CN111715986B - 一种大直径厚壁法兰筒的制作方法 - Google Patents

一种大直径厚壁法兰筒的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及大直径厚壁法兰筒的制作方法，可有效解决现有的制作方法导致板厚度偏差大，且焊接过程中会存在不同程度的收缩，导致焊接变形，误差大的问题，其解决的技术方案是，大直径厚壁法兰筒为环形结构，焊接方法包括以下步骤：1）下料；2）平台铺设；3）零件组焊；4）装配；5）焊接；6）加强筋板装配；7）产品检验；本发明大直径厚壁法兰筒上下圆环缝与筒体接口为全熔透一级焊缝，工件为环形结构，高宽比值为6.6，厚度偏差小，焊接变形小，误差小，大大增加了使用寿命和使用效果，是大直径厚壁法兰筒的制作方法上的一大创新。

Description

一种大直径厚壁法兰筒的制作方法
技术领域
本发明涉及焊接领域，特别是一种大直径厚壁法兰筒的制作方法。
背景技术
目前，在大直径厚壁法兰筒的制作过程中，现有的制作方法导致板厚度偏差大，且焊接过程中会存在不同程度的收缩，导致焊接变形，误差大，最终影响大直径厚壁法兰筒的使用效果和使用寿命，因此，发明一种新的大直径厚壁法兰筒的制作方法势在必行。
发明内容
针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种大直径厚壁法兰筒的制作方法，可有效解决现有的制作方法导致板厚度偏差大，且焊接过程中会存在不同程度的收缩，导致焊接变形，误差大的问题。
本发明解决的技术方案是，大直径厚壁法兰筒为环形结构，上圆环厚度130mm，下圆环厚度90mm，筒体厚度40mm，上圆环、下圆环均分成两个半圆制作，合装直径6600mm，重12.2吨，材质为Q345B，项目焊接要求质量等级为全熔透一级焊缝（UT%检验），焊接方法包括以下步骤：1）下料；2）平台铺设；3）零件组焊；4）装配；5）焊接；6 ）产品检验。
本发明大直径厚壁法兰筒上下圆环缝与筒体接口为全熔透一级焊缝，工件为环形结构，高宽比值为6.6，厚度偏差小，焊接变形小，误差小，大大增加了使用寿命和使用效果，是大直径厚壁法兰筒的制作方法上的一大创新。
附图说明
图1为本发明的大直径厚壁法兰筒结构俯视图。
图2为本发明的上下圆环半环俯视图。
图3为本发明图2的截面主视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1-3给出，本发明包括以下步骤：
1）下料
上圆环1、下圆环2采取1/6下料，考虑焊接收缩接热处理变形，下料时钢板直径+10mm，因外圆需加工，圆环宽度下料+3mm，钢板厚度方向切割垂直度不大于1.5mm，确保加工余量；筒体3采取1/2下料，高度780±3mm，为保证装配间隙，要求全长直线度不大于1.5mm，双侧开K型45度坡口，加强筋板4下料116件，为确保在能顺利装配同时，减少焊接变形，要求在筒体3焊接调教后，根据实际测量上、下圆环至筒体的距离下料，能保证加强筋板与上、下圆环顶紧；
2）平台铺设
为便于制作、检查，根据工件直径搭设平台，平台板尺寸选取长9000mm×宽2500mm×高36mm，铺设前用水准仪找平，地面支点纵横间距1500mm布置，所有支点之间相对误差不得大于1mm，平台板铺设后在支点位置重新找平，以消除平台板变形造成的误差增加，保证最终各支点间误差不大于1.5mm；
3）零件组焊
上圆环、下圆环均分成两个半圆制作，为保证制作整体尺寸控制，采用整体合装焊接工艺，上圆环、下圆环下料后在平台放样拼接，上圆环、下圆环的两个半圆间用米字型支撑连接为整体，上圆环、下圆环的两个半圆对接处用码板焊接牢固，所有对接缝开X型60°坡口，焊缝等级全熔透一级，采用埋弧自动焊对接，两侧加引熄弧板，焊后切割去除，为防止焊接变形，埋弧焊接单面焊接四层7道后整体翻转背面清根焊接，背面焊接完成后翻转将正面焊接完成，所有焊缝经UT检验合格后，进入调教工序，要求上圆环、下圆环校正不平度拉线检测平面度不大于2mm，扭曲不大于2mm，校平后画加强筋板装配线，并将焊道两侧50mm内打磨出金属光泽，待参与总装；
4）装配
