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一种狭窄区域的管镜面焊接方法

阅读:294发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种狭窄区域的管镜面焊接方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种狭窄区域的 钢 管镜面 焊接 方法,在狭窄区域的钢管之间采用镜面焊接工艺,将所述镜子放在焊工肉眼能反射观察到 焊缝 的熔池的 位置 ,采用内加丝焊法进行氩弧焊打底;调节好镜面的 角 度进行焊接,填平坡口,并将焊缝两侧的坡口线留下;再进行焊缝盖面。本 发明 提供一种能够提高焊接速度、保证焊接 质量 狭窄区域的钢管镜面焊接方法。,下面是一种狭窄区域的管镜面焊接方法专利的具体信息内容。

1、一种狭窄区域的管镜面焊接方法,其特征在于:在狭窄区域的钢 管之间采用镜面焊接工艺,将所述镜子放在焊工肉眼能反射观察到焊 缝的熔池的位置,采用内加丝焊法进行氩弧焊打底;调节好镜面的 度进行焊接,填平坡口,并将焊缝两侧的坡口线留下;再进行焊缝盖 面。
2、如权利要求1所述的一种狭窄区域的钢管镜面焊接方法,其特征在 于:所述焊接方法包括以下步骤:
(1)、对口:对口前检查焊接坡口及两侧的打磨清理状态,然后使用 专用对口夹具进行对口;
(2)、点焊:点焊位置选择在偏离平焊位置四十五度的两侧;
(3)、镜子的摆放:所述镜子尾部为强磁,所述镜子头部为不锈钢 双面镜,所述镜子中部为挠性金属软管,所述挠性金属软管的一端通 过万向节与所述不锈钢双面镜连接,另一端与所述强磁铁固定连接;
将所述镜子放在焊工肉眼能反射观察到焊缝的熔池的位置;
(4)、氩弧焊打底:采用内加丝焊法进行氩弧焊打底,所述氩弧焊用 焊枪包括焊枪手柄、挠性软管和焊嘴,所述焊枪手柄连接挠性软管, 所述挠性软管连接焊嘴;
(5)、中间填充:首先选择好焊工的操作位置,然后固定镜子,并调 节好镜面的角度,在正常焊接条件下无法观察的坡口用镜子看,焊丝 必须结合具体的焊接位置和焊缝的弧度拗曲变形
焊接时,填平坡口,并将焊缝两侧的坡口线留下;
(6)、焊缝盖面:盖面前首先检查填充焊缝的表面成形,清理焊缝表 面的化物,直至焊缝达到平滑与均匀;
焊接时,应以两侧坡口线为基准线,焊缝熔池向母材侧延伸;焊缝 的加强高度呈弧形;以两侧坡口线为基准线,焊接时一直保持直线度。
3、如权利要求2所述的一种狭窄区域的钢管镜面焊接方法,其特征在 于:在所述步骤(1)中,要求每侧打磨清理各为15-20mm,对口时 达到如下要求:
钝边尺寸控制在0.5-1.0mm;对口间隙控制在2.8-3.5mm之间, 对口间隙必须大于焊丝的直径;对口呈喇叭口,仰焊位置根部间隙增 大为3.5mm,平焊位置根部间隙小,为2.8mm;对口的错口值不得 大于壁厚的百分之十;管道对口偏折程度不得大于规范要求的1/200。
4、如权利要求2或3所述的一种狭窄区域的钢管镜面焊接方法,其特 征在于:在所述步骤(2)中,点焊长度为6-8mm。
5、如权利要求4所述的一种狭窄区域的钢管镜面焊接方法,其特征在 于:在所述步骤(3)中,镜子的摆放位置不能影响氩弧焊焊枪的位置 摆放和焊接过程中焊枪的行走、摆动。
