本发明公开了一种开口管道端部增加钴基加硬层的焊接工艺方法，其包括以下步骤：S1、提供一个端板，该端板的正面利用钴基焊材堆焊形成与开口管道内孔形状适配的钴基加硬层；S2、利用钴基焊材对侧壁开口进行堆焊，包括对轴向开口面和弧形开口面进行堆焊，S3、将端板放置在管道的端部开口并使钴基层的边缘与管道端部开口和侧面开口匹配后焊接固定；该焊接工艺方法能够实现开口管道端部增加钴基加硬层，并且确保钴基加硬层的质量满足要求。
1.一种开口管道端部增加钴基加硬层的焊接工艺方法，其包括以下步骤：S1、提供一个端板，该端板的正面利用钴基焊材堆焊形成与开口管道内孔形状适配的钴基加硬层；
S2、管道的开口包括端部开口和侧壁开口，该侧壁开口包括两段轴向延伸的轴向开口面和一段弧形延伸的弧形开口面；利用钴基焊材对侧壁开口进行堆焊，具体包括以下步骤：S21、焊前对管道预热，预热温度大于96℃，并将钴基焊材烘干处理；
S22、采用单道焊的方式对管材靠近侧壁开口处的内孔近表面进行堆焊两层且总厚度大于3mm，层间温度不小于预热温度；每层焊三道且焊接时不摆动，焊接每层的焊道与前一焊道的焊接方向相反；焊接每层的下一焊道时，熔敷金属宽度重叠上一焊道熔敷金属宽度的三分之一；
S23、采用单道焊的方式对管材的弧形开口面进行堆焊，其包括以下步骤：S231、对弧形开口面和轴向开口面相交的直角处打磨成圆弧过渡；
S232、先在管材的外表面焊接两块第一引弧板，第一引弧板的板面与弧形开口面平齐，两块第一引弧板分别位于对应的轴向开口面处；
S233、从其中一块第一引弧板起弧后连续平焊经过弧形开口面后到另一块第一引弧板收弧，堆焊两层，每层共两道，厚度大于3mm，层间温度不小于预热温度；
S234、焊后修磨熔敷金属焊趾，使其与轴向开口面圆滑过渡，并取出第一引弧板；
S24、采用单道焊的方式对管材的轴向开口面进行钴基堆焊，堆焊两层，每层共两道，厚度大于3mm，层间温度不小于预热温度；其包括以下步骤：S241、先在管材的外表面焊接两块第二引弧板，第二引弧板的板面与轴向开口面平齐，两块第二引弧板分别位于对应的轴向开口面的侧部；
S242、第一道焊道焊接时从其中一块引弧板起弧后连续平焊直到轴向开口面的端部尽头收弧；第二道焊道焊接时从轴向开口面的端部尽头起弧连续焊接后到其中一块引弧板上收弧；
S243、以与步骤S242相同的焊接方式对另一个轴向开口面堆焊；
S244、焊后修磨熔敷金属焊趾，使其与弧形开口面圆滑过渡；
S3、将端板放置在管道的端部开口并使钴基加硬层的边缘与管道端部开口和侧面开口匹配后焊接固定。
2.如权利要求1所述的一种开口管道端部增加钴基加硬层的焊接工艺方法，其特征在于：所述步骤S1中端板正面堆焊的方法包括以下步骤：S11、将制作端板的圆形坯料反向预弯，拱起的一面为正面；
S13、在坯料正面画出堆焊边界线，该堆焊边界线与管道端部开口和侧面开口的内壁之间的距离为0-0.5mm；
S14、对堆焊区域进行划分形成对称的第一堆焊区域和第二堆焊区域；
S15、分别对第一堆焊区域和第二堆焊区域开始进行钴基堆焊第一层，从第一堆焊区域和第二堆焊区域的相接处开始向两侧逐道焊接，焊接下一焊道时，焊接方向与前一道相反；
层间温度不小于预热温度；熔敷金属宽度重叠上一焊道熔敷金属宽度的三分之一，起弧处焊趾应该与母材圆滑过渡，收弧处要填满弧坑，发现裂纹及时打磨清除；
S16、第一层焊接完成后，检查焊层质量，发现堆焊厚度较薄的部位做出标记；
S17、以步骤S15相同的方式进行第二层焊接，在标记部位时适当加厚堆焊层厚度，使堆焊两层的总厚度大于3mm；
3.如权利要求2所述的一种开口管道端部增加钴基加硬层的焊接工艺方法，其特征在于：所述步骤S18中的机加工步骤为：S181、先对坯料的外径进行加工打磨，使坯料的外径与管材的外径相等；
S182、在坯料的外缘在厚度方向上画一条打磨基准线；
S183、以打磨基准线为基准对堆焊边界线之外的板面区域打磨清除平整；
S184、对堆焊边界线之内的钴基加硬层表面打磨平整，钴基加硬层的厚度控制在3-5mm之间；
S185、对坯料的背面进行铣削加工并使铣平后的背面与打磨基准线之间的距离满足工艺要求。
4.如权利要求3所述的一种开口管道端部增加钴基加硬层的焊接工艺方法，其特征在于：所述步骤S22、S23、S24、S16、S17中，每道焊接完成后必须清除表面缺陷；每一层焊接都需要进行100％MT或PT检测。
