CN115351451A - 一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，属于焊接技术领域，其包括以下步骤：选取气化炉的筒节，以筒节的一侧端面作为基准，找正并分度确定同一平面、圆周上四个装配孔的位置；选取烧嘴接管，对烧嘴接管的待焊端进行加工；在筒节上加工装配孔，使烧嘴接管待焊接端与筒节装配，在连接处形成内U型坡口和长为29.5mm至30.5mm的外钝边，烧嘴接管与筒节的装配间隙为0‑0.5mm；采用连接件将烧嘴接管和筒节进行连接固定，并用激光全站仪监测四个烧嘴的位置精度；焊接烧嘴接管和筒节，形成烧嘴筒节；将烧嘴筒节和气化炉筒身组装焊接；精加工烧嘴接管。本发明可以解决烧嘴接管的装焊时间长、焊接工作量大且成本高的问题。
Description
技术领域
本发明属于焊接领域，具体涉及一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法。
背景技术
多喷嘴气化炉，是在炉体周边同一水平面或多个水平面对称设置两个或两个以上喷嘴，多喷嘴对置的竖式气流床。喷嘴呈对称式结构，安装(装焊后)精度要求相当高，采用常规的气割开孔再打磨，或气割加打磨或机加工方法加工管孔，再装焊的方法是很难保证侧壁烧嘴接管的最后尺寸精度的，即使采用严格的防变形措施也很难保证。
本申请人于2013年提交了申请号为201310229173.6的发明专利“多喷嘴对置式气化炉烧嘴安装法兰装焊方法”，尽管能够满足烧嘴接管的精度要求，但是该专利存在使用的防变形支撑工装大，耗材且焊接工作量大的问题，使得多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管装焊时间长、成本高。所以，该方法有进一步改进的必要。
发明内容
为克服上述存在之不足，本发明的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其可以解决烧嘴接管的装焊时间长、焊接工作量大且成本高的问题。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：提供一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其包括以下步骤：
(1)选取气化炉的筒节，以筒节的一侧端面作为基准，找正并分度确定同一平面、圆周方向上各装配孔的位置；
(2)选取烧嘴接管，对烧嘴接管的待焊端进行加工；
(3)在筒节上加工装配孔，使烧嘴接管待焊接端与筒节装配，并在连接处组合形成内U型坡口和长为29.5mm至30.5mm的外钝边，烧嘴接管与筒节的装配间隙为0-0.5mm；
(4)用连接件将烧嘴接管和筒节进行连接固定，并采用激光全站仪监测四个烧嘴的位置精度；
(5)焊接烧嘴接管和筒节，形成烧嘴筒节。
(6)将烧嘴筒节和气化炉筒身组装焊接；
(7)精加工烧嘴接管。
根据本发明所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其进一步的优选技术方案是：在步骤(5)中，设定烧嘴接管有P＝2n(n为正整数)个，以筒节最底端的烧嘴接管为Μ1，沿圆周方向依次标记为Μ1,Μ2,Μ3,Μ4……ΜP,然后采用焊条电弧焊，对P个烧嘴接管内U型坡口的底部封焊一道；然后采用十字臂内壁马鞍埋弧焊，将Μ1的内U型坡口焊至深度的1/2后即转为焊接与之对称的
将
的内U型坡口焊至深度的1/2后即转为焊接与Μ1相邻的Μ2，将Μ2的内U型坡口焊至深度的1/2后即转为焊接与之对称的
将
的内U型坡口焊至深度的1/2后即转为焊接与Μ2相邻的Μ3……按上述顺序继续焊接，直至
的内U型坡口焊至深度的1/2后即转为焊接与之对称的ΜP，将ΜP的内U型坡口焊满，再依次焊接
ΜP-1，
ΜP-2，
的剩余内U型坡口；加工外钝边形成外坡口，焊接外坡口。
根据本发明所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其进一步的优选技术方案是：内U型坡口焊接完成后，外钝边采用碳弧气刨清根，修出外坡口，确保清根彻底和外坡口无缺陷后，用焊条电弧焊封底，再用焊条电弧焊或十字臂马鞍埋弧焊焊接外坡口。
