长管端部堆焊的方法与流程

本发明涉及管道焊接领域，尤其是一种用于锅炉和化工行业薄壁管的端部堆焊的方法。

背景技术：

目前，随着锅炉和化工容器产品中异种钢结构的增多，为解决异种钢接头由于两侧工件热处理温差过大难以热处理的问题，以及预防接头热处理时对不锈钢工件的敏化，往往要求在异种钢对接前对其中一侧工件端面堆焊镍基材料或不锈钢材料。

现有技术中：如图1所示，对于长度较短的薄壁(管子壁厚≤15mm)短管端部坡口面的堆焊，目前主要方式为将短管(1)竖直放置，短管(1)内侧加装与短管(1)内径相匹配的内侧垫环(2)和外侧加装与外径相匹配的外侧垫环(3)进行堆焊，形成堆焊层(11)，堆焊方式采用手工焊，焊接完成后,去除内侧垫环(2)和外侧垫环(3)，打磨堆焊层(11)，探伤合格后再加工坡口。

但是，对于薄壁长管，由于管子过长，若仍然采用竖直放置堆焊的方式则受场地和工位的影响，很难实现堆焊，目前一般采用以下两种方式：一种方式为：先将短管(1)按现有技术的堆焊方式进行堆焊，然后再将短管(1)另一端与长管进行焊接，这种方式会增加对接焊口的数量，尤其批量生产时，焊口数量增加很多，由此带来的成本增加很大，而且有些产品不允许对接堆焊层内壁有余高，这将大大增加对接堆焊层的难度；另一种方式为：长管水平放置，管子端部内、外壁加装垫环进行堆焊，堆焊时只能采用横焊位置，这种方式不仅焊接难度很大，而且堆焊层质量难以保证。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题提供一种长管端部堆焊的方法。

本发明所采用的技术方案是：长管端部堆焊的方法，包括以下步骤：S1:对长管的待堆焊的端部进行坡口加工；S2:制作与待堆焊的长管相匹配的辅助工装管，并组装辅助工装管与待堆焊的长管形成对接坡口形式；S3:完成对步骤S2所述的对接坡口的焊接，使形成堆焊层；S4:切除辅助工装管；S5：对堆焊层无损探伤；S6:探伤合格后对长管的焊接区域进行热处理；S7:热处理完毕后对堆焊层进行最终坡口加工。该方法通过增加辅助工装管和垫环，使其与待堆焊长管装配成特定的对接坡口形式，将长管端面的堆焊转变为长管与辅助工装管的对接焊，使焊接位置由原来的横焊位置变为平焊位置，使焊接操作更为便捷，尤其是为机动焊和自动焊提供了便利条件。坡口组装时垫环伸入到长管内一定距离且使垫环的外表面距离长管内壁一定距离，这样能更好的保证堆焊层与长管端面根本堆焊层的质量；切除辅助工装管后加工堆焊层端面与长管轴线垂直，并加工堆焊层内壁与长管内壁齐平，这样可更好的保证探伤准确度和探伤质量。最终坡口加工后的堆焊层的宽度g，根据后续对接焊方式确定，由于不同的焊接方法的焊接热影响区的宽度不同，而堆焊层的厚度不小于后续对接焊的热影响区宽度。

辅助工装管的坡口角度为0°-50°，为了保证焊接质量，需要开一定的角度，但由于辅助工装管附近的堆焊层金属在切除辅助工装管时需要去除，因此为了减小焊接工作量和加工余量，避免浪费工时和材料，辅助工装管的坡口角度进一步为0°-5°。

为了保证长管端面的根部堆焊层质量，且防止垫环对堆焊层金属的稀释，垫环深入到长管内后，垫环外表面与长管内壁的距离为1mm-5mm，这样焊接后的堆焊层(4)的内径就会小于长管的内径，通过加工去除堆焊层后将会消除垫环与堆焊层之间的缺陷和稀释层，有效地保证了长管端面的根部堆焊层质量。

