大型环件的焊接加工方法与流程

本发明涉及焊接，涉及特厚板超大直径、超宽环件的低成本制造，具体为大型环件的焊接加工方法。

背景技术：

1、目前，主要采用整体锻造的结构设计制造特厚超大直径环件，但是当环宽超过750mm时，会受到锻造设备能力限制和经济性的约束，使整环锻造受到限制。采用内外环锻造的结构设计，并采用焊接制造成型，能解决锻造设备能力限制问题，并能降低制造成本。

2、特厚板(t≥150mm)内外环结构设计，焊缝要求满足nbt47013.3ⅰ级，而采用传统焊接方法，焊接量大、焊接效率低，焊后变形大，矫正工序复杂，导致加工成本较高。窄间隙mag自动焊可解决特厚板、窄坡口焊接的难题，但由于坡口形状的限制，焊接空间狭窄，特厚板焊接时容易产生未熔合等缺陷，如果在焊接过程中出现焊接缺陷，会导致返工困难、焊接质量无法保证、生产周期延长等问题，因此需要解决窄间隙mag自动焊易出现未熔合缺陷的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种大型环件的焊接加工方法，以解决大型环件制造时易出现缺陷的技术问题。

2、根据本发明的一个方面，提供一种大型环件的焊接加工方法，将超宽环件进行内外环结构设计，获得最佳拼接直径；根据最佳拼接直径锻造内环件和外环件；加工内环件和外环件的焊接坡口；通过调平定位装置拼装内环件和外环件并进行调平定位；采用具有窄间隙焊接喷嘴的焊枪对内环件和外环件的焊接面进行焊接，焊接过程包括打底焊接、填充焊接和盖面焊接；焊接完成后，焊缝盖保温棉缓冷至室温。

3、可选的，所述将超宽环件进行内外环结构设计，获得最佳拼接直径包括：通过有限元分析对不同拼接直径下的焊缝进行分析，获得出不同拼接直径对应焊缝的变形量；考虑焊缝的变形量以及对应的拼接直径的内环件、外环件的锻造成本，选择最佳的拼接直径。

4、可选的，所述加工内环件和外环件的焊接坡口包括:将待焊内环件和外环件的坡口加工成窄间隙u型坡口，根据内环件和外环件的厚度设计焊接坡口，坡口角度1.5°或坡口最大宽度20mm。

5、可选的，所述平定位装置包括底座，底座上开设有用于与内环件和外环件配合的同心圆槽，所述底座上沿同心圆槽的径向开设有导向槽，导向槽内滑动设置有用于支靠外环件的定位支座。

6、可选的，所述通过调平定位装置拼装内环件和外环件并进行调平定位包括：通过同心圆槽粗定位内环件与外环件的安装位置，并安装调平装置，以保证焊枪运行轨迹以环件中心为圆心；将已加工焊接坡口的内环件和外环件在调平装置上拼装，将定位支座滑动至外环外径位置进行精定位；同时考虑焊接变形对工件平面度的影响，焊接坡口底部用马板固定焊接，马板设置多个呈环形均布，马板周边焊接断续角焊缝。

7、可选的，焊接前对内环件和外环件进行预热，采用电阻丝加热片均布在内环件和外环件底部加热，红外线测温仪测量环件表面，预热温度80℃，整个焊接过程不关闭电阻丝加热片，持续保温。

8、可选的，所述具有窄间隙焊接喷嘴的焊枪包括枪体，枪体内设置有枪芯管以及用于驱使枪芯管旋转的电机，枪体端部设置有与枪芯管连接的连杆，连杆远离枪芯管的一端连接有导电嘴，所述枪芯管、连杆以及导电嘴内设置有用于容纳焊丝的通道，所述连杆与所述导电嘴之间的夹角为钝角；在焊接过程中，电机带动枪芯管往复摆动，使焊丝呈现扇形摆动，电弧指向坡口侧壁，保证焊缝侧壁完全熔透。

9、可选的，打底焊的焊接参数包括：焊接电压25～26v，焊接电流200～220a，焊接速度180mm/min，一次保护气体流量15～20l/min，二次保护气体流量25～40l/min，焊丝干伸长15～20mm，焊丝左右停留时间0.6s；

10、填充焊接及盖面焊接的参照相同，包括：焊接电压30～31v，焊接电流270～290a，焊接速度190mm/min，一次保护气体流量15～20l/min，二次保护气体流量25～40l/min，焊丝干伸长15～20mm，焊丝左右停留时间0.6s。

11、可选的，焊接过程采用多层单道焊接，除打底及盖面焊缝外，每焊接一层，用风铲敲击，减少焊接过程中的焊接应力。

12、可选的，在焊缝盖保温棉缓冷至室温的步骤后，还包括如下步骤：割除马板并打磨表面，采用水平仪测量工件平面度，角变形不大于0.25°*t/100，t为板厚，单位mm。

13、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

14、1.窄间隙焊接由于其较小的坡口尺寸，热输入量相对较小，减少了焊接过程中由于热膨胀和收缩导致的工件变形。这对于超大直径、特厚板环件尤其重要，因为焊接变形可能会导致工件无法满足精度要求；

15、2.特厚板超大直径环件的自动化窄间隙焊接调平定位装置结构设计，该装置解决了环件焊接过程中可能存在焊枪与焊缝位置偏差导致焊接质量问题，通过同心圆槽快速定位不同直径的环件，并通过调平、定位工件，保证调平定位装置与环件同轴度；

16、3.采用内外环结构设计代替整体锻造，使得超大直径环件的制造不再依赖昂贵的大型锻造设备，降低了设备投资和维护成本。此外，内外环焊接技术减少了对锻造设备的要求，使生产更加灵活和经济。

17、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

技术特征：

1.大型环件的焊接加工方法，其特征在于：包括如下步骤，

2.根据权利要求1所述的大型环件的焊接加工方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的大型环件的焊接加工方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的大型环件的焊接加工方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的大型环件的焊接加工方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的大型环件的焊接加工方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的大型环件的焊接加工方法，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的大型环件的焊接加工方法，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的大型环件的焊接加工方法，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的大型环件的焊接加工方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种大型环件的焊接加工方法，属于焊接技术领域，其包括将超宽环件进行内外环结构设计，获得最佳拼接直径；根据最佳拼接直径锻造内环件和外环件；加工内环件和外环件的焊接坡口；通过调平定位装置拼装内环件和外环件并进行调平定位；采用具有窄间隙焊接喷嘴的焊枪对内环件和外环件的焊接面进行焊接，焊接过程包括打底焊接、填充焊接和盖面焊接；焊接完成后，焊缝盖保温棉缓冷至室温。本申请能够降低大型环件在制造时出现加工缺陷的风险。

技术研发人员：王险峰,徐山,程宏钊,周洋,冷宇轩,师文辰,卢腊
受保护的技术使用者：中国铁建重工集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5