CN113800936A - 一种大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，涉及焊接技术领域。该方法包括以下步骤：焊前准备，清除工件表面的杂质，所述杂质包括油污、金属屑和氧化膜中的一种或其组合。衬垫粘贴，将陶瓷衬垫紧密贴合地安装于所述工件上，陶瓷衬垫和陶瓷衬垫斜接处相互推紧。焊接，采用氩弧单面焊打底层焊对工件进行焊接。该方法通过陶瓷衬垫作为衬托，使焊缝强制成形，避免了清根、仰焊及狭窄封闭的环境内作业，减轻了焊工劳动强度，提高焊接质量；同时，氩弧焊使用焊丝做电极，允许使用的电流密度较高，因此熔深大，熔敷速度快；生产效率比TIG焊高，厚大焊件变形比TIG小；陶瓷衬垫配合熔化及氩弧焊焊接，无论是焊接效率，焊接质量有显著的提高。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法。
背景技术
储罐是一种用以存放酸碱、醇、气体、液态等提炼的化学物质的罐体。储罐根据材质不同大体上有：聚乙烯储罐、聚丙烯储罐、玻璃钢储罐、陶瓷储罐、橡胶储罐、不锈钢储罐等。
现有的储罐大都需要焊接技术来对板材进行加工。焊接技术是现代工业中不可取代的加工手段，其种类繁多，但是在现有的储罐焊接的工艺中，其均不具备良好的生产效率、自动化程度和适用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，解决现有技术的不足，其通过陶瓷衬垫作为衬托，使焊缝强制成形，避免了清根、仰焊及狭窄封闭的环境内作业，减轻了焊工劳动强度，提高焊接质量；同时，氩弧焊使用焊丝做电极，允许使用的电流密度较高，因此熔深大，熔敷速度快；生产效率比TIG焊高，厚大焊件变形比TIG小；陶瓷衬垫配合熔化及氩弧焊焊接，无论是焊接效率，焊接质量都有更显著的提高。
本发明的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，包括以下步骤：
焊前准备步骤，清除工件表面的杂质，所述杂质包括油污、金属屑和氧化膜中的一种或其组合；
衬垫粘贴步骤，将陶瓷衬垫紧密贴合地安装于所述工件上，陶瓷衬垫和陶瓷衬垫斜接处相互推紧；
焊接步骤，采用氩弧单面焊打底层焊对工件进行焊接。
该大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法通过陶瓷衬垫作为衬托，使焊缝强制成形，避免了清根、仰焊及狭窄封闭的环境内作业，减轻了焊工劳动强度，提高焊接质量；同时，氩弧焊使用焊丝做电极，允许使用的电流密度较高，因此熔深大，熔敷速度快；生产效率比TIG焊高，厚大焊件变形比TIG小；陶瓷衬垫配合熔化及氩弧焊焊接，无论是焊接效率，焊接质量都有更显著的提高。
在本发明的一些实施例中，在衬垫粘贴步骤前还包括：
衬垫处理步骤，选取成形槽宽度为10mm，深度为1.2mm的陶瓷块，将所述陶瓷块在120℃下烘焙1h～1.5h后，获得所述陶瓷衬垫。
对陶瓷衬垫进行烘焙预先烘焙，可以使得焊接时的陶瓷衬垫使用效果更为优良，不会在使用时出现温差过大，影响其拖衬效果。
在本发明的一些实施例中，在将陶瓷衬垫紧密贴合地安装于所述工件上，陶瓷衬垫和陶瓷衬垫斜接处相互推紧的步骤前包括：
将所述陶瓷衬垫的中心线和焊缝中部对中。
陶瓷衬垫中间会有一条红色的对准线，将陶瓷衬垫粘贴前将其对应到焊缝中间，则可以使得陶瓷衬垫和焊缝对称设置，焊缝两侧的陶瓷衬垫大小相同，利于后续焊接。
在本发明的一些实施例中，在采用氩弧单面焊打底层焊对工件进行焊接的步骤中包括：
焊接时，按照预设参数调整焊接参数，然后在试板下端引燃电弧，使焊枪在焊縫中心处做月牙形横向摆动；
