鋼制薄板壓力容器縱縫紫銅襯墊焊接工藝及其所使用的紫銅襯墊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼制薄板壓力容器縱縫紫銅襯墊焊接工藝，其步驟依次如下：(a)將加工筒體縱縫對(duì)拼接，并進(jìn)行點(diǎn)焊固定；(b)將該加工筒體內(nèi)縱縫置于紫銅襯墊上；(c)將該加工筒體的縱縫與紫銅襯墊的焊接凹槽的中心線對(duì)正，通過氣缸固定該加工筒體與紫銅襯墊，該紫銅襯墊的冷卻水管通水；(d)施焊；(e)該加工筒體縱縫焊接完畢，卸下該加工筒體。本發(fā)明的焊接工藝進(jìn)行單面焊雙面成形的埋弧自動(dòng)焊接，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了RT探傷合格率高，節(jié)約了焊劑材料，提高了鋼制薄板壓力容器的制造質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本等技術(shù)效果。
【專利說明】鋼制薄板壓力容器縱縫紫銅襯墊焊接工藝及其所使用的紫銅襯墊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓力容器焊接工藝，具體涉及一種鋼制薄板壓力容器縱縫紫銅襯墊焊接工藝及其所使用的紫銅襯墊。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼制薄板壓力容器直徑一般在250?600mm，材質(zhì)為Q235-B，壁厚3?5mm ;應(yīng)用在工礦企業(yè)生產(chǎn)中，主要有空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)罐、空氣凈化系列的除油器、油氣分離器、法蘭式空氣過濾器、空氣換熱器等產(chǎn)品。
[0003]目前，鋼制薄板壓力容器在我國的工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用極其廣泛，需求量巨大。近年來，我公司制造的鋼制薄板壓力容器臺(tái)數(shù)每年均以30%遞增，年產(chǎn)量過萬臺(tái)。由于縱縫和環(huán)縫焊接是壓力容器制造的主要工序，只有提高鋼制薄板壓力容器縱縫焊接效率和X射線(RT)探傷合格率，才能提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，保證企業(yè)的生存和發(fā)展。
[0004]傳統(tǒng)的焊接工藝，鋼制薄板壓力容器縱縫焊接采用雙面焊接，即先對(duì)筒體內(nèi)縱縫焊一道手工電弧焊，然后對(duì)筒體外縱縫打磨清根后，再進(jìn)行一道埋弧自動(dòng)焊。由于鋼制薄板壓力容器直徑小，空間狹窄，筒體內(nèi)光線不足，視角不佳等多種因素，在筒體縱縫內(nèi)進(jìn)行手工電弧焊時(shí)，焊工操作困難，難以保證筒體內(nèi)縱焊縫的焊接質(zhì)量，使內(nèi)焊縫容易產(chǎn)生氣孔、夾渣及表面咬邊等不良缺陷，根據(jù)《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》(JB/T4730-2005)及《鋼制壓力容器》(GB150-2011)標(biāo)準(zhǔn)，焊縫內(nèi)單個(gè)氣孔直徑應(yīng)< 1/2板厚，或同一線上單條夾渣長(zhǎng)度(6mm ;容器焊縫表面的咬邊深度不得大于0.5mm,咬邊連續(xù)長(zhǎng)度不得大于100mm,否則焊縫缺陷超標(biāo)不合格，造成焊縫X射線(RT)探傷及表面質(zhì)量合格率低、返修率高，從而增加了產(chǎn)品制造成本和制造周期。
