CN112935609A - 一种大型法兰现场安装的工装及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型法兰的安装方式，具体说是大型法兰现场安装的工装及方法。工装包括短圆管，短圆管下端的四周有弯折部，短圆管内侧壁上沿其周向均布有内加强板，短圆管内有加强筋组件，该加强筋组件包括支撑环，支撑环与短圆管的内侧壁间有长支撑条，弯折部上沿其周向均布连接孔，弯折部有进气孔和出气孔，弯折部下端面的外边沿上有垫块，垫块的下表面有外防划伤垫片，垫块内侧的弯折部下端面上有内防划伤垫片，弯折部的外圆面上沿其周向均布有外加强板。大型法兰现场安装的方法依次包括备料、大型法兰与工件的开口接头组对、安装工装、焊接、局部热处理和拆除工装。采用该工装及方法可确保安全壳的密封性能，避免安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型法兰的安装方式，具体说是大型法兰现场安装的工装及方法。特别适用于安全壳的换料盖法兰。
背景技术
安全壳是包容反应堆和一些重要设备的构筑物，是防止放射性物质外泄的重要屏障，并保护内部设备抗御外部事件。换料盖是安全壳上重要的贯穿件，允许设备在核电站建设、运行及停堆期间安全地进出安全壳，且不损坏安全壳的密封性能。换料盖是通过安全壳上的换料盖法兰与安全壳相连的。安全壳的换料盖法兰是一种大型法兰，其包括盘体和颈部，远离颈部的那个盘体盘面上有环形槽。安全壳的换料盖法兰是通过焊接的方式与安全壳开口接头相连。
目前，安全壳的换料盖法兰与安全壳开口接头的焊接方法是先将换料盖法兰放置到安全壳的开口接头上；然后，直接进行焊接；最后，再进行热处理。这种焊接方法在焊接和热处理过程中，没有对换料盖法兰进行支撑，焊接和热处理过程中换料盖法兰易变形，导致换料盖法兰密封面的平面度和表面质量变差，大大降低了安全壳的密封性能，存在安全反应堆泄漏的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大型法兰现场安装的工装及方法，采用该工装及方法可确保安全壳的密封性能，避免安全隐患。
为解决上述问题，提供以下技术方案：
本发明的大型法兰现场安装的工装的特点是包括竖向布置的短圆管，短圆管下端的四周有向外呈90弯曲的弯折部，弯折部下端面与短圆管的下端面齐平。所述短圆管内侧壁上沿其周向均布有内加强板，内加强板的板面沿短圆管的径向布置，内加强板的下部从短圆管的下端伸出在外，内加强板外伸部的长度大于大型法兰的高度。所述短圆管内有加强筋组件，该加强筋组件包括同心布置在短圆管内的支撑环，支撑环与短圆管的内侧壁间沿短圆管的纵向均布有长支撑条，长支撑条均沿短圆管的径向布置，长支撑条一端固定在短圆管的内侧壁上，且长支撑条该端的下侧从短圆管的下端伸出在外。所述弯折部上沿其周向均布连接孔，连接孔的位置与大型法兰螺栓孔的位置一一对应，大型法兰的环形槽对应的弯折部上均有进气孔和出气孔；所述弯折部下端面的外边沿上沿其周向均布有垫块，垫块的下表面有外防划伤垫片，垫块内侧的弯折部下端面上有内防划伤垫片，所述连接孔对应的外防划伤垫片上、进气孔和出气孔对应的内防划伤垫片上均有让位孔。所述弯折部的外圆面上沿其周向均布有外加强板，外加强板的板面沿短圆管的径向布置，所述垫块下方的外加强板内竖边上有向着短圆管内侧伸出的第一突出部，第一突出部的上边到垫块的距离等于大型法兰外环边的厚度，第一突出部下部向着短圆管内侧伸出的第二突出部，第二突出部到短圆管轴线的距离等于大型法兰的内径，且第二突出部到所述垫块的距离大于大型法兰的高度。
其中，所述短圆管的外侧壁与弯折部间沿它们的周向均布有加强筋。
相邻两个长支撑条间有加强条，加强条与对应的短圆管内侧壁间均有短支撑条。
所述长支撑条呈管状，且其断面呈矩形，长支撑条与所述内加强板的数量一致，短圆管的内侧壁对应的长支撑条一端上有竖向缺口，所述加强板呈一一对应状位于竖向缺口内。
一种大型法兰现场安装的方法的特点是包括如下步骤：
第一步，备料
根据工件需焊接大型法兰的那个开口接头尺寸选取相应尺寸的大型法兰；再根据大型法兰尺寸选取上述的工装备用。
第二步，大型法兰与工件的开口接头组对
首先，将大型法兰的颈部朝下，吊装到工件的开口接头上，使大型法兰颈部下端与开口接头的端面相抵。
接着，在大型法兰颈部内坡口与工件开口接头的端面间、大型法兰颈部外坡口与工件开口接头的端面间沿它们的周向均匀塞入点固块进行固定，保证组对间隙均匀，组对间隙≤0.5mm。
最后，在大型法兰颈部的内侧壁和外侧壁上打样冲眼，且记录各样冲眼的距离，确保所有保证样冲眼在后续工作中清晰识别。
第三步，安装如权利要求1所述的大型法兰现场安装的工装