一种开口管道端部增加钴基加硬层的焊接工艺方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种焊接工艺方法，尤其涉及一种开口管道端部增加钴基加硬层的焊接工艺方法。
背景技术
[0002] 钴基加硬层焊材的熔敷金属强度高，硬度大，容易产生热裂纹或冷裂纹，如果裂纹深度延伸到母材金属表面以下，则堆焊产品为不合格。并且对于产品裂纹深度的检测，目前还没有经济有效的方法。而对于一些管道对耐磨的要求较高，需要利用钴基加硬层来增加管道的耐磨效果。
[0003] 本发明中提到的开口管道端部指圆形的管道端部开口具有一个端部开口，管道的端部侧壁也开口具有一个侧壁开口；端部开口处需要焊接端板，侧壁开口用来改变物料的流向，然这种形状的开口管道增加钴基加硬层就更加困难，容易造成堆焊部件变形，堆焊层表面开裂，堆焊层直角相交部位表面开裂，比较难保证加硬层部件的质量。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种开口管道端部增加钴基加硬层的焊接工艺方法，该焊接工艺方法能够实现开口管道端部增加钴基加硬层，并且确保钴基加硬层的质量满足要求。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种开口管道端部增加钴基加硬层的焊接工艺方法，其包括以下步骤：
[0006] S1、提供一个端板，该端板的正面利用钴基焊材堆焊形成与开口管道内孔形状适配的钴基加硬层；
[0007] S2、管道的开口包括端部开口和侧壁开口，该侧壁开口包括两段轴向延伸的轴向开口面和一段弧形延伸的弧形开口面；利用钴基焊材对侧壁开口进行堆焊，具体包括以下步骤：
[0008] S21、焊前对管道预热，预热温度大于96℃，并将钴基焊材烘干处理；
[0009] S22、采用单道焊的方式对管材靠近侧壁开口处的内孔近表面进行堆焊两层且总厚度大于3mm，层间温度不小于预热温度；每层焊三道且焊接时不摆动，焊接每层的焊道与前一焊道的焊接方向相反；焊接每层的下一焊道时，熔敷金属宽度重叠上一焊道熔敷金属宽度的三分之一；
[0010] S23、采用单道焊的方式对管材的弧形开口面进行堆焊，其包括以下步骤：
[0011] S231、对弧形开口面和轴向开口面相交的直角处打磨成圆弧过渡；
[0012] S232、先在管材的外表面焊接两块第一引弧板，第一引弧板的板面与弧形开口面平齐，两块第一引弧板分别位于对应的轴向开口面处；
[0013] S233、从其中一块第一引弧板起弧后连续平焊经过弧形开口面后到另一块第一引弧板收弧，堆焊两层，每层共两道，厚度大于3mm，层间温度不小于预热温度；
[0014] S234、焊后修磨熔敷金属焊趾，使其与轴向开口面圆滑过渡，并取出第一引弧板；
[0015] S24、采用单道焊的方式对管材的轴向开口面进行钴基堆焊，堆焊两层，每层共两道，厚度大于3mm，层间温度不小于预热温度；其包括以下步骤：
[0016] S241、先在管材的外表面焊接两块第二引弧板，第二引弧板的板面与轴向开口面平齐，两块第二引弧板分别位于对应的轴向开口面的侧部；
[0017] S242、第一道焊道焊接时从其中一块引弧板起弧后连续平焊直到轴向开口面的端部尽头收弧；第二道焊道焊接时从轴向开口面的端部尽头起弧连续焊接后到其中一块引弧板上收弧；
[0018] S243、以与步骤S242相同的焊接方式对另一个轴向开口面堆焊；
[0019] S244、焊后修磨熔敷金属焊趾，使其与弧形开口面圆滑过渡；
[0020] S3、将端板放置在管道的端部开口并使钴基加硬层的边缘与管道端部开口和侧面开口匹配后焊接固定；
[0021] 其中优选的，所述步骤S1中端板正面堆焊的方法包括以下步骤：
[0022] S11、将制作端板的圆形坯料反向预弯，拱起的一面为正面；
[0023] S12、对坯料进行焊前清理；
[0024] S13、在坯料正面画出堆焊边界线，该堆焊边界线与管道端部开口和侧面开口的内壁之间的距离为0-0.5mm；
[0025] S14、对堆焊区域进行划分形成对称的第一堆焊区域和第二堆焊区域；
