所述一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法，其特征在于：所述步骤四中，平板试验合格后，通过数控自动焊接设备，采用匹配合格的实芯焊丝熔化极气体保护焊工艺参数，进行产品模拟试件的焊接试验，进一步优化焊接工艺参数，保证角焊缝的焊缝成型和焊缝内部质量。
7.根据权利要求6所述一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法，其特征在于：所述步骤四中，优化焊接工艺参数后，通过数控自动焊接设备，采用优化后的实芯焊丝熔化极气体保护焊工艺参数，进行产品模拟试件的焊接试验，验证集箱(2)与待焊接管接头(1)匹配坡口的合理，调整坡口的尺寸参数，使试验结果满足焊缝质量要求。
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