CN114535758A - 一种脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法。本发明所述的一种脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，包括第一吹气保护方法和第二吹气保护方法，所述第一吹气保护方法和第二吹气保护方法相结合使用，克服了脱硫塔变形部位挖换焊接的复杂作业环境，高效，并且能保证焊缝的焊接质量达到规范要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接气体保护方法，特别是涉及一种脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法。
背景技术
根据国际形势的变化和环保的要求，在2016年通过MEPC.259(68)决议，从2020年1月1日起强制推行全球船舶使用燃油的含硫量降低0.5％以下。为了达到环保的要求，在旧船舶中的锅炉与烟囱交汇处增加一套脱硫装置(脱硫塔)，是原有旧的船舶改造的首选。
由于新的脱硫塔体积庞大，在旧船里增加一套新的设备过程中，难免会出现在吊运过程中，或在有限的空间里装配过程中出现碰撞，发生某一部位的双相不锈钢板凹凸变形的事故。通常在新设备改装好之后，会采取挖换的方法，更换双相不锈钢板凹陷变形部位，即把变形的部分切割挖掉，再重新在相应的部位焊接一块同样形状大小的双相不锈钢板。焊接时采取单面焊双面成型的技术方法，高质高效地完成焊接，而双相不锈钢对接焊接的一次性合格和内在质量要求相当高，不允许有任何焊接缺陷存在，并且返工次数不能超过两次。另外，超级双相不锈钢的焊接对环境、温度和气体的保护十分重要，在没有任何条件设备的保护下焊接双相不锈钢板焊缝接头与板材的区域会形成氧化起渣、裂纹等缺陷。
参见图1，其为脱硫塔组装示意图，新脱硫塔100组装到旧烟囱200上，脱硫塔100和旧烟囱200的接驳面110上的双相不锈钢板容易在组装的过程中出现碰撞变形，需要进行挖换。
参见图2，其为接驳面110沿A-A方向剖视的结构示意图，双相不锈钢板120背面存在众多纵向和横向的骨材和加强筋130，当组装时双相不锈钢板120部分位置发生变形，将其切割挖掉，在相应的部位焊接一同样形状大小的挖换双相不锈钢板140，对所述挖换双相不锈钢板140进行焊接时，其焊缝的背面可分为直线无阻挡焊缝141、直线有阻挡焊缝142和T型弧状焊缝143(挖换不锈钢板140与脱硫塔内壁之间的焊缝)三种类型。
焊缝的背面为直线有阻挡焊缝142和T型弧状焊缝143时，由于焊缝的背面被骨材或者加强筋阻挡、焊缝为T型弧状焊缝等原因无法使用气体保护工装进行气体保护。
焊缝的背面为直线无阻挡焊缝141时，可以使用气体保护工装对背面的焊缝进行气体保护。而现有的气体保护工装在气流直接作用于背面的焊缝，会导致焊缝成型起凹凸状或陷焊瘤，达不到焊接标准。
发明内容
基于此，本发明提供一种脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，其将两种气体保护方法相结合使用，实现脱硫塔变形部位挖换焊接。
一种脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，所述变形部位是双相不锈钢板，其特征在于：采用单面焊双面成型焊接方法，所述气体保护方法包括第一吹气保护方法，所述第一吹气保护方法包括以下步骤：
进行打底焊时，吹气管在焊缝背面朝着焊缝前进的方向吹气，所述吹气管与母材所在平面成10-20°夹角，吹气管跟随焊点移动而移动，焊接完成后保持吹气至焊缝冷却结晶。
进行多层焊时，吹气管在焊缝背面朝着焊缝前进的方向吹气，吹气管与母材所在平面成80-100°夹角，吹气管跟随焊点移动而移动，焊接完成后保持吹气至焊缝冷却结晶。