[0005]基于上述情況，我公司經(jīng)過多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用單面焊雙面成形的焊接工藝對(duì)鋼制薄板壓力容器筒體縱縫進(jìn)行焊接，能免除筒體內(nèi)縱縫手工電弧焊焊接工序，提高筒體縱縫RT探傷合格率，從而提高縱縫的焊接速度和焊接質(zhì)量。因此，我公司將鋼制薄板壓力容器的筒體縱縫焊接工藝由原來的雙面焊改為單面焊雙面成形，而單面焊雙面成形的焊接工藝需要使用襯墊，在開始的時(shí)候，我公司采用了焊劑襯墊單面焊雙面成形的埋弧自動(dòng)焊接方法，縱縫的焊接效率得到了提高，也解決鋼制薄板壓力容器的筒體縱縫單面焊雙面成形問題，但存在以下缺點(diǎn):
[0006](I)筒體內(nèi)縱焊縫表面成形不理想，如焊縫存在咬邊、夾渣、與母材過渡不圓滑及焊瘤等表面缺陷；
[0007](2)筒體縱縫RT探傷合格率偏低、返修率偏高；
[0008](3)焊劑材料消耗大，增加產(chǎn)品制造成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為克服以上焊劑襯墊單面焊雙面成形的埋弧自動(dòng)焊接工藝缺點(diǎn)，我們經(jīng)過多次試驗(yàn)，利用紫銅襯墊代替焊劑襯墊。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，鋼制薄板壓力容器的筒體縱縫內(nèi)外表面成形美觀、與母材過渡圓滑，RT探傷合格率高，節(jié)約了焊劑材料，提高了鋼制薄板壓力容器的制造質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。
[0010]本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種鋼制薄板壓力容器縱縫紫銅襯墊焊接工藝，其步驟依次如下:
[0011](a)將加工筒體縱縫對(duì)拼接，并進(jìn)行點(diǎn)焊固定；
[0012](b)將該加工筒體內(nèi)縱縫置于紫銅襯墊上；
[0013](c)將該加工筒體的縱縫與紫銅襯墊的焊接凹槽的中心線對(duì)正，通過氣缸固定該加工筒體與紫銅襯墊，該紫銅襯墊的冷卻水管通水；
[0014](d)施焊；
[0015](e)該加工筒體縱縫焊接完畢，卸下該加工筒體。
[0016]進(jìn)一步，該紫銅襯墊為塊狀，其上端面為一外凸的曲面，并設(shè)有一縱向焊接凹槽，該紫銅襯墊的下端面具有一縱向冷管凹槽，該冷管凹槽內(nèi)嵌一冷卻水管。
[0017]進(jìn)一步,焊前將該加工筒體的對(duì)接面及焊接部位兩側(cè)不小于20_范圍內(nèi)的銹蝕、油污、氧化皮及水份清除干凈。
[0018]進(jìn)一步，該加工筒體的縱縫與紫銅襯墊對(duì)中后，通過至少一個(gè)氣缸推動(dòng)該紫銅襯墊與加工筒體縱縫緊密貼合，該氣缸數(shù)量根據(jù)該加工筒體的長(zhǎng)度確定，該氣缸分布間距為200mmo
[0019]具體地，板厚為3?5_的該加工筒體縱縫坡口形式為，坡口間隙取O+1，坡口角度為O。。
[0020]本發(fā)明解決該技術(shù)問題還提供了另一技術(shù)方案:一種紫銅襯墊，其為塊狀，其上端面為一外凸的曲面，并設(shè)有一縱向焊接凹槽，該紫銅襯墊的下端面具有一縱向冷管凹槽，該冷管凹槽內(nèi)嵌一冷卻水管。
[0021]進(jìn)一步,該冷卻水管為紫銅管，該紫銅冷卻水管通過擠壓緊貼于該冷管凹槽內(nèi)。
[0022]具體地，該紫銅襯墊的橫截面的弧邊的輪廓半徑R為該加工筒體半徑的85%?95%。
[0023]具體地，對(duì)板厚為3?5_的加工筒體縱縫焊接，該紫銅襯墊的截面積> 2500mm2。