其中，当电弧超过定位焊缝时产生熔孔，焊接过程中始终保持在所述熔孔边缘比下坡口边缘大0.5mm～1mm；电弧摆动时，电弧的位置始终低于所述熔孔最低点0.5mm～1mm，以月牙的形式进行摆动，摆动超过上坡口边的1mm～2mm，以保证坡口内金属填充饱满。
具体的，停弧或打底焊结束时，焊丝不能立马离开弧坑，以防止产生缩孔及气孔，重新引弧应采用热接法接头，即前一次熄弧后，待熔池尚未冷却，随即引弧开始正常焊接。如熔池已完全冷却，需重新引弧前，必须用砂轮对弧坑进行修整，使弧坑形成圆滑过渡状，然后再引弧进行正常焊接。焊接过程中，任何一层或一道的焊接必须从引弧板的坡口起点焊接，焊縫的终点收弧需焊至熄弧板的坡口终止。
在本发明的一些实施例中，在采用氩弧单面焊打底层焊对工件进行焊接的步骤后还包括：
背面焊缝处理步骤，在所述焊接步骤后，对背面焊缝进行检测；
当所述背面焊缝不成型时，对不成型部分采用碳刨清根，然后用手工焊或CO2半自动焊修补；当所述背面焊缝成形余高小于1mm时，采用手工焊或CO2半自动焊加焊，并用砂轮修磨光顺；当所述背面焊缝成形余高大于5mm时，采用碳刨或砂轮修磨；当出现焊瘤咬边，且焊瘤除去咬边深度大于0.5mm时，采用碳刨或砂轮修磨，咬边部分选用手工焊或CO2半自动焊修补，并用砂轮修磨光顺；当出现缩孔时，采用碳刨去除,然后用手工焊或CO2半自动焊修补。
在本发明的一些实施例中，在背面焊缝处理步骤后还包括：
无损检查步骤，对焊接完成的工件采用射线探伤检测进行检查，若检查后的工件满足预设要求，则将检查后的工件运送至下道工序中；若检查后的工件不满足预设要求，则将检查后的工件进行返修，重复所述衬垫粘贴步骤和所述焊接步骤。
在本发明的一些实施例中，在所述无损检查步骤之前还包括：
密封性试验，所述密封性试验包括水压试验、气密性试验和真空试验。
在本发明的一些实施例中，在焊前准备步骤中还包括：
焊条烘焙步骤，将焊条置入烘箱中，在80℃～100℃下烘焙1h～2h。
在本发明的一些实施例中，所述陶瓷衬垫为SCA3陶瓷衬垫。
在本发明的一些实施例中，所述工件之间的坡口角度为50°～60°
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
1)通过陶瓷衬垫作为衬托，使焊缝强制成形，避免了清根、仰焊及狭窄封闭的环境内作业，减轻了焊工劳动强度，提高焊接质量；
2)同时，氩弧焊使用焊丝做电极，允许使用的电流密度较高，因此熔深大，熔敷速度快；生产效率比TIG焊高，厚大焊件变形比TIG小；陶瓷衬垫配合熔化及氩弧焊焊接，无论是焊接效率，焊接质量都有更显著的提高；
3)该工艺可以焊接薄板也可以焊接中等厚度和大厚度的板材，适合长焊缝的焊接，如储罐焊接等，更容易实现自动化焊接；
4)熔化极氩弧焊的的电弧是明弧，焊接过程参数稳定，易于检测及控制，因此更容易实现自动化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
请参照图1，本实施例提供了一种大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，其包括以下步骤：
S100，焊前准备步骤，清除工件表面的杂质，杂质包括油污、金属屑和氧化膜中的一种或其组合；
S200，衬垫粘贴步骤，将陶瓷衬垫紧密贴合地安装于工件上，陶瓷衬垫和陶瓷衬垫斜接处相互推紧；
S300，焊接步骤，采用氩弧单面焊打底层焊对工件进行焊接。
在步骤S100中，焊接前清除工件表面的油污、金属屑、氧化膜及其他污物，尤其是板材边缘30mm范围内的待焊部位，彻底清理干净后能防止焊接时产生焊接的缺陷。