首先，将工装外防划伤垫片和内防划伤垫片分别同心放置到大型法兰盘体上表面的外侧和内侧，使外防划伤垫片上让位孔的位置与大型法兰螺栓孔的位置一一对应；并将工装的垫块沿外防划伤垫片的周向均匀放置到外防划伤垫片的上表面上，垫块与外防划伤垫片的让位孔间呈错位布置。
接着，将工装短圆筒的下端同心放置到大型法兰盘体的上表面上，使工装的连接孔与大型法兰螺栓孔的位置一一对应。
然后，工装的连接孔与对应的大型法兰螺栓孔间均安装紧固件连接并压紧，保证工装的短圆筒和弯折部的下表面和大型法兰的上表面将内防划伤垫片、垫块和外防划伤垫片充分接触。
之后，将工装的内加强板沿短圆筒的周向分别均匀安装到短圆筒的内侧壁上，内加强板的上部与短圆筒的内侧壁焊接固定，内加强板外伸部与大型法兰内侧壁和工件开口接头的内壁相抵；且，将工装的外加强板沿短圆筒的周向分别均匀安装到弯折部的外圆面上，外加强板第一突出部的上边与大型法兰盘体的下表面相抵，外加强板第二突出部与工件开口接头的外侧壁相抵，外加强板与弯折部的外圆面焊接固定，禁止内加强板和外加强板与大型法兰盘和工件开口接头焊接。
再之后，将工装的加强筋组件同心安装到短圆筒内，加强筋组件的长支撑条一端与端圆筒内侧壁焊接固定，加强筋组件长支撑条的外伸部与大型法兰的内侧壁相抵，禁止加强筋组件与大型法兰焊接。
最后，测量各样冲眼的距离并记录。
第四步，大型法兰与工件开口接头的焊接及热处理
一，对大型法兰颈部内侧与工件开口接头进行焊接
首先，采用加热工具对大型法兰进行预热，预热温度为100~180℃。
然后，大型法兰内均匀对称布置有不少于两名焊工，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰颈部内坡口与工件开口接头进行点焊，焊接一层后去除不少于一个内坡口内的点固块，需确保剩余内坡口内的点固块沿大型法兰周向均匀布置，点焊至少2层后除对大型法兰颈部内坡口内的所有点固块。
接着，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰颈部内坡口与工件开口接头进行对称、分段、同步焊接、直至大型法兰颈部内坡口与工件开口接头满焊，焊接层数为12~15层，每焊接一道，应测量大型法兰内侧壁各个样冲眼的距离并记录，确保收缩量差值≤0.5mm，焊缝焊接不能中断直至焊接完成。
之后，对焊缝进行后热处理，保温温度：350~400℃，保温时间：4h，升降温速度：60~80℃/h，热处理过程中向工装弯折部的进气口通入惰性气体。
之后，对大型法兰颈部与工件开口接头的焊接进行清根，清根前应进行预热，预热温度为100~180℃，清根方式是碳弧气刨。
最后，对大型法兰颈部内侧与工件开口接头的焊缝根部进行磁粉检测，磁粉检测的标准是NB/T 20328.5-2015。
二，大型法兰颈部外侧与工件开口接头的焊接及热处理
首先，采用加热工具对大型法兰进行预热，预热温度为100~180℃。
然后，大型法兰外均匀对称布置有不少于两名焊工，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰颈部外坡口与工件开口接口进行点焊，点焊一层后去除不少于一个外坡口内的点固块，需确保剩余外坡口内的点固块沿大型法兰周向均匀布置，点焊至少2层后除对大型法兰颈部外坡口内的所有点固块。
接着，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰颈部外坡口与工件开口接头进行对称、分段、同步焊接、直至大型法兰颈部外坡口与工件开口接头焊缝焊接至焊缝金属3/4，焊接层数为12~15层，每焊接一道，应测量大型法兰内侧壁各个样冲眼的距离并记录，确保收缩量差值≤0.5mm。
之后，对焊缝进行后热处理，保温温度：350~400℃，保温时间：4h，升降温速度：60~80℃/h，热处理过程中向工装弯折部的进气口通入惰性气体。
最后，将剩余的焊缝满焊后即可完成大型法兰颈部外侧与工件开口接头的焊接。
第五步，局部热处理
焊接完成后应立即进行局部热处理，保温温度：350~400℃，保温时间：4h，升降温速度：60~80℃，热处理过程中向工装弯折部的进气口通入惰性气体。
第六步，工装的拆除
先依次拆除所有的内加强板；然后，拆除加强筋组件；接着，依次拆除所有的外加强板；之后，依次拆除所有紧固件；最后，拆除短圆筒即可。
其中，所述第五步工装的拆除步骤后还包括第六步检查步骤：检查检查大型法兰是否氧化，如没有氧化即完成大型法兰的现场安装；如有氧化，采用抛光纤维轮去除，去除时避免划伤工件，即完成大型法兰的现场安装。
所述第四步中的预加热工具为远红外陶瓷片，加热速度56~80℃/h。
