一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺转让专利
申请号 : CN202210105322.7
文献号 : CN114309879B
文献日 : 2023-02-24
发明人 : 范兴海 , 章锐 , 朱泽华 , 涂俊魁 , 陶俊 , 雷杰 , 张婷婷 , 申家华 , 赖正文
申请人 : 安徽马钢设备检修有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺,其特征在于:将重型垂直弯管(10)的竖直端及水平端分别开设竖直端坡口(101)和水平端坡口(102),将与重型垂直弯管(10)竖直端及水平端固定的相对应竖直管道(20)端部及水平管道(30)端部分别开设竖直管坡口(103)和水平管坡口(104);在待组对焊接重型垂直弯管(10)的竖直管道(20)和水平管道(30)端部位置处设置组对焊接装置,所述组对焊接装置包括顶部具有升降调节装置(2)的结构件固定支架(1),升降调节装置(2)上方设置有第一水平固定平台工装(3),第一水平固定平台工装(3)上表面可前后向移动设置有第二水平固定平台工装(5),第二水平固定平台工装(5)上表面可左右移动设置有重型垂直弯管外侧配套底座(7),重型垂直弯管外侧配套底座(7)上部一侧设置有弧形长槽(71),弧形长槽(71)处通过底座锁紧工装(9)可拆卸设置有与弧形长槽(71)相适配的重型垂直弯管内侧配套底座(8),该重型垂直弯管内侧配套底座(8)内侧设置有与弧形长槽(71)相匹配的弧形短槽(81);将重型垂直弯管(10)设置在重型垂直弯管外侧配套底座(7)和重型垂直弯管内侧配套底座(8)的弧形长槽(71)和弧形短槽(81)之间,并通过底座锁紧工装(9)锁紧,通过升降调节装置(2)、第二水平固定平台工装(5)和重型垂直弯管外侧配套底座(7)分别调整重型垂直弯管(10)的高度、水平度以及前后和左右位置,使得竖直端坡口(101)和水平端坡口(102)分别组对竖直管坡口(103)和水平管坡口(104)以达到焊接要求,其焊接工艺为:步骤一、焊接准备;
1.1)、焊接设备:数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用直流焊机,打底焊接层选用手工氩弧焊接,焊接材料采用ER49‑1焊丝,氩气纯度≥99.999%;填充层和盖面层选用手工焊条电弧焊,焊接材料采用E5015焊条;
1.2)、加热装置:电加热带;
1.3)、辅助设施:角磨机、锉刀、手锤、扁铲、面罩、样板、测温仪、放大镜、保温棉;
1.4)、焊件材料:本体20#钢;
1.5)、焊前堆焊要求:通过手工角磨机清理磨损表面去除铁锈、 油脂、 水分,在焊接位置使用电加热带包扎并预热至设定温度;
1.6)、焊接位置:垂直和水平全位置焊;
1.7)、焊接要求:所有焊接层必须无任何焊接缺陷并熔合于母材;
1.8)、焊接工艺参数:根据焊接设备、焊接材料、焊件材质以及焊接要求制定焊接参数;
步骤二、焊接实施;
2.1)、重型垂直弯管(10)的竖直端坡口(101)和水平端坡口(102)分别与竖直管坡口(103)和水平管坡口(104)组对完成后,采用单台数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用直流焊机实施焊接;
2.2)、因为是使用单台焊机以及管道因壁厚焊缝窄,竖直端坡口(101)和竖直管坡口(103)处的水平焊缝以及水平端坡口(102)和水平管坡口(104)处的垂直焊缝均实施多层多道焊水平和垂直焊缝各10层;将重型垂直弯管(10)的竖直端坡口(101)和水平端坡口(102)分别与竖直管坡口(103)和水平管坡口(104)按照正常焊接点焊固定后,先采用手工氩弧焊接收缩大的垂直焊缝,底1层整体焊接完成后,再进行水平焊缝底1层焊接,然后采用手工焊条电弧焊在水平焊缝焊接2、3层后再进行垂直焊缝焊接2、3、4和5层,继续采用手工焊条电弧焊进行水平焊缝4、5、6、7、8和9层焊接,再进行垂直焊缝6、7、8 和9层焊接,最后继续采用手工焊条电弧焊进行水平焊缝10层盖面焊接和垂直焊缝10层盖面焊接;
