CN114769923B - 一种带筋板悬挑结构的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种带筋板悬挑结构的焊接方法，涉及焊接技术领域，可适用于普通碳钢材质的类似结构，焊接结构又平板、竖板和立筋板结构构成，其中竖板为固定结构，平板与竖板为焊接对接结构，焊接坡口为非对称K形坡口，立筋板与平板和竖板为角焊缝对接焊接，起支撑平板和辅助承重的作用。其焊接步骤主要包括立筋板与平板角焊缝焊接、平板与竖板对接主焊缝焊接、立筋板与竖板角焊缝焊接、焊后热处理等。本发明的优点在于：可以有效控制悬挑结构焊接过程中平板的水平度，提升焊接结构的尺寸精度，降低焊接变形等优势。

Description

一种带筋板悬挑结构的焊接方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种带筋板悬挑结构的焊接方法。
背景技术
焊接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。焊接产品具有减轻自重、密封性好等优点，采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长。焊接除了具有上述诸多优点外，也存在易产生焊接结构变形的问题。随着现代制造业的技术发展，对工业产品的质量要求越来越高，大量金属结构件焊接过程中需要在保证焊接质量的同时，尽量减小焊接所引起的结构变形。
能源行业以及工业制造领域，常见一种焊接结构如图1所示，由平板、竖板、立筋板等部件构成。该结构部件竖板为固定结构，平板与竖板为焊接连接，筋板与平板、竖板采用角焊缝焊接。该结构对平板的水平度有较高要求，并且对平板有一定的承重要求，筋板起到辅助承重和保持平板水平度的作用。传统焊接时，一般先焊接筋板与竖板角焊缝，再焊接平板与竖板对接缝，该方法容易导致平板在焊接过程中向上翘起，结构部件变形较大，尺寸精度难以保证，影响产品整体质量和性能。
发明内容
鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的一种带筋板悬挑结构的焊接方法，本发明可以有效控制悬挑结构焊接过程中平板的水平度，提升焊接结构的尺寸精度，降低焊接变形量，保证产品质量。尤其是针对在固定竖板上焊接平板和竖板，起到了比较好的效果。
为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：
一种带筋板悬挑结构的焊接方法，包括以下步骤：
S1：准备焊接需要的板材，板材包括平板和立筋板，平板和立筋板用于焊接在竖板上，竖板为固定结构，即固定竖板；在平板上开设与竖板焊接的对接坡口，对接坡口为非对称K形坡口，K形坡口一侧为大坡口，另一侧为小坡口；
立筋板与平板和竖板为角焊缝对接焊接，起支撑并保持平板水平度的作用，以及起到辅助承重的作用；平板、竖板和立筋板均为普通碳钢；立筋板与竖板连接的位置处，立筋板的两个拐角开设有圆弧缺口，其中一个圆弧缺口用于为主焊缝提供焊接空间。
S2：将立筋板与平板进行第一角焊缝焊接：
将立筋板与平板角接，间隙控制在0~1mm；然后对角焊缝及其两侧200mm范围内进行预热，预热温度达到工艺要求后开始施焊；
具体地，焊接时，先焊接第一角焊缝一侧5~10mm，再焊接第一角焊缝另一侧5~10mm；然后检查立筋板与平板角度的偏移情况，当立筋板向一侧偏移时，下一步选择在另一侧施焊；按此程序直至焊接完成；
S3：将平板与竖板进行对接主焊缝焊接：
立筋板与平板焊接成整体后，将立筋板与平板整体与竖板对接，间隙控制在0~1mm，调整平板水平度满足要求后，采用临时支撑固定；将K形坡口清理干净；