第四步中焊接时采用小的线能量，焊接层间温度≤200℃，焊条不摆动或稍微摆动，前6层焊接时采用直径为Φ3.2mm的焊条，其他焊层可以采用直径为Φ4.0mm的焊条焊接；焊接过程中，在每层焊道焊接完成后立即用圆头敲渣小锤均匀敲击焊缝金属，但在根部焊道、盖面焊道禁止锤击。
后处理和局部热处理的加热方式是在大型法兰的内外两侧安装履带式加热片，加热片中线位置距焊缝边缘下移1cm，履带式加热片的外侧均覆盖保温棉，冷却方式为保温棉内冷却；每片履带式加热片应安装一个热电偶，热电偶应安装在焊缝中心。
焊接方法是SMAW，焊接位置为横焊。
采取以上方案，具有以下优点：
由于本发明的大型法兰现场安装的工装及方法的工装包括短圆管，短圆管下端的四周有弯折部，短圆管内侧壁上沿其周向均布有内加强板，短圆管内有加强筋组件，该加强筋组件包括支撑环，支撑环与短圆管的内侧壁间有长支撑条，弯折部上沿其周向均布连接孔，弯折部有进气孔和出气孔，弯折部下端面的外边沿上沿其周向均布有垫块，垫块的下表面有外防划伤垫片，垫块内侧的弯折部下端面上有内防划伤垫片，连接孔对应的外防划伤垫片上、进气孔和出气孔对应的内防划伤垫片上均有让位孔，弯折部的外圆面上沿其周向均布有外加强板，垫块下方的外加强板内竖边上有向着短圆管内侧伸出的第一突出部，第一突出部下部向着短圆管内侧伸出的第二突出部。大型法兰现场安装的方法依次包括备料、大型法兰与工件的开口接头组对、安装工装、焊接、局部热处理和拆除工装。这种大型法兰现场工装在大型法兰的焊接和热处理过程中对大型法兰进行支撑，确保大型法兰在焊接和热处理过程中、大型法兰密封面的平面度和表面质量不会变差，从而保证了安全壳的密封性能，消除了因密封不好而出现的泄漏问题，避免了安全隐患。
附图说明
图1是本发明的大型法兰现场安装的工装的结构示意图；
图2是图1的A部放大图；
图3是本发明的大型法兰现场安装的工装中加强筋组件的立体示意图；
图4是本发明的大型法兰现场安装的工装的立体示意图；
图5是本发明的大型法兰现场安装的方法中点固定与大型法兰颈部和工件开口接头组装后的结构示意图；
图6是本发明的大型法兰现场安装的方法中点固定的分布示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1~4所示，本发明的大型法兰现场安装的工装包括竖向布置的短圆管1，短圆管1下端的四周有向外呈90弯曲的弯折部6，弯折部6下端面与短圆管1的下端面齐平。所述短圆管1内侧壁上沿其周向均布有内加强板4，内加强板4的板面沿短圆管1的径向布置，内加强板4的下部从短圆管1的下端伸出在外，内加强板4外伸部的长度大于大型法兰7的高度。所述短圆管1内有加强筋5组件，该加强筋5组件包括同心布置在短圆管1内的支撑环2，支撑环2与短圆管1的内侧壁间沿短圆管1的纵向均布有长支撑条3，长支撑条3均沿短圆管1的径向布置，长支撑条3一端固定在短圆管1的内侧壁上，且长支撑条3该端的下侧从短圆管1的下端伸出在外。所述弯折部6上沿其周向均布连接孔10，连接孔10的位置与大型法兰7螺栓孔的位置一一对应，大型法兰7的环形槽对应的弯折部6上均有进气孔和出气孔；所述弯折部6下端面的外边沿上沿其周向均布有垫块17，垫块17的下表面有外防划伤垫片11，垫块17内侧的弯折部6下端面上有内防划伤垫片12，所述连接孔10对应的外防划伤垫片11上、进气孔和出气孔对应的内防划伤垫片12上均有让位孔。所述弯折部6的外圆面上沿其周向均布有外加强板8，外加强板8的板面沿短圆管1的径向布置，所述垫块17下方的外加强板8内竖边上有向着短圆管1内侧伸出的第一突出部81，第一突出部81的上边到垫块17的距离等于大型法兰7外环边的厚度，第一突出部81下部向着短圆管1内侧伸出的第二突出部82，第二突出部82到短圆管1轴线的距离等于大型法兰7的内径，且第二突出部82到所述垫块17的距离大于大型法兰7的高度。所述短圆管1的外侧壁与弯折部6间沿它们的周向均布有加强筋5。相邻两个长支撑条3间有加强条15，加强条15与对应的短圆管1内侧壁间均有短支撑条14。所述长支撑条3呈管状，且其断面呈矩形，长支撑条3与所述内加强板4的数量一致，短圆管1的内侧壁对应的长支撑条3一端上有竖向缺口16，所述加强板呈一一对应状位于竖向缺口16内。
具体实施例1
一种大型法兰现场安装的方法包括如下步骤：
第一步，备料
根据工件需焊接大型法兰7的那个开口接头尺寸选取相应尺寸的大型法兰7；再根据大型法兰7尺寸选取上述的工装备用。
第二步，大型法兰7与工件的开口接头组对
首先，将大型法兰7的颈部朝下，吊装到工件的开口接头上，使大型法兰7颈部下端与开口接头的端面相抵。
接着，在大型法兰7颈部内坡口与工件开口接头9的端面间、大型法兰7颈部外坡口与工件开口接头9的端面间沿它们的周向均匀塞入点固块13进行固定，如图5和图6所示，组对时保证组对间隙均匀，组对间隙≤0.5mm，。