步骤三、焊后处理;
水平焊缝和垂直焊缝均焊接完成后,采用电加热带整体进行热处理保温设定时间,缓慢冷却室温,冷却后进行X光拍片检验合格后交付使用。
2.根据权利要求1所述的一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺,其特征在于:所述重型垂直弯管(10)的竖直端坡口(101)和水平端坡口(102)分别通过机械加工至10°20°,所述~竖直管道(20)的端部及水平管道(30)端部的竖直管坡口(103)和水平管坡口(104)分别通过机械加工至25°35°。
~
3.根据权利要求2所述的一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺,其特征在于:所述重型垂直弯管(10)的竖直端坡口(101)和水平端坡口(102)分别通过机械加工至15°,所述竖直管道(20)的端部及水平管道(30)端部的竖直管坡口(103)和水平管坡口(104)分别通过机械加工至30°。
4.根据权利要求1所述的一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺,其特征在于:所述焊接设备为型号为HT400D或HT500D数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用直流焊机。
5.根据权利要求1所述的一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺,其特征在于:打底层焊接时,采用φ3.0mm的ER49‑1焊丝,焊接电流为95‑130A,电弧电压为24±1V,焊接速度为12±1 cm/min;填充层和盖面层焊接时,采用φ3.2mm的E5015焊条,焊接电流为90‑120A,电弧电压为26±1V,焊接速度为17±1 cm/min。
6.根据权利要求1所述的一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺,其特征在于:焊接位置使用电加热带预热的设定温度为80 120℃,因为是使用单台焊机,在焊接前两道垂直焊缝~或水平焊缝时,水平焊缝或垂直焊缝处的电加热带继续保温加热,温度控制在80‑120℃,直至整体垂直或水平焊缝完成焊接。
7.根据权利要求1所述的一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺,其特征在于:水平焊缝和垂直焊缝均焊接完成后,采用电加热带整体进行620℃热处理并保温2小时,缓慢冷却室温。
8.根据权利要求1所述的一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺,其特征在于:所述结构件固定支架(1)包括呈矩形状的支架底板(11),支架底板(11)的四个拐角底部和顶部分别设置有支腿(12)和限位挡角(13),所述升降调节装置(2)贯穿设置在支架底板(11)上;所述升降调节装置(2)由多个贯穿设置在结构件固定支架(1)顶部的螺杆构成。