所述吹气保护方法：进行打底焊时，吹气管在焊缝背面朝着焊缝前进的方向吹气，所述吹气管与母材所在平面成10-20°夹角，吹气管跟随焊点移动而移动，此时吹气管气流方向为向焊缝正面倾斜向上，高纯度Ar气流可以有推开焊点位置的空气，与焊缝正面焊枪倾斜向下吹出的保护气体相配合，在焊点位置形成Ar保护气体氛围，实现焊点的惰性气体保护。进行多层焊时，吹气管在焊缝背面朝着焊缝前进的方向吹气，吹气管与母材所在平面成80-100°夹角，吹气管跟随焊点移动而移动(焊缝背面的暗红色位置即当前焊点的位置)，此时直接作用在打底焊缝上，可以打底焊缝上形成保护气体氛围，并且快速带走打底焊缝的热量，降低温度，防止焊瘤的产生以及防止打底焊熔化时的二次结晶时产生的氧化。本发明提供第一吹气保护方法，在无法使用保护装置的情况下实现单面焊双面成型焊接，经实践检验，该方法能有效地用惰性气体将空气与焊接区域隔离开来，避免了焊缝氧化以及C、S、P的吸入，保证了焊缝的焊接质量达到规范要求。
进一步地，进行打底焊时，吹气管出气口设有稳流部，用于分散和稳定吹出的气流。所述稳流部为设有散气孔的结构，避免气流过于集中或者气流不稳，造成焊缝的成型起凹凸状或陷焊瘤。
进一步地，进行多层焊时，沿打底焊纹路做锯齿型地摆动吹气管。以避免焊缝周边温度过高，更好有效保护焊缝。
进一步地，所述吹气管出气口气压为0.3-0.6MPa。气压过小无法持续排开空气形成保护气体氛围，气压过大会影响熔池成型效果，产生焊接缺陷。
进一步地，所述气体保护方法还包括第二吹气保护方法，包括以下步骤：取气体保护工装，所述气体保护工装包括材质均为不锈钢的罩体、第一稳流板和第二稳流板；所述罩体具有一空腔且设有一开口，所述开口用于覆盖焊缝背面；所述第一稳流板和第二稳流板平行设置于所述空腔内且与所述开口所在平面平行，所述第一稳流板远离所述开口设置，所述第二稳流板靠近所述开口设置；所述第一稳流板和第二稳流板上均设有散气孔；保护气体通过所述第一稳流板和第二稳流板到达焊缝区域；所述罩体上设有一进气孔，所述进气孔位于所述第一稳流板的远离所述开口的一侧；将气体保护工装与母材固定，所述开口覆盖焊缝背面，使焊缝背面位于所述气体保护工装保护范围内；往所述气体保护工装中持续注入保护气体，并使所述保护工装中的保护气体保持正压。所述气体保护工装设有双层稳流板，保护气体从进气孔进入保护气罩，所述进气孔位于所述第一稳流板的远离所述开口的一侧，因此，保护气体需要经过双层稳流板后才到达焊缝区域，经过双层稳流板的作用，保护气体能够均匀，稳定的保护到焊缝，保证焊缝成型的质量。当使用的保护气体是混合保护气体时，双层稳流板结构可以进一步把混合保护气体混合均匀，提高保护效果。此外，本工装的结构简单，不易损坏，制备工艺简易，制造成本低，其长度可根据实际需求调整，可适应各种各样的作业环境。
进一步地，所述脱硫塔包括位于所述变形部位背侧的加强筋，所述变形部位的背侧是与焊接所在侧相背的另一侧，把焊接完成后形成的焊缝划分为若干个焊缝段，在焊接时，针对不同焊缝段选用不同的气体保护方法：当所述气体保护工装因受阻无法进入所述焊缝段的背面与所述加强筋之间，选用第一吹气保护方法；当所述气体保护工装的开口能够覆盖住所述焊缝段的背面，选用第二吹气保护方法。相对于所述第一吹气保护方法，采用所述第二吹气保护方法，易于操作，效率更高，但其对于背面有阻挡的焊缝和T型弧状焊缝不适用。因此，在对脱硫塔变形部位进行挖换焊接时，对于背面有阻挡的焊缝和T型弧状焊缝采用吹气保护方法对焊缝的背面进行气体保护，对于背面无阻挡的直线焊缝采用第二吹气保护方法对焊缝的背面进行气体保护。本发明，将两种吹气保护方法相结合，克服复杂作业环境对背面的焊缝进行气体保护的限制，高效，并且能保证焊缝的焊接质量达到规范要求。