在步骤S200中，将陶瓷衬垫紧密贴合地安装于工件上，陶瓷衬垫和陶瓷衬垫斜接处相互推紧能保证陶瓷衬垫的衬托效果，使其和钢板之间连接更为紧密。
在步骤S300中，采用氩弧单面焊打底层焊对工件进行焊接。
熔化极氩弧焊的的电弧是明弧，焊接过程参数稳定，易于检测及控制，因此更容易实现自动化。同时，氩弧焊使用焊丝做电极，允许使用的电流密度较高，因此熔深大，熔敷速度快；生产效率比TIG焊高，厚大焊件变形比TIG小；陶瓷衬垫配合熔化及氩弧焊焊接，无论是焊接效率，焊接质量都有更显著的提高。
在实际工况环境下，氩弧单面焊打底层焊接时，焊接电流按焊接参数严格控制，以防止产生裂纹；打底层焊接中，坡口两根趾应完全熔透，对于坡口间隙较大时，可进行适当的手势摆动，两根趾处略作停顿，以确保焊缝背面成型良好；在打底层焊接中，由于各种原因需作停顿时，重新引弧应采用热接法接头，即前一次熄弧后，待熔池尚未冷却，随即引弧开始正常焊接。如熔池已完全冷却，需重新引弧前，必须用砂轮对弧坑进行修整，使弧坑形成圆滑过渡状，然后再引弧进行正常焊接。焊接过程中，任何一层或一道的焊接必须从引弧板的坡口起点焊接，焊縫的终点收弧需焊至熄弧板的坡口终止。
在步骤S200前还包括步骤S150衬垫处理步骤。
该步骤中，选取成形槽宽度为10mm，深度为1.2mm的陶瓷块，将陶瓷块在120℃下烘焙1h～1.5h后，获得陶瓷衬垫，可以理解的是，对陶瓷衬垫进行烘焙预先烘焙，可以使得焊接时的陶瓷衬垫使用效果更为优良，不会在使用时出现温差过大，影响其拖衬效果。
在步骤S150和S200之间还包括步骤S180对中步骤。
在该步骤中，将陶瓷衬垫的中心线和焊缝中部对中。可以理解的是，陶瓷衬垫中间会有一条红色的对准线，将陶瓷衬垫粘贴前将其对应到焊缝中间，则可以使得陶瓷衬垫和焊缝对称设置，焊缝两侧的陶瓷衬垫大小相同，利于后续焊接。
在本实施例中，在步骤S300采用氩弧单面焊打底层焊对工件进行焊接的步骤中包括：
焊接时，按照预设参数调整焊接参数，然后在试板下端引燃电弧，使焊枪在焊縫中心处做月牙形横向摆动；
其中，当电弧超过定位焊缝时产生熔孔，焊接过程中始终保持在熔孔边缘比下坡口边缘大0.5mm～1mm；电弧摆动时，电弧的位置始终低于熔孔最低点0.5mm～1mm，以月牙的形式进行摆动，摆动超过上坡口边的1mm～2mm，以保证坡口内金属填充饱满。
实际作业工程中，坡口根部间隙的大小直接影响反面焊缝的宽窄和余高的大小，同时对焊接过程的稳定性也会产生一定的影响。在本实施例中，选取其间隙的范围值为3～7mm，在此范围内容易得到良好的背面焊缝成形。若间隙较大，则需通过调整焊接操作手法来弥补，可以获得良好的背面成形。若间隙很小或没有间隙，则需要采用大电流、降低电弧及焊接速度，并使在熔池前部直接加热母材，以保证焊缝根部熔透，反面焊缝仍可保证美观平整、无咬边、未熔合及焊不透现象。
同时，在具体施工中还需要对坡口角度进行检测，坡口角度在50～60°时为最佳，其可以影响反面成形、融合性及精度，还可以提高焊接电弧的稳定性。
在具体施工时，钢板和钢板之间需要满足一定的间隙，间隙的大小影响衬垫的安装、贴合，以及反面焊缝的对称性与焊缝根部的融合性。专用罐区项目现场使用的衬垫属于硬衬垫，间隙超过3mm时，衬垫与储罐壁板的贴合性较差，熔化的铁水容易从较低的一侧流漏，焊缝向较低一侧倾斜；而较高一侧出现融合不良、产生凹凸、焊缝不对称，从而影响接头的机械性能和承载能力。衬垫由许多小陶瓷块拼接而成，具有一定的柔性，因此，间隙小于3mm时，对反面焊接质量影响不大，完全可以满足施工现场及相关规范的要求。本实施例中，选择将间隙控制到0-3mm。