[0026] S15、分别对第一堆焊区域和第二堆焊区域开始进行钴基堆焊第一层，从第一堆焊区域和第二堆焊区域的相接处开始向两侧逐道焊接，焊接下一焊道时，焊接方向与前一道相反；层间温度不小于预热温度；熔敷金属宽度重叠上一焊道熔敷金属宽度的三分之一，起弧处焊趾应该与母材圆滑过渡，收弧处要填满弧坑，发现裂纹及时打磨清除；
[0027] S16、第一层焊接完成后，检查焊层质量，发现堆焊厚度较薄的部位做出标记；
[0028] S17、以步骤S15相同的方式进行第二层焊接，在标记部位时适当加厚堆焊层厚度，使堆焊两层的总厚度大于3mm；
[0029] S18、对堆焊后坯料进行机加工。
[0030] 其中优选的，所述步骤S18中的机加工步骤为：
[0031] S181、先对坯料的外径进行加工打磨，使坯料的外径与管材的外径相等；
[0032] S182、在坯料的外缘在厚度方向上画一条打磨基准线；
[0033] S183、以打磨基准线为基准对堆焊边界线之外的板面区域打磨清除平整；
[0034] S184、对堆焊边界线之内的钴基加硬层表面打磨平整，钴基加硬层的厚度控制在3-5mm之间；
[0035] S185、对坯料的背面进行铣削加工并使铣平后的背面与打磨基准线之间的距离满足工艺要求。
[0036] 其中优选的，所述步骤S22、S23、S24、S16、S17中，每道焊接完成后必须清除表面缺陷；每一层焊接都需要进行100％MT或PT检测。
[0037] 采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该焊接工艺方法中，先对端板焊接钴基加硬层，然后在对开口管道的侧壁开口进行钴基堆焊时，先对侧壁开口的内孔近表面进行焊接；然后利用引弧板采用单道焊，不摆动的焊接方式对轴向开口面和弧形开口面进行堆焊钴基焊材，焊接操作更加简单，平焊方式更容易形成质量好的钴基加硬层；最后将端板和管道的端部开口配合后再焊接，这样就可以提高开口管道端部和开口处的耐磨性。
[0038] 又由于所述步骤S1中端板正面堆焊采用了上述的方法，端板反向预变形后再堆焊钴基加硬层，焊接后端板的变形量更小，更加方便焊接在管道端部。
附图说明
[0039] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0040] 图1是本发明实施例的焊接后的管道结构示意图；
[0041] 图2是图1在A-A处的剖视图
[0042] 图3是端板坯料的结构示意图；
[0043] 图4是端板上的钴基加硬层的焊道走向示意图；
[0044] 图5是外径加工完成后的结构示意图；
[0045] 图6是打磨了堆焊边界线之外的板面区域后的结构示意图
[0046] 图7是焊接弧形开口面的结构示意图；
[0047] 图8是焊接轴向开口面时的结构式意图；
[0048] 附图中：1、管道；11.轴向开口面；12.弧形开口面；13.端部开口；14.内孔近表面；2.端板；3.坯料；4.堆焊边界线；5.钴基加硬层；6.第一引弧板；7、第二引弧板。
具体实施方式
[0049] 下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0050] 如图1至图8所示，一种开口管道端部增加钴基加硬层的焊接工艺方法，其包括以下步骤：
[0051] S1、提供一个端板，该端板的正面利用钴基焊材堆焊形成与开口管道内孔形状适配的钴基加硬层；
[0052] 其中，所述步骤S1中端板正面堆焊的方法包括以下步骤：
[0053] S11、将制作端板的圆形坯料反向预弯，拱起的一面为正面，圆形坯料的尺寸大于管材的直径，如图3所示；
[0054] S12、对坯料进行焊前清理，用丙酮溶液清理坯料表面油渍、污垢等；
[0055] S13、在坯料正面画出堆焊边界线，该堆焊边界线与管道端部开口和侧面开口的内壁之间的距离为0-0.5mm；
[0056] S14、对堆焊区域进行划分形成对称的第一堆焊区域和第二堆焊区域；
[0057] S15、如图4所示，分别对第一堆焊区域和第二堆焊区域开始进行钴基堆焊第一层，从第一堆焊区域和第二堆焊区域的相接处开始向两侧逐道焊接，图4中，第一堆焊区域为左侧，按照图4中摆放状态，第一堆焊区域向左侧逐道焊接，第二堆焊区域位置处于右侧侧，第二堆焊区域向右侧逐道焊接；焊接采用单道焊，不摆动，焊接参数符合WPS规定；焊接下一焊道时，焊接方向与前一道相反；层间温度不小于预热温度；熔敷金属宽度重叠上一焊道熔敷金属宽度的三分之一，起弧处焊趾应该与母材圆滑过渡，收弧处要填满弧坑，发现裂纹及时打磨清除；