6、如权利要求2或3所述的一种狭窄区域的钢管镜面焊接方法,其特 征在于:在所述步骤(4)中,检查焊缝与母材的熔化是否良好,如存 在未熔合现象,将缺陷打磨掉,并圆滑过渡;再检查焊缝的高低差和 宽窄差,如有则进行打磨;焊接过程中焊缝表面产生的氧化物在填充 前清除。
7、如权利要求2或3所述的一种狭窄区域的钢管镜面焊接方法,其特 征在于:在所述步骤(5)中,焊接速度比普通氩弧焊的焊接速度慢, 焊接电流比普通氩弧焊的焊接时降低10%。
8、如权利要求2或3所述的一种狭窄区域的钢管镜面焊接方法,其特 征在于:在所述步骤(6)中,焊缝熔池向母材侧延伸0.5-1mm的距 离,焊缝的宽度比坡口宽度大1-2mm。

说明书全文

技术领域

发明涉及焊接工艺。

背景技术

现有的钢管焊接,一般采用氩弧焊接工艺,对于某些比较狭窄的 区域,由于焊口的局部位置肉眼无法观察到,采用以往常用的焊接方 法在该位置无法施焊,只能采用镜面焊接工艺,而镜面焊接改变了焊 工的视觉,大大降低了焊接速度,影响了工程进度,且焊接质量难以 保证。

发明内容

为了克服已有的镜面焊接工艺的焊接速度慢、焊接质量难以保证 的不足,本发明提供一种能够提高焊接速度、保证焊接质量的狭窄区 域的钢管镜面焊接方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种狭窄区域的钢管镜面焊接方法,在狭窄区域的钢管之间采用 镜面焊接工艺,将所述镜子放在焊工肉眼能反射观察到焊缝的熔池的 位置,采用内加丝焊法进行氩弧焊打底;调节好镜面的度进行焊接, 填平坡口,并将焊缝两侧的坡口线留下;再进行焊缝盖面。
作为优选的一种方案:所述焊接方法包括以下步骤:
(1)、对口:对口前检查焊接坡口及两侧的打磨清理状态,然后使用 专用对口夹具进行对口;
(2)、点焊:点焊位置选择在偏离平焊位置四十五度的两侧;
(3)、镜子的摆放:所述镜子尾部为强磁,所述镜子头部为不锈钢 双面镜,所述镜子中部为挠性金属软管,所述挠性金属软管的一端通 过万向节与所述不锈钢双面镜连接,另一端与所述强磁铁固定连接;
将所述镜子放在焊工肉眼能反射观察到焊缝的熔池的位置;
(4)、氩弧焊打底:采用内加丝焊法进行氩弧焊打底,所述氩弧焊用 焊枪包括焊枪手柄、挠性软管和焊嘴,所述焊枪手柄连接挠性软管, 所述挠性软管连接焊嘴;
(5)、中间填充:首先选择好焊工的操作位置,然后固定镜子,并调 节好镜面的角度,在正常焊接条件下无法观察的坡口用镜子看,焊丝 必须结合具体的焊接位置和焊缝的弧度拗曲变形
焊接时,填平坡口,并将焊缝两侧的坡口线留下;
(6)、焊缝盖面:盖面前首先检查填充焊缝的表面成形,清理焊缝表 面的化物,直至焊缝达到平滑与均匀;
焊接时,应以两侧坡口线为基准线,焊缝熔池向母材侧延伸;焊缝 的加强高度呈弧形;以两侧坡口线为基准线,焊接时一直保持直线度。
作为优选的另一种方案:在所述步骤(1)中,要求每侧打磨清理 各为15-20mm,对口时达到如下要求:
钝边尺寸控制在0.5-1.0mm;对口间隙控制在2.8-3.5mm之间, 对口间隙必须大于焊丝的直径;对口呈喇叭口,仰焊位置根部间隙增 大为3.5mm,平焊位置根部间隙小,为2.8mm;对口的错口值不得 大于壁厚的百分之十;管道对口偏折程度不得大于规范要求的1/200。
