CN105057905A - 一种燃机大管径排气道的焊接方法 - Google Patents

一种燃机大管径排气道的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃机大管径排气道的焊接方法，该方法包括以下步骤：将拼焊块拼接组装形成圆筒，采用点焊方式初步固定连接相邻的拼焊块，在圆筒内焊接特制的加强工装；预热拼焊块，主管道壳体的焊接连接采用先环向焊接再纵向焊接和对称焊接的焊接顺序，且相邻拼焊块的焊接连接采用分段退焊的焊接工艺；当焊接变形达到2mm时停止焊接，进行消氢处理，换对称位置继续施焊；每完成一条焊缝都进行消氢处理，完成整体焊接后进行热处理。本发明方法不仅控制了壳体焊接变形、保证了筒体圆度，而且确保了焊接接头塑性和韧性，极大地降低了产生裂纹的风险。

Description

一种燃机大管径排气道的焊接方法
技术领域
本发明属于大管径的管道焊接的技术领域，具体地说，涉及一种燃机大管径排气道的焊接方法。
背景技术
燃机排气道的主管道壳体为大直径薄壁圆筒结构，并且内部无加强支撑，其结构强度较差，在制造过程中容易出现较大的焊接、热处理变形。由于钢板原材料的板幅限制，主管道壳体需要进行拼焊，较为传统的焊接方法为按壳体展开尺寸分块下料后拼焊成整板，再卷制成圆筒，最后焊接合口焊缝，此方法的有以下缺点：板材拼焊后无法进行热处理改善其焊接接头性能；焊后进行成型加工易造成焊缝和热影响区易产生裂纹；受设备和场地的限制，整板进行卷制难度较大。
发明内容
针对现有技术中上述的不足，本发明提供一种燃机大管径排气道的焊接方法，该方法不仅控制了壳体焊接变形、保证了筒体圆度，而且确保了焊接接头塑性和韧性，极大地降低了产生裂纹的风险。
为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：一种燃机大管径排气道的焊接方法，该方法包括以下步骤：A、从原材料板下料，形成主管道壳体的拼焊块，在拼焊块边缘开坡口，卷制拼焊块。B、将拼焊块拼接组装形成圆筒，采用点焊方式初步固定连接相邻的拼焊块，在圆筒内焊接加强工装。C、预热拼焊块，主管道壳体的焊接连接采用先环向焊接再纵向焊接的焊接顺序，且分别在环向焊接和纵向焊接时都采用对称焊接的焊接方法，相邻拼焊块的焊接连接采用分段退焊的焊接工艺；采用分段退焊的焊接工艺，在主管道壳体两端分别焊接连接环形法兰和锯齿法兰。D、在步骤C中，当焊接变形达到2mm时停止焊接，进行消氢处理，换对称位置继续施焊；每完成一条焊缝，则进行消氢处理，整体焊接完成后对主管道壳体进行热处理；将加强工装与主管道壳体切割分离。
进一步地，加强工装包括三层圆环板，圆环板的圆心位置设置有托盘，托盘与圆环板之间焊接有若干放射状支撑筋，放射状支撑筋之间焊接有加强筋；三层圆环板之间设置有支撑立柱和斜支撑件；三层托盘之间焊接有支撑管。
进一步地，将主管道壳体与平台压紧固定，且环形法兰朝下、锯齿法兰朝上，在平台上标记出抽汽支管道投影在平台上的定位线；以定位线为基准，切割抽汽支管道的安装孔，用工装固定支管道法兰；以定位线和支管道法兰为基准，将抽汽支管道装配在安装孔内，在抽汽支管道与主管道壳体之间固定加强支撑；焊前局部预热，采用分段退焊将抽汽支管道与主管道壳体焊接连接，焊后消氢处理。
进一步地，抽汽支管道由三段拼接管段焊接而成，拼接管段由钢板卷制焊接而成，拼接管段两端预留15mm—20mm的配作余量。
进一步地，抽汽支管道设置有三组。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、主管道壳体内焊接加强工装，提高壳体的整体强度和刚度，有利于控制壳体拼焊缝焊接变形，保证整个筒体圆度。
2、焊前对施焊部位预热，降低焊接结构的拘束度，减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，减小焊接残余应边，降低冷裂纹敏感性，确保焊接接头塑性、韧性，极大的降低产生裂纹的风险。
3、先环向焊接再纵向焊接，并且采用对称焊接和分段退焊的焊接工艺，减小焊接时焊缝的拘束度，减小焊接产生的残余应力，并避免焊接应力集中。
附图说明
图1为本发明的燃机大管径排气道的结构示意图。
图2为本发明的加强工装的俯视图。
图3为本发明的加强工装的主视图。
图4为本发明的拼焊块的展开图。
图5为本发明的主管道壳体的结构简图。
附图中：
1—主管道壳体；2—环形法兰；3—锯齿法兰；5—抽汽支管道；6—支管道法兰；7—加强工装；71—圆环板；72—托盘；73—放射状支撑筋；74—加强筋；75—支撑立柱；76—斜支撑件；H1—第一焊缝；H2—第二焊缝；H3—第三焊缝；H4—第四焊缝；H5—第五焊缝。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步描述：
本发明提供一种燃机大管径排气道的焊接方法，燃机大管径排气道的结构如附图1所示，该方法包括以下步骤：
A、从原材料板下料，形成主管道壳体1的拼焊块，在拼焊块边缘开坡口，卷制拼焊块。
B、将拼焊块拼接组装形成圆筒，采用点焊方式初步固定连接相邻的拼焊块，如附图2和附图3所示，在圆筒内焊接加强工装7，加强工装7包括三层圆环板71，圆环板71的圆心位置设置有托盘72，托盘72与圆环板71之间焊接有若干放射状支撑筋73，放射状支撑筋73之间焊接有加强筋74；三层圆环板71之间设置有支撑立柱75和斜支撑件76；三层托盘72之间焊接有支撑管。主管道壳体1内焊接加强工装7，提高壳体的整体强度和刚度，有利于控制壳体拼焊缝焊接变形，保证整个筒体圆度。
C、拼焊块预热，温度为200～300℃，持续保温，降低焊接结构的拘束度，减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，减小焊接残余应边，降低冷裂纹敏感性。主管道壳体1的焊接连接采用先环向焊接再纵向焊接的焊接顺序，且分别在环向焊接和纵向焊接时都采用对称焊接的焊接方法，相邻拼焊块的焊接连接采用分段退焊进行施焊，每段焊缝施焊长度不宜超过2m；采用分段退焊的焊接工艺，在主管道壳体1两端分别焊接连接环形法兰2和锯齿法兰3。
举例说明：主管道壳体1由五件拼焊块焊接而成，拼焊块的展开图如附图4所示，主管道壳体1的结构简图如附图5所示，按照先环向焊接再纵向焊接和对称焊接的焊接顺序，则先焊接第一焊缝H1和第五焊缝H5，再焊接第二焊缝H2和第四焊缝H4，最后再对合焊接第三焊缝H3。
D、在步骤C中，焊接时随时监测变形情况，并根据变化情况调整焊接顺序，当焊接变形达到2mm时应停止焊接并进行消氢热处理，换对称位置继续施焊，减小焊接时焊缝的拘束度，减小焊接产生的残余应力，并避免焊接应力集中。每完成一条焊缝，则进行消氢处理，温度为250～300℃，保持此温度15分钟以上，然后保温缓冷，使焊缝中的氢及时溢出，防止产生延迟裂纹。整体焊接完成后对主管道壳体1进行热处理，温度为730℃-750℃，保持此温度120分钟以上，然后保温缓冷。焊后热处理能改善焊接接头塑性、韧性等机械性能，并进一步消除残余应力。热处理完后，将加强工装7与主管道壳体1切割分离。
将主管道壳体1与平台压紧固定，且环形法兰2朝下、锯齿法兰3朝上，在平台上标记出抽汽支管道5投影在平台上的定位线；以定位线为基准，切割抽汽支管道5的安装孔，用工装固定支管道法兰6；以定位线和支管道法兰6为基准，将抽汽支管道5装配在安装孔内，在抽汽支管道5与主管道壳体1之间固定加强支撑；焊前局部预热，采用分段退焊将抽汽支管道5与主管道壳体1焊接连接，焊后消氢处理。抽汽支管道5由三段拼接管段焊接而成，拼接管段由钢板卷制焊接而成，拼接管段两端预留15mm—20mm的配作余量；抽汽支管道5设置有三组。