在具体施工时，还需要对坡口的钝边高度进行控制。钝边高度主要影响焊缝根部的熔透性及反面焊缝的成形质量。如果坡囗的钝边高度过大，超过3mm，母材的散热作用加强.焊缝根部容易出现熔合不良、产生凹凸、脉纹、反面焊缝与母材过渡处粗糙，焊缝表面质量恶化。钝边高度较小，则有利于坡口根部熔透.反面焊缝成形得到改善。本实施例中，选择将坡口的钝边高度控制到0-3mm
请再次参照图1，在本实施例中，还包括步骤S400背面焊缝处理步骤。
该步骤位于焊接步骤后，用于对背面焊缝进行检测。
当背面焊缝不成型时，对不成型部分采用碳刨清根，然后用手工焊或CO2半自动焊修补；当背面焊缝成形余高小于1mm时，采用手工焊或CO2半自动焊加焊，并用砂轮修磨光顺；当背面焊缝成形余高大于5mm时，采用碳刨或砂轮修磨；当出现焊瘤咬边，且焊瘤除去咬边深度大于0.5mm时，采用碳刨或砂轮修磨，咬边部分选用手工焊或CO2半自动焊修补，并用砂轮修磨光顺；当出现缩孔时，采用碳刨去除,然后用手工焊或CO2半自动焊修补。
值得说明的是，对背面焊缝处理，能提高背面的成型效果，保障该工艺施工后的施工效果。
请再次参照图1，在本实施例中，还包括步骤S500质检步骤。
其中，质检步骤包括外观检查、密封性试验和无损检查。外观检查即指用肉眼或放大镜观察是否有缺陷，如咬边、烧穿、未悍透及裂纹等，检查焊缝外形尺寸。
密封性试验有：水压试验、气密性试验和真空试验。水压试验用来检查焊缝的密封性，是焊缝中用的最多的一种密封性试验。气压试验比水压试更灵敏迅速，多用于检查低压容器及管道的密封性。将压缩空气通入容器内，焊缝表面涂抹肥皂水，如果肥皂泡显现，即为缺陷所在。真空试验是指在储罐底板进行真空箱试验。
无损检查步骤只是对对焊接完成的工件采用射线探伤检测进行检查，若检查后的工件满足预设要求，则将检查后的工件运送至下道工序中；若检查后的工件不满足预设要求，则将检查后的工件进行返修，重复衬垫粘贴步骤和焊接步骤。
在本实施例中，还包括焊条烘焙步骤，其将焊条置入烘箱中，在80℃～100℃下烘焙1h～2h，随取随用，保证焊条的使用工况和效果。
同时，上述中提到的陶瓷衬垫在本实施例中优选为SCA3陶瓷衬垫。
综上，本发明的实施例提供了一种大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法。该大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法包括以下步骤：焊前准备步骤，清除工件表面的杂质，杂质包括油污、金属屑和氧化膜中的一种或其组合；衬垫粘贴步骤，将陶瓷衬垫紧密贴合地安装于工件上，陶瓷衬垫和陶瓷衬垫斜接处相互推紧；焊接步骤，采用氩弧单面焊打底层焊对工件进行焊接。该大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法通过陶瓷衬垫作为衬托，使焊缝强制成形，避免了清根、仰焊及狭窄封闭的环境内作业，减轻了焊工劳动强度，提高焊接质量；同时，氩弧焊使用焊丝做电极，允许使用的电流密度较高，因此熔深大，熔敷速度快；生产效率比TIG焊高，厚大焊件变形比TIG小；陶瓷衬垫配合熔化及氩弧焊焊接，无论是焊接效率，焊接质量都有更显著的提高。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
焊前准备步骤，清除工件表面的杂质，所述杂质包括油污、金属屑和氧化膜中的一种或其组合；
衬垫粘贴步骤，将陶瓷衬垫紧密贴合地安装于所述工件上，陶瓷衬垫和陶瓷衬垫斜接处相互推紧；
焊接步骤，采用氩弧单面焊打底层焊对工件进行焊接。
2.根据权利要求1所述的大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，其特征在于，在衬垫粘贴步骤前还包括：
