一种防裂纹的管板堆焊方法技术

本发明专利技术涉及焊接技术领域，一种防裂纹的管板堆焊方法，所述的堆焊方法包括焊接前处理和施焊过程，所述的焊前处理包括对管板进行整体预热至管板热透，所述管板的堆焊面的外围具有凸缘，凸缘与堆焊面交接处呈R区，所述的施焊过程包括先后实施的R区施焊过程和R区以外区域施焊过程。本发明专利技术先对R区施焊，充分利用了管板事先的预热，彻底解决管板R区堆焊易产生裂纹的难题，提高了产品质量，而后再对R区以外区域施焊的过程中，仅仅是在焊接之前第一层未焊区域时有温度要求，第一层以后的其余焊层都无需继续对管板预热，第一层的预热温度既利用了管板事先的预热温度也利用了每一道焊缝的焊接热量对下道焊缝的焊前预热，这样大大降低了能源消耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接
，尤其涉及带R区的管板的堆焊方法。
技术介绍
在锅炉辅机以及各类石化换热器产品中，存在管板堆焊，由于管板堆焊层要与换热管进行焊接，所以堆焊层的质量要求高，且堆焊厚度较厚，一般不小于6mm。针对管板堆焊，目前主要采用带极堆焊，堆焊时采用多层堆焊的方式，每一层堆焊顺序为：从最外圈往中心逐道堆焊，堆焊完一层后再堆焊下一层。由于管板厚度大，且材质为Mn-Mo钢或合金钢，具有较高的冷裂纹倾向，因此堆焊前需要预热较高的温度，因为管板厚度和体积很大，预热过程中散热快，为保证堆焊过程中温度能达到要求，目前一般采用的方式是焊前对管板加热至整个管板热透，堆焊过程中再在管板底部局部加热。采用现有的这种堆焊方式进行带凸缘管板堆焊时，常常在管板R区（即凸缘与堆焊面交接位置）产生裂纹。其原因是由于堆焊完一层需要较长的时间，且焊完第一层时焊接热源也远离管板边缘，因此导致管板边缘的温度降低，而管板底部的局部预热不易保证堆焊区域的预热温度，在这种情况下焊接，虽然与上一层的堆焊层焊接不产生裂纹，但与R区的母材的焊接，由于预热温度不够则很容易产生裂纹。针对上述问题，目前主要采用的方式是在堆焊下一层前，继续对管板集中预热，使R区的母材达到较高的温度，避免焊接裂纹的出现。但预热时需要很长的预热时间，而且每一层都预热，不仅能源消耗多，而且大大增加生产周期，同时，还会存在因预热效果不理想而产生裂纹的问题。
技术实现思路
针对目前管板堆焊方法不仅存在能源消耗多、生产周期长，而且管板R区易出现冷裂纹的问题，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种预防裂纹的管板堆焊方法，通过改进工艺，从根本上解决管板R区裂纹问题的同时，能有效减少预热时间，从而降低制造过程中的能源消耗，缩短产品生产周期。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种防裂纹的管板堆焊方法，所述的堆焊方法包括焊接前处理和施焊过程，所述的焊前处理包括对管板进行整体预热至管板热透，所述管板的堆焊面的外围具有凸缘，凸缘与堆焊面交接处呈R区，所述的施焊过程包括先后实施的R区施焊过程和R区以外区域施焊过程；所述的R区施焊过程包括以下步骤：A1，根据堆焊厚度计算出所需堆焊的总层数为L层，先焊R区第一层,在所述凸缘的内侧与堆焊面之间环焊第一层的第一道焊道，紧接着该第一道焊道向管板中心依次环焊后续焊道，最终在第一层形成N道焊道，所述的N≥L，L≥2，N、L为自然数；A2，在R区第一层焊层上依次堆焊，最终在R区堆焊面上共形成L层焊层，其中，在每一层焊层中，第一道焊道均是在凸缘的内侧和前一层焊层之间环焊，后续的焊道均是紧接着该第一道焊道向管板中心依次环焊，且每一层焊道的数量均小于前一层焊道的数量；所述的R区以外区域施焊过程包括以下步骤：B1，焊第一层焊层中未焊区域,紧接着步骤A1中第一层的最后一道焊道继续向管板中心依次施焊，直至管板堆焊面被全覆盖为止；B2，依次完成第一层之上剩余焊层中未焊区域的堆焊；其中，每一层中，均是紧接着步骤A2中每层的最后一道焊道继续向管板中心依次施焊，直至前一层焊层被全覆盖为止。