[0024]具體地，對(duì)板厚為3?5mm的加工筒體縱縫焊接，該焊接凹槽的深度H的取值為^ 1.5mmο
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于紫銅的導(dǎo)熱系數(shù)大，熱傳遞速度高，可避免焊縫金屬熔入紫銅襯墊，本發(fā)明的焊接工藝?yán)米香~襯墊代替焊劑襯墊進(jìn)行單面焊雙面成形的埋弧自動(dòng)焊接，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了鋼制薄板壓力容器的筒體縱縫內(nèi)外表面成形美觀、與母材過渡圓滑，RT探傷合格率高，節(jié)約了焊劑材料，提高了鋼制薄板壓力容器的制造質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本等技術(shù)效果。
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的紫銅襯墊的橫截面示意圖。
[0028]圖2是本發(fā)明的焊縫截面圖。
[0029]圖3是上述焊縫截面圖的I部的局部放大圖。
[0030]圖4是加工筒體對(duì)接坡口的示意圖。
[0031]圖5是本發(fā)明的使用狀態(tài)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]請(qǐng)同時(shí)參閱圖1、圖2、圖3、圖4及圖5，本發(fā)明的鋼制薄板壓力容器縱縫紫銅襯墊焊接工藝包括以下要點(diǎn):
[0033](I)選擇合適的紫銅襯墊10。
[0034]該紫銅襯墊10為塊狀。需要說明的是，紫銅襯墊10與加工筒體20的接觸并進(jìn)行焊接的一面為紫銅襯墊10的上端面11，其為一外凸的曲面。該紫銅襯墊10的上端面11的對(duì)立面為紫銅襯墊10的下端面12。紫銅襯墊10的橫截面為該上端面11、下端面12及與該上端面11的兩直邊相鄰的兩個(gè)側(cè)面所圍成的正投影面，該橫截面的高a為該上端面11的兩直邊至下端面12的平均距離，該橫截面的寬b為兩側(cè)面之間的距離。該橫截面的弧邊為切割上端面構(gòu)成。
[0035]對(duì)板厚為3?5mm的加工筒體20縱縫焊接時(shí)，紫銅襯墊10的截面積彡2500mm2,否則襯墊的熱傳遞速度低，襯墊的溫度高，造成焊縫21表面滲銅或焊縫21金屬熔入紫銅，影響紫銅襯墊10的使用壽命及焊縫21的焊接質(zhì)量；該橫截面的寬b與高a比大于2，確保紫銅襯墊10柔性，利于紫銅襯墊10上升時(shí)與筒體20內(nèi)表面緊密貼合。
[0036]紫銅襯墊10的橫截面的弧邊的輪廓半徑R要與加工筒體20半徑基本一致，其輪廓半徑R取值為加工筒體20半徑的85%?95%。
[0037]紫銅襯墊10的上端面11設(shè)有一縱向焊接凹槽13，其與該橫截面相互垂直，貫通紫銅襯墊10的上端面11，用于加工筒體20內(nèi)焊縫21的成形。該焊接凹槽13的深度H根據(jù)加工筒體20板厚確定，板厚3?5mm的加工筒體20縱縫焊接，該焊接凹槽13的深度H的取值為< 1.5_。如H值選取過大，則縱縫焊接時(shí)形成加工筒體20內(nèi)焊縫21余高過高從而在焊縫21余高處容易產(chǎn)生氣孔22缺陷，如圖2和圖3所示，且根據(jù)GB150-2011《鋼制壓力容器》的相關(guān)規(guī)定，焊縫21余高過高，不合格，同時(shí)焊接凹槽13各處應(yīng)圓滑過渡，使筒體20內(nèi)焊縫21成形圓滑，減小焊縫21與母材間的應(yīng)力集中。