最后，在大型法兰7颈部的内侧壁和外侧壁上打样冲眼，且记录各样冲眼的距离，确保所有保证样冲眼在后续工作中清晰识别。
第三步，安装上述的大型法兰现场安装的工装
首先，将工装外防划伤垫片11和内防划伤垫片12分别同心放置到大型法兰7盘体上表面的外侧和内侧，使外防划伤垫片11上让位孔的位置与大型法兰7螺栓孔的位置一一对应；并将工装的垫块17沿外防划伤垫片11的周向均匀放置到外防划伤垫片11的上表面上，垫块17与外防划伤垫片11的让位孔间呈错位布置。
接着，将工装短圆筒的下端同心放置到大型法兰7盘体的上表面上，使工装的连接孔10与大型法兰7螺栓孔的位置一一对应。
然后，工装的连接孔10与对应的大型法兰7螺栓孔间均安装紧固件18螺栓连接并压紧，保证工装的短圆筒和弯折部6的下表面和大型法兰7的上表面将内防划伤垫片12、垫块17和外防划伤垫片11充分接触。
之后，将工装的内加强板4沿短圆筒的周向分别均匀安装到短圆筒的内侧壁上，内加强板4的上部与短圆筒的内侧壁焊接固定，内加强板4外伸部与大型法兰7内侧壁和工件开口接头9的内壁相抵；且，将工装的外加强板8沿短圆筒的周向分别均匀安装到弯折部6的外圆面上，外加强板8第一突出部81的上边与大型法兰7盘体的下表面相抵，外加强板8第二突出部82与工件开口接头9的外侧壁相抵，外加强板8与弯折部6的外圆面焊接固定，禁止内加强板4和外加强板8与大型法兰7盘和工件开口接头9焊接。
再之后，将工装的加强筋5组件同心安装到短圆筒内，加强筋5组件的长支撑条3一端与端圆筒内侧壁焊接固定，加强筋5组件长支撑条3的外伸部与大型法兰7的内侧壁相抵，禁止加强筋5组件与大型法兰7焊接。
最后，测量各样冲眼的距离并记录。
第四步，大型法兰7与工件开口接头9的焊接及热处理
一，对大型法兰7颈部内侧与工件开口接头9进行焊接
首先，采用远红外陶瓷片，对大型法兰7进行预热，加热速度56℃/h， 预热温度为100℃。
然后，大型法兰7内均匀对称布置有不少于两名焊工，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰7颈部内坡口与工件开口接头9进行点焊，焊接一层后去除不少于一个内坡口内的点固块13，需确保剩余内坡口内的点固块13沿大型法兰7周向均匀布置，点焊2层后除对大型法兰7颈部内坡口内的所有点固块13。
接着，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰7颈部内坡口与工件开口接头9进行对称、分段、同步焊接、直至大型法兰7颈部内坡口与工件开口接头9满焊，焊接层数为12层，每焊接一道，应测量大型法兰7内侧壁各个样冲眼的距离并记录，确保收缩量差值≤0.5mm，焊缝焊接不能中断直至焊接完成。
之后，对焊缝进行后热处理，保温温度：350℃，保温时间：4h，升降温速度：60℃/h，热处理过程中向工装弯折部6的进气口通入惰性气体。
之后，对大型法兰7颈部与工件开口接头9的焊接进行清根，清根前应进行预热，预热温度为100℃，清根方式是碳弧气刨。
最后，对大型法兰7颈部内侧与工件开口接头9的焊缝根部进行磁粉检测，磁粉检测的标准是NB/T 20328.5-2015。
二，大型法兰7颈部外侧与工件开口接头9的焊接及热处理
首先，采用远红外陶瓷片，对大型法兰7进行预热，加热速度56℃/h， 预热温度为100℃。
然后，大型法兰7外均匀对称布置有不少于两名焊工，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰7颈部外坡口与工件开口接口进行点焊，点焊一层后去除不少于一个外坡口内的点固块13，需确保剩余外坡口内的点固块13沿大型法兰7周向均匀布置，点焊2层后除对大型法兰7颈部外坡口内的所有点固块13。
接着，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰7颈部外坡口与工件开口接头9进行对称、分段、同步焊接、直至大型法兰7颈部外坡口与工件开口接头9焊缝焊接至焊缝金属3/4，焊接层数为12层，每焊接一道，应测量大型法兰7内侧壁各个样冲眼的距离并记录，确保收缩量差值≤0.5mm。
之后，对焊缝进行后热处理，保温温度：350℃，保温时间：4h，升降温速度：60℃/h，热处理过程中向工装弯折部6的进气口通入惰性气体。
最后，将剩余的焊缝满焊后即可完成大型法兰7颈部外侧与工件开口接头9的焊接。
第五步，局部热处理
焊接完成后应立即进行局部热处理，保温温度：350℃，保温时间：4h，升降温速度：60~80℃，热处理过程中向工装弯折部6的进气口通入惰性气体。
