CN112207516B - 一种堆焊复合弯头的制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种堆焊复合弯头的制造工艺，包括以下步骤，先将薄壁短管进行固定，对薄壁短管进行自动堆焊，而后消除薄壁短管的焊接应力，将薄壁短管压制或弯制成复合弯头，最后对制成的复合弯头进行热处理。本工艺技术既可以避免因焊接应力而变形或尺寸规格小或形状复杂难以堆焊的问题，也可以避免因与匹配管道壁厚不一致而产生的焊接错边问题，同时可以降低因采用耐腐蚀合金纯材弯头替代复合弯头而产生的成本，本工艺适用于制造薄壁或小规格的复合弯头。

Description

一种堆焊复合弯头的制造工艺
技术领域
本发明涉及机械零部件加工制造技术领域，尤其涉及一种堆焊复合弯头的制造工艺。
背景技术
目前复合弯头常采用先弯制成型而后再堆焊耐腐蚀合金，或者直接用耐腐蚀合金纯材进行制造，但针对于薄壁(壁厚≤8mm)、尺寸小(≤DN150)及带直段的复合弯头，采用先成型再堆焊耐腐蚀合金，由于弯头会因焊接应力而产生变形而难以满足尺寸要求，并且因为规格较小或形状复杂而难以堆焊，而采用耐腐合金纯材制造的弯头壁厚在与相应复合管线进行组装时，两者之间的壁厚会因堆焊耐腐蚀合金而产生偏差，影响管线对接预制。并且耐腐蚀合金主要是双相钢、镍基合金等材料，原材料价格昂贵，制作成本太高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种堆焊复合弯头的制造工艺，以解决上述背景技术中遇到的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种堆焊复合弯头的制造工艺，包括以下步骤：
S1、将薄壁短管采用工装夹具进行固定，而后将薄壁短管连同工装夹具固定在自动堆焊机的平台上，调整平台的水平度，对待堆焊的薄壁短管进行校准，最后调节焊枪角度，准备堆焊；
S2、启动自动堆焊机并起弧，通过平台或焊枪旋转使薄壁短管与焊枪之间产生连续的相对位移，达到自动焊接的目的；完成每道焊缝后将自动堆焊机熄弧，抬起焊枪；调整焊枪至起弧位置重新开始，直至薄壁短管堆焊完成；
S3、薄壁短管堆焊完毕后，采用机械方式对堆焊层表面进行打磨平整，并采用退火的方式消除焊接应力；
S4、根据不同材质及壁厚将薄壁短管采用冷成型或热成型的方式进行加工成复合弯头；对于基材壁厚≤8mm的薄壁短管，薄壁短管的屈服强度≤360MPa时采用冷成型，薄壁短管的屈服强度＞360MPa时采用热成型；
S5、在步骤S4中，对于通过热成型的复合弯头，采用正火或者正火+回火或淬火+回火的方式进行热处理，以保证材料的力学性能；对于通过冷成型的复合弯头，只进行去应力退火以消除冷成型应力。
上述方案中，固定薄壁短管的工装夹具为两瓣半瓦式工装，通过上下两个半瓦将薄壁短管压紧。
上述方案中，平台或焊枪的旋转应以薄壁短管轴心线为旋转轴。
上述方案中，进行退火工序时，退火温度采用650℃～1100℃，保温时间可按照30分钟/25.4毫米进行计算，退火保温完成以后采用空冷或炉冷的方式以消除焊接应力。
上述方案中，采用热成型时可以采用热推制或热感应加热弯制复合弯头，热成型的温度范围为800℃～1000℃。
上述方案中，通过热成型的弯头，正火温度为800℃～950℃、淬火温度为800℃～930℃、回火温度为500℃～650℃。
上述方案中，通过冷成型的弯头，退火温度应在相变转变线以下，采用500℃～600℃保温，保温后空冷或炉冷。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本工艺技术主要通过调整堆焊耐腐蚀层与弯制成型的制造顺序，以达到降低复合弯头制造成本，保证成品的尺寸要求。本技术工艺既可以避免因焊接应力而变形或尺寸规格小或形状复杂难以堆焊的问题，也可以避免因与匹配管道壁厚不一致而产生的焊接错边问题，同时可以降低因采用耐腐蚀合金纯材弯头替代复合弯头而产生的成本，本工艺适用于制造薄壁或小规格的复合弯头。
附图说明
图1为本发明的工作流程示意图；
图2为本发明中半瓦式工装的结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，一种堆焊复合弯头的制造工艺，包括以下步骤：
S1、将薄壁短管采用工装夹具进行固定，而后将薄壁短管连同工装夹具固定在自动堆焊机的平台上，调整平台的水平度，对待堆焊的薄壁短管进行校准，最后调节焊枪角度，准备堆焊。
固定薄壁短管的工装夹具为两瓣半瓦式工装，通过上下两个半瓦将薄壁短管压紧。请参阅图2，采用第一半瓦1和第二半瓦2将待堆焊的薄壁短管3夹在中间，并通过螺栓将第一半瓦1和第二半瓦2的两边固定牢固。
S2、启动自动堆焊机并起弧，通过平台或焊枪旋转使薄壁短管与焊枪之间产生连续的相对位移，达到自动焊接的目的；完成每道焊缝后将自动堆焊机熄弧，抬起焊枪；调整焊枪至起弧位置重新开始，直至薄壁短管堆焊完成。
在自动焊接过程中，平台或焊枪的旋转应以薄壁短管轴心线为旋转轴。