为保证焊接效果较好，焊前处理中，对不同母材的管板进行整体预热后，保证管板各个位置测量的温度不低于该母材在工艺文件中规定的预热温度+10℃。需说明的，在R区施焊过程中，应保证焊接连续进行，以免预热温度降低，若因故停止焊接，在下次焊接时，需检测待焊区域的温度是否达到工艺要求，若未达到，则需重新预热，直到达到要求后再焊接。还需说明的，在步骤B1中，焊接应连续进行，使前一道焊道的热量对后一道焊道起到预热作用，若因故停止焊接，在下次焊接时，同样需检测待焊区域的温度是否达到工艺要求，若未达到，则需重新预热，直到达到要求后再焊接。进一步的，在R区施焊过程中，所述的N=L，每一层焊道的数量均比前一层焊道的数量少一道。进一步的，所述的2≤N=L≤5。进一步的，所述的N=L=3。进一步的，在R区以外区域施焊过程中，步骤B2中，在环境温度≥20℃的情况下无需预热，若＜20℃则需预热，即步骤B2中需保证环境温度≥20℃。此温度较容易保证，只要施焊时环境温度不低于20℃，则无需对管板进行预热。所述步骤A1、A2和B1中需保证施焊处的温度大于可预防管板冷裂纹产生的最低预热温度，以避免管板凸缘与堆焊之间产生裂纹。由于要与管板母材焊接，所以需要事先预热透管板使R区母材达到施焊要求温度。现有的技术，是在施焊完一层焊层后再施焊后一层焊层，由于前一层的施焊时间较长，完成后，R区的凸缘母材已达不到施焊要求温度，因此需要对管板继续集中预热，使R区母材温度升高达到要求后继续焊接下一层，所以导致能源消耗多且生产周期长。而本专利技术首先对R区施焊，由于每层环焊的道数较少，且各层的焊道数递进减少，因此施焊过程较快，由于R区堆焊较快，所以未焊的中间区域的管板温度尚未降低，这样紧接着从已焊的第一层中第N道开始逐道向管板中心焊接完剩余的区域，且每堆焊一道，其焊接热量都对下一道有焊前预热的作用，因此在连续焊接的情况下可不用对管板中间区域预热即可保证焊接温度，这样可防止第一层中间区域堆焊时产生裂纹。最后再对其余焊层的剩余区域施焊，由于此时堆焊都是在之前的堆焊层上进行，不与母材相焊接，由于堆焊层在不预热条件下也不易产生裂纹，所以在完成步骤A1、A2和B1后，后续的施焊不会与母材接触，无需继续加热，因此大大降低了能源消耗，缩短了生产周期。同时，由于事先的预热及连续焊接的方式保证了与母材焊接的R区和第一层堆焊的温度，从而有效的预防了裂纹的产生。本专利技术的有益效果是：本专利技术不仅彻底解决了管板R区堆焊易产生裂纹的难题，而且除R区和第一层施焊以外，其余层焊前都无需预热，大大降低了能源消耗，缩短了生产周期，提高了产品质量。附图说明图1是管板凸缘与堆焊面的剖面示意图；图2是管板堆焊完成后的俯视图；图中标记为：1-堆焊面，2-凸缘，3-R区。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步详细介绍，但本专利技术的实施方式不限于此。以某高压加热器管板为例，高加管板材质为20MnMoNbⅣ锻件。因20MnMoNbⅣ锻件具有很高的冷裂纹倾向，当预热不到位时极其容易产生焊接裂纹。如图1和图2所示，本实施方式中，设计要求堆焊7mm厚，经计算，采用带极堆焊需要堆焊三层。