本發(fā)明涉及焊接技術領域，尤其涉及帶R區(qū)的管板的堆焊方法。

背景技術：

在鍋爐輔機以及各類石化換熱器產(chǎn)品中，存在管板堆焊，由于管板堆焊層要與換熱管進行焊接，所以堆焊層的質(zhì)量要求高，且堆焊厚度較厚，一般不小于6mm。針對管板堆焊，目前主要采用帶極堆焊，堆焊時采用多層堆焊的方式，每一層堆焊順序為：從最外圈往中心逐道堆焊，堆焊完一層后再堆焊下一層。由于管板厚度大，且材質(zhì)為Mn-Mo鋼或合金鋼，具有較高的冷裂紋傾向，因此堆焊前需要預熱較高的溫度，因為管板厚度和體積很大，預熱過程中散熱快，為保證堆焊過程中溫度能達到要求，目前一般采用的方式是焊前對管板加熱至整個管板熱透，堆焊過程中再在管板底部局部加熱。采用現(xiàn)有的這種堆焊方式進行帶凸緣管板堆焊時，常常在管板R區(qū)（即凸緣與堆焊面交接位置）產(chǎn)生裂紋。其原因是由于堆焊完一層需要較長的時間，且焊完第一層時焊接熱源也遠離管板邊緣，因此導致管板邊緣的溫度降低，而管板底部的局部預熱不易保證堆焊區(qū)域的預熱溫度，在這種情況下焊接，雖然與上一層的堆焊層焊接不產(chǎn)生裂紋，但與R區(qū)的母材的焊接，由于預熱溫度不夠則很容易產(chǎn)生裂紋。

針對上述問題，目前主要采用的方式是在堆焊下一層前，繼續(xù)對管板集中預熱，使R區(qū)的母材達到較高的溫度，避免焊接裂紋的出現(xiàn)。但預熱時需要很長的預熱時間，而且每一層都預熱，不僅能源消耗多，而且大大增加生產(chǎn)周期，同時，還會存在因預熱效果不理想而產(chǎn)生裂紋的問題。

技術實現(xiàn)要素：

針對目前管板堆焊方法不僅存在能源消耗多、生產(chǎn)周期長，而且管板R區(qū)易出現(xiàn)冷裂紋的問題，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種預防裂紋的管板堆焊方法，通過改進工藝，從根本上解決管板R區(qū)裂紋問題的同時，能有效減少預熱時間，從而降低制造過程中的能源消耗，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種防裂紋的管板堆焊方法，所述的堆焊方法包括焊接前處理和施焊過程，所述的焊前處理包括對管板進行整體預熱至管板熱透，所述管板的堆焊面的外圍具有凸緣，凸緣與堆焊面交接處呈R區(qū)，所述的施焊過程包括先后實施的R區(qū)施焊過程和R區(qū)以外區(qū)域施焊過程；

所述的R區(qū)施焊過程包括以下步驟：

A1，根據(jù)堆焊厚度計算出所需堆焊的總層數(shù)為L層，先焊R區(qū)第一層,在所述凸緣的內(nèi)側與堆焊面之間環(huán)焊第一層的第一道焊道，緊接著該第一道焊道向管板中心依次環(huán)焊后續(xù)焊道，最終在第一層形成N道焊道，所述的N≥L，L≥2，N、L為自然數(shù)；

A2，在R區(qū)第一層焊層上依次堆焊，最終在R區(qū)堆焊面上共形成L層焊層，其中，在每一層焊層中，第一道焊道均是在凸緣的內(nèi)側和前一層焊層之間環(huán)焊，后續(xù)的焊道均是緊接著該第一道焊道向管板中心依次環(huán)焊，且每一層焊道的數(shù)量均小于前一層焊道的數(shù)量；

所述的R區(qū)以外區(qū)域施焊過程包括以下步驟：

B1，焊第一層焊層中未焊區(qū)域,緊接著步驟A1中第一層的最后一道焊道繼續(xù)向管板中心依次施焊，直至管板堆焊面被全覆蓋為止；

B2，依次完成第一層之上剩余焊層中未焊區(qū)域的堆焊；其中，每一層中，均是緊接著步驟A2中每層的最后一道焊道繼續(xù)向管板中心依次施焊，直至前一層焊層被全覆蓋為止。

為保證焊接效果較好，焊前處理中，對不同母材的管板進行整體預熱后，保證管板各個位置測量的溫度不低于該母材在工藝文件中規(guī)定的預熱溫度+10℃。

需說明的，在R區(qū)施焊過程中，應保證焊接連續(xù)進行，以免預熱溫度降低，若因故停止焊接，在下次焊接時，需檢測待焊區(qū)域的溫度是否達到工藝要求，若未達到，則需重新預熱，直到達到要求后再焊接。

還需說明的，在步驟B1中，焊接應連續(xù)進行，使前一道焊道的熱量對后一道焊道起到預熱作用，若因故停止焊接，在下次焊接時，同樣需檢測待焊區(qū)域的溫度是否達到工藝要求，若未達到，則需重新預熱，直到達到要求后再焊接。

進一步的，在R區(qū)施焊過程中，所述的N=L，每一層焊道的數(shù)量均比前一層焊道的數(shù)量少一道。

進一步的，所述的2≤N=L≤5。

進一步的，所述的N=L=3。

進一步的，在R區(qū)以外區(qū)域施焊過程中，步驟B2中，在環(huán)境溫度≥20℃的情況下無需預熱，若＜20℃則需預熱，即步驟B2中需保證環(huán)境溫度≥20℃。此溫度較容易保證，只要施焊時環(huán)境溫度不低于20℃，則無需對管板進行預熱。