第六步，工装的拆除
先依次拆除所有的内加强板4；然后，拆除加强筋5组件；接着，依次拆除所有的外加强板8；之后，依次拆除所有紧固件18；最后，拆除短圆筒即可。
第七步，检查
检查大型法兰7是否氧化，如没有氧化即完成大型法兰7的现场安装；如有氧化，采用抛光纤维轮去除，去除时避免划伤工件，即完成大型法兰7的现场安装。
其中，焊接方法是SMAW，焊接位置为横焊。焊接时采用小的线能量，焊接层间温度≤200℃，焊条不摆动或稍微摆动，前6层焊接时采用直径为Φ3.2mm的焊条，其他焊层可以采用直径为Φ4.0mm的焊条焊接；焊接过程中，在每层焊道焊接完成后立即用圆头敲渣小锤均匀敲击焊缝金属，但在根部焊道、盖面焊道禁止锤击。
后处理和局部热处理的加热方式是在大型法兰7的内外两侧安装履带式加热片，加热片中线位置距焊缝边缘下移1cm，履带式加热片的外侧均覆盖保温棉，冷却方式为保温棉内冷却；每片履带式加热片应安装一个热电偶，热电偶应安装在焊缝中心。
具体实施例2
一种大型法兰现场安装的方法包括如下步骤：
第一步，备料
根据工件需焊接大型法兰7的那个开口接头尺寸选取相应尺寸的大型法兰7；再根据大型法兰7尺寸选取上述的工装备用。
第二步，大型法兰7与工件的开口接头组对
首先，将大型法兰7的颈部朝下，吊装到工件的开口接头上，使大型法兰7颈部下端与开口接头的端面相抵。
接着，在大型法兰7颈部内坡口与工件开口接头9的端面间、大型法兰7颈部外坡口与工件开口接头9的端面间沿它们的周向均匀塞入点固块13进行固定，如图5和图6所示，组对时保证组对间隙均匀，组对间隙≤0.5mm，。
最后，在大型法兰7颈部的内侧壁和外侧壁上打样冲眼，且记录各样冲眼的距离，确保所有保证样冲眼在后续工作中清晰识别。
第三步，安装上述的大型法兰现场安装的工装
首先，将工装外防划伤垫片11和内防划伤垫片12分别同心放置到大型法兰7盘体上表面的外侧和内侧，使外防划伤垫片11上让位孔的位置与大型法兰7螺栓孔的位置一一对应；并将工装的垫块17沿外防划伤垫片11的周向均匀放置到外防划伤垫片11的上表面上，垫块17与外防划伤垫片11的让位孔间呈错位布置。
接着，将工装短圆筒的下端同心放置到大型法兰7盘体的上表面上，使工装的连接孔10与大型法兰7螺栓孔的位置一一对应。
然后，工装的连接孔10与对应的大型法兰7螺栓孔间均安装紧固件18螺栓连接并压紧，保证工装的短圆筒和弯折部6的下表面和大型法兰7的上表面将内防划伤垫片12、垫块17和外防划伤垫片11充分接触。
之后，将工装的内加强板4沿短圆筒的周向分别均匀安装到短圆筒的内侧壁上，内加强板4的上部与短圆筒的内侧壁焊接固定，内加强板4外伸部与大型法兰7内侧壁和工件开口接头9的内壁相抵；且，将工装的外加强板8沿短圆筒的周向分别均匀安装到弯折部6的外圆面上，外加强板8第一突出部81的上边与大型法兰7盘体的下表面相抵，外加强板8第二突出部82与工件开口接头9的外侧壁相抵，外加强板8与弯折部6的外圆面焊接固定，禁止内加强板4和外加强板8与大型法兰7盘和工件开口接头9焊接。
再之后，将工装的加强筋5组件同心安装到短圆筒内，加强筋5组件的长支撑条3一端与端圆筒内侧壁焊接固定，加强筋5组件长支撑条3的外伸部与大型法兰7的内侧壁相抵，禁止加强筋5组件与大型法兰7焊接。
最后，测量各样冲眼的距离并记录。
第四步，大型法兰7与工件开口接头9的焊接及热处理
一，对大型法兰7颈部内侧与工件开口接头9进行焊接
首先，采用远红外陶瓷片对大型法兰7进行预热，加热速度80℃/h，预热温度为100~180℃。
然后，大型法兰7内均匀对称布置有不少于两名焊工，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰7颈部内坡口与工件开口接头9进行点焊，焊接一层后去除不少于一个内坡口内的点固块13，需确保剩余内坡口内的点固块13沿大型法兰7周向均匀布置，点焊5层后除对大型法兰7颈部内坡口内的所有点固块13。
接着，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰7颈部内坡口与工件开口接头9进行对称、分段、同步焊接、直至大型法兰7颈部内坡口与工件开口接头9满焊，焊接层数为15层，每焊接一道，应测量大型法兰7内侧壁各个样冲眼的距离并记录，确保收缩量差值≤0.5mm，焊缝焊接不能中断直至焊接完成。
之后，对焊缝进行后热处理，保温温度：400℃，保温时间：4h，升降温速度：80℃/h，热处理过程中向工装弯折部6的进气口通入惰性气体。
之后，对大型法兰7颈部与工件开口接头9的焊接进行清根，清根前应进行预热，预热温度为180℃，清根方式是碳弧气刨。
