用于应变强化容器内筒体板的组合焊接方法及焊接机构技术

技术编号：40925646 阅读：17 留言：0更新日期：2024-04-18 14:48

本申请涉及一种用于应变强化容器内筒体板的组合焊接方法及焊接机构。方法包括：在待焊板件的焊接接头处加工出Y型坡口，将Y型坡口反置，钝边侧作为焊缝正面，坡口侧作为焊缝背面；在焊缝正面采用PAW+TIG双枪同时进行等离子焊和氩弧焊；在焊缝背面进行埋弧焊。本申请在应变强化容器内筒体板正面钝边侧使用PAW+TIG双枪复合焊接，焊接时两把焊枪一前一后同时焊接，使等离子焊接优势得到了充分发挥，且焊接速度更快，焊接效率更高，具有更低的热输入，保证了该焊接方法在应变强化产品上的使用性能；在背面坡口侧直接使用埋弧焊焊接，减少了双面埋弧焊时反面清根工序，缩短了制造周期。

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【技术实现步骤摘要】

本申请涉及焊接，特别是涉及一种用于应变强化容器内筒体板的组合焊接方法及焊接机构。

技术介绍

1、奥氏体不锈钢应变强化技术是通过冷拉伸产生一定的塑性变形来提高材料的屈服强度,减薄容器壁厚，实现了低温压力容器轻型化、进而节约制造成本，但采用该技术的产品对焊接有了更高的要求。

2、传统的saw埋弧焊，经过应变强化后低温冲击、断后延长率等指标较差，因此较难保证产品质量。

3、paw+tig双枪复合自动焊对于壁厚为3～8mm以下不锈钢的焊接能够实现不开坡口一次焊接成形，极大地提高了焊接效率，且焊接质量较好。但对于8mm以上的产品其焊接需tig枪的多次填充，因而效率较低；同时对于8mm以上的不锈钢厚壁筒体，使用此种焊接工艺会容易在焊缝中出现大量气孔以及局部未焊透缺陷，而且背面焊缝成形较差，造成大量的人工返修，这是由于实际生产中的板材尺寸大，在下料、加工时会存在一定的尺寸误差，进而在下一步的筒节纵、环缝组对过程中存在一定的不规则错边量，尤其是封头与筒节组对，累计偏差会达到2mm，这种尺寸的偏差无形中就造成焊接时焊接母材的厚度相对增加，整条焊缝不规则的错变量以及不规则的坡口钝边加工误差增加了paw+tig双枪复合焊的焊接难度，虽经过焊接过程中可以对焊接参数进行一定的调整，但还是无法避免焊后缺陷多的问题，对生产效率与整个制造周期造成了不利影响，因此该焊接工艺不适用于中厚板应变强化产品。

4、此外传统的paw焊枪与tig焊枪之间的间距一般是固定的，因此其适用范围是有限的，当筒体直径较小时，往往不能正常进行焊接。</p>

5、公开号为cn106392272a的专利公开了锅炉、压力容器中厚板y型坡口埋弧焊不清根焊接工艺，虽然也是针对压力容器罐，但此专利还是无法解决累计偏差造成缺陷多的问题；公开号为cn103495797b的专利公开了一种厚板y型坡口不等间隙不清根焊接方法，虽然坡口与钝边采用了不同的焊接方式，但也无法解决实际生产中的板材尺寸大，累计偏差造成缺陷多的问题；另外，以上现有技术均不适用于应变强化产品上。

技术实现思路

1、本申请针对上述问题及技术需求，提出了一种用于应变强化容器内筒体板的组合焊接方法及焊接机构，技术方案如下：

2、第一方面，本申请提供了一种用于应变强化容器内筒体板的组合焊接方法。该组合焊接方法包括：

3、在待焊板件的焊接接头处加工出y型坡口，y型坡口的角度为80～110°，坡口间隙为0～1.2mm，钝边尺寸为4～6mm；

4、将y型坡口反置，钝边侧作为焊缝正面，坡口侧作为焊缝背面；

5、在焊缝正面采用paw+tig双枪同时进行等离子焊和氩弧焊，等离子焊和氩弧焊的焊接速度为25～35cm/min，paw+tig双焊枪为可调式纵列排列，paw焊枪在前，tig焊枪在后，paw焊枪与tig焊枪间距离可调节；

6、在焊缝背面进行埋弧焊，埋弧焊采用的焊丝直径为2.4mm，埋弧焊的热输入≤1.92kj/mm，层间温度≤100℃。

7、其进一步的技术方案为，等离子焊的焊接电源为正极，不加丝，paw焊枪直线行走，不摆动，离子气流量为4～5l/min，焊接电流为220～250a，焊接电压为27～32v，热输入≤1.73kj/mm。