作为优选的再一种方案:在所述步骤(2)中,点焊长度为6-8mm。
进一步,在所述步骤(3)中,镜子的摆放位置不能影响氩弧焊焊 枪的位置摆放和焊接过程中焊枪的行走、摆动。
更进一步,在所述步骤(4)中,检查焊缝与母材的熔化是否良好, 如存在未熔合现象,将缺陷打磨掉,并圆滑过渡;再检查焊缝的高低 差和宽窄差,如有则进行打磨;焊接过程中焊缝表面产生的氧化物在 填充前清除。
再进一步,在所述步骤(5)中,焊接速度比普通氩弧焊的焊接速 度慢,焊接电流比普通氩弧焊的焊接时降低10%。
在所述步骤(6)中,焊缝熔池向母材侧延伸0.5-1mm的距离, 焊缝的宽度比坡口宽度大1-2mm。
本发明的有益效果主要表现在:能够提高焊接速度、保证焊接质 量。
附图说明
图1是焊口位置布置图。
图2是镜子摆放位置图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2,一种狭窄区域的钢管镜面焊接方法,在狭窄区 域的钢管之间采用镜面焊接工艺,将所述镜子放在焊工肉眼能反射观 察到焊缝的熔池的位置,采用内加丝焊法进行氩弧焊打底;调节好镜 面的角度进行焊接,填平坡口,并将焊缝两侧的坡口线留下;再进行 焊缝盖面。
所述焊接方法包括以下步骤:
(1)、对口:对口前检查焊接坡口及两侧的打磨清理状态,然后使用 专用对口夹具进行对口;
(2)、点焊:点焊位置选择在偏离平焊位置四十五度的两侧;
(3)、镜子的摆放:所述镜子尾部为强磁铁,所述镜子头部为不锈钢 双面镜,所述镜子中部为挠性金属软管,所述挠性金属软管的一端通 过万向节与所述不锈钢双面镜连接,另一端与所述强磁铁固定连接;
将所述镜子放在焊工肉眼能反射观察到焊缝的熔池的位置;
(4)、氩弧焊打底:采用内加丝焊法进行氩弧焊打底,所述氩弧焊用 焊枪包括焊枪手柄、挠性软管和焊嘴,所述焊枪手柄连接挠性软管, 所述挠性软管连接焊嘴;
(5)、中间填充:首先选择好焊工的操作位置,然后固定镜子,并调 节好镜面的角度,在正常焊接条件下无法观察的坡口用镜子看,焊丝 必须结合具体的焊接位置和焊缝的弧度拗曲变形;
焊接时,填平坡口,并将焊缝两侧的坡口线留下;
(6)、焊缝盖面:盖面前首先检查填充焊缝的表面成形,清理焊缝表 面的氧化物,直至焊缝达到平滑与均匀;
焊接时,应以两侧坡口线为基准线,焊缝熔池向母材侧延伸;焊缝 的加强高度呈弧形;以两侧坡口线为基准线,焊接时一直保持直线度。
在所述步骤(1)中,要求每侧打磨清理各为15-20mm,对口时 达到如下要求:钝边尺寸控制在0.5-1.0mm;对口间隙控制在2.8-3.5 mm之间,对口间隙必须大于焊丝的直径;对口呈喇叭口,仰焊位置 根部间隙增大为3.5mm,平焊位置根部间隙小,为2.8mm;对口 的错口值不得大于壁厚的百分之十;管道对口偏折程度不得大于规范 要求的1/200。
在所述步骤(2)中,点焊长度为6-8mm。
在所述步骤(3)中,镜子的摆放位置不能影响氩弧焊焊枪的位置 摆放和焊接过程中焊枪的行走、摆动。
在所述步骤(4)中,检查焊缝与母材的熔化是否良好,如存在未 熔合现象,将缺陷打磨掉,并圆滑过渡;再检查焊缝的高低差和宽窄 差,如有则进行打磨;焊接过程中焊缝表面产生的氧化物在填充前清 除。