最后，对大型法兰7颈部内侧与工件开口接头9的焊缝根部进行磁粉检测，磁粉检测的标准是NB/T 20328.5-2015。
二，大型法兰7颈部外侧与工件开口接头9的焊接及热处理
首先，采用远红外陶瓷片对大型法兰7进行预热，加热速度80℃/h，预热温度为180℃。
然后，大型法兰7外均匀对称布置有不少于两名焊工，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰7颈部外坡口与工件开口接口进行点焊，点焊一层后去除不少于一个外坡口内的点固块13，需确保剩余外坡口内的点固块13沿大型法兰7周向均匀布置，点焊至少2层后除对大型法兰7颈部外坡口内的所有点固块13。
接着，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰7颈部外坡口与工件开口接头9进行对称、分段、同步焊接、直至大型法兰7颈部外坡口与工件开口接头9焊缝焊接至焊缝金属3/4，焊接层数为15层，每焊接一道，应测量大型法兰7内侧壁各个样冲眼的距离并记录，确保收缩量差值≤0.5mm。
之后，对焊缝进行后热处理，保温温度：400℃，保温时间：4h，升降温速度：80℃/h，热处理过程中向工装弯折部6的进气口通入惰性气体。
最后，将剩余的焊缝满焊后即可完成大型法兰7颈部外侧与工件开口接头9的焊接。
第五步，局部热处理
焊接完成后应立即进行局部热处理，保温温度：400℃，保温时间：4h，升降温速度：80℃，热处理过程中向工装弯折部6的进气口通入惰性气体。
第六步，工装的拆除
先依次拆除所有的内加强板4；然后，拆除加强筋5组件；接着，依次拆除所有的外加强板8；之后，依次拆除所有紧固件18；最后，拆除短圆筒即可。
第七步，检查
检查大型法兰7是否氧化，如没有氧化即完成大型法兰7的现场安装；如有氧化，采用抛光纤维轮去除，去除时避免划伤工件，即完成大型法兰7的现场安装。
其中，焊接方法是SMAW，焊接位置为横焊。焊接时采用小的线能量，焊接层间温度≤200℃，焊条不摆动或稍微摆动，前6层焊接时采用直径为Φ3.2mm的焊条，其他焊层可以采用直径为Φ4.0mm的焊条焊接；焊接过程中，在每层焊道焊接完成后立即用圆头敲渣小锤均匀敲击焊缝金属，但在根部焊道、盖面焊道禁止锤击。
后处理和局部热处理的加热方式是在大型法兰7的内外两侧安装履带式加热片，加热片中线位置距焊缝边缘下移1cm，履带式加热片的外侧均覆盖保温棉，冷却方式为保温棉内冷却；每片履带式加热片应安装一个热电偶，热电偶应安装在焊缝中心。
本发明的工装结构简单，容易制作，安装与拆卸方便快速，工装与换料盖法兰没有焊接，避免母材受损伤，去除工装时无需进行无损检测。本发明可以控制焊接及热处理时，换料盖法兰平的面度、椭圆度及保护换料盖法兰密封面的表面质量。本发明可以在保证焊接质量的前提下，减少焊接量，本发明在焊缝附近均匀的施加与焊缝向内收缩相反的力，减小变形；本发明可以在符合热处理在符合相关标准的前提下，降低热处理温度且分阶段进行热处理，避免热处理温度过高导致换料盖法兰密封面氧化。
本发明的根据环焊缝焊接时变形的一般趋势，利用焊接工装及点固块13对焊接接头进行刚性固定。焊缝的变形与焊接填充量及焊接工序关系很大，因此通过设计合理的坡口尺寸及采取多人同时焊接，减小焊接变形及保证焊接变形一致。利用热处理释放应力减小焊接变形，同时应防止加热不均匀导致的变形，采取法兰内外两侧加热保证温度的均匀性。通过多次后热处理代替高温回火热处理，在符合相关标准的条件下，避免高温对法兰表面的氧化。利用紫铜制成内防划伤垫片12，紫铜易氧化的特性及采取惰性气体的保护法法兰密封面表面。
Claims (10)
1.一种大型法兰现场安装的工装，其特征在于包括竖向布置的短圆管（1），短圆管（1）下端的四周有向外呈90弯曲的弯折部（6），弯折部（6）下端面与短圆管（1）的下端面齐平；所述短圆管（1）内侧壁上沿其周向均布有内加强板（4），内加强板（4）的板面沿短圆管（1）的径向布置，内加强板（4）的下部从短圆管（1）的下端伸出在外，内加强板（4）外伸部的长度大于大型法兰（7）的高度；所述短圆管（1）内有加强筋（5）组件，该加强筋（5）组件包括同心布置在短圆管（1）内的支撑环（2），支撑环（2）与短圆管（1）的内侧壁间沿短圆管（1）的纵向均布有长支撑条（3），长支撑条（3）均沿短圆管（1）的径向布置，长支撑条（3）一端固定在短圆管（1）的内侧壁上，且长支撑条（3）该端的下侧从短圆管（1）的下端伸出在外；所述弯折部（6）上沿其周向均布连接孔（10），连接孔（10）的位置与大型法兰（7）螺栓孔的位置一一对应，大型法兰（7）的环形槽对应的弯折部（6）上均有进气孔和出气孔；所述弯折部（6）下端面的外边沿上沿