衬垫处理步骤，选取成形槽宽度为10mm，深度为1.2mm的陶瓷块，将所述陶瓷块在120℃下烘焙1h～1.5h后，获得所述陶瓷衬垫。
3.根据权利要求1所述的大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，其特征在于，在将陶瓷衬垫紧密贴合地安装于所述工件上，陶瓷衬垫和陶瓷衬垫斜接处相互推紧的步骤前包括：
将所述陶瓷衬垫的中心线和焊缝中部对中。
4.根据权利要求1所述的大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，其特征在于，在采用氩弧单面焊打底层焊对工件进行焊接的步骤中包括：
焊接时，按照预设参数调整焊接参数，然后在试板下端引燃电弧，使焊枪在焊縫中心处做月牙形横向摆动；
其中，当电弧超过定位焊缝时产生熔孔，焊接过程中始终保持在所述熔孔边缘比下坡口边缘大0.5mm～1mm；电弧摆动时，电弧的位置始终低于所述熔孔最低点0.5mm～1mm，以月牙的形式进行摆动，摆动超过上坡口边的1mm～2mm，以保证坡口内金属填充饱满。
5.根据权利要求1所述的大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，其特征在于，在采用氩弧单面焊打底层焊对工件进行焊接的步骤后还包括：
背面焊缝处理步骤，在所述焊接步骤后，对背面焊缝进行检测；
当所述背面焊缝不成型时，对不成型部分采用碳刨清根，然后用手工焊或CO2半自动焊修补；当所述背面焊缝成形余高小于1mm时，采用手工焊或CO2半自动焊加焊，并用砂轮修磨光顺；当所述背面焊缝成形余高大于5mm时，采用碳刨或砂轮修磨；当出现焊瘤咬边，且焊瘤除去咬边深度大于0.5mm时，采用碳刨或砂轮修磨，咬边部分选用手工焊或CO2半自动焊修补，并用砂轮修磨光顺；当出现缩孔时，采用碳刨去除,然后用手工焊或CO2半自动焊修补。
6.根据权利要求4所述的大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，其特征在于，在背面焊缝处理步骤后还包括：
无损检查步骤，对焊接完成的工件采用射线探伤检测进行检查，若检查后的工件满足预设要求，则将检查后的工件运送至下道工序中；若检查后的工件不满足预设要求，则将检查后的工件进行返修，重复所述衬垫粘贴步骤和所述焊接步骤。
7.根据权利要求6所述的大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，其特征在于，在所述无损检查步骤之前还包括：
密封性试验，所述密封性试验包括水压试验、气密性试验和真空试验。
8.根据权利要求1所述的大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，其特征在于，在焊前准备步骤中还包括：
焊条烘焙步骤，将焊条置入烘箱中，在80℃～100℃下烘焙1h～2h。
9.根据权利要求1所述的大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，其特征在于，所述陶瓷衬垫为SCA3陶瓷衬垫。
10.根据权利要求1所述的大型储罐陶瓷衬垫焊施工方法，其特征在于，所述工件之间的坡口角度为50°～60°。
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- 2021-08-25 CN CN202110984230.6A patent/CN113800936A/zh active Pending
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