用于大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊方法
【专利摘要】本发明涉及大直径薄壁工件焊接领域，公开了一种环缝焊接质量相对稳定同时焊接效率较高的用于大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊方法，所述环缝位于相邻的筒节之间，在筒节端部开设V型内坡口，单边坡口角度为20°～23°，坡口钝边高度为2～4mm，在距筒节的端面距离不超出200mm位置的筒节外圆上设有外箍，采用直径φ2.5mm以下的埋弧焊焊丝，在保证正常焊接前提下选用尽量小的焊接电流、焊接电压进行埋弧自动焊。本发明的有益效果是：实现了大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊，既保证了产品焊缝的质量、控制了焊接变形，又大大提高了生产效率，尤其适合于直径/壁厚比在150以上的大直径薄壁工件。
【专利说明】用于大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及薄壁工件的焊接，尤其是一种工件环缝的埋弧自动焊接方法。
【背景技术】
[0002]在煤气化、环保设备及其它化工领域，存在着很多大直径薄壁容器，这些容器直径大、而壁厚又较薄，加工这样的容器时经常需要环缝焊接。大直径容器环缝焊接前的准备工序是:在筒节端部加工出内坡口，筒节卷制成形，焊接纵缝，筒节校圆，筒节组对放置在滚轮架上，手工焊点焊牢。进行环缝焊接时，先焊接内壁环缝，然后外壁清根，再进行外壁环缝焊接，最后进行探伤检查，确保焊接没有缺陷，若有缺陷，再对缺陷处进行清理及补焊。
[0003]普通的环缝焊接，一般采用埋弧自动焊机完成，但是试着按照传统的埋弧焊工艺指导来进行大直径薄壁工件进行环缝焊接时，因其坡口尺寸较大，且采用的焊接参数如焊接电流、电压和线能量较大，会造成较大的焊接变形，完全不能满足制造要求。因此，目前，大直径薄壁工件的环缝焊接都是采用焊条或气保焊的方式，焊接效率低且焊接质量无法保证，易产生缺陷，缺陷的返修往往又会影响到尺寸精度。因此反复进行缺陷处理与尺寸调校，加工效率低。
【发明内容】
[0004]为了克服上述的焊接效率与焊接质量不能两全的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种环缝焊接质量相对稳定同时焊接效率较高的用于大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊方法。
[0005]大直径薄壁工件，其直径一般在600mm以上，而其壁厚一般仅为6?20mm，直径和壁厚比一般在100以上，局部抗变形能力有限，因此需要尽量减小导致变形的焊接应力。对于直径在600mm、壁厚为4?20mm的工件，根据现有的行业标准例如HG20583，如果采用埋弧自动焊，其推荐的坡口形式是V形坡口，坡口角度大于60。，这就导致熔覆金属填充量较大，其采用的埋弧焊丝一般是直径Φ3.0πιπι以上的埋弧焊焊丝，瞬时焊接热输入和总焊接热输入都较大，从而焊接应力大大超出了环缝处所能承受的应力，发生较大变形。如果从增加局部强度和减小焊接应力两方面同时入手，是否就能够实现大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊呢？为此本申请的发明人进行了诸多试验，得出了适合于该类型工件进行埋弧自动焊的增加局部强度和减小焊接应力的方法。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:用于大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊方法，所述环缝位于相邻的筒节之间，在筒节端部开设V型内坡口，单边坡口角度为20°?23°，坡口钝边高度为2?4mm，在距筒节的端面距离不超出200mm位置的筒节外圆上设有外箍，采用直径Φ2.5mm以下的埋弧焊焊丝。
[0007]在保证正常焊接前提下选用尽量小的焊接电流、焊接电压进行埋弧自动焊。
[0008]更好的方案是，采用直径Φ 1.6mm的埋弧焊焊丝。
[0009]所述外箍为环板，外箍上设置垂直于环板板面且同心间隔布置的筋板，筋板之间的间距B=400?500mm。
[0010]本发明的有益效果是:实现了大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊，既保证了产品焊缝的质量、控制了焊接变形，又大大提高了生产效率，尤其适合于直径/壁厚比在150以上的大直径薄壁工件。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明方法中应用的坡口形式的示意图。