其周向均布有垫块（17），垫块（17）的下表面有外防划伤垫片（11），垫块（17）内侧的弯折部（6）下端面上有内防划伤垫片（12），所述连接孔（10）对应的外防划伤垫片（11）上、进气孔和出气孔对应的内防划伤垫片（12）上均有让位孔；所述弯折部（6）的外圆面上沿其周向均布有外加强板（8），外加强板（8）的板面沿短圆管（1）的径向布置，所述垫块（17）下方的外加强板（8）内竖边上有向着短圆管（1）内侧伸出的第一突出部（81），第一突出部（81）的上边到垫块（17）的距离等于大型法兰（7）外环边的厚度，第一突出部（81）下部向着短圆管（1）内侧伸出的第二突出部（82），第二突出部（82）到短圆管（1）轴线的距离等于大型法兰（7）的内径，且第二突出部（82）到所述垫块（17）的距离大于大型法兰（7）的高度。
2.如权利要求1所述的大型法兰现场安装的工装，其特征在于所述短圆管（1）的外侧壁与弯折部（6）间沿它们的周向均布有加强筋（5）。
3.如权利要求1所述的大型法兰现场安装的工装，其特征在于相邻两个长支撑条（3）间有加强条（15），加强条（15）与对应的短圆管（1）内侧壁间均有短支撑条（14）。
4.如权利要求1~3中任一项所述的大型法兰现场安装的工装，其特征在于所述长支撑条（3）呈管状，且其断面呈矩形，长支撑条（3）与所述内加强板（4）的数量一致，短圆管（1）的内侧壁对应的长支撑条（3）一端上有竖向缺口（16），所述加强板呈一一对应状位于竖向缺口（16）内。
5.一种大型法兰现场安装的方法，其特征在于包括如下步骤：
第一步，备料
根据工件需焊接大型法兰（7）的那个开口接头尺寸选取相应尺寸的大型法兰（7）；再根据大型法兰（7）尺寸选取如权利要求1的工装备用；
第二步，大型法兰（7）与工件的开口接头组对
首先，将大型法兰（7）的颈部朝下，吊装到工件的开口接头上，使大型法兰（7）颈部下端与开口接头的端面相抵；
接着，在大型法兰（7）颈部内坡口与工件开口接头（9）的端面间、大型法兰（7）颈部外坡口与工件开口接头（9）的端面间沿它们的周向均匀塞入点固块（13）进行固定，保证组对间隙均匀，组对间隙≤0.5mm；
最后，在大型法兰（7）颈部的内侧壁和外侧壁上打样冲眼，且记录各样冲眼的距离，确保所有保证样冲眼在后续工作中清晰识别；
第三步，安装如权利要求1所述的大型法兰现场安装的工装
首先，将工装外防划伤垫片（11）和内防划伤垫片（12）分别同心放置到大型法兰（7）盘体上表面的外侧和内侧，使外防划伤垫片（11）上让位孔的位置与大型法兰（7）螺栓孔的位置一一对应；并将工装的垫块（17）沿外防划伤垫片（11）的周向均匀放置到外防划伤垫片（11）的上表面上，垫块（17）与外防划伤垫片（11）的让位孔间呈错位布置；
接着，将工装短圆筒的下端同心放置到大型法兰（7）盘体的上表面上，使工装的连接孔（10）与大型法兰（7）螺栓孔的位置一一对应；
然后，工装的连接孔（10）与对应的大型法兰（7）螺栓孔间均安装紧固件（18）连接并压紧，保证工装的短圆筒和弯折部（6）的下表面和大型法兰（7）的上表面将内防划伤垫片（12）、垫块（17）和外防划伤垫片（11）充分接触；
之后，将工装的内加强板（4）沿短圆筒的周向分别均匀安装到短圆筒的内侧壁上，内加强板（4）的上部与短圆筒的内侧壁焊接固定，内加强板（4）外伸部与大型法兰（7）内侧壁和工件开口接头（9）的内壁相抵；且，将工装的外加强板（8）沿短圆筒的周向分别均匀安装到弯折部（6）的外圆面上，外加强板（8）第一突出部（81）的上边与大型法兰（7）盘体的下表面相抵，外加强板（8）第二突出部（82）与工件开口接头（9）的外侧壁相抵，外加强板（8）与弯折部（6）的外圆面焊接固定，禁止内加强板（4）和外加强板（8）与大型法兰（7）盘和工件开口接头（9）焊接；
再之后，将工装的加强筋（5）组件同心安装到短圆筒内，加强筋（5）组件的长支撑条（3）一端与端圆筒内侧壁焊接固定，加强筋（5）组件长支撑条（3）的外伸部与大型法兰（7）的内侧壁相抵，禁止加强筋（5）组件与大型法兰（7）焊接；
最后，测量各样冲眼的距离并记录；
第四步，大型法兰（7）与工件开口接头（9）的焊接及热处理
一，对大型法兰（7）颈部内侧与工件开口接头（9）进行焊接
首先，采用加热工具对大型法兰（7）进行预热，预热温度为100~180℃；
然后，大型法兰（7）内均匀对称布置有不少于两名焊工，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰（7）颈部内坡口与工件开口接头（9）进行点焊，焊接一层后去除不少于一个内坡口内的点固块（13），需确保剩余内坡口内的点固块（13）沿大型法兰（7）周向均匀布置，点焊至少2层后除对大型法兰（7）颈部内坡口内的所有点固块（13）；