Claims (5)

1.一种燃机大管径排气道的焊接方法，该方法包括以下步骤：
A、从原材料板下料，形成主管道壳体(1)的拼焊块，在拼焊块边缘开坡口，卷制拼焊块；
B、将拼焊块拼接组装形成圆筒，采用点焊方式初步固定连接相邻的拼焊块，在圆筒内焊接加强工装(7)；
C、预热拼焊块，主管道壳体(1)的焊接连接采用先环向焊接再纵向焊接的焊接顺序，且分别在环向焊接和纵向焊接时都采用对称焊接的焊接方法，相邻拼焊块的焊接连接采用分段退焊的焊接工艺；采用分段退焊的焊接工艺，在主管道壳体(1)两端分别焊接连接环形法兰(2)和锯齿法兰(3)；
D、在步骤C中，当焊接变形达到2mm时停止焊接，进行消氢处理，换对称位置继续施焊；每完成一条焊缝，则进行消氢处理；整体焊接完成后对主管道壳体(1)进行热处理；将加强工装(7)与主管道壳体(1)切割分离。
2.根据权利要求1所述的燃机大管径排气道的焊接方法，其特征是：所述的加强工装(7)包括三层圆环板(71)，圆环板(71)的圆心位置设置有托盘(72)，托盘(72)与圆环板(71)之间焊接有若干放射状支撑筋(73)，放射状支撑筋(73)之间焊接有加强筋(74)；三层圆环板(71)之间设置有支撑立柱(75)和斜支撑件(76)；三层托盘(72)之间焊接有支撑管。
3.根据权利要求1所述的燃机大管径排气道的焊接方法，其特征是：将主管道壳体(1)与平台压紧固定，且环形法兰(2)朝下、锯齿法兰(3)朝上，在平台上标记出抽汽支管道(5)投影在平台上的定位线；以定位线为基准，切割抽汽支管道(5)的安装孔，用工装固定支管道法兰(6)；以定位线和支管道法兰(6)为基准，将抽汽支管道(5)装配在安装孔内，在抽汽支管道(5)与主管道壳体(1)之间固定加强支撑；焊前局部预热，采用分段退焊将抽汽支管道(5)与主管道壳体(1)焊接连接，焊后消氢处理。
4.根据权利要求3所述的燃机大管径排气道的焊接方法，其特征是：所述的抽汽支管道(5)由三段拼接管段焊接而成，拼接管段由钢板卷制焊接而成，拼接管段两端预留15mm—20mm的配作余量。
5.根据权利要求4所述的燃机大管径排气道的焊接方法，其特征是：所述的抽汽支管道(5)设置有三组。
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