本发明涉及集中下降管焊接成型技术领域，具体地说，涉及一种集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法。
背景技术：
在水循环系统中，当流动压头保持一定，则当下降管的阻力越小时，循环流速也越高，这样可以使得水冷壁管的状态更加稳定，易于提高水冷壁管的稳定性以及延长水冷壁管的使用寿命。然而随着锅炉工作压力的提高，水与汽的密度差减少，为了确保一定的循环流速，以使水冷壁管得到良好冷却，在现有工艺中采取了很多降低循环回路流动阻力的措施，采用大直径集中下降管就是其中的之一。
集中下降管用于连通水冷壁上下联箱，为水汽自然循环提高下降通道。在现有的锅炉集中下降管焊接工艺中，通常采用实心氩弧焊丝和焊条进行焊接，然而现有的这种采用氩弧焊丝和焊条焊接集中下降管的方式存在多种缺陷：
1)实心氩弧焊丝的熔化金属量较多，焊接收缩量大，当底层焊接至整体焊接厚度的四分之三时，此时的焊口处的焊缝间隙已经小于此时的焊丝直径，则在后四分之一厚度的焊接过程中，下坡口焊缝背面根部容易出现未熔、凹凸不平等现象；
2)现有的焊接工艺中，要求在焊条引弧熔化过程中，焊条熔化的前三滴铁水不能存在焊缝中，因其极容易在焊接时产生气孔和/或密集气孔；另一方面，现有技术的焊接工艺中，由于受到焊条长度的限制，焊接过程中焊接接头过多，也会致使在焊接时出现密集气孔，甚至有夹渣现象，焊接时产生的上述这种气孔和/或密集气孔会伴随熔化焊缝直到整根焊条焊接结束，继而进一步对下降管整体焊接质量造成影响，经过超声波检测的合格率通常不超过60％，继而出现大量返修的情况。
基于上述的原因，现有技术下的集中下降管焊接工艺难以保证整体工程质量，又因为出现大量返修的情况，焊接工艺以及返修过程致使整体工程大量滞后。同时，也基于上述原因现有技术下的集中下降管焊接工艺也耗费大量工时，造成设备、人工、材料等施工资源的极大浪费。
有鉴于此，应当对现有技术进行改进，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种能够实现渣和气双层焊口保护，仅需单面焊接即可实现于焊口双面成形，大幅度太高焊接速度，节省工时、材料且能够进一步提高集中下降管焊接质量的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法，该方法包括以下步骤：s1、将二氧化碳药芯焊丝采用惰性气体钨极保护焊的方法，于集中下降管厚壁垂直焊口处上坡口引弧，保持焊枪和所述二氧化碳药芯焊丝同步下拉并移动至下坡口处进行打底焊接，而后息弧；s2、打底层焊接完成后，于所述打底层和下坡口融合处焊接下填充层，并沿垂直焊口焊接一周后回到初始焊接位置，并熔化初始焊缝超过预设长度后息弧；s3、再于所述打底层和上坡口融合处焊接上填充层，并沿垂直焊口焊接一周后回到初始焊接位置息弧，焊接后所述上填充层与所述下填充层交错设置，并于其之间形成轻微内凹；s4、将焊丝伸至所述下填充层与坡口熔合处，于所述下填充层与下降管管壁接头处向焊口开口方向移动预设间隔后引弧，熔化所述下填充层并沿着垂直焊口焊接一周后至初始焊接位置，并熔化初始焊缝超过预设长度后息弧，形成第一加厚层，而后于所述第一加厚层与所述下填充层接头处，按照预设间距，调整焊枪角度沿垂直焊口焊接一周形成第二加厚层，按照预设间距再次调整焊枪角度于所述第二加厚层与所述上填充层接头处沿垂直焊口焊接一周形成第三加厚层；s5、于所述第一加厚层、第二加厚层以及第三加厚层上，按照预设间隔分别进行盖面焊接，形成盖面层。
优选地，在所述步骤s1中，手持焊丝并朝向手心内侧转动地将所述二氧化碳药芯焊丝伸至垂直焊口上坡口棱角处母材的背面，可以采用高频引弧方法引弧，而后可以以垂直焊口下破口外侧棱角边沿处为支点滑动。
优选地，在所述步骤s1中，焊枪与所述二氧化碳药芯焊丝下拉至下坡口处，并可以于所述下坡口处按照预设时间停留加热，息弧时可以于下坡口位置处衰减息弧。
优选地，在所述步骤s2中，预设长度可以在8mm到12mm的范围内。
优选地，在所述步骤s4中，预设间隔可以在80mm到110mm的范围内，预设间距可以在25mm到35mm的范围内，焊接所述第一加厚层时，焊枪与垂直方向之间的角度可以为100°，焊接所述第二加厚层时，可以调整焊枪角度至90°，焊接所述第三加厚层时，可以调整焊枪角度至80°。