在所述步骤(5)中,焊接速度比普通氩弧焊的焊接速度慢,焊接 电流比普通氩弧焊的焊接时降低10%。
在所述步骤(6)中,焊缝熔池向母材侧延伸0.5-1mm的距离, 焊缝的宽度比坡口宽度大1-2mm。
实施例为燃超超临界1000MW发电锅炉,由上海锅炉厂生产, 其结构主要特点是:单炉膛、一次再热、采用切圆燃烧方式、露天布置、 平衡通、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构炉高126.16m的塔式锅 炉。
受热面管道布置:锅炉受热面主要布置在主钢架的立柱内,炉膛 四周为冷壁,水冷壁在69m以下的炉膛和灰斗采用膜式螺旋管圈设 计,在69m以上采用膜式垂直管设计,两者采用中间集箱连接,集箱 外置分别布置在炉前侧和炉后侧,穿过前、后水冷壁的单根管通过焊 口的焊接,把受热面蛇形管排与集箱连接为一个整体,提高了热效率, 三级过热器出口蒸汽温度为605℃,压27.56Mpa。
在120m以上采用非流体管包覆炉膛顶部,再通过吊杆悬吊整个 水冷壁系统。集箱外置,炉膛内部组件为省煤器、过热器、再热器蛇 行管排,全部采用卧式布置,均通过一次过热器的悬吊管悬吊;蛇行 管排均前后排列,通过穿墙短管与炉膛外集箱连接。再热器的集箱均 布置在炉后侧;过热器、省煤器集箱(除一次过热器进口集箱外)均 布置在炉前侧。锅炉所有的集箱均不承重,和水冷壁及炉膛内组件整 体同步膨胀。整个炉膛截面为23160mm×23160mm,高度约65270mm。
炉膛内组件从上至下,一次布置一级过热器进口段、省煤器、一 级再热器、二级过热器、二级再热器、三级过热器和一级过热器进口 段。由于锅炉的结构和设计原因造成部分组件的管排数量增加,而又 造成管排间的节距很小,一级过热器进口段布置在炉膛内最上方,共 89片管排组成。省煤器布置在炉膛内一级过热器进口段下方,共178 片管排组成。一级再热器布置在炉膛内省煤器下方,共178片管排组 成。二级过热器布置在炉膛内一级再热器下方。二级再热器布置在炉 膛内二级过热器下方,共44片管排。三级过热器布置在炉膛内二级再 热器下方,共22片管排组成。一级过热器出口段布置在炉膛内最下方, 共22片管排组成。
螺旋水冷壁由于制造和运输等因素的制约,管屏的尺寸不可能做 的很大,因此交付现场安装的数量很多。螺旋水冷壁的过渡段,燃烧 器水冷套和炉底管排的连接管按三维立体角设计,几何形状特别复杂, 同时前后与左右水冷壁角部之间采用光管弯头连接焊接。过渡管的螺 旋角的安装角度只要偏差1度,到运转层其中心就要偏转较多,因此 采取科学有效的施工方法来控制螺旋管圈水冷壁的整体偏转是安装过 程和焊接变形控制的重点。
其焊口的局部位置肉眼无法观察到,采用以往常用的焊接方法在 该位置无法施焊,只能采用镜面焊法,这一工艺改变了焊工的视觉, 影响了工程进度并使焊接质量难以保证。为此,根据工作量培训了40 余名熟练掌握镜面焊技术的焊工。
本实施例的锅炉必须采用镜面焊工艺的钢材品种、规格、数量见 下表1。

表1镜面焊口的规格、数量、钢种
镜面焊焊口的布置:以省煤器为例,具体阐述镜面焊焊口的布置 和结构特点见:图1省煤器焊口位置布置图。