8、其进一步的技术方案为，氩弧焊的焊接电源为正极，焊接纵缝时tig焊枪与paw焊枪间距为240～260mm；焊接环缝时，筒体直径≤2500mm时tig焊枪与paw焊枪间距为180～200mm，筒体直径≥2500mm时tig枪与paw枪间距为200～300mm；焊丝直径为1.2mm，tig焊枪左右摆动，横摆速度为1200～1500mm/min，摆动宽度为5～7mm，焊接电流为250～280a，焊接电压为14～17v，送丝速度为800～1200mm/min，热输入≤0.87kj/mm。

9、其进一步的技术方案为，埋弧焊的焊接电源为负极，焊接电流为320～420a，焊接电压为28～33v，焊接速度为28～50cm/min。

10、其进一步的技术方案为，y型坡口的坡口角度为80°，钝边尺寸为5mm，坡口间隙为0.5～1mm。

11、其进一步的技术方案为，待焊板件的厚度为8～20mm。

12、其进一步的技术方案为，当待焊板件的厚度小于10mm时，在焊缝背面进行一道埋弧焊；当待焊板件的厚度大于等于10mm时，在焊缝背面进行至少两道埋弧焊。

13、第二方面，本申请还提供了一种应变强化容器内筒体板焊接用焊接机构，该焊接机构适用于上述任一项的组合焊接方法中。该焊接机构包括底轨、滑块、液压缸、机座、铰接臂、焊枪和四点支撑结构；滑块与底轨滑动适配设置，液压缸包括伸缩液压缸及横移液压缸，滑块的一侧与横移液压缸的活塞杆固定相连，滑块的另一侧与机座固定相连，机座上方固定连接伸缩液压缸，伸缩液压缸的活塞杆固定连接一块平板，平板上铰接铰接臂，铰接臂上固定连接焊枪；四点支撑结构设置在机座的一侧。

14、其进一步的技术方案为，四点支撑结构包括一块底板、四个可调支撑脚、两根连接绳和四组热膨胀块；底板上表面设置四个可调支撑脚，每个可调支撑脚包括一根固定连接在底板上的螺纹立柱和与螺纹立柱适配设置的阶梯圆垫片，阶梯圆垫片包括上半部分的圆盘体以及下半部分的设有内螺纹盲孔的圆柱体；四个可调支撑脚设置在底板的四角上，两根连接绳的两端分别与位于两个对角线上的可调支撑脚的圆盘体固定相连。

15、其进一步的技术方案为，每组热膨胀块包括四块呈环形阵列布置的热膨胀体，四块热膨胀体环绕一个可调支撑脚设置；热膨胀体的面向螺纹立柱和圆柱体的侧面上间隔设置若干个凸起，热膨胀体的面向螺纹立柱和圆柱体的侧面为倾斜的斜面。

16、本专利技术的有益技术效果是：

17、本专利技术在应变强化容器内筒体板正面钝边侧使用paw+tig双枪复合焊接，使等离子焊接优势得到了充分发挥；在内筒体板背面坡口侧直接使用埋弧焊焊接，减少了双面埋弧焊时反面清根工序，缩短了制造周期。另外，该组合焊接方法相比于paw+tig双枪复合焊更稳定、对焊接设备要求更低；而相比于saw双面焊接在实际生产中能节省焊材40％～50％左右，且焊接质量更为可靠。本专利技术的组合焊接方法合格率达到了99.28％，焊接质量得到有效保证。

18、进一步的，本专利技术采用的paw和tig焊枪为可调式纵列式排列，paw焊枪与tig焊枪之间的间距可调，使该工艺的适用范围更广，且焊接时两把焊枪一前一后同时焊接，焊接速度更快，焊接效率更高，因此具有更低的热输入，保证了该焊接方法在应变强化产品上的使用性能；且埋弧焊采用细丝埋弧焊专机，焊丝直径小，线能量和层间温度都控制得更低，能够满足应变强化产品的要求。

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【技术保护点】

1.一种用于应变强化容器内筒体板的组合焊接方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的组合焊接方法，其特征在于，所述等离子焊的焊接电源为正极，不加丝，PAW焊枪直线行走，不摆动，离子气流量为4~5L/min，焊接电流为220~250A，焊接电压为27~32V，热输入≤1.73KJ/mm。