根据本发明所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其进一步的优选技术方案是：步骤(5)中，在烧嘴接管焊接完成后，待焊缝处于室温状态下，采用激光全站仪测量烧嘴接管的相对位置数据，并记录。
根据本发明所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其进一步的优选技术方案是：在步骤(6)中，对烧嘴筒节的角焊缝和附件进行无损检测；检测合格后，以激光全站仪测量的数据为依据，用立车加工烧嘴筒节两端面的环缝坡口；将烧嘴筒节两端面与气化炉筒身焊接，再将气化炉的所有附件进行装焊，经无损检测合格后，进行整体热处理，再采用激光全站仪对烧嘴接管的尺寸和位置进行测量，并记录数据。
根据本发明所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其进一步的优选技术方案是：在步骤(7)中，以其中一个烧嘴接管的端面为基准，在数控镗铣床上找正后，将烧嘴接管的内外圆、端面、密封面及螺纹各部加工到位。
根据本发明所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其进一步的优选技术方案是：所述内U型坡口的弧形底部半径为8mm至10mm，内U型坡口的开口角度为12°至20°。
根据本发明所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其进一步的优选技术方案是：在步骤(1)中，确定装配孔的位置后，在镗铣床上划出装配孔的机加孔线和气割孔线，气割孔线直径比机加孔线直径小30mm，用手工火焰气割的方式，沿气割孔线预开孔。
相比现有技术，本发明的技术方案具有如下优点/有益效果：
本发明中，烧嘴接管与筒节的沟槽为内U型坡口，使得烧嘴接管自重和焊接收缩应力刚好处于相反方向，可以抵消部分焊接收缩应力，且筒节内壁相比外壁抗应力变形能力更强，所以内U型坡口更有利于预防烧嘴接管焊接收缩应力引起烧嘴接管位置变化。
烧嘴接管与筒节的装配间隙控制在0～0.5mm之间，且定位直段为29.5mm至30.5mm，装配间隙小，有利于烧嘴接管定位，保证了位置精度，且焊接防变形效果明显。
同时，本发明省略了大量预防焊接变形的支撑工装，减少了焊接工作量，减少了烧嘴筒节的中间热处理工序，有效缩短了整套气化炉的制造时间。
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是本发明烧嘴接管与筒节装配时的剖面结构示意图。
图2是图1的局部放大示意图。
图3是四个烧嘴接管安装在筒节上的结构示意图。
图4是六个烧嘴接管安装在筒节上的结构示意图。
图5烧嘴接管与筒节焊接的变化过程示意图。
图中标记分别为：1烧嘴接管、2筒节、3内U型坡口、4外钝边。
具体实施方式
为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式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方式。
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，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。
实施例：
如图1-5所示，一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管1的装焊方法，包括以下步骤：
对筒节2和烧嘴接管1进行加工，并进行初步安装：
选取烧嘴接管1，对烧嘴接管1的待焊接端加工，烧嘴接管1的内径预留约10mm加工余量，便于后期精加工，保证两个相对接管的轴线重合和中心线偏差合格，烧嘴接管1的端面可机加到位，使其形状能与圆弧形的筒节2侧壁配合。
选取筒节2，以筒节2的一侧端面作为基准，在镗铣床上找正并分度确定同一平面、圆周方向上装配孔的位置，所述装配孔用于安装烧嘴接管1，所述装配孔有P＝2n(n为正整数)个，在筒节2上均匀分布。
在镗铣床上划出装配孔的机加孔线和气割孔线，气割孔线直径比机加孔线的直径小30mm，用手工火焰气割的方式，沿着气割孔线进行预开孔；加工装配孔的边沿，使烧嘴接管1安装在装配孔内时，与烧嘴接管1能够组合形成内U型坡口3和外钝边4。