9.根据权利要求1所述的一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺,其特征在于:所述第一水平固定平台工装(3)包括呈矩形状的第一水平固定平台工装本体(31),所述第二水平固定平台工装(5)前后向可移动设置在第一水平固定平台工装本体(31)上表面中心处,该第一水平固定平台工装本体(31)上表面在第二水平固定平台工装(5)的两侧分别相对应设置有前后调节装置(4);所述前后调节装置(4)包括固定设置在第一水平固定平台工装(3)上的前后调节装置固定板(41),该前后调节装置固定板(41)上贯穿设置有前后调节螺杆(42);所述第一水平固定平台工装(3)上表面前后向设置有第一定位凸台(32),所述第二水平固定平台工装(5)的底部开设有与第一定位凸台(32)相适配的第一定位凹台(53),所述第二水平固定平台工装(5)通过第一定位凹台(53)卡于第一水平固定平台工装(3)的第一定位凸台(32)外侧;所述第二水平固定平台工装(5)包括整体呈长方体状的第二水平固定平台工装本体(51),所述第一定位凹台(53)开设于第二水平固定平台工装本体(51)底部,第二水平固定平台工装本体(51)的左右两端分别设置有左右调节装置(6);所述左右调节装置(6)包括固定设置在第二水平固定平台工装本体(51)左右两端的左右调节装置固定板(61),该左右调节装置固定板(61)上贯穿设置有左右调节螺杆(62);所述第二水平固定平台工装本体(51)顶部左右向设置有第二定位凸台(52),所述重型垂直弯管外侧配套底座(7)的底部左右向开设有与第二定位凸台(52)相适配的第二定位凹台(72),该重型垂直弯管外侧配套底座(7)通过第二定位凹台(72)卡于第二水平固定平台工装本体(51)顶部的第二定位凸台(52)外侧。
10.根据权利要求1所述的一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺,其特征在于:所述底座锁紧工装(9)包括两块锁紧板(91),每块锁紧板(91)上分别开设有若干定位孔(92),所述重型垂直弯管外侧配套底座(7)和重型垂直弯管内侧配套底座(8)两侧分别设置有与锁紧板(91)的定位孔(92)位置一一对应的定位杆(93),各锁紧板(91)通过相对应的定位孔(92)和定位杆(93)配合紧固件锁紧。
说明书 :
一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺
技术领域
背景技术
固定的设备配置进行组对焊接,但是主管道因大而重,又需在原地改造,大量的直管和垂直管道可以利用现有的行车吊运快速组对焊接完成,但重型垂直弯管因本体不规则,尤其在
现场组对时保证水平和垂直管口同心度耗时长,且精度不高。如果利用现有的吊运设备来
进行安装,存在的主要问题为:1、吊运行车是维护主线生产设备,不能长时间为吊运管道安装占用,以免耽误作业进度;2、如果制作钢结构门字架利用悬挂电葫芦来安装,体积大,且在线工况场地不允许;3、无论采用其它何种吊运方法,因重型垂直弯管本体不规则,必须在本体上焊接吊运装置,会破坏本体管道各种性能。因此,需要设计一种重型垂直弯管现场组对焊接工艺来解决上述问题。
发明内容
竖直管道的端部及水平管道端部分别开设竖直管坡口和水平管坡口;在待组对焊接重型垂
直弯管的竖直管道和水平管道端部位置处设置组对焊接装置,所述组对焊接装置包括顶部
具有升降调节装置的结构件固定支架,升降调节装置上方设置有第一水平固定平台工装,
第一水平固定平台工装上表面可前后向移动设置有第二水平固定平台工装,第二水平固定
平台工装上表面可左右移动设置有重型垂直弯管外侧配套底座,重型垂直弯管外侧配套底
座上部一侧设置有弧形长槽,弧形长槽处通过底座锁紧工装可拆卸设置有与弧形长槽相适
配的重型垂直弯管内侧配套底座,该重型垂直弯管内侧配套底座内侧设置有与弧形长槽相
匹配的弧形短槽;将重型垂直弯管设置在重型垂直弯管外侧配套底座和重型垂直弯管内侧
配套底座的弧形长槽和弧形短槽之间,并通过底座锁紧工装锁紧,通过升降调节装置、第二水平固定平台工装和重型垂直弯管外侧配套底座分别调整重型垂直弯管的高度、水平度以
及前后和左右位置,使得竖直端坡口和水平端坡口分别组对竖直管坡口和水平管坡口以达