对主焊缝及距离200mm范围内进行预热，预热温度达到工艺要求后开始施焊，焊接过程中控制焊缝层间温度满足要求；
S3.1：平板厚度≥30mm时，先在大坡口侧堆焊焊缝厚度15~20mm，再在小坡口侧清根焊接，堆焊焊缝厚度10~15mm；
S3.2：平板厚度为10~30mm时，先在大坡口侧堆焊焊缝厚度达到板厚的5~10mm，再在小坡口侧清根后堆焊焊缝厚度5~10mm；
S3.3:松开临时固定装置，使平板不受外力约束，但依然保留必要的保护措施以防止主焊缝过于薄弱而断裂；
S3.4：在距离竖板的近端和远端各选取若干测量点，采用水准仪测量平板的水平度，根据平板的水平度变化情况，选择下一步施焊顺序：所述的近端为靠近主焊缝的一端，所述的远端为远离主焊缝的一端，
S3.4.1：当平板向上翘时，下一步选择在下部坡口处施焊，反之则在上部坡口处施焊，每次堆焊一层焊道；
S3.4.2：每焊完一层焊道后，采用水准仪测量平板的水平度，根据平板的水平度变化情况，再按S3.4.1的顺序至焊接完成；
S4：立筋板与竖板进行第二角焊缝焊接：
对立筋板与竖板角接焊缝及其两侧200mm范围内进行预热，预热温度达到工艺要求开始施焊；
具体地，焊接时，先焊接第二角焊缝一侧5~10mm，再焊接第二角焊缝另一侧5~10mm；按此程序交替焊接顺序直至焊接完成；
S5：进行焊后热处理。
具体地，采用保温材料或保温设备对平板、竖板和立筋板全面覆盖和包裹，利用加热设备加热至200℃~250℃，保温2~4小时后停止加热，继续采用保温棉包裹，直至温度缓慢降低至室温后撤除保温棉。
具体地，保温材料为保温棉。
本专利可达到以下有益效果：
1、本发明可以有效控制悬挑结构焊接过程中平板的水平度，提升焊接结构的尺寸精度，降低焊接变形量，保证产品质量。尤其是针对在固定竖板上焊接平板和竖板，起到了比较好的效果。
2、本发明主要通过焊接方法保证焊接结构的尺寸精度，无须采用外力约束焊接构件的尺寸，可以降低焊接结构的残余应力，减少焊接构件疲劳断裂风险，提升产品性能和使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明带筋板的悬挑结构示意图；
图2为本发明带筋板的悬挑结构俯视图;
图3为本发明实施例1中平板与筋板组成的第一组件结构示意图；
图4为本发明实施例1中第一组件与固定竖板装配的第二组件结构示意图；
图5为本发明实施例1中第一组件与固定竖板装配的第二组件结构俯视图；
图6为本发明实施例中平板与筋板组成的第三组件结构示意图；
图7为本发明实施例中第三组件与固定竖板装配的第四组件结构示意图；
图8为本发明实施例中第三组件与固定竖板装配的第四组件结构俯视图。
图中：平板1、竖板2、立筋板3、主焊缝4、第一角焊缝5、第二角焊缝6。
具体实施方式
实施例1：
提供钢板材质均为Q345的平板1、竖板2、立筋板3，平板1、竖板2、立筋板3的厚度分别为50mm、80mm、30mm，平板1长度1500mm、宽度800mm。平板1与竖板2的K型坡口设计为上部坡口深度17mm，下部33mm。立筋板3与平板1、竖板2为角接焊接，焊高均为20mm。
平板1与立筋板3采用角焊缝焊接连接,由于平板1与立筋板3均可自由翻转，先将平板1翻转，下部朝上，调整水平，将立筋板3在平板1上设计位置安装定位，间隙控制在0~1mm；然后对角接焊缝及其两侧200mm范围内进行预热，预热温度达到工艺要求后开始施焊；先焊立筋板3与平板1一侧的角焊缝5~10mm，再对另一侧施焊5~10mm；焊完后检查立筋板3的垂直度，如果立筋板3向一侧偏移，则下一步先从另一侧施焊5~10mm，焊完后再检查立筋板3垂直度，如前所述根据立筋板3垂直度情况选择下一部焊接顺序，直至角焊缝长度和焊高满足要求，组成第一组件。
