专利名称：一种管板焊焊接接头工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及进行管、板焊接时焊接接头工艺措施的改进。
背景技术：
现有技术中管、板之间的密封焊接加工已经为常规技术手段。但随着设备中介质的改变，压力的增加，对管板焊接的要求逐步提高。常规的管板焊接结构如图8、9所示，焊料3形成的熔池填充在焊接坡口中，但由于焊料3的流动性较低，坡口下部尖角(一圈)部位容易出现若干空隙30。该处空隙30会出现以下问题1、壳程腐蚀介质易存留，扩大空隙30 ;2、管壁母线焊接长度不均，造成焊接轴向力不等，产生不规则的内应力；降低焊接部位的轴向连接力。对上述焊接缝进行“探伤拍片”时，会很清楚地发现存在的空隙30。为此，国家知识产权局“申请号201110038817. 4，申请日:2011-2_16，名称一 种换热器管板与换热管焊接接头的焊接方法”的专利文献，公开了一种换热器管板与换热管焊接接头的焊接方法，如图9所示，在换热管与管板组装中采用凹进管板表面O. 5-lmm的结构。该文中声称这样在焊接中鹤极很各易地深入到换热管与管板夹角根部，在自溶焊接时，电弧能到达尖角位置，根部能够完全熔透，不留任何空腔，防止了壳程腐蚀介质的存留，避免间隙腐蚀，提高了焊缝的使用寿命。但技术方案存在两个方面的问题(如图10所示)
第一、焊料3凝固后形成的焊接区域在管I外壁上的连接高度L降低，使得管I、板2之间轴向连接力也随之降低。第二、自熔时会存在两个弊端，一是管壁会“熔穿”，原因是板2由于尺寸大，能吸收更多的热能；管I尺寸小，吸收的热能少，在等量吸收氩弧焊机钨极4的热能时，管I “烧穿” 了(烧蚀孔10)的情况下，板2可能还未达到自熔程度。二是管口内侧会“过烧”；从该文献的图3 (本案附图10)可以清楚地看出，该对比文件的技术方案焊料3凝固后覆盖了管I的管头端面，使得管头内口形成一圈“过烧”区11 (管I 一般采用耐腐蚀的不锈钢制作)，会严重降低设备管程的耐腐蚀能力，影响管程接头部位的连接强度。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种在确保焊缝无隙的同时，能增加轴向连接力，且焊接后不损伤管体的管板焊焊接接头工艺。本发明的技术方案是所述板面上开设有用于穿设所述管的通孔，所述通孔的孔口处开设倒锥台形的焊接坡口，所述焊接工艺包括利用氩弧焊机对坡口底端尖角处的自熔焊工序和填丝焊接工序，在所述坡口底端的下口缘处设有一圈凸唇翻边；在进行所述自熔焊接工序时，将所述氩弧焊机的钨极对准所述凸唇翻边的凸唇的外侧位置行走，使得所述凸唇翻边熔化，在坡口的底部形成一圈自溶性熔池，且所述自溶性熔池将所述管的外壁和坡口底端尖角处熔接为一体；
然后，再实施所述填丝焊接工序。
所述焊接坡口的坡口角度为60°彡α >45°。所述管的顶端口高于所述板面2. 5-3. 5mm ;所述填丝焊接后焊料顶部的高度低于所述管的顶端口高度。所述凸唇翻边中凸唇根部宽度小于所述管壁的厚度。本发明在坡口底部设置一圈凸唇翻边，该凸起部位相对板本体和管的尺寸较小，热传导路径狭小，选择适当尺寸，在钨极作用下受热时能先熔化，管壁表面后“微量”熔化，进而迅速有效地形成自熔性的熔池，使得管与板在坡口根部自熔为一体。自熔过程中，在氩气保护及脉冲的作用下熔池顶面形成自然的凹弧形；该熔池不仅能将管、板之间的间隙配合缝隙填满、“粘”牢，同时该熔池顶面不同于金加工的坡口表面和管壁的表面(无氧化因素)，在进行后道填丝焊接时，与焊料的联接性能更好，不会在熔池顶面与焊料之间残留空隙。然后，再采用常规的填丝焊接工序，使管、板焊接起来。本发明对坡口底部结构进行改进后，结合焊接工艺的调整，即便管的顶部高于板面，也能有效避免管壁烧蚀，确保坡口底部无空隙。本发明相对于现有技术，在确保探伤拍片合格率的情况下，能避免管壁烧蚀，有·效增加焊接强度和轴向焊接力的均匀性(各母线上轴向力一致，能避免轴向焊接力不均匀形成的径向内应力)。
图I是本发明的结构示意图，
图2是本发明中坡口加工的第一道工序示意图，
图3是本发明中坡口加工的第二道工序示意图，
图4是图I中I处局部放大图，
图5是本发明自熔焊接后形成的自熔性熔池的示意图，
图6是图I的俯视图，
图7是图6中A-A局部剖视图，
图8是本发明背景技术一的结构示意图，