进一步地，所述第一稳流板的散气孔孔距和第二稳流板的散气孔孔距相同，并且所述第一稳流板的散气孔孔径大于所述第二稳流板散气孔孔径。此结构，使保护气体最终抵至焊缝时已经进行两次有效的稳压分流，并且第二稳流板的散气孔孔径较小，使抵至焊缝背面的气体均匀分布，同时气体流动的稳定性强。
进一步地，所述第一稳流板的散气孔孔径为3-5mm，所述第二稳流板的散气孔孔径为2-3mm。气孔孔径过大起到的稳流效果有限，孔径过小保护气体流通受限，使焊缝处的保护气体不足，并且会使罩体内气压升高，造成散气孔出气气压过大，影响焊缝成型。
进一步地，所述罩体开口处侧边向外延伸形成粘贴部，用于所述气体保护工装与母材之间粘贴固定。由于气体保护工装是不锈钢材料，无法使用吸磁来与母材粘贴，用胶带把粘贴部与母材进行粘贴固定，从而固定整个气体保护工装。
进一步地，还包括一进气管，所述进气管经所述进气孔与所述空腔连通。保护气体从所述进气管进入所述空腔内，经过所述第一稳流板和第二稳流板的散气孔后抵达焊缝。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为脱硫塔组装示意图。
图2为挖换处沿A-A方向剖视的结构示意图。
图3为实施例1提供的焊缝背面的结构示意图。
图4为实施例2提供的气体保护工装结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例提供一种第一吹气保护方法，用于对脱硫塔变形部位挖换的双相不锈钢单面焊双面成型焊接的焊缝背面进行保护，焊缝的背面有阻挡或者焊缝为T型弧状焊缝无法使用气体保护工装进行气体保护时，可实现对背面焊的气体保护。需要说明的是，本实施例提供的吹气保护方法也可以用于常规的背面焊缝保护。
参照图3，进行打底焊时，使用高纯度Ar气体，出气口的输出气流的气压为0.3-0.6MPa，并且出气口设有耐高温稳流部，使其出气平稳均匀。吹气管310在焊缝的背面沿着焊缝前进的方向吹气，与双相不锈钢板320所在的平面成10-20°夹角，吹气管跟随焊缝的熔池移动而移动。焊接完成后，继续保持吹气，直至焊缝结晶冷却为止。吹气管310与双相不锈钢板320的平面成10-20°夹角吹气，气流方向向焊缝正面倾斜，高纯度Ar气流可以有推开焊接位置的空气，与焊缝正面焊枪倾斜向下吹出的保护气体相配合，在焊接位置形成Ar保护气体氛围。所述稳流布为设有散气孔的耐高温布料，避免气流过于集中或者气流不稳，造成焊缝的成型起凹凸状或陷焊瘤。
进行多层焊时，使用高纯度Ar气体，出气口的输出气流的气压为0.5MPa，吹气管310在焊缝轴向方向上沿着焊缝前进的方向吹气，其与双相不锈钢板320所在的平面成80-100°夹角，并且沿打底焊缝纹路做锯齿摆动，吹气管跟随焊点位置的移动而移动(焊缝背面的暗红色位置即当前焊点的位置)。吹气管与母材所在平面成80-100°夹角，气流成80-100°直接作用在打底焊缝上，可以打底焊缝上形成保护气体氛围，并且快速带走打底焊缝的热量，降低焊接点温度，防止焊瘤的产生以及防止打底焊熔化时的二次结晶时产生的氧化。焊接完成后，继续保持吹气，直至焊缝结晶冷却为止。沿打底焊纹路做锯齿型地摆动吹气管。可以避免焊缝周边温度过高，更好有效保护焊缝。
本实施例提供第一吹气保护方法，在无法使用保护装置的情况下实现单面焊双面成型焊接，经实践检验，该方法能有效地用惰性气体将空气与焊接区域隔离开来，避免了焊缝氧化以及C、S、P的吸入，保证了焊缝的焊接质量达到规范要求。
实施例2
本实施例提供一种第二吹气保护方法，用于对脱硫塔变形部位挖换的双相不锈钢单面焊双面成型焊接的焊缝背面进行保护，适用于对背面无阻挡的直线焊缝进行气体保护。相对于实施例1所述的第一吹气保护方法，采用第二吹气保护方法，对背面的焊缝进行气体保护，操作更简易，效率更高。