省煤器通过一级过热器悬吊管的悬吊在锅炉顶部,管道呈锅炉的 前后方向布置,每片管排均为六套管,管排为锅炉左右方向排列,178 排,节距120mm,上下管道间距为42.5mm,管字口径为
焊接顺序:分别从炉左和炉右两侧往锅炉中心焊接。在焊接每一 排焊口时,待焊焊口靠近已焊好的管排侧的从仰焊至立焊位置这一段 焊缝,在层间填充焊接时肉眼无法观察到,必须采用镜面焊。图一所 示的焊接位置是左右两侧都已焊至锅炉中心,剩下最后八排,此时焊 接顺序改为由下往上焊接,镜面焊的焊缝长度最长,如图一中所示的 焊口由2-3-4的区域为焊缝的镜面焊区域,即从立焊至仰焊至立焊为 镜面焊区域,因此难度也是最大的。这些焊口焊接时,焊工只能蹲在 或俯卧在管道上,通过镜面焊完成焊口的下半部分。
器具准备要求:由于管排节距实在太小,原有的刚性氩弧焊焊枪 不能满足现场焊接的需要,我们采购了可以三百六十度改变焊枪角度 的挠性氩弧焊枪,根据现场的具体焊接位置和障碍,弯曲焊枪手柄和 焊嘴之间的角度,让焊工握枪的手能放在一个相对舒适且可以操作的 位置,使得焊工能够进行焊接,完成一只镜面焊焊口的打底有时甚至 需要改变焊枪角度四至五次。
根据管排的布置仿制了镜子,该镜子尾部是一强磁铁,起到固 定镜架的作用,头部是一块涂铬的不锈钢双面镜,厚度为一毫米,中 间是一根挠性金属软管,连接尾部和头部,其中在与头部连接时采用 了万向节,可以三百六十度旋转镜子,另外也可以通过拗弯挠性金属 软管将强磁铁吸附固定到合适的位置,仿制的镜子使用起来比较实用。
本实施例的焊接过程:
(1)、对口
对口前检查焊接坡口及两侧的打磨清理情况,每侧各为 15-20mm,然后使用专用对口夹具进行对口,对口时应达到下列要求:
钝边尺寸控制在0.5-1.0mm,便于焊工控制焊接温度,降低焊工 打底的难度,确保获得熔合良好的根部焊缝。
由于氩弧焊打底必须采用内加焊丝法,对口间隙应控制在2.8-3.5 mm之间。焊丝的直径为因此间隙必须大于2.4mm,使得焊 接过程中通过坡口送丝能自如进行,又能方便焊接过程中通过焊缝间 隙观察熔池和根部焊缝成型。对口应呈喇叭口,仰焊位置根部间隙应 增大,为3.5mm,平焊位置根部间隙小,为2.8mm,焊接过程中保证 可自如地送丝,对口前进行坡口端面的修正,使之达到上述范围、
观察对口有否错口,错口值不得大于壁厚的百分之十。
观察管道对口偏折程度,不得大于规范要求的1/200。
(2)、点焊
氩弧焊打底采用内加丝工艺,因此对口点焊的位置与普通焊口的 点焊是不同的,点焊位置选择在偏离平焊位置四十五度的两侧,点一 点,点焊长度为6-8mm,这样点焊的好处是,肉眼视线能够方便地通 过平焊位置的对口间隙看清根部焊缝熔池。
(3)、镜子的摆放
镜面焊前,首先要摆放好镜子的位置,应达到两个要求:
要便于肉眼通过镜子的反射观察焊缝的熔池状况。
不能影响氩弧焊焊枪的位置摆放和焊接过程中焊枪的行走、摆动, 具体如图1所示。
(4)、氩弧焊打底
采用全氩弧焊接工艺(GTAW),选用神钢TGS-J50焊丝,焊丝 直径为
氩弧焊打底采用内加丝焊法,不需要镜面焊,关键是要控制氩弧 焊枪的摆动的稳定性,确保焊缝根部二侧的熔化。由于是全位置焊口, 氩弧焊接头的位置每只焊口都一样,均在仰焊、立焊、平焊位置,因 此接好每一个焊缝接头,必须用肉眼在笔式手电筒的照明下检查接头 状况,保证氩弧焊打底的质量。另外,根据焊口的位置特点,每只焊 口的平焊或仰焊的接头是根部焊缝的封头,无法进行目视检查,只有 经过无损探伤才能确认接头是否合格,因此焊工的操作技能必须熟练。