图9是图8的俯视图，
图10是本发明背景技术二的结构示意 图中I是管，10是烧蚀孔，11是过烧区；
2是板，21是通孔，22是坡口，220是坡口的平底，221是凸唇翻边，222是自溶性熔池； 3是焊料，30是空隙，31是外角焊缝；4是钨极；
图中α是坡口的角度，L是连接高度，h是凸唇根部宽度。
具体实施例方式本发明如图1-7所示，所述板2板面上开设有用于穿设所述管I的通孔21，所述通孔21的孔口处开设倒锥台形的焊接坡口 22，所述焊接工艺包括利用氩弧焊机对坡口底端尖角处的自熔焊工序和填丝焊接工序，在所述坡口 22底端的下口缘处设有一圈凸唇翻边221 ;在进行所述自熔焊接工序时，将所述氩弧焊机的钨极4对准所述凸唇翻边221的凸唇的外侧位置行走，使得所述凸唇翻边221熔化，在坡口 22的底部形成一圈自溶性熔池222，且所述自溶性熔池222将所述管I的外壁和坡口底端尖角处熔接为一体；凸唇翻边221熔化过程中，由于其尺寸小于管I的厚度，且钨极4对准凸唇的外侧(靠近斜坡面的一侧)能够有效吸收钨极4的热能，先熔，避免管I烧穿。然后，再实施所述填丝焊接工序。在此需要进行说明的是本发明的凸唇翻边221的加工过程如图2、3所示，首先开设如图2所示的坡口，形成坡口的平底220 ;然后，再采用符合凸唇翻边形状的专用立铣刀对坡口的平底220进行再加工，形成所述的凸唇翻边221 ;鉴于该金加工方案及根据凸唇翻边的形状制备专用铣刀属于本领域技术人员能够实现的技术，此处不再赘述。然后再实施所述填丝焊接工序。所述焊接坡口的坡口角度为60°彡α >45° ;设置该角度一是出于加工本发明坡口 22及凸唇翻边221的需要；二是便于形成本发明中具有一定体积的自熔性熔池222。所述管I的顶端口高于所述板2面2. 5-3. 5mm ;所述填丝焊接后焊料3顶部的高度·低于所述管I的顶端口高度。这样能有效避免管I管口内出现过烧现象。需要说明的是，即便焊料3的顶部高度低于管I端口高度，其有效连接高度L仍高于板面，形成一定的外角焊缝31 (如图7所示)，确保焊接后的轴向连接力。所述凸唇翻边221中凸唇根部宽度h小于所述管I壁的厚度。但需保持一定的熔化体积，最佳状态是该凸唇翻边221熔化后能填充至坡口高度1/3 ;这可以通过增加其高度、数量(设置多道翻边)来实现。
权利要求
1.一种管板焊焊接接头工艺，所述板面上开设有用于穿设所述管的通孔，所述通孔的孔口处开设倒锥台形的焊接坡口，所述焊接工艺包括利用氩弧焊机对坡口底端尖角处的自熔焊工序和填丝焊接工序，其特征在于，在所述坡口底端的下口缘处设有一圈凸唇翻边；在进行所述自熔焊接工序时，将所述氩弧焊机的钨极对准所述凸唇翻边的凸唇的外侧位置行走，使得所述凸唇翻边熔化，在坡口的底部形成一圈自溶性熔池，且所述自溶性熔池将所述管的外壁和坡口底端尖角处熔接为一体； 然后，再实施所述填丝焊接工序。
2.根据权利要求I所述的一种管板焊焊接接头工艺，其特征在于，所述焊接坡口的坡口角度为=60°彡α > 45°。
3.根据权利要求I所述的一种管板焊焊接接头工艺，其特征在于，所述管的顶端口高于所述板面2. 5-3. 5mm ;所述填丝焊接后焊料顶部的高度低于所述管的顶端口高度。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种管板焊焊接接头工艺，其特征在于，所述凸唇翻边中凸唇根部宽度小于所述管壁的厚度。
全文摘要
一种管板焊焊接接头工艺。涉及进行管、板焊接时焊接接头工艺措施的改进。提供了一种在确保焊缝无隙的同时，能增加轴向连接力，且焊接后不损伤管体的管板焊焊接接头工艺。所述板面上开设有用于穿设所述管的通孔，所述通孔的孔口处开设倒锥台形的焊接坡口，所述焊接工艺包括自熔焊工序和填丝焊接工序，在所述坡口底端的下口缘处设有一圈凸唇翻边；在进行所述自熔焊接工序时，使得所述凸唇翻边熔化，在坡口的底部形成一圈自溶性熔池，且所述自溶性熔池将所述管的外壁和坡口底端尖角处熔接为一体；本发明对坡口底部结构进行改进后，结合焊接工艺的调整，即便管的顶部高于板面，也能有效避免管壁烧蚀，确保坡口底部无空隙。
文档编号B23K101/14GK102896407SQ20121039888
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者孙承明 申请人:扬州万福压力容器有限公司