本实施例提供一种第二吹气保护方法，包括以下步骤：取一气体保护工装，将气体保护工装与母材固定，使焊缝的背面位于所述气体保护工装保护范围内；往所述气体保护工装中持续注入保护气体，并使所述保护工装中的保护气体保持正压。
进一步，参见图4，所述气体保护工装400包括材质均为不锈钢的进气管410、罩体420、第一稳流板430和第二稳流板440。所述气体保护工装400的材质要满足双相不锈钢板材料不跟异种材料接触的要求，采用不锈钢材质制备。
所述罩体420长方体结构，其具有一空腔并且设有一开口421，所述开口421为一所述罩体的底面，所述开口421用于覆盖焊缝，所述底部开口边缘的垂直于罩体420的侧壁向外延伸形成粘贴部422。
所述第一稳流板430和第二稳流板440平行设置于所述空腔内，其中所述第一稳流板远离所述开口421设置，所述第二稳流板440靠近所述开口底面422设置。所述第一稳流板430和第二稳流板440上均设有散气孔，所述第一稳流板430的散气孔孔距和第二稳流板440的散气孔孔距相同，成阵列分布，并且所述第一稳流板430的散气孔孔径大于所述第二稳流板440的散气孔孔径，所述第一稳流板430的散气孔孔径为3-5mm，所述第二稳流板440的散气孔孔径为2-3mm。保护气体经过所述第一稳流板430和第二稳流板440的作用，可以达到稳压，缓流的效果，可以避免背面的成型因气流的局部压力过大，焊缝的成型起凹凸状或陷焊瘤。此外，本工装的结构简单，不易损坏，制备工艺简易，制造成本低，其长度可根据实际需求调整，可适应各种各样的作业环境。
进一步，所述罩体402上设有一进气孔(图未标示)，所述进气孔位于所述第一稳流板的远离所述开口的一侧，所述进气管410经所述进气孔与所述空腔连通。保护气体从所述进气管410进入所述空腔内，经过所述第一稳流板430和第二稳流板440抵达焊缝区域。
作为本实施例的进一步优化，所述罩体420与所述开口421所在平面垂直的两个相对的侧壁设有开口，用于固定所述气体保护工装400时观察焊缝是否位于所述气体保护工装400的中间，进行焊接时侧壁的开口使用焊接粘贴纸封堵住。
使用时，将气体保护工装400抵住双相不锈钢板背面，焊缝的背面置于所述开口421中间，用耐高温锡箔胶带将粘贴部422与双相不锈钢板固定，以一个气罩为基准单位，逐段焊接，逐段观察背面成型效果，可跟实际焊缝成型情况及时调整焊接保护手段。
实施例3
本实施例一种脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，包括实施例1所述的第一吹气保护方法和实施例2所述的第二吹气保护方法。
具体地，参见图2，对脱硫塔变形部位进行挖换焊接时，其焊缝的背面可分为直线无阻挡焊缝141、直线有阻挡焊缝142和T型弧状焊缝143(挖换不锈钢板140与脱硫塔内壁之间的焊缝)三种类型。
当焊缝的背面为直线有阻挡焊缝142和T型弧状焊缝143时，采用所述第一吹气保护方法对焊缝的背面进行保护。
当焊缝的背面为直线无阻挡焊缝141时，采用所述第二吹气保护方法对焊缝的背面进行保护。
本实施例提供的一种脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，将第一吹气保护方法和第二吹气保护方法相结合使用，克服了脱硫塔变形部位挖换焊接的复杂作业环境，高效，并且能保证焊缝的焊接质量达到规范要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (10)
1.一种脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，所述变形部位是双相不锈钢板，其特征在于：采用单面焊双面成型焊接方法，所述气体保护方法包括第一吹气保护方法，所述第一吹气保护方法包括以下步骤：