将第一组件装配至图4所示设计位置，组成第二组件，利用千斤顶、楔子板等定位调整工具，将平板1调整至水平度满足设计要求，间隙控制在0~1mm；将坡口清理干净，对主焊缝及距离200mm范围内进行预热，预热温度达到工艺要求后，在平板1与竖板2对接缝下部坡口处定位点焊加固。
先在下侧大坡口侧堆焊焊缝厚度15~20mm，再在上侧小坡口侧清根焊接，堆焊焊缝厚度10~15mm。
松开临时固定装置，使平板不受外力约束，但依然保留必要的保护措施以防止主焊缝4过于薄弱而断裂；
在距离竖板2的近端和远端各选取4个测量点，采用水准仪测量平板1的水平度，根据平板1的水平度变化情况，选择下一步施焊顺序；当平板1向上翘时，下一步选择在下部坡口处施焊，反之则在上部坡口处施焊，每次堆焊一层焊道；焊完一层焊道后，采用水准仪测量平板1的水平度，根据平板1的水平度变化情况，选择下一步施焊顺序，堆焊一层焊道；按此程序逐层堆焊直至焊接完成。
对立筋板3与竖板2角接焊缝及其两侧200mm范围内进行预热，预热温度达到工艺要求后开始施焊；焊接时，先焊接一侧角焊缝5~10mm，再焊接另一侧角焊缝5~10mm；按此程序交替焊接顺序直至焊接完成。
采用保温棉等设备对平板1、竖板2、立筋板3等结构全面覆盖和包裹，加热至200℃~250℃，保温2~4小时后停止加热，继续采用保温棉包裹，直至温度缓慢降低至室温后撤除保温棉。
按上述焊接步骤，对于平板1长度、宽度分别为1500mm、800mm，焊接得到的组件，经现场测量，平板1的水平度可以控制在3mm以内。
实施例2：
提供钢板材质均为Q235的平板1、竖板2、立筋板3，平板1、竖板2、立筋板3的厚度分别为15mm、20mm、10mm，平板1与竖板2的K型对接坡口设计为上部坡口深度10mm，下部5mm。立筋板3与平板1、竖板2为角接焊接，焊高均为10mm。
先将平板1翻转，下部朝上，调整水平，将立筋板3在平板1上设计位置安装定位，间隙控制在0~1mm；然后对角接焊缝及其两侧200mm范围内进行预热，预热温度达到工艺要求后开始施焊；先焊立筋板3与平板1一侧的角焊缝5~10mm，再对另一侧施焊5~10mm；焊完后检查立筋板3的垂直度，如果立筋板3向一侧偏移，则下一步先从另一侧施焊5~10mm，焊完后再检查立筋板3垂直度，如前所述根据立筋板3垂直度情况选择下一部焊接顺序，直至角焊缝长度和焊高满足要求，组成第三组件。
将第三组件装配至图7所示设计位置，组成第四组件，利用千斤顶、楔子板等定位调整工具，将平板1调整至水平度满足设计要求，间隙控制在0~1mm；将坡口清理干净，对主焊缝及距离200mm范围内进行预热，预热温度达到工艺要求后，在平板1与竖板2对接缝下部坡口处定位点焊加固。
先在下侧大坡口侧堆焊焊缝厚度达到板厚的5~10mm，再在上侧小坡口侧清根后堆焊焊缝厚度5~10mm；
松开临时固定装置，使平板不受外力约束，但依然保留必要的保护措施以防止主焊缝4过于薄弱而断裂；
在距离竖板2的近端和远端各选取4个测量点，采用水准仪测量平板1的水平度，根据平板1的水平度变化情况，选择下一步施焊顺序；当平板1向上翘时，下一步选择在下部坡口处施焊，反之则在上部坡口处施焊，每次堆焊一层焊道；焊完一层焊道后，采用水准仪测量平板1的水平度，根据平板1的水平度变化情况，选择下一步施焊顺序，堆焊一层焊道；按此程序逐层堆焊直至焊接完成。
对立筋板3与竖板2角接焊缝及其两侧200mm范围内进行预热，预热温度达到工艺要求后开始施焊；焊接时，先焊接一侧角焊缝5~10mm，再焊接另一侧角焊缝5~10mm；按此程序交替焊接顺序直至焊接完成。
采用保温棉等设备对平板1、竖板2、立筋板3等结构全面覆盖和包裹，加热至200℃~250℃，保温2~4小时后停止加热，继续采用保温棉包裹，直至温度缓慢降低至室温后撤除保温棉。