如图1和图2所示，在筒节2上加工装配孔，通过装配孔，将烧嘴接管1与筒节2连接，并在连接处形成靠近筒节2内部的内U型坡口3，和长为30mm±0.5mm的外钝边4，烧嘴接管1与筒节2的装配间隙为0-0.5mm。所述内U型坡口3的弧形底部半径为8mm至10mm，内U型坡口3的开口角度为12°至20°。通过外钝边4和装配间隙，能够保证初始装配精度。
再用”┓”形连接件将烧嘴接管1和筒节2进行连接固定，并采用激光全站仪监测四个烧嘴的位置精度。
如图5所示，将烧嘴接管1与筒节2进行焊接，形成整体的烧嘴筒节：
先用焊条电弧焊，对P＝2n(n为正整数)个烧嘴接管1内U型坡口3的底部封焊一道，然后从位于筒节2最底端的烧嘴接管1开始，沿着一定的方向，例如圆周上的顺时针方向或逆时针方向，依次将两对称的烧嘴接管1焊接至内U型坡口3深度的1/2，直至焊接到最后一个烧嘴接管1时，将其内U型坡口3焊满，再按与焊接1/2内U型坡口3相反的顺序，焊接完剩下的内U型坡口3。
具体的，以筒节2最底端的烧嘴接管1为Μ1，沿圆周方向依次标记为Μ1,Μ2,Μ3,Μ4……ΜP,然后采用焊条电弧焊，对P个烧嘴接管1内U型坡口3的底部封焊一道；
再采用十字臂内壁马鞍埋弧焊，将Μ1的内U型坡口3焊至深度的1/2后即转为焊接与之对称的
将
的内U型坡口3焊至深度的1/2后即转为焊接与Μ1相邻的Μ2，将Μ2的内U型坡口3焊至深度的1/2后即转为焊接与之对称的
将
的内U型坡口3焊至深度的1/2后即转为焊接与Μ2相邻的Μ3……按上述顺序继续焊接，直至
的内U型坡口3焊至深度的1/2后即转为焊接与之对称的ΜP，将ΜP的内U型坡口3焊满，再依次焊接
ΜP-1，
ΜP-2，
的剩余内U型坡口3。该焊接顺序合理，能够有效预防筒节2焊接变形，同时内U型坡口3使得接管自重和焊接收缩应力刚好处于相反方向，能够抵消部分焊接收缩应力，有利于预防接管焊接收缩应力引起的接管位置变化。
在本发明中，烧嘴接管1的数量可以为4个、6个和8个等，如图3和图4所示。其适用于华理多喷嘴气化炉或相似容器。本实施例以烧嘴接管1数量为4个的华理多喷嘴气化炉为例，具体的，从最底部的烧嘴接管1开始，沿圆周方向标记为Μ1,Μ2,Μ3,Μ4，然后采用焊条电弧焊，对4个烧嘴接管1内U型坡口3的底部封焊一道；然后采用十字臂内壁马鞍埋弧焊，将Μ1的内U型坡口3焊至深度的1/2后即转为焊接与之对称的Μ3，将Μ3的内U型坡口3焊至深度的1/2后即转为焊接与之相邻的Μ2，将Μ2的内U型坡口3焊至深度的1/2后即转为焊接与之对称的Μ4，Μ4一次性将内U型坡口3焊满，再依次焊接Μ2、Μ3和Μ1的剩余内U型坡口3。
焊接完内U型坡口3后，外钝边4采用碳弧气刨清根，修出外坡口，手工打磨坡口呈现金属光泽，MT检查坡口，确保清根彻底和坡口无缺陷后，再用焊条电弧焊或十字臂马鞍埋弧焊焊接30mm的外坡口。
需要说明的是，焊接内U型坡口3和外坡口的过程中，应使用激光全站仪监控烧嘴接管1的焊接变形情况，并记录数据，若出现较大偏差时，要根据情况及时调整焊接顺序或焊接量；在烧嘴接管1焊接完成后，待焊缝处于室温状态下，采用激光全站仪测量烧嘴接管1的相对位置数据，并对数据进行记录。
将烧嘴筒节与气化炉筒身焊接组装：
对烧嘴筒节的角焊缝和附件进行无损检测，待检测合格后，以激光全站仪测量的数据为依据，用立车加工烧嘴筒节两端面的环缝坡口；将烧嘴筒节两端面与气化炉筒身焊接，再将气化炉的所有附件进行装焊，经无损检测合格后，进行整体热处理，再采用激光全站仪对烧嘴接管1的尺寸和位置进行测量，并记录数据。
需要说明的是，待烧嘴筒节和气化炉筒身进行组装焊接完成，以及气化炉所有附件装焊完成后，对气化炉整体进行热处理，此时由于烧嘴筒节受到气化炉筒身的约束，热处理不会引起烧嘴筒节发生变形，因而不会导致烧嘴接管1位置发生变化。
使用激光全站仪测量烧嘴接管1的实际尺寸和位置，并以该数据为准，加工烧嘴筒节两端面的环缝坡口，能够保证平整度。
对烧嘴接管1进行精加工：
以其中一个烧嘴接管1的端面为基准，在数控镗铣床上找正后，将烧嘴接管1的内外圆、端面、密封面及螺纹各部加工到位，最终获得满足烧嘴接管1相对位置的精度要求。
对于四烧嘴接管1的华理多喷嘴气化炉，精度要求为：
1.四个烧嘴接管1必须在同一平面上，其平面度偏差不大于1mm，此平面必须与气化炉中心线垂直，垂直度偏差应不大于1mm；
2.烧嘴接管1与筒体中心线的垂直度偏差不大于1mm；
3.每两个相对的烧嘴接管1的轴线必须重合，其中心线之间的偏差不大于2mm；
4.两对烧嘴接管1中心线之间的垂直度偏差不大于1mm；
