CN110899920A - 低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环缝焊接技术领域，尤其涉及一种低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法。该焊接方法包括：加工待焊接的罐体筒节的焊接端至其符合焊接要求；调试焊接设备至其符合要求；采用小孔穿透型钨极氩弧方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的内侧形成打底焊道；采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的外侧依次形成两道盖面回火焊道，两道所述盖面回火焊道内侧位于所述打底焊道的外侧，两个所述盖面回火焊道之间对接。本发明可提高焊接工效，并降低人工数量和人工强度，还具有较好的工作环境，还可以保证焊接质量。

Description

低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法

技术领域

本发明属于环缝焊接技术领域，尤其涉及一种低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法。

背景技术

目前，低合金钢低温压力容器罐体环缝为B类重要焊缝，焊接接头系数为1.0，要求全焊透，焊后进行射线检测或可记录的超声波检测，射线检测达到Ⅱ级以上为合格，超声波检测达到一级以上为合格，焊缝表面不得有裂纹、气孔、未熔合、未焊透、咬边等缺陷。

现有技术中，低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接大多采用双面埋弧焊，即先在正面焊接，正面焊接完成后，焊缝背面清根，打磨再焊接，埋弧焊时使用焊剂做保护，焊剂需要在焊前烘干，且正面焊接时，还需在背面使用焊剂垫小车垫焊剂，防止焊穿。

在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中至少存在以下不足：

采用上述埋弧焊接方法需要双面焊，在焊接时需要使用焊剂和焊剂垫，且背面焊接前，需通过碳弧气刨清根，清根后还需打磨去除碳化物和渗碳层，工艺较复杂，生产效率低，焊接成本高，焊接环境差。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，以解决现有技术中采用双面埋弧焊造成的工艺复杂、生产效率低、焊接成本高以及焊接环境差的技术问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，所述焊接方法包括：

加工待焊接的罐体筒节的焊接端至其符合焊接要求；

调试焊接设备至其符合要求；

采用小孔穿透型钨极氩弧方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的内侧形成打底焊道；

采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的外侧依次形成两道盖面回火焊道，两道所述盖面回火焊道内侧位于所述打底焊道的外侧，两个所述盖面回火焊道之间对接。

进一步地，所述采用小孔穿透型钨极氩弧方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的内侧形成打底焊道，具体包括：

在采用小孔穿透型钨极氩弧方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接时，采用喷嘴焊接保护气和背保气两路气同时进行保护，其中，背保气预送15～20S后，开启氩弧焊枪焊接，打底焊道焊接过程中一直开通背保气，喷嘴焊接保护气和背保气分别对氩弧焊缝正面、背面焊缝进行保护；

焊接时，焊接电流范围为310～380A，电弧电压范围为16～20V，线速度为300～380mm/min；

盖面焊道完成后，停止背面保护气，喷嘴焊接保护气继续开通。

更进一步地，在采用小孔穿透型钨极氩弧方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接时，所述喷嘴焊接保护气采用99.99％纯氩气，流量为16～20l/min，所述背保气采用99.99％纯氩或99.2％工业氮，背保气流量为20～30l/min。

进一步地，所述采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的外侧依次形成两道盖面回火焊道，具体包括：

在采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接时，采用喷嘴焊接保护气进行保护，焊接电流范围为145～175A，电弧电压范围为12～16V，线速度为(130～170)mm/min。

进一步地，在采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接时，所述喷嘴焊接保护气采用99.99％纯氩气，流量为10～18)l/min。

进一步地，所述盖面回火焊道的中心线与所述打底焊道的中心线之间的距离为4～6mm。

进一步地，所述打底焊道以及所述盖面回火焊道焊接时所采用的焊丝为低合金钢实芯焊丝，其直径为Φ1.2mm，焊丝型号为ER55Ni1，Ni含量为0.80～1.10。

进一步地，所述调试焊接设备至其符合要求，具体包括：

移动焊枪至罐体环缝上方，使所述焊枪的输出端处于竖直状态，所述焊枪的输出端正对准环缝正上方罐体上母线位置，且，所述焊枪的输出端的中心轴轴的延长线通过所述环缝的圆心。

进一步地，当所述罐体的壁厚为4～8mm时，待焊接的罐体筒节的焊接端不开坡口；

当所述罐体的壁厚为9～12mm时，待焊接的罐体筒节的焊接端开设V形坡口，所述V形坡口的坡口角度为70°±5°，钝边为4～5mm。

优选地，所述罐体筒节的材质为低温低合金钢16MnDR。

本发明的有益效果是：

本发明所提供的一种低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，由于是先采用小孔穿透型钨极氩弧方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，以在罐体筒节环缝之间的内侧形成打底焊道，该打底焊道由于是采用小孔穿透型钨极氩弧方式焊接成型，可利用深熔氩弧焊压缩电弧良好的穿透能力，达到单面焊背面成型，进而不需要双面焊，也不需要清根，进而可提高焊接工效，并降低人工数量和人工强度，还具有较好的工作环境；随后再采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的外侧依次形成两道盖面回火焊道，不仅可以用于填充和盖面焊，同时还能对打底焊道起回火作用，以改善焊道接头之间的性能，保证焊接质量。