到焊接要求,其焊接工艺为:
接;
各10层;将重型垂直弯管的竖直端坡口和水平端坡口分别与竖直管坡口和水平管坡口按照
正常焊接点焊固定后,先采用手工氩弧焊接收缩大的垂直焊缝,底1层整体焊接完成后,再进行水平焊缝底1层焊接,然后采用手工焊条电弧焊在水平焊缝焊接2、3层后再进行垂直焊缝焊接2、3、4、和5层,继续采用手工焊条电弧焊进行水平焊缝4、5、6、7、8和9层焊接,再进行垂直焊缝6、7、8和9层焊接,最后继续采用手工焊条电弧焊进行水平焊缝10层盖面焊接和垂直焊缝10层盖面焊接;
热,,温度控制在80‑120°,直至整体垂直或水平焊缝完成焊接。
心处,该第一水平固定平台工装本体上表面在第二水平固定平台工装的两侧分别相对应设
置有前后调节装置。
平固定平台工装通过第一定位凹台卡于第一水平固定平台工装的第一定位凸台外侧。
工装本体的左右两端分别设置有左右调节装置。
台,该重型垂直弯管外侧配套底座通过第二定位凹台卡于第二水平固定平台工装本体顶部
的第二定位凸台外侧。
紧板的定位孔位置一一对应的定位杆,各锁紧板通过相对应的定位孔和定位杆配合紧固件
锁紧。
心度,同时组对焊缝熔透的间隙可以自动调节,并且组对焊接装置不仅不破坏本体,还起到焊接时刚性固定防止焊接变形量的作用,不影响焊接后焊缝的质量;本发明与组对焊接装
置配合使用相应的焊接工艺,通过对重型垂直弯管的竖直端坡口、水平端坡口以及竖直管
道端部的竖直管坡口和水平管道端部的水平管坡口角度的优化设计,不仅保证氩弧焊枪的
正常焊接,而且能有效提升焊接质量,确保整体焊缝能够通过探伤,满足使用要求;本发明通过单台焊机结合焊接顺序的设计,不仅控制管道大量焊接过程中的焊接变形量,而且有
利于焊接层金属缓慢冷却细化晶粒确保焊接质量;另外,本发明通过预热控制层间温度以
及焊后热处理,可以有效消除了焊缝的应力和变形量,保证焊接质量。
附图说明
93、定位杆;10、重型垂直弯管;101、竖直端坡口;102、水平端坡口;103、竖直管坡口;104、水平管坡口;20、竖直管道;30、水平管道。
具体实施方式
实施例,都属于本发明保护的范围。
“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也相应地改变。
升降调节装置2进行调节时,可使得第一水平固定平台工装3进行升降移动,以保持该第一
水平固定平台工装3的高度及水平度;所述第一水平固定平台工装3上表面可前后向移动设
置有第二水平固定平台工装5,第二水平固定平台工装5上表面可左右移动设置有重型垂直
弯管外侧配套底座7,重型垂直弯管外侧配套底座7上部一侧设置有弧形长槽71,弧形长槽
71处通过底座锁紧工装9可拆卸设置有与弧形长槽71相适配的重型垂直弯管内侧配套底座
8,该重型垂直弯管内侧配套底座8内侧设置有与弧形长槽71相匹配的弧形短槽81,所述的
弧形长槽71和弧形短槽81也分别与重型垂直弯管10相适配并用于夹持重型垂直弯管10。当
通过该装置夹持重型垂直弯管10进行其竖直端和水平端分别与竖直管道20和水平管道30
的端部组对焊接时,先通过该装置的重型垂直弯管外侧配套底座7和重型垂直弯管内侧配
套底座8的弧形长槽71和弧形短槽81配合底座锁紧工装9夹持住重型垂直弯管10,然后根据
竖直管道20和水平管道30的高度位置,通过升降调节装置2调整第一水平固定平台工装3的
高度及水平度,进而调整重型垂直弯管10的高度及水平度,通过第二水平固定平台工装5在第一水平固定平台工装3上表面前后移动,进而调整重型垂直弯管10的前后位置,通过重型垂直弯管外侧配套底座7在第二水平固定平台工装5上表面左右移动,进而调整重型垂直弯
管10的左右位置,使得重型垂直弯管10的两个端部分别与竖直管道20和水平管道30的端部
精确组对,以满足焊接需求。
的四个拐角底部分别设置有支腿12,所述升降调节装置2贯穿设置在支架底板11上;进一步地,所述升降调节装置2由四个贯穿设置在支架底板11四角位置的螺杆构成,螺杆采用Φ