[0012]图2是本发明方法中外箍的安装示意图。
[0013]图3是图1的俯视图。
[0014]图中标记为:筒节1，坡口 2，外箍3，筋板4，筒节内壁11，筒节外壁12，坡口角度α，筒节壁厚δ，距离h，坡口底部间隙d。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016]如图1、图2和图3所示，本发明的用于大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊方法，所述环缝位于相邻的筒节I之间，在筒节I端部开设V型内坡口 2，加工坡口时控制单边坡口角度为20°?23°，即控制坡口角度α =43±3°，采用相对于现有标准更小角度的内坡口，减少了熔覆金属填充量，减小焊接热量总输入，坡口钝边高度H = 2?4_，在距筒节I的端面距离h不超出200mm位置的筒节外圆上设有外箍3，当然距离h不宜过小，以免影响焊接，建议h在150mm以上，且焊接时采用直径Φ 2.5mm以下的埋弧焊焊丝。
[0017]在保证正常焊接前提下，宜选用尽量小的焊接电流、焊接电压进行埋弧自动焊，从而减小焊接热输入，减小焊接应力和焊接变形。适宜的焊接参数是可以通过有限焊接试验得到的。
[0018]根据焊接试验，采用直径Φ2.5mm以下的埋弧焊焊丝，焊接变形在允许范围，如果采用小于直径Φ2.5mm的埋弧焊焊丝，焊接的瞬时热输入更小，焊接应力也相对小，但过细的焊丝不易实现自动稳定送丝，因此，最好是采用直径Φ 1.6mm的埋弧焊焊丝。
[0019]为简便起见外箍3可以采用环板，且沿环板板面同心间隔布置有筋板4，筋板4之间的间距B = 400?500mm。外箍3也可以采用其它能够增强环缝处抗变形能力的结构。
[0020]实施例:
如图1、图2、图3所示，以同煤精馏塔器环缝埋弧自动焊接为例进行说明。
[0021]常压精馏塔筒体材料为Q345R，筒节直径Dn=4000mm，筒节壁厚δ = 18mm，长度49550mm;加压精馏塔筒体材料为Q345R，筒节直径Dn=3300mm，筒节壁厚δ = 16mm，长度40630mm。
[0022]环缝焊接的步骤为:
第一、刨环缝坡口，做成单边角度为20° ~23°的V型内坡口，坡口钝边高度H = 3mm; 第二、筒节卷制成形、焊纵缝、校圆并立式摆放；
第三、在距筒节的端面距离h = 200mm的筒节外圆处加外箍，外箍为环板，且沿环板板面同心间隔布置有筋板4，筋板4之间的间距B = 500mm ；
第四、将筒节组对放置在滚轮架上，坡口底部间隙d ( 2_，手工焊点焊牢； 第五、内壁采用十字臂埋弧焊焊机焊接环缝，焊丝采用H10Mn2的直径Φ 1.6mm细丝，调试后选取的焊接参数是:电流约230A，电压29V，速度23cm/min，线能量为17.40KJ/cm,相当于采用同质直径Φ 4.0mm焊条的线能量；
第六、外壁打磨清根；
第七、外壁采用十字臂埋弧焊焊机焊接环缝，焊丝采用H10Mn2的Φ 1.6mm细丝；
第八、射线探伤。
[0023]通过上述工艺顺序，实现了大直径薄壁容器环缝的埋弧自动焊焊接，不仅提高了效率、保证了焊接质量，而且很好地控制了变形。
【权利要求】
1.用于大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊方法，所述环缝位于相邻的筒节(I)之间，其特征是:在筒节(I)端部开设V型内坡口(2)，单边坡口角度为20°?23°，坡口钝边高度(H)为2?4mm，在距筒节(I)的端面距离不超出200mm位置的筒节外圆上设有外箍(3)，采用直径Φ2.5mm以下的埋弧焊焊丝。
2.如权利要求1所述的用于大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊方法，其特征是:在保证正常焊接前提下选用尽量小的焊接电流、焊接电压进行埋弧自动焊。
3.如权利要求1所述的用于大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊方法，其特征是:采用直径Φ 1.6mm的埋弧焊焊丝。
4.如权利要求1、2或3所述的用于大直径薄壁工件环缝的埋弧自动焊方法，其特征是:所述外箍(3)为环板，且沿环板板面同心间隔布置有筋板(4)，筋板(4)之间的间距(B)为.400 ?500mm。
【文档编号】B23K9/235GK104493343SQ201410722621
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】李占雷, 银润邦, 张涛, 罗永飞, 陈小明, 杨会, 朱超兵 申请人:东方电气集团东方锅炉股份有限公司