按上述焊接步骤，对于平板1长度、宽度分别为1500mm、800mm，焊接得到的组件，经现场测量，平板1的水平度可以控制在3mm以内。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带筋板悬挑结构的焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：准备焊接需要的板材，板材包括平板（1）和立筋板（3），平板（1）和立筋板（3）用于焊接在竖板（2）上，竖板（2）为固定结构；在平板（1）上开设与竖板（2）焊接的对接坡口，对接坡口为非对称K形坡口，K形坡口一侧为大坡口，另一侧为小坡口；
S2：将立筋板（3）与平板（1）进行第一角焊缝（5）焊接：
S2.1:将立筋板（3）与平板（1）角接，间隙控制在0~1mm；然后对角焊缝及其两侧200mm范围内进行预热，预热温度达到工艺要求后开始焊接；
S3：将平板（1）与竖板（2）进行对接主焊缝（4）焊接：
立筋板（3）与平板（1）焊接成整体后，将立筋板（3）与平板（1）整体与竖板（2）对接，间隙控制在0~1mm，调整平板（1）水平度至满足要求后，采用临时支撑固定；将K形坡口清理干净；
对主焊缝及距离200mm范围内进行预热，预热温度达到工艺要求后开始施焊，焊接过程中控制焊缝层间温度满足要求；
S4：立筋板（3）与竖板（2）进行第二角焊缝（6）焊接：
对立筋板（3）与竖板（2）角接焊缝及其两侧200mm范围内进行预热，预热温度达到工艺要求后开始施焊；
S5：进行焊后热处理。
2.根据权利要求1所述的一种带筋板悬挑结构的焊接方法，其特征在于：步骤S2中，焊接时，先焊接第一角焊缝（5）一侧5~10mm，再焊接第一角焊缝（5）另一侧5~10mm；然后检查立筋板（3）与平板（1）角度的偏移情况，当立筋板（3）向一侧偏移时，下一步选择在另一侧施焊；按此程序直至焊接完成。
3.根据权利要求1所述的一种带筋板悬挑结构的焊接方法，其特征在于：步骤S3的方法分以下工况：
S3.1：平板（1）厚度≥30mm时，先在大坡口侧堆焊焊缝厚度15~20mm，再在小坡口侧清根焊接，堆焊焊缝厚度10~15mm；
S3.2：平板（1）厚度为10~30mm时，先在大坡口侧堆焊焊缝厚度达到板厚的5~10mm，再在小坡口侧清根后堆焊焊缝厚度5~10mm；
S3.3:松开临时固定装置，使平板不受外力约束，但依然保留必要的保护措施以防止主焊缝（4）过于薄弱而断裂；
S3.4：在距离竖板（2）的近端和远端各选取若干测量点，采用水准仪测量平板（1）的水平度，根据平板（1）的水平度变化情况，选择下一步施焊顺序：所述的近端为靠近主焊缝（4）的一端，所述的远端为远离主焊缝（4）的一端；
S3.4.1：当平板（1）向上翘时，下一步选择在下部坡口处施焊，反之则在上部坡口处施焊，每次堆焊一层焊道；
S3.4.2：每焊完一层焊道后，采用水准仪测量平板（1）的水平度，根据平板（1）的水平度变化情况，再按S3.4.1的顺序至焊接完成。
4.根据权利要求1所述的一种带筋板悬挑结构的焊接方法，其特征在于：步骤S4中，焊接时，先焊接第二角焊缝（6）一侧5~10mm，再焊接第二角焊缝（6）另一侧5~10mm；按此程序交替焊接顺序直至焊接完成。
5.根据权利要求1所述的一种带筋板悬挑结构的焊接方法，其特征在于：步骤S5中，采用保温材料或保温设备对平板（1）、竖板（2）和立筋板（3）全面覆盖和包裹，利用加热设备加热至200℃~250℃，保温2~4小时后停止加热，继续采用保温材料或保温设备进行保温处理，直至温度缓慢降低至室温后撤除保温材料或保温设备。
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