3.根据权利要求1所述的组合焊接方法，其特征在于，所述氩弧焊的焊接电源为正极，焊接纵缝时TIG焊枪与PAW焊枪间距为240~260mm；焊接环缝时，筒体直径≤2500mm时TIG焊枪与PAW焊枪间距为180~200mm，筒体直径≥2500mm时TIG枪与PAW枪间距为200~300mm；焊丝直径为1.2mm，TIG焊枪左右摆动，横摆速度为1200~1500mm/min，摆动宽度为5~7mm，焊接电流为250~280A，焊接电压为14~17V，送丝速度为800~1200mm/min，热输入≤0.87KJ/mm。

4.根据权利要求1所述的组合焊接方法，其特征在于，所述埋弧焊的焊接电源为负极，焊接电流为320~420A，焊接电压为28~33V，焊接速度为28~50cm/min。

5.根据权利要求1-4任一项所述的组合焊接方法，其特征在于，所述Y型坡口的坡口角度为80°，钝边尺寸为5mm，坡口间隙为0.5~1mm。

6.根据权利要求1-4任一项所述的组合焊接方法，其特征在于，所述待焊板件的厚度为8~20mm。

7.根据权利要求6所述的组合焊接方法，其特征在于，当所述待焊板件的厚度小于10mm时，在所述焊缝背面进行一道埋弧焊；当所述待焊板件的厚度大于等于10mm时，在所述焊缝背面进行至少两道埋弧焊。

8.一种应变强化容器内筒体板焊接用焊接机构，其特征在于，用于如权利要求1-7任一项所述的组合焊接方法中，所述焊接机构包括底轨、滑块、液压缸、机座、铰接臂、焊枪和四点支撑结构；所述滑块与底轨滑动适配设置，所述液压缸包括伸缩液压缸及横移液压缸，所述滑块的一侧与所述横移液压缸的活塞杆固定相连，所述滑块的另一侧与所述机座固定相连，所述机座上方固定连接所述伸缩液压缸，所述伸缩液压缸的活塞杆固定连接一块平板，所述平板上铰接铰接臂，所述铰接臂上固定连接所述焊枪；所述四点支撑结构设置在所述机座的一侧。

9.根据权利要求8所述的焊接机构，其特征在于，所述四点支撑结构包括一块底板、四个可调支撑脚、两根连接绳和四组热膨胀块；所述底板上表面设置所述四个可调支撑脚，每个可调支撑脚包括一根固定连接在底板上的螺纹立柱和与螺纹立柱适配设置的阶梯圆垫片，所述阶梯圆垫片包括上半部分的圆盘体以及下半部分的设有内螺纹盲孔的圆柱体；所述四个可调支撑脚设置在所述底板的四角上，所述两根连接绳的两端分别与位于两个对角线上的可调支撑脚的圆盘体固定相连。

10.根据权利要求9所述的焊接机构，其特征在于，每组所述热膨胀块包括四块呈环形阵列布置的热膨胀体，四块所述热膨胀体环绕一个所述可调支撑脚设置；所述热膨胀体的面向所述螺纹立柱和所述圆柱体的侧面上间隔设置若干个凸起，所述热膨胀体的面向所述螺纹立柱和所述圆柱体的侧面为倾斜的斜面。

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【技术特征摘要】

1.一种用于应变强化容器内筒体板的组合焊接方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的组合焊接方法，其特征在于，所述等离子焊的焊接电源为正极，不加丝，paw焊枪直线行走，不摆动，离子气流量为4~5l/min，焊接电流为220~250a，焊接电压为27~32v，热输入≤1.73kj/mm。

3.根据权利要求1所述的组合焊接方法，其特征在于，所述氩弧焊的焊接电源为正极，焊接纵缝时tig焊枪与paw焊枪间距为240~260mm；焊接环缝时，筒体直径≤2500mm时tig焊枪与paw焊枪间距为180~200mm，筒体直径≥2500mm时tig枪与paw枪间距为200~300mm；焊丝直径为1.2mm，tig焊枪左右摆动，横摆速度为1200~1500mm/min，摆动宽度为5~7mm，焊接电流为250~280a，焊接电压为14~17v，送丝速度为800~1200mm/min，热输入≤0.87kj/mm。

4.根据权利要求1所述的组合焊接方法，其特征在于，所述埋弧焊的焊接电源为负极，焊接电流为320~420a，焊接电压为28~33v，焊接速度为28~50cm/min。

5.根据权利要求1-4任一项所述的组合焊接方法，其特征在于，所述y型坡口的坡口角度为80°，钝边尺寸为5mm，坡口间隙为0.5~1mm。

6.根据权利要求1-4任一项所述的组合焊接方法，其特征在于，所述待焊板件的厚度为8~20mm。

7.根据权利要求6所述的组合焊接方法，其特征在于，当所述待焊板件...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永松，陈日昱，田文博，刘哺，
申请(专利权)人：中船澄西泰州装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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