接着，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰（7）颈部内坡口与工件开口接头（9）进行对称、分段、同步焊接、直至大型法兰（7）颈部内坡口与工件开口接头（9）满焊，焊接层数为12~15层，每焊接一道，应测量大型法兰（7）内侧壁各个样冲眼的距离并记录，确保收缩量差值≤0.5mm，焊缝焊接不能中断直至焊接完成；
之后，对焊缝进行后热处理，保温温度：350~400℃，保温时间：4h，升降温速度：60~80℃，热处理过程中向工装弯折部（6）的进气口通入惰性气体；
之后，对大型法兰（7）颈部与工件开口接头（9）的焊接进行清根，清根前应进行预热，预热温度为100~180℃，清根方式是碳弧气刨；
最后，对大型法兰（7）颈部内侧与工件开口接头（9）的焊缝根部进行磁粉检测，磁粉检测的标准是NB/T 20328.5-2015；
二，大型法兰（7）颈部外侧与工件开口接头（9）的焊接及热处理
首先，采用加热工具对大型法兰（7）进行预热，预热温度为100~180℃；
然后，大型法兰（7）外均匀对称布置有不少于两名焊工，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰（7）颈部外坡口与工件开口接口进行点焊，点焊一层后去除不少于一个外坡口内的点固块（13），需确保剩余外坡口内的点固块（13）沿大型法兰（7）周向均匀布置，点焊至少2层后除对大型法兰（7）颈部外坡口内的所有点固块（13）；
接着，所有焊工采用相同的工艺参数、相同规格的焊材对大型法兰（7）颈部外坡口与工件开口接头（9）进行对称、分段、同步焊接、直至大型法兰（7）颈部外坡口与工件开口接头（9）焊缝焊接至焊缝金属3/4，焊接层数为12~15层，每焊接一道，应测量大型法兰（7）内侧壁各个样冲眼的距离并记录，确保收缩量差值≤0.5mm；
之后，对焊缝进行后热处理，保温温度：350~400℃，保温时间：4h，升降温速度：60~80℃，热处理过程中向工装弯折部（6）的进气口通入惰性气体；
最后，将剩余的焊缝满焊后即可完成大型法兰（7）颈部外侧与工件开口接头（9）的焊接；
第五步，局部热处理
焊接完成后应立即进行局部热处理，保温温度：350~400℃，保温时间：4h，升降温速度：60~80℃，热处理过程中向工装弯折部（6）的进气口通入惰性气体；
第六步，工装的拆除
先依次拆除所有的内加强板（4）；然后，拆除加强筋（5）组件；接着，依次拆除所有的外加强板（8）；之后，依次拆除所有紧固件（18）；最后，拆除短圆筒即可。
6.如权利要求5所述的大型法兰现场安装的方法，其特征在于所述第五步工装的拆除步骤后还包括第六步检查步骤：检查检查大型法兰（7）是否氧化，如没有氧化即完成大型法兰（7）的现场安装；如有氧化，采用抛光纤维轮去除，去除时避免划伤工件，即完成大型法兰（7）的现场安装。
7.如权利要求5所述的大型法兰现场安装的方法，其特征在于所述第四步中的预加热工具为远红外陶瓷片，加热速度56~80℃/h。
8.如权利要求5所述的大型法兰现场安装的方法，其特征在于第四步中焊接时采用小的线能量，焊接层间温度≤200℃，焊条不摆动或稍微摆动，前6层焊接时采用直径为Φ3.2mm的焊条，其他焊层可以采用直径为Φ4.0mm的焊条焊接；焊接过程中，在每层焊道焊接完成后立即用圆头敲渣小锤均匀敲击焊缝金属，但在根部焊道、盖面焊道禁止锤击。
9.如权利要求5所述的大型法兰现场安装的方法，其特征在于后处理和局部热处理的加热方式是在大型法兰（7）的内外两侧安装履带式加热片，加热片中线位置距焊缝边缘下移1cm，履带式加热片的外侧均覆盖保温棉，冷却方式为保温棉内冷却；每片履带式加热片应安装一个热电偶，热电偶应安装在焊缝中心。
10.如权利要求5~9中任一项所述的大型法兰现场安装的方法，其特征在于焊接方法是SMAW，焊接位置为横焊。
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| CN115945817A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-04-11 | 青岛兰石重型机械设备有限公司 | 一种用于超大型pta结晶器的搅拌口法兰平面度控制工艺 |
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| CN112935609B (zh) | 2024-04-02 |
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