[0038]紫銅襯墊10的下端面12具有一縱向冷管凹槽14，其與該橫截面相互垂直，貫通紫銅襯墊10的下端面12，該冷管凹槽14內(nèi)嵌一冷卻水管15，其內(nèi)通水冷卻，降低紫銅襯墊10的溫度，以保證焊接質(zhì)量。該冷卻水管15優(yōu)選紫銅管，紫銅冷卻水管15通過擠壓緊貼在冷管凹槽14內(nèi)，提高冷卻水熱交換效率，加快紫銅襯墊10熱傳遞速度。
[0039]加工筒體20縱縫與紫銅襯墊10對(duì)中后，通過多個(gè)氣缸30推動(dòng)紫銅襯墊10，氣缸30數(shù)量根據(jù)筒體20的長(zhǎng)度確定，氣缸30分布間距為200mm。使筒體20內(nèi)縱縫與紫銅襯墊10緊密貼合，避免筒體20縱縫與紫銅襯墊10間隙過大造成內(nèi)焊縫21過高而容易產(chǎn)生氣孔22或焊縫21容易被焊穿等缺陷。
[0040]板厚為3?5mm的加工筒體20縱縫坡口形式如圖4所示:坡口間隙取O+1，坡口角度為0°。
[0041](2)焊接部位的清理。
[0042]焊前將對(duì)接面及焊接部位兩側(cè)不小于20_范圍內(nèi)的銹蝕、油污、氧化皮及水份等清除干凈。如鋼板表面未清理干凈，殘存有鐵銹等雜物，焊接時(shí)焊縫21極容易產(chǎn)生氣孔22、夾渣等缺陷。焊接部位的清理可以用手工進(jìn)行清除，例如鋼絲刷、手提砂輪機(jī)或鋼絲輪等，機(jī)械清除可取用噴砂或氧氣、乙炔火焰等方法進(jìn)行。
[0043](3)焊接工藝參數(shù)的選擇。
[0044]焊接電源:GS-600SS-2弧焊整流器。
[0045]焊材材質(zhì)及規(guī)格、焊接電流、焊接電壓、焊接速度及送絲速度見下表1:
[0046]
焊接筒體板厚焊材焊接電 Si 電源焊接速度送絲速度言徑電壓方法材質(zhì) (mm) 牌號(hào)流(A)極性 (cm/min) (cm/min)
(mm)(V)
300?—
326 ?27 DC— 50
315
,340? Λ—
SAW Q235-B 4 Η08Α Φ2.027 ?28 DC45200?230
__355____

380 ?一
528?29 DC40
400
[0047]表I
[0048](4)焊接工藝的步驟依次如下:
[0049](a)將加工筒體20縱縫對(duì)拼接，并進(jìn)行點(diǎn)焊固定；
[0050](b)將該加工筒體20內(nèi)縱縫置于紫銅襯墊10上；
[0051](c)將該加工筒體20的縱縫與紫銅襯墊10的焊接凹槽13的中心線對(duì)正，通過氣缸30固定該加工筒體20與紫銅襯墊10，該紫銅襯墊10的冷卻水管15通水；
[0052](d)按照上述焊接工藝參數(shù)進(jìn)行施焊；
[0053](e)該加工筒體20縱縫焊接完畢，卸下該加工筒體20。
[0054](5)焊后檢驗(yàn)。
[0055]檢驗(yàn)完成焊接的加工筒體內(nèi)縱焊縫成形寬度約5mm,余高h(yuǎn)2彡1.5 mm ;外縱焊縫寬度< 15mm，余高Ii1 < 1.5 mm，焊縫不直度<1 mm，內(nèi)外焊縫表面光滑，無氣孔、咬邊等不良缺陷存在，RT探傷按《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》(JB/T4730-2005)評(píng)定合格。
[0056](6)成本核算。
[0057]這種紫銅襯墊的單面焊雙面成形埋弧自動(dòng)焊焊接新工藝與雙面焊、焊劑作襯墊的焊接工藝相比較RT探傷合格率提高約25%以上，節(jié)省焊劑約0.lKg/m,以我單位每年制造薄板壓力容器1.5萬臺(tái)計(jì)，我單位每年可節(jié)省RT探傷膠片和拍片人工(膠片3750張X 7=26250元)，焊劑約2250KgX4.1 = 9225元)，節(jié)約手工電弧焊焊條約4000kgX4.3 =17200元，節(jié)約手工電弧焊人工費(fèi)15000臺(tái)X5 = 75000元，一年合計(jì)節(jié)約127675萬元，縮短每臺(tái)壓力容器制造時(shí)間，提高產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)生的直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，將公司創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)的效益。