筒体两侧坡口面30mm范围内打磨出金属光泽，切割角磨机倒角确保钝边为零，先装配上圆环与筒体，装配时用5mm垫板每间隔500mm铺设一块，保证间隙均匀性，最小处间隙不得小于5mm，最大处间隙不大于7mm，间隙找均匀后用固定码板将上圆环与筒体焊接牢固并去除间隙垫板，将焊道清理干净，将工件翻转按同样方法组装下圆环，组装时测量高度1000+10mm，焊接过程记录层道收缩量，待单侧焊接及UT检测合格后，测量高度变化，调整另一侧间隙，保证焊后每侧加工余量不小于10mm；
5）焊接
先焊接下圆环与筒体，UT检验合格后对工件高度检查高度变化，调整上圆环高度，满足尺寸要求，充分考虑焊接过程的间隙收缩因素和减少焊接变形，焊接采取先内环后外环，4人逆时针同时焊接，优先焊接间隙较小位置，检测合格后焊接上圆环与筒体，焊接完成后检测焊接变形，测量高度差并记录，提供尺寸进行加强筋板下料，调教上下圆环平面度及与筒体的垂直度，平面度不大于2mm，垂直度不大于1.5mm，加强筋板装配保证加强筋板与上、下圆环的顶紧，因下料误差造成的间隙，需要用码板进行刚性固定，减少焊接收缩，最后装配焊接加强筋板4，加强筋板4焊接顺序是先焊接加强筋板与筒体的立焊，对称焊接，然后焊接上圆环与加强筋板焊缝，最后焊接下圆环与加强筋板焊缝，焊接前对有间隙部位采取刚性固定焊接，减少焊接收缩造成的角变形；
6）产品检验
因构件直径较大无法用常用工具测量整体翘曲和平面度，检验方案采用水准仪定位水平高度的方法，将工件在地面沿圆周三等分处支垫同一高度，用水准仪在上平面找出等分12点进行测量，找出最大差值，最大高低差不得超出单侧加工余量10mm，检验合格后发退火工序。
为了保证使用效果，所述的步骤5）中，工艺评定采取留间隙，CO2气体保护焊，因碳弧气刨易造成表面碳化和焊接位置不便清理等因素，焊接中不用碳弧气刨清根方法，采用角磨机清理，焊接间隙5-7mm，用固定码板连接上下圆环与筒体，正式焊道不允许有定位焊点，焊接过程中逐步去除固定码板，焊道单侧为7层13道排道焊接顺序，1、2层均为单道焊接，打底层确保熔池完全熔透。
所述的步骤5）中，上、下圆环的内环外环焊接参数均为：CO2打底焊，电流170A，电压22-23V，CO2填充层，电流190A，电压23-24V，CO2盖面层，电流200A，电压24-25V。
所述的焊接材料为H10Mn2 埋弧焊丝、ER50-6实心焊丝或E507低氢型焊条。
所述的钢构件材料为Q345B钢材。
本发明完全符合《钢结构焊接规范》GB50661-2011、《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-2001 Q/AJ08.851-97、《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB/T11345-2013、《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB∕T 8110-2008，钢构件材料Q345B完全符合GBT/228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》、GBT/232-2010《金属材料弯曲试验》、GBT/ 229-2007 《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》、焊接材料完全符合GB-T 2653-2008《焊接接头弯曲试验方法》、GB／T 2650-2008《焊接接头冲击试验方法》、GB/T 2652 -2008《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》。
本发明大直径厚壁法兰筒为环形结构，上圆环厚度130mm，下圆环厚度90mm，筒体厚度40mm，分为两个半圆制作，合装直径6600mm，重12.2吨，材质为Q345B，项目焊接要求质量等级为全熔透一级焊缝（UT%检验）。
本发明加工后的板厚度偏差（减薄度）不大于厚度的5%且不大于5mm，所以要求装配、焊接充分考虑焊接收缩及预留收缩量，采用加固支撑减少收缩等措施，且大直径厚壁法兰筒上下圆环缝与筒体接口为全熔透一级焊缝，工件为环形结构，高宽比值为6.6，无法采用转胎埋弧焊进行焊接，采用本发明焊接的底座厚度偏差小，焊接变形小，误差小，大大增加了使用寿命和使用效果，是大直径厚壁法兰筒的制作方法上的一大创新，具有良好的经济和社会效益。

Claims (3)