为保证长管端面的根部堆焊层质量，垫环伸入长管内部的距离为1mm-10mm，为保证根部垫板不被焊穿，垫环厚度为2mm-8mm。

长管与辅助管装配在一起后，长管与辅助工装管的根部距离为5mm-15mm，该宽度是为了确保在所焊接的堆焊层上能加工出最终堆焊层所需的宽度。

切除工装管后，加工堆焊层(4)的轴向减少量为0mm-5mm，为了避免工装管与堆焊层之间存在缺陷，加工时需要把工装管加工去除干净，同时为减小加工余量，避免浪费工时和材料，在能够保证加工精度的情况下，所述轴向减少量可进一步设计为0mm-2mm。

对堆堆焊层的最终坡口加工时，坡口根部的堆焊层沿管子轴线方向的减少量为0mm-5mm，为减小加工余量，避免浪费工时和材料，在能够保证加工精度的情况下，所述轴向减少量可进一步设计为0mm-2mm。

对最终坡口加工后，堆焊层沿管子轴向的最小宽度为3-12mm，该宽度根据后续的对接焊的方法确定，不同的焊接方法热影响区不同，堆焊层的宽度要求大于后续焊接的热影响区，根据目前薄壁管的焊接方法，该类堆焊层在后续对接焊中主要采用钨极氩弧，其热影响区宽度一般为3mm-6mm，因此堆焊层沿管子轴向的最小宽度可进一步设计为5mm-9mm。

本发明的有益效果是：通过增加辅助工装管和垫环，使长管端面的堆焊转变为长管与辅助工装管的对接焊，焊接位置由原来的横焊位置变为平焊位置，使焊接操作更为便捷，尤其是为机动焊和自动焊提供了便利条件，解决了长管端部堆焊难度大、成本高的问题，且有效地保证了堆焊层的质量，大大提高生产效率。

附图说明

图1是现有技术短管端部堆焊示意图。

图2是本发明长管端部堆焊示意图。

图3是切除辅助工装管示意图。

图4是打磨堆焊层示意图。

图5是本发明异种钢堆焊层对接示意图。

图中标记为：1、短管；2、内侧垫环；3、外侧垫环；4、堆焊层；5、长管；6、辅助工装管；7、工装管本体；8、垫环；10、SA-213T22管；11、堆焊层；a、垫环外表面与长管内壁的距离；b、垫环伸入长管内部的距离；c、垫环厚度；d、长管与辅助工装管坡口根部距离；e、机加堆焊层轴向减少量；f、堆焊层在长管轴向的减少量；g、堆焊层在长管轴向的最小宽度；α、坡口角度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

本实施例，以某公司蒸汽过热器管的异种钢焊接为例进行说明，异种钢接头两侧的管子分别为SA-213T22(以下简称T22)和SA-213T91(以下简称T91)，管子规格为：φ38×5，T91管子长度为6m-7m，T91管为被加工坡口的长管5。

如图2、图3和图4所示，本发明为长管端部堆焊的方法：首先对长管5被堆焊的端部第一次坡口加工，制作辅助工装管6，辅助工装管6包括垫环8和工装管本体7，对辅助工装管6进行坡口加工，辅助工装管6采用规格为φ38×11的管子，加工垫环8与工装管本体7为一整体，垫环8长度为15mm，辅助工装管6坡口角度为5°；加工长管5端面坡口；焊接前在机动焊上调整两管子之间的根部距离为10mm，调整好间距后采用机动焊的两侧夹具将两管子夹持牢固，形成坡口图2的形式；焊接方法为机动TIG焊，焊丝采用ERNiCrMo-3；在平焊位置将长管5与辅助工装管6焊接在一起，形成堆焊层4，堆焊层4为镍基材料；沿堆焊层4与辅助工装管6接触面将辅助工装管6切除；机加堆焊层端面至与长管5轴线垂直，机加去除堆焊层端面0-2mm以保证堆焊层端面无缺陷；内镗加工长管5内壁堆焊层余高，使堆焊层内壁与长管5内壁齐平，加工长管5外壁使堆焊层外侧与管子外壁齐平；对堆焊层4进行100％RT+100％PT探伤；探伤合格后，对带堆焊层的长管5进行热处理，热处理规范为760℃/1.5h；热处理后，对堆焊层4加工坡口；将长管5与T22管子相焊接。