氩弧焊打底焊缝根部检查完成后,外表必须严格检查,检查的主 要内容是焊缝与母材的熔化是否良好,如存在未熔合现象,必须将缺 陷打磨掉,并圆滑过渡;焊缝的高低差、宽窄差也是检查的项目,如 有也必须进行打磨,使得焊缝在周向比较平滑,轴向焊缝宽度保持一 致,为镜面焊创造良好的条件,降低在镜面焊时的焊工操控难度。另 外,焊接过程中焊缝表面产生的氧化物在填充前必须清除,否则易产 生夹渣。
(5)、中间填充
氩弧焊打底结束后,进行层间焊缝的填充,如图1由2-3-4的位 置是镜面焊区域,首先选择好焊工的操作位置,然后固定镜子,并调 节好镜面的角度,在正常焊接条件下无法观察的坡口用镜子看,便于 焊接时通过镜面的反射观察熔池。焊丝也必须结合具体的焊接位置和 焊缝的弧度,适当拗曲变形,既便于拿焊丝的手选择相对开阔的位置, 动作灵活,容易将焊丝送到熔池,又可以防止焊丝干扰焊工的视线。
由于通过镜子观察熔池,弧光反射非常强烈,氩弧焊枪的钨棒看 不清楚,引起送丝时焊丝与钨棒经常碰撞,造成钨棒尖头形状变形, 所以焊接过程中焊丝必须紧贴焊缝,连续送丝就可避免上述情况的发 生。另外,如果焊丝为直线状,在焊接过程中还很容易发生焊丝往镜 中的熔池送,影响正常的焊接。
在镜面焊时,通过镜子看到的焊缝是平面图象,镜中焊缝不具有 立体感,且弧光与熔池的镜像互相叠加电弧光过于强烈,要清晰分 辨出熔池几乎不可能,因此焊缝的厚度控制较难,易发生偏厚或偏薄, 容易产生缺陷,造成层间温度偏高。
由于镜面焊是通过镜子的反射来观察熔池,相对于正常焊接速度 较慢,为便于层间温度的控制,电流必须比正常焊接时降低10%。
盖面前一层填充层的焊接时,应基本填平坡口,必须将焊缝两侧 的坡口线留下,不得将其熔化掉,此坡口基准线将作为盖面时至关重 要的基准线,便于获得满意的焊缝直线度。
(6)、焊缝盖面
盖面前首先检查填充焊缝的表面成形,清理焊缝表面的氧化物, 直至焊缝达到平滑与均匀。
同一只焊口在填充和盖面过程中需要镜面焊的焊缝在长度上是 不同的,这是因为不可见的焊缝的角度是一样的,随着填充厚度的增 加,焊缝半径也在增加,因为盖面层的半径r加大,所以盖面焊缝的 镜面焊长度加长,且焊缝加宽,在焊枪的摆动和控制上难度最大,要 求也最高。
焊接时,应以两侧坡口线为基准线,焊缝熔池向母材侧延伸 0.5-1mm的距离,使焊缝的宽度比坡口宽度大1-2mm,并始终保持这 一宽度;焊缝的加强高度应呈弧形,两侧低中间略微高一些,并在焊 缝的周向上保持这一高度;还应以两侧坡口线为基准线,焊接时一直 保持这一直线度;只要保证以上三点操作工艺,就能获得良好的焊缝 外表成形。
镜面焊焊口只能一只一只地按顺序焊接,而不能按照以往一个焊 工交替焊接二至三个焊口,达到控制层间温度的目的,又提高了焊接 效率。因此层间温度的控制在镜面焊中显得尤为突出,在实际焊接过 程中,只能牺牲效率,层间温度过高时焊工必须中断焊接,待焊缝温 度降至正常范围后重新焊接。
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