1.一种大直径厚壁法兰筒的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）下料
上圆环(1)、下圆环(2)采取1/6下料，考虑焊接收缩接热处理变形，下料时钢板直径+10mm，因外圆需加工，圆环宽度下料+3mm，钢板厚度方向切割垂直度不大于1.5mm，确保加工余量；筒体(3)采取1/2下料，高度780±3mm，为保证装配间隙，要求全长直线度不大于1.5mm，双侧开K型45度坡口，加强筋板(4)下料116件，为确保在能顺利装配同时，减少焊接变形，要求在筒体(3)焊接调教后，根据实际测量上、下圆环至筒体的距离下料，能保证加强筋板与上、下圆环顶紧；
2）平台铺设
为便于制作、检查，根据工件直径搭设平台，平台板尺寸选取长9000mm×宽2500mm×高36mm，铺设前用水准仪找平，地面支点纵横间距1500mm布置，所有支点之间相对误差不得大于1mm，平台板铺设后在支点位置重新找平，以消除平台板变形造成的误差增加，保证最终各支点间误差不大于1.5mm；
3）零件组焊
上圆环、下圆环均分成两个半圆制作，为保证制作整体尺寸控制，采用整体合装焊接工艺，上圆环、下圆环下料后在平台放样拼接，上圆环、下圆环的两个半圆间用米字型支撑连接为整体，上圆环、下圆环的两个半圆对接处用码板焊接牢固，所有对接缝开X型60°坡口，焊缝等级全熔透一级，采用埋弧自动焊对接，两侧加引熄弧板，焊后切割去除，为防止焊接变形，埋弧焊接单面焊接四层7道后整体翻转背面清根焊接，背面焊接完成后翻转将正面焊接完成，所有焊缝经UT检验合格后，进入调教工序，要求上圆环、下圆环校正不平度拉线检测平面度不大于2mm，扭曲不大于2mm，校平后画加强筋板装配线，并将焊道两侧50mm内打磨出金属光泽，待参与总装；
4）装配
筒体两侧坡口面30mm范围内打磨出金属光泽，切割角磨机倒角确保钝边为零，先装配上圆环与筒体，装配时用5mm垫板每间隔500mm铺设一块，保证间隙均匀性，最小处间隙不得小于5mm，最大处间隙不大于7mm，间隙找均匀后用固定码板将上圆环与筒体焊接牢固并去除间隙垫板，将焊道清理干净，将工件翻转按同样方法组装下圆环，组装时测量高度1000+10mm，焊接过程记录层道收缩量，待单侧焊接及UT检测合格后，测量高度变化，调整另一侧间隙，保证焊后每侧加工余量不小于10mm；
5）焊接
先焊接下圆环与筒体，UT检验合格后对工件高度检查高度变化，调整上圆环高度，满足尺寸要求，充分考虑焊接过程的间隙收缩因素和减少焊接变形，焊接采取先内环后外环，4人逆时针同时焊接，优先焊接间隙较小位置，检测合格后焊接上圆环与筒体，焊接完成后检测焊接变形，测量高度差并记录，提供尺寸进行加强筋板下料，调教上下圆环平面度及与筒体的垂直度，平面度不大于2mm，垂直度不大于1.5mm，加强筋板装配保证加强筋板与上、下圆环的顶紧，因下料误差造成的间隙，需要用码板进行刚性固定，减少焊接收缩，最后装配焊接加强筋板(4)，加强筋板(4)焊接顺序是先焊接加强筋板与筒体的立焊，对称焊接，然后焊接上圆环与加强筋板焊缝，最后焊接下圆环与加强筋板焊缝，焊接前对有间隙部位采取刚性固定焊接，减少焊接收缩造成的角变形；
6）产品检验
因构件直径较大无法用常用工具测量整体翘曲和平面度，检验方案采用水准仪定位水平高度的方法，将工件在地面沿圆周三等分处支垫同一高度，用水准仪在上平面找出等分12点进行测量，找出最大差值，最大高低差不得超出单侧加工余量10mm，检验合格后发退火工序。
2.根据权利要求1所述的大直径厚壁法兰筒的制作方法，其特征在于，所述的步骤5）中，工艺评定采取留间隙，CO2气体保护焊，因碳弧气刨易造成表面碳化和焊接位置不便清理等因素，焊接中不用碳弧气刨清根方法，采用角磨机清理，焊接间隙5-7mm，用固定码板连接上下圆环与筒体，正式焊道不允许有定位焊点，焊接过程中逐步去除固定码板，焊道单侧为7层13道排道焊接顺序，1、2层均为单道焊接，打底层确保熔池完全熔透。
3.根据权利要求1所述的大直径厚壁法兰筒的制作方法，其特征在于，所述的步骤5）中，上、下圆环的内环外环焊接参数均为：CO2 打底焊，电流170A，电压22-23V，CO2填充层，电流190A，电压23-24V，CO2盖面层，电流200A，电压24-25V。
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