还有，本发明中，由于深熔氩弧焊不需要使用焊剂和焊剂垫，也可降低焊接成本，并提高焊接工效，具有很好的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法的流程示意图；

图2为壁厚为4～8mm的罐体环缝焊接后的示意图；

图3为壁厚为9～12mm的罐体环缝焊接后的示意图。。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，是针对材质为低温低合金钢16MnDR罐体筒节焊缝而设计的，其主要核心思想是单面焊双面成型，以达到提高作业效率，降低劳动强度，节约焊接成本，并保证接头性能的目的。

图1为本发明实施例的一种低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法的流程示意图，结合图1，本发明实施例的焊接方法包括：

S1、加工待焊接的罐体筒节的焊接端至其符合焊接要求。

本发明实施例中，对待焊接的罐体筒节的焊接端加工除去一般的清洁打磨等外，还包括对焊接端坡口的加工。

对于本发明实施例而言，当罐体的壁厚为4～8mm时，待焊接的罐体筒节的焊接端不开坡口(如图2所示)，这是因为后续焊接时采用的深熔氩弧焊压缩电弧具有良好的穿透能力，能对该壁厚的罐体筒节焊接时，达到单面焊背面成型的目的。

当罐体的壁厚为9～12mm时，由于罐体的壁厚较厚，对该壁厚的罐体筒节焊接时，可能不能达到单面焊背面成型，因此，本发明实施例对于此类壁厚的罐体，将待焊接的罐体筒节的焊接端开设V形坡口(如图3所示)，该V形坡口的坡口角度α为70°±5°，钝边p为4～5mm，以保证后续焊接时单面焊背面成型的目的。

S2、调试焊接设备至其符合要求。

本发明实施例中，焊接设备的调试包括罐体筒节的装配、焊枪的姿态设置、焊丝选择以及焊接参数的设置。

具体地，可以包括将待焊环缝的罐体筒节装配件吊运至滚轮架，并调整罐体筒节焊接端之间的间隙b为0-0.5mm；将待焊环缝的罐体筒节装配至滚轮架的目的是在于：后续焊接时，可以开启滚轮架，利用滚轮架的转动，驱动罐体筒节的转到，从而可以使焊枪保持一种姿态，即可完成罐体筒节的一个圆周的焊接。

另外，焊枪的姿态设置为：移动焊枪至罐体环缝上方，使焊枪的输出端处于竖直状态，焊枪的输出端正对准环缝正上方罐体上母线位置，且，焊枪的输出端的中心轴轴的延长线通过环缝的圆心。

本发明实施例的焊丝选用低合金钢实芯焊丝，其直径为Φ1.2mm，焊丝型号为ER55Ni1，Ni含量为0.80～1.10，并采用填充方式送丝，该焊丝工艺性能良好，焊接接头抗拉强度Rm高于母材，180°弯曲性能合格，冲击吸收功KV2达到27J以上，焊丝在输送时，焊丝对准电弧区中心，并位于钨极端部下方2-5mm。

S3：采用小孔穿透型钨极氩弧方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的内侧形成打底焊道。

在采用小孔穿透型钨极氩弧方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接时，采用喷嘴焊接保护气和背保气两路气同时进行保护，喷嘴焊接保护气采用99.99％纯氩气，流量为16～20l/min，背保气采用99.99％纯氩或99.2％工业氮，背保气流量为20～30l/min，在背保气预送15～20S后，开启氩弧焊枪焊接，打底焊道焊接过程中一直开通背保气，喷嘴焊接保护气和背保气分别对氩弧焊缝正面、背面焊缝进行保护；

焊接时，焊接电流范围为310～380A，电弧电压范围为16～20V，线速度为300～380mm/min；

盖面焊道完成后，停止背面保护气，喷嘴焊接保护气继续开通。

S4：采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的外侧依次形成两道盖面回火焊道，两道盖面回火焊道内侧位于打底焊道的外侧，两个盖面回火焊道之间对接。

在采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接时，采用喷嘴焊接保护气进行保护，喷嘴焊接保护气采用99.99％纯氩气，流量为10～18)l/min，焊接电流范围为145～175A，电弧电压范围为12～16V，线速度为(130～170)mm/min。

对于壁厚δ为4～8mm的罐体环缝的焊接，其焊接后的示意图如图2所示，对于壁厚δ为9～12mm的罐体环缝的焊接，其焊接后的示意图如图3所示。结合图2以及图3，焊接后，盖面回火焊道2的中心线与打底焊道1的中心线之间的距离为4～6mm。