进行打底焊时，吹气管在焊缝背面朝着焊缝前进的方向吹气，所述吹气管与母材所在平面成10-20°夹角，吹气管跟随焊点移动而移动，焊接完成后保持吹气至焊缝冷却结晶；
进行多层焊时，吹气管在焊缝背面朝着焊缝前进的方向吹气，吹气管与母材所在平面成80-100°夹角，吹气管跟随焊点移动而移动，焊接完成后保持吹气至焊缝冷却结晶。
2.根据权利要求1所述的脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，其特征在于：进行打底焊时，吹气管出气口设有稳流部，用于分散和稳定吹出的气流。
3.根据权利要求1所述的脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，其特征在于：进行多层焊时，沿打底焊纹路做锯齿型地摆动吹气管。
4.根据权利要求1所述的脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，其特征在于：所述吹气管出气口气压为0.3-0.6MPa。
5.根据权利要求1所述的脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，其特征在于：所述气体保护方法还包括第二吹气保护方法，包括以下步骤：
取气体保护工装，所述气体保护工装包括材质均为不锈钢的罩体、第一稳流板和第二稳流板；所述罩体具有一空腔且设有一开口，所述开口用于覆盖焊缝背面；所述第一稳流板和第二稳流板平行设置于所述空腔内且与所述开口所在平面平行，所述第一稳流板远离所述开口设置，所述第二稳流板靠近所述开口设置；所述第一稳流板和第二稳流板上均设有散气孔；所述罩体上设有一进气孔，所述进气孔位于所述第一稳流板的远离所述开口的一侧；
将气体保护工装与母材固定，所述开口覆盖焊缝背面，使焊缝背面位于所述气体保护工装保护范围内；
往所述气体保护工装中持续注入保护气体，并使所述保护工装中的保护气体保持正压。
6.根据权利要求5所述的脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，其特征在于：所述脱硫塔包括位于所述变形部位背侧的加强筋，所述变形部位的背侧是与焊接所在侧相背的另一侧，把焊接完成后形成的焊缝划分为若干个焊缝段，在焊接时，针对不同焊缝段选用不同的气体保护方法：
当所述气体保护工装因受阻无法进入所述焊缝段的背面与所述加强筋之间，选用第一吹气保护方法；
当所述气体保护工装的开口能够覆盖住所述焊缝段的背面，选用第二吹气保护方法。
7.根据权利要求5所述的脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，其特征在于：所述第一稳流板的散气孔孔距和第二稳流板的散气孔孔距相同，成阵列分布，并且所述第一稳流板的散气孔孔径大于所述第二稳流板散气孔孔径。
8.根据权利要求5所述的脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，其特征在于：所述第一稳流板的散气孔孔径为3-5mm，所述第二稳流板的散气孔孔径为2-3mm。
9.根据权利要求5所述的脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，其特征在于：所述罩体开口处侧边向外延伸形成粘贴部，用于所述焊接保护气罩与母材之间粘贴固定。
10.根据权利要求5所述的脱硫塔变形部位挖换焊接的气体保护方法，其特征在于：还包括一进气管，所述进气管经所述进气孔与所述空腔连通。
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