所述步驟A1、A2和B1中需保證施焊處的溫度大于可預防管板冷裂紋產(chǎn)生的最低預熱溫度，以避免管板凸緣與堆焊之間產(chǎn)生裂紋。

由于要與管板母材焊接，所以需要事先預熱透管板使R區(qū)母材達到施焊要求溫度?，F(xiàn)有的技術，是在施焊完一層焊層后再施焊后一層焊層，由于前一層的施焊時間較長，完成后，R區(qū)的凸緣母材已達不到施焊要求溫度，因此需要對管板繼續(xù)集中預熱，使R區(qū)母材溫度升高達到要求后繼續(xù)焊接下一層，所以導致能源消耗多且生產(chǎn)周期長。而本發(fā)明首先對R區(qū)施焊，由于每層環(huán)焊的道數(shù)較少，且各層的焊道數(shù)遞進減少，因此施焊過程較快，由于R區(qū)堆焊較快，所以未焊的中間區(qū)域的管板溫度尚未降低，這樣緊接著從已焊的第一層中第N道開始逐道向管板中心焊接完剩余的區(qū)域，且每堆焊一道，其焊接熱量都對下一道有焊前預熱的作用，因此在連續(xù)焊接的情況下可不用對管板中間區(qū)域預熱即可保證焊接溫度，這樣可防止第一層中間區(qū)域堆焊時產(chǎn)生裂紋。最后再對其余焊層的剩余區(qū)域施焊，由于此時堆焊都是在之前的堆焊層上進行，不與母材相焊接，由于堆焊層在不預熱條件下也不易產(chǎn)生裂紋，所以在完成步驟A1、A2和B1后，后續(xù)的施焊不會與母材接觸，無需繼續(xù)加熱，因此大大降低了能源消耗，縮短了生產(chǎn)周期。同時，由于事先的預熱及連續(xù)焊接的方式保證了與母材焊接的R區(qū)和第一層堆焊的溫度，從而有效的預防了裂紋的產(chǎn)生。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明不僅徹底解決了管板R區(qū)堆焊易產(chǎn)生裂紋的難題，而且除R區(qū)和第一層施焊以外，其余層焊前都無需預熱，大大降低了能源消耗，縮短了生產(chǎn)周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

附圖說明

圖1是管板凸緣與堆焊面的剖面示意圖；

圖2是管板堆焊完成后的俯視圖；

圖中標記為：1-堆焊面，2-凸緣，3-R區(qū)。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明進行進一步詳細介紹，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

以某高壓加熱器管板為例，高加管板材質(zhì)為20MnMoNbⅣ鍛件。因20MnMoNbⅣ鍛件具有很高的冷裂紋傾向，當預熱不到位時極其容易產(chǎn)生焊接裂紋。如圖1和圖2所示，本實施方式中，設計要求堆焊7mm厚，經(jīng)計算，采用帶極堆焊需要堆焊三層。

一種防裂紋的管板堆焊方法，包括焊接前處理和施焊過程。

焊前處理：

對管板進行整體預熱至150-200℃，且管板熱透；

將管板裝配在堆焊轉(zhuǎn)盤上。

施焊過程：所述的施焊過程包括先后實施的R區(qū)施焊過程和R區(qū)以外區(qū)域施焊過程；

所述的R區(qū)施焊過程包括以下步驟：

A1，焊R區(qū)第一層,在所述凸緣的內(nèi)側與堆焊面之間環(huán)焊第一層的第一道焊道，緊接著該第一道焊道向管板中心依次環(huán)焊后續(xù)第二道和第三道焊道，最終在第一層形成三道焊道；

A2，在R區(qū)第一層焊層上堆焊第二層，其中，第二層的第一道焊道是在凸緣的內(nèi)側和第一層焊層之間環(huán)焊，第二道緊接著第一道環(huán)焊，最終在第二層形成兩道焊道；在第二層焊層上堆焊第三層，第三層只有一道焊道，其是在凸緣的內(nèi)側和第二層焊層之間環(huán)焊。

所述的R區(qū)以外區(qū)域施焊過程包括以下步驟：

B1，焊第一層焊層中未焊區(qū)域,緊接著步驟A1中第一層的第三道焊道繼續(xù)向管板中心依次環(huán)焊，直到該層未焊區(qū)域直徑大致為300mm時，改用直道方式繼續(xù)將該層焊完；

B2，在完成的第一層上方堆焊第二層，緊接著步驟A2中第二層的第二道焊道繼續(xù)向管板中心依次環(huán)焊，直到該層未焊區(qū)域直徑大致為300mm時，改用直道方式繼續(xù)將該層焊完；在完成的第二層上方堆焊第三層，緊接著步驟A2中第三層的第一道焊道繼續(xù)向管板中心依次環(huán)焊，直到該層未焊區(qū)域直徑大致為300mm時，改用直道方式繼續(xù)將該層焊完。

需注意的，步驟B2中需保證環(huán)境溫度≥20℃。

相比現(xiàn)有技術，焊前處理時預熱的管板能保證在之后的R區(qū)和步驟B1施焊過程中，R區(qū)的凸緣母材和管板中間位置的母材溫度保持在焊接工藝要求的溫度以上，防止了因預熱不到位產(chǎn)生焊接裂紋的情況。在第二層和第三層堆焊時，由于堆焊不和母材接觸（只與堆焊層接觸），因此無需再預熱，打破了原來全程要求預熱的模式。本發(fā)明徹底解決了R區(qū)裂紋問題，且取消了第二層和第三層除R區(qū)外的預熱，降低了能源消耗，大大縮短了生產(chǎn)周期。