[0058]本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本發(fā)明的各種改動(dòng)或變型不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變型屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼制薄板壓力容器縱縫紫銅襯墊焊接工藝，其特征在于，其步驟依次如下: (a)將加工筒體縱縫對(duì)拼接，并進(jìn)行點(diǎn)焊固定； (b)將該加工筒體內(nèi)縱縫置于紫銅襯墊上； (C)將該加工筒體的縱縫與紫銅襯墊的焊接凹槽的中心線對(duì)正，通過氣缸固定該加工筒體與紫銅襯墊，該紫銅襯墊的冷卻水管通水； (d)施焊； (e)該加工筒體縱縫焊接完畢，卸下該加工筒體。
2.如權(quán)利要求1所述鋼制薄板壓力容器縱縫紫銅襯墊焊接工藝，其特征在于:該紫銅襯墊為塊狀，其上端面為一外凸的曲面，并設(shè)有一縱向焊接凹槽，該紫銅襯墊的下端面具有一縱向冷管凹槽，該冷管凹槽內(nèi)嵌一冷卻水管。
3.如權(quán)利要求1所述鋼制薄板壓力容器縱縫紫銅襯墊焊接工藝，其特征在于:焊前將該加工筒體的對(duì)接面及焊接部位兩側(cè)不小于20_范圍內(nèi)的銹蝕、油污、氧化皮及水份清除干凈。
4.如權(quán)利要求1所述鋼制薄板壓力容器縱縫紫銅襯墊焊接工藝，其特征在于:該加工筒體的縱縫與紫銅襯墊對(duì)中后，通過至少一個(gè)氣缸推動(dòng)該紫銅襯墊固定，該氣缸數(shù)量根據(jù)該加工筒體的長(zhǎng)度確定，該氣缸分布間距為200mm。
5.如權(quán)利要求1所述鋼制薄板壓力容器縱縫紫銅襯墊焊接工藝，其特征在于:板厚為3?5mm的該加工筒體縱縫坡口形式為，坡口間隙取O+1，坡口角度為0°。
6.一種紫銅襯墊，其特征在于:其為塊狀，其上端面為一外凸的曲面，并設(shè)有一縱向焊接凹槽，該紫銅襯墊的下端面具有一縱向冷管凹槽，該冷管凹槽內(nèi)嵌一冷卻水管。
7.如權(quán)利要求6所述紫銅襯墊，其特征在于:該冷卻水管為紫銅管，該紫銅冷卻水管通過擠壓緊貼于該冷管凹槽內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6所述紫銅襯墊，其特征在于:該紫銅襯墊的橫截面的弧邊的輪廓半徑R為該加工筒體半徑的85%?95%。
9.如權(quán)利要求6所述紫銅襯墊，其特征在于:對(duì)板厚為3?5_的加工筒體縱縫焊接，該紫銅襯墊的截面積> 2500mm2。
10.如權(quán)利要求6所述紫銅襯墊，其特征在于:對(duì)板厚為3?5_的加工筒體縱縫焊接，該焊接凹槽的深度H的取值為< 1.5mm。
【文檔編號(hào)】B23K9/035GK104128694SQ201410355772
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】謝堅(jiān)鎏, 張德光, 譚遠(yuǎn)強(qiáng), 李永欣, 湯汝壯, 談?wù)裰? 申請(qǐng)人:江門市新會(huì)區(qū)同達(dá)化工機(jī)械制造有限公司