优选地，在所述步骤s4中，可以在所述第一加厚层、第二加厚层以及第三加厚层焊接完成后，于所述第一加厚层、第二加厚层、第三加厚层表面上，保持与其相同的焊接角度、焊接参数和焊接方法焊接多个加厚层。
优选地，在所述步骤s1至步骤s5中，可以采用多人对称焊接，多个焊接人员可以从集中下降管厚壁垂直焊口的多个位置进行同步焊接。
优选地，在所述步骤s1至步骤s5中，所述上填充层和所述下填充层的厚度可以小于所述第一加厚层、第二加厚层、第三加厚层以及盖面层的厚度。
根据上面的描述和实践可知，本发明所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中，采用二氧化碳焊丝结合惰性气体钨极保护焊的焊接方法，于集中下降管的垂直焊口处进行打底焊，保持焊枪和焊丝同步从上坡口下拉至下坡口，形成打底层，其中，焊丝以下坡口外侧棱角作为支点滑动，以避免焊丝在焊接过程中残生晃动会碰撞到钨棒，进一步造成焊接加钨缺陷，并且，在焊枪和焊丝的下拉过程中，因重力作用熔池铁水下坠连接并形成熔池，移动至下坡口后做一定时间的停留以预防于下坡口处出现焊接根部未熔缺陷，息弧时于下坡口中心位置衰减息弧，这样，焊枪移动过程中坡口处的温度逐渐降低，息弧后不会在息弧位置产生气泡或者缩孔；而后，分别先后于打底层与下坡口融合处以及打底层与上坡口融合处焊接下填充层和上填充层，焊接时保持打底层与上坡口和下坡口处的受热均匀，再在填充层继续焊接多个加厚层，并且焊接时引弧位置按照预设的间距和长度进行，使得多个加厚层交错设置，并于其上部形成多个内凹，每次引弧时都对上一层焊接接头处进行重新熔化，这样可以使得焊缝外观均匀一致，不会出现焊缝不平整的现象，且每次息弧时按照预设的长度将初始位置处的焊缝熔化；最后，于加厚层的表面上继续焊接盖面层，盖面层分为多道焊接，且每一道盖面的焊接时都逐渐减小焊枪与垂直方向的角度，以使得多道盖面层交错，且使得焊缝余高和宽窄均匀一致。另外，在本发明所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中，多个操作人员可以沿集中管管壁分布于多个位置，并且按照相同的方法、步骤进行同步焊接。综上所述，在本发明所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成型焊接方法中，采用二氧化碳药芯焊丝和惰性气体保护焊的方法，实现焊接时焊口处渣和气双层保护，且实现多个焊工于多个位置同步焊接，有效地提高了集中下降管的焊接效率和焊接质量，避免焊接后大量返修造成的生产设备、资源、工时的浪费，并大幅度缩短了施工周期的同时，降低了施工成本。
附图说明
图1为剖视图，示出了本发明的一个实施例中所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中，焊接时焊口处的剖视结构；
图2为剖视图，示出了本发明的一个实施例中所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中，于焊口焊接打底层的剖视结构；
图3为剖视图，示出了图2所示的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中于打底层上焊接上填充层和下填充层的剖视结构；
图4为剖视图，示出了图2所示的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中，焊接成型后焊口处的剖视结构。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。
图1为剖视图，示出了本发明的一个实施例中所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中，焊接时焊口处的剖视结构。如图1所示，在本发明的一个实施例中所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中，焊口1呈u形，其钝边2为2毫米，焊缝间隙5毫米，采用直径为2毫米的氩弧焊丝3，内填二氧化碳药芯直径为1.2毫米。焊接时，焊丝3倾斜，并保持其与上坡口4的夹角为45°角，手持焊丝3并朝向手心内侧转动地将焊丝3伸至焊口1上坡口4棱角处母材的