一种防裂纹的管板堆焊方法，包括焊接前处理和施焊过程。焊前处理：对管板进行整体预热至150-200℃，且管板热透；将管板装配在堆焊转盘上。施焊过程：所述的施焊过程包括先后实施的R区施焊过程和R区以外区域施焊过程；所述的R区施焊过程包括以下步骤：A1，焊R区第一层,在所述凸缘的内侧与堆焊面之间环焊第一层的第一道焊道，紧接着该第一道焊道向管板中心依次环焊后续第二道和第三道焊道，最终在第一层形成三道焊道；A2，在R区第一层焊层上堆焊第二层，其中，第二层的第一道焊道是在凸缘的内侧和第一层焊层之间环焊，第二道紧接着第一道环焊，最终在第二层形成两道焊道；在第二层焊层上堆焊第三层，第三层只有一道焊道，其是在凸缘的内侧和第二层焊层之间环焊。所述的R区以外区域施焊过程包括以下步骤：B1，焊第一层焊层中未焊区域,紧接着步骤A1中第一层的第三道焊道继续向管板中心依次环焊，直到该层未焊区域直径大致为300mm时，改用直道方式继续将该层焊完；B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防裂纹的管板堆焊方法，所述的堆焊方法包括焊接前处理和施焊过程，所述的焊前处理包括对管板进行整体预热至管板热透，所述管板的堆焊面的外围具有凸缘，凸缘与堆焊面交接处呈R区，其特征在于：所述的施焊过程包括先后实施的R区施焊过程和R区以外区域施焊过程；所述的R区施焊过程包括以下步骤：A1，根据堆焊厚度计算出所需堆焊的总层数为L层，先焊R区第一层,在所述凸缘的内侧与堆焊面之间环焊第一层的第一道焊道，紧接着该第一道焊道向管板中心依次环焊后续焊道，最终在第一层形成N道焊道，所述的N≥L，L≥2，N、L为自然数；A2，在R区第一层焊层上依次堆焊，最终在R区堆焊面上共形成L层焊层，其中，在每一层焊层中，第一道焊道均是在凸缘的内侧和前一层焊层之间环焊，后续的焊道均是紧接着该第一道焊道向管板中心依次环焊，且每一层焊道的数量均小于前一层焊道的数量；所述的R区以外区域施焊过程包括以下步骤：B1，焊第一层焊层中未焊区域,紧接着步骤A1中第一层的最后一道焊道继续向管板中心依次施焊，直至管板堆焊面被全覆盖为止；B2，依次完成第一层之上剩余焊层中未焊区域的堆焊；其中，每一层中，均是紧接着步骤A2中每层的最后一道焊道继续向管板中心依次施焊，直至前一层焊层被全覆盖为止。...

【技术特征摘要】
1.一种防裂纹的管板堆焊方法，所述的堆焊方法包括焊接前处理和施焊过程，所述的焊前处理包括对管板进行整体预热至管板热透，所述管板的堆焊面的外围具有凸缘，凸缘与堆焊面交接处呈R区，其特征在于：所述的施焊过程包括先后实施的R区施焊过程和R区以外区域施焊过程；所述的R区施焊过程包括以下步骤：A1，根据堆焊厚度计算出所需堆焊的总层数为L层，先焊R区第一层,在所述凸缘的内侧与堆焊面之间环焊第一层的第一道焊道，紧接着该第一道焊道向管板中心依次环焊后续焊道，最终在第一层形成N道焊道，所述的N≥L，L≥2，N、L为自然数；A2，在R区第一层焊层上依次堆焊，最终在R区堆焊面上共形成L层焊层，其中，在每一层焊层中，第一道焊道均是在凸缘的内侧和前一层焊层之间环焊，后续的焊道均是紧接着该第一道焊道向管板中心依次环焊，且每一层焊道的数量均小于前一层焊道的数量；所述的R区以...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾平，银润邦，罗永飞，朱超兵，刘国辉，蔡继和，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51