5.烧嘴短节及安装后的法兰面与其轴线的垂直度偏差不大于1mm。
本发明烧嘴接管1和筒节2装焊的坡口为内U型坡口3，装配烧嘴接管1过程中使用激光全站仪测量控制装配精度，烧嘴接管1焊接采用十字臂内壁马鞍埋弧焊机进行焊接，并选择预防筒节2变形的焊接顺序，在接管焊接完成后，烧嘴筒节无需中间消应力热处理，选用数控立车机加筒节2的环缝坡口，烧嘴筒节和气化炉筒身装焊，在气化炉所有外壳接管装焊完成，进行整体热处理后，再采用大型镗铣床精加工烧嘴接管1，因此，能够满足烧嘴接管1的尺寸精度要求。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选取气化炉的筒节，以筒节的一侧端面作为基准，找正并分度确定同一平面、圆周方向上各装配孔的位置；
(2)选取烧嘴接管，对烧嘴接管的待焊端进行加工；
(3)在筒节上加工装配孔，通过装配孔使烧嘴接管与筒节连接，并在连接处组合形成内U型坡口和长为29.5mm至30.5mm的外钝边，烧嘴接管与筒节的装配间隙为0-0.5mm；
(4)用连接件将烧嘴接管和筒节进行连接固定，并采用激光全站仪监测四个烧嘴的位置精度；
(5)焊接烧嘴接管和筒节，形成烧嘴筒节；
(6)将烧嘴筒节和气化炉筒身组装焊接；
(7)精加工烧嘴接管。
2.根据权利要求1所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其特征在于，在步骤(5)中，烧嘴接管和筒节的焊接过程为：
设定烧嘴接管有P＝2n(n为正整数)个，以筒节最底端的烧嘴接管为Μ1，沿圆周方向依次标记为Μ1,Μ2,Μ3,Μ4……ΜP,然后采用焊条电弧焊，对P个烧嘴接管内U型坡口的底部封焊一道；
然后采用十字臂内壁马鞍埋弧焊，将Μ1的内U型坡口焊至深度的1/2后即转为焊接与之对称的
将
的内U型坡口焊至深度的1/2后即转为焊接与Μ1相邻的Μ2，将Μ2的内U型坡口焊至深度的1/2后即转为焊接与之对称的
将
的内U型坡口焊至深度的1/2后即转为焊接与Μ2相邻的Μ3……按上述顺序继续焊接，直至
的内U型坡口焊至深度的1/2后即转为焊接与之对称的ΜP，将ΜP的内U型坡口焊满，再依次焊接
ΜP-1，
ΜP-2，
……Μ1的剩余内U型坡口；
加工外钝边形成外坡口，焊接外坡口。
3.根据权利要求2所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其特征在于，内U型坡口焊接完成后，外钝边采用碳弧气刨清根，修出外坡口，确保清根彻底和外坡口无缺陷后，用焊条电弧焊封底，再用焊条电弧焊或十字臂马鞍埋弧焊焊接外坡口。
4.根据权利要求3所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其特征在于，步骤(5)中，在烧嘴接管焊接完成后，待焊缝处于室温状态下，采用激光全站仪测量烧嘴接管的相对位置数据，并记录。
5.根据权利要求4所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其特征在于，在步骤(6)中，对烧嘴筒节的角焊缝和附件进行无损检测；检测合格后，以激光全站仪测量的数据为依据，用立车加工烧嘴筒节两端面的环缝坡口；将烧嘴筒节两端面与气化炉筒身焊接，再将气化炉的所有附件进行装焊，经无损检测合格后，进行整体热处理，再采用激光全站仪对烧嘴接管的尺寸和位置进行测量，并记录数据。
6.根据权利要求5所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其特征在于，在步骤(7)中，以其中一个烧嘴接管的端面为基准，在数控镗铣床上找正后，将烧嘴接管的内外圆、端面、密封面及螺纹各部加工到位。
7.根据权利要求6所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其特征在于，所述内U型坡口的弧形底部半径为8mm至10mm，内U型坡口的开口角度为12°至20°。
8.根据权利要求7所述的一种多喷嘴气化炉侧壁烧嘴接管的装焊方法，其特征在于，在步骤(1)中，确定装配孔的位置后，在镗铣床上划出装配孔的机加孔线和气割孔线，气割孔线直径比机加孔线直径小30mm，用手工火焰气割的方式，沿气割孔线预开孔。
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