[0058] S16、第一层焊接完成后，检查焊层质量，发现堆焊厚度较薄的部位做出标记；
[0059] S17、以步骤S15相同的方式进行第二层焊接，在标记部位时适当加厚堆焊层厚度，使堆焊两层的总厚度大于3mm；
[0060] S18、对堆焊后坯料进行机加工。
[0061] 其中所述步骤S18中的机加工步骤为：
[0062] S181、先对坯料的外径进行加工打磨，使坯料的外径与管材的外径相等；如图5所示；该加工打磨可以采用机车削加工和手工打磨相结合的方式进行打磨外边缘；
[0063] S182、在坯料的外缘在厚度方向上画一条打磨基准线；
[0064] S183、如图6所示，以打磨基准线为基准对堆焊边界线之外的板面区域打磨清除平整，该打磨采用手工打磨的方式实现；
[0065] S184、对堆焊边界线之内的钴基加硬层表面打磨平整，钴基加硬层的厚度控制在3-5mm之间；
[0066] S185、对坯料的背面进行铣削加工并使铣平后的背面与打磨基准线之间的距离满足工艺要求。
[0067] 这样经过上述加工后使端板满足使用要求，端板上的钴基加硬层刚好和开口管道的内孔形状适配。端板采用预变形，因此，在进行钴基堆焊时坯料会发生变形，从而逐渐平整，同时也可减少钴基加硬层的裂纹产生。
[0068] S2、管道的开口包括端部开口和侧壁开口，该侧壁开口包括两段轴向延伸的轴向开口面和一段弧形延伸的弧形开口面；利用钴基焊材对侧壁开口进行堆焊，具体包括以下步骤：
[0069] S21、焊前对管道预热，预热温度大于96℃，并将钴基焊材烘干处理；
[0070] S22、采用单道焊的方式对管材靠近侧壁开口处的内孔近表面进行堆焊两层且总厚度大于3mm，层间温度不小于预热温度；每层焊三道且焊接时不摆动，焊接每层的焊道与前一焊道的焊接方向相反；焊接每层的下一焊道时，熔敷金属宽度重叠上一焊道熔敷金属宽度的三分之一；焊接时先焊最里面的一道焊缝，再逐渐焊到侧壁开口内壁边缘，这样有利于观察熔敷的情况，保证堆焊质量；
[0071] S23、采用单道焊的方式对管材的弧形开口面进行堆焊，焊接时焊丝不摆动，其包括以下步骤：
[0072] S231、对弧形开口面和轴向开口面相交的直角处打磨成圆弧过渡；
[0073] S232、如图7所示，先在管材的外表面焊接两块第一引弧板，第一引弧板的板面与弧形开口面平齐，两块第一引弧板分别位于对应的轴向开口面处；
[0074] S233、从其中一块第一引弧板起弧后连续平焊经过弧形开口面后到另一块第一引弧板收弧，堆焊两层，每层共两道，厚度大于3mm，层间温度不小于预热温度；
[0075] S234、焊后修磨熔敷金属焊趾，使其与轴向开口面圆滑过渡，并取出第一引弧板；
[0076] S24、采用单道焊的方式对管材的轴向开口面进行钴基堆焊，焊接时焊丝不摆动，堆焊两层，每层共两道，厚度大于3mm，层间温度不小于预热温度；其包括以下步骤：
[0077] S241、如图8所示，先在管材的外表面焊接两块第二引弧板，第二引弧板的板面与轴向开口面平齐，两块第二引弧板分别位于对应的轴向开口面的侧部；
[0078] S242、第一道焊道焊接时从其中一块引弧板起弧后连续平焊直到轴向开口面的端部尽头收弧；第二道焊道焊接时从轴向开口面的端部尽头起弧连续焊接后到其中一块引弧板上收弧；
[0079] S243、以与步骤S242相同的焊接方式对另一个轴向开口面堆焊；
[0080] S244、焊后修磨熔敷金属焊趾，使其与弧形开口面圆滑过渡；
[0081] S3、将端板放置在管道的端部开口并使钴基加硬层的边缘与管道端部开口和侧面开口匹配后焊接固定；该焊接工艺采用常规的工艺按照WPS规定参数焊接。
[0082] 其中优选的，所述步骤S22、S23、S24、S16、S17中，每道焊接完成后必须清除表面每道焊接完成后必须清除表面焊渣、未融合、气孔等缺陷；打磨清除起弧及收弧处的裂纹；焊接过程中严格控制道间温度，防止过热出现，焊工操作过程中，严禁焊条进行摆动；每一层焊接都需要进行100％MT或PT检测。
[0083] 以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