S3、薄壁短管堆焊完毕后，采用机械方式对堆焊层表面进行打磨平整，并采用退火的方式消除焊接应力。
进行退火工序时，退火温度采用650℃～1100℃，保温时间可按照30分钟/25.4毫米进行计算，退火保温完成以后采用空冷或炉冷的方式以消除焊接应力，从而保证复合弯头在弯制成型时无缺陷产生。
S4、根据不同材质及壁厚将薄壁短管采用冷成型或热成型的方式进行加工成复合弯头；对于基材壁厚≤8mm的薄壁短管，薄壁短管的屈服强度≤360MPa时采用冷成型，薄壁短管的屈服强度＞360MPa时采用热成型。
对于基材壁厚≤8mm的薄壁短管，采用热成型时可以采用热推制或热感应加热弯制复合弯头，热成型的温度范围为800℃～1000℃。热推制成型是将薄壁短管加热到一定温度后再通过在模具中推制成型的方式；热感应弯制是在感应加热的同时进行牵引，使之弯曲成型的方式。
而对于基材壁厚＞8mm的薄壁短管，薄壁短管的屈服强度在≤360MPa或者＞360MPa时均采用热成型的方式进行弯制。
S5、在步骤S4中，对于通过热成型的复合弯头，采用正火或者正火+回火或淬火+回火的方式进行热处理，以保证材料的力学性能；对于通过冷成型的复合弯头，只进行去应力退火以消除冷成型应力。
通过热成型的弯头，正火温度为800℃～950℃、淬火温度为800℃～930℃、回火温度为500℃～650℃。
通过冷成型的弯头，因原材料性能不会发升改变，因此后续只需要进行去应力退火以消除冷成型应力。退火温度应在相变转变线以下，采用500℃～600℃保温，保温后空冷或炉冷，获得复合弯头产品。
采用本工艺技术，较采用耐腐蚀合金纯材制造方法，此工艺技术能大大降低制造成本。耐腐蚀合金主要是双相钢，镍基合金等，原材料价格昂贵，而采用碳钢堆焊耐腐蚀合金的方式制造，会大大降低耐腐蚀合金的用量，降低了成本。
较先成型后堆焊的方法，此技术能减少弯头焊接应力变形从而保证弯头成品的尺寸符合要求，解决因此尺寸小或形状复杂而难以堆焊的问题。由于复合弯头形状复杂，在堆焊的过程中难以采用工装降低变形，而薄壁短管则不同，形状较为简单可以在堆焊过程中采用工装进行固定减少变形，因此较先成型后堆焊的方法，可以保证复合弯头的成品尺寸。
本工艺技术主要通过调整堆焊耐腐蚀层与弯制成型的制造顺序，以达到降低复合弯头制造成本，保证成品的尺寸要求。本技术工艺既可以避免因焊接应力而变形或尺寸规格小或形状复杂难以堆焊的问题，也可以避免因与匹配管道壁厚不一致而产生的焊接错边问题，同时可以降低因采用耐腐蚀合金纯材弯头替代复合弯头而产生的成本，本工艺适用于制造薄壁或小规格的复合弯头。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种堆焊复合弯头的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将薄壁短管采用工装夹具进行固定，而后将薄壁短管连同工装夹具固定在自动堆焊机的平台上，调整平台的水平度，对待堆焊的薄壁短管进行校准，最后调节焊枪角度，准备堆焊；
S2、启动自动堆焊机并起弧，通过平台或焊枪旋转使薄壁短管与焊枪之间产生连续的相对位移，达到自动焊接的目的；采用碳钢堆焊耐腐蚀合金的方式对弯管进行焊接；完成每道焊缝后将自动堆焊机熄弧，抬起焊枪；调整焊枪至起弧位置重新开始，直至薄壁短管堆焊完成；
S3、薄壁短管堆焊完毕后，采用机械方式对堆焊层表面进行打磨平整，并采用退火的方式消除焊接应力；进行退火工序时，退火温度采用650℃～1100℃，保温时间按照30分钟/25.4毫米进行计算，退火保温完成以后采用空冷或炉冷的方式以消除焊接应力；
S4、根据不同材质及壁厚将薄壁短管采用冷成型或热成型的方式进行加工成复合弯头；对于基材壁厚≤8mm的薄壁短管，薄壁短管的屈服强度≤360MPa时采用冷成型，薄壁短管的屈服强度＞360MPa时采用热成型；
S5、在步骤S4中，对于通过热成型的复合弯头，采用正火或者正火+回火或淬火+回火的方式进行热处理，以保证材料的力学性能；对于通过冷成型的复合弯头，只进行去应力退火以消除冷成型应力。
2.根据权利要求1所述的一种堆焊复合弯头的制造工艺，其特征在于：在步骤S1中，固定薄壁短管的工装夹具为两瓣半瓦式工装，通过上下两个半瓦将薄壁短管压紧。
3.根据权利要求1所述的一种堆焊复合弯头的制造工艺，其特征在于：在步骤S2中，平台或焊枪的旋转应以薄壁短管轴心线为旋转轴。
4.根据权利要求1所述的一种堆焊复合弯头的制造工艺，其特征在于：在步骤S4中，采用热成型时采用热推制或热感应加热弯制复合弯头，热成型的温度范围为800℃～1000℃。
5.根据权利要求1所述的一种堆焊复合弯头的制造工艺，其特征在于：在步骤S5中，通过热成型的弯头，正火温度为800℃～950℃、淬火温度为800℃～930℃、回火温度为500℃～650℃。
6.根据权利要求5所述的一种堆焊复合弯头的制造工艺，其特征在于：通过冷成型的弯头，退火温度应在相变转变线以下，采用500℃～600℃保温，保温后空冷或炉冷。
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