表1为焊缝冲击试验效果对比表，结合表1可知，通过本发明实施例所示的低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，相比于传统的焊接方式，具有更高的焊缝中心冲击功。

	母材	焊缝冲击试验温度	焊缝中心冲击功KV2
				传统焊接方法	16MnDR	-40℃	10J～24J
本焊接方法	16MnDR	-40℃	＞29J

表1

本发明实施例的有益效果至少包括：

1、由于打底焊道是采用小孔穿透型钨极氩弧方式焊接，可利用深熔氩弧焊压缩电弧良好的穿透能力，达到单面焊背面成型，进而不需要双面焊，也不需要清根，进而可提高焊接工效，并降低人工数量和人工强度，还具有较好的工作环境；

2、由于是采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的外侧依次形成两道盖面回火焊道，这样不仅可以用于填充和盖面焊，同时还能对打底焊道起回火作用，以改善焊道接头之间的性能，保证焊接质量。

3、本发明实施例在焊接罐体环缝时，可不开坡口，或开很小的坡口，焊接填充金属量很少，焊接材料消耗量小，节省焊接成本。

4、焊接过程中只需要气体保护，不需要焊剂保护和焊剂衬垫，节省了焊剂和烘干，节省了人力成本，降低了焊工劳动强度，焊接现场清洁。

5、焊接质量优良，对于焊缝接头韧性要求较高的环缝，尤其是低温低合金钢16MnDR薄板焊缝对低温冲击功要求时，可以通过含Ni焊丝的填充，及回火焊道，达到细化晶粒，提升接头强度和韧性的目的。

以下所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式下的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (10)

1.一种低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括：

加工待焊接的罐体筒节的焊接端至其符合焊接要求；

调试焊接设备至其符合要求；

采用小孔穿透型钨极氩弧方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的内侧形成打底焊道；

采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的外侧依次形成两道盖面回火焊道，两道所述盖面回火焊道内侧位于所述打底焊道的外侧，两个所述盖面回火焊道之间对接。

2.根据权利要求1所述的低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述采用小孔穿透型钨极氩弧方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的内侧形成打底焊道，具体包括：

在采用小孔穿透型钨极氩弧方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接时，采用喷嘴焊接保护气和背保气两路气同时进行保护，其中，背保气预送15～20S后，开启氩弧焊枪焊接，打底焊道焊接过程中一直开通背保气，喷嘴焊接保护气和背保气分别对氩弧焊缝正面、背面焊缝进行保护；

焊接时，焊接电流范围为310～380A，电弧电压范围为16～20V，线速度为300～380mm/min；

盖面焊道完成后，停止背面保护气，喷嘴焊接保护气继续开通。

3.根据权利要求2所述的低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，其特征在于，在采用小孔穿透型钨极氩弧方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接时，所述喷嘴焊接保护气采用99.99％纯氩气，流量为16～20l/min，所述背保气采用99.99％纯氩或99.2％工业氮，背保气流量为20～30l/min。

4.根据权利要求2所述的低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接，在罐体筒节环缝之间的外侧依次形成两道盖面回火焊道，具体包括：

在采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接时，采用喷嘴焊接保护气进行保护，焊接电流范围为145～175A，电弧电压范围为12～16V，线速度为(130～170)mm/min。

5.根据权利要求4所述的低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，其特征在于，在采用深熔氩弧焊方式在待焊接的罐体筒节环缝之间焊接时，所述喷嘴焊接保护气采用99.99％纯氩气，流量为10～18)l/min。

6.根据权利要求1所述的低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述盖面回火焊道的中心线与所述打底焊道的中心线之间的距离为4～6mm。

7.根据权利要求1所述的低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述打底焊道以及所述盖面回火焊道焊接时所采用的焊丝为低合金钢实芯焊丝，其直径为Φ1.2mm，焊丝型号为ER55Ni1，Ni含量为0.80～1.10。

8.根据权利要求1所述的低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述调试焊接设备至其符合要求，具体包括：

移动焊枪至罐体环缝上方，使所述焊枪的输出端处于竖直状态，所述焊枪的输出端正对准环缝正上方罐体上母线位置，且，所述焊枪的输出端的中心轴轴的延长线通过所述环缝的圆心。

9.根据权利要求1所述的低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，其特征在于，

当所述罐体的壁厚为4～8mm时，待焊接的罐体筒节的焊接端不开坡口；

当所述罐体的壁厚为9～12mm时，待焊接的罐体筒节的焊接端开设V形坡口，所述V形坡口的坡口角度为70°±5°，钝边为4～5mm。

10.根据权利要求1所述的低合金钢低温压力容器罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述罐体筒节的材质为低温低合金钢16MnDR。

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