40mm圆棒通过机械加工而成,通过各螺杆的顶部调整第一水平固定平台工装3的高度及水
平度,保证重型垂直弯管10上下高度组对。
在第一水平固定平台工装本体31上表面中心处,该第一水平固定平台工装本体31上表面在
第二水平固定平台工装5的两侧分别相对应设置有前后调节装置4;进一步地,所述前后调
节装置4包括固定设置在第一水平固定平台工装3上的前后调节装置固定板41,该前后调节
装置固定板41上贯穿设置有前后调节螺杆42,前后调节螺杆42采用Φ20mm圆棒通过机械加
工而成,通过两个前后调节螺杆42的端部调整第二水平固定平台工装5在第一水平固定平
台工装本体31上表面的前后位置,保证重型垂直弯管10前后组对。
台32,所述第二水平固定平台工装5的底部开设有与第一定位凸台32相适配的第一定位凹
台53,所述第二水平固定平台工装5通过第一定位凹台53卡于第一水平固定平台工装3的第
一定位凸台32外侧。
固定平台工装本体51底部,第二水平固定平台工装本体51的左右两端分别设置有左右调节
装置6;进一步地,所述左右调节装置6包括固定设置在第二水平固定平台工装本体51左右
两端的左右调节装置固定板61,该左右调节装置固定板61上贯穿设置有左右调节螺杆62,
左右调节螺杆62采用Φ20mm圆棒通过机械加工而成,通过两个左右调节螺杆62的端部调整
重型垂直弯管外侧配套底座7在第二水平固定平台工装本体5上表面的前后位置,保证重型
垂直弯管10左右组对。
二定位凹台72,该重型垂直弯管外侧配套底座7通过第二定位凹台72卡于第二水平固定平
台工装本体51顶部的第二定位凸台52外侧,起到稳定和移动的作用。
套底座8两侧分别设置有与锁紧板91的定位孔91位置一一对应的定位杆93,各锁紧板91通
过相对应的定位孔91和定位杆93配合紧固件锁紧,进而使得重型垂直弯管外侧配套底座7
和重型垂直弯管内侧配套底座8可以配合该底座锁紧工装9将相适配的重型垂直弯管10锁
紧,便于进行组对,以及在焊接时对重型垂直弯管10刚性固定,防止焊接变形。
端及水平端固定的相对应竖直管道20的端部及水平管道30端部分别开设竖直管坡口103和
水平管坡口104;在待组对焊接重型垂直弯管10的竖直管道20和水平管道30端部位置处设
置上述的组对焊接装置,将重型垂直弯管10设置在重型垂直弯管外侧配套底座7和重型垂
直弯管内侧配套底座8的弧形长槽71和弧形短槽81之间,并通过底座锁紧工装9锁紧,通过
升降调节装置2、第二水平固定平台工装5和重型垂直弯管外侧配套底座7分别调整重型垂
直弯管10的高度、水平度以及前后和左右位置,使得竖直端坡口101和水平端坡口102分别
组对竖直管坡口103和水平管坡口104以达到焊接要求;
过机械加工至25°~35°,优选为30°,以改进以往传统焊接方法全部开设30°坡口,此改进的坡口不仅保证氩弧焊枪正常焊接,而且很容易使得整体焊缝通过探伤并完全满足使用要
求;
用直流焊机实施焊接;
平和垂直焊缝各10层;将重型垂直弯管10的竖直端坡口101和水平端坡口102分别与竖直管
坡口103和水平管坡口104按照正常焊接点焊固定后,先采用手工氩弧焊接收缩大的垂直焊
缝,底1层整体焊接完成后,再进行水平焊缝底1层焊接,然后采用手工焊条电弧焊在水平焊缝焊接2、3层后再进行垂直焊缝焊接2、3、4、和5层,继续采用手工焊条电弧焊进行水平焊缝
4、5、6、7、8和9层焊接,再进行垂直焊缝6、7、8和9层焊接,最后继续采用手工焊条电弧焊进行水平焊缝10层盖面焊接和垂直焊缝10层盖面焊接;上述的焊接顺序不仅控制管道大量焊
接过程中的焊接变形量,而且有利于焊接层金属缓慢冷却细化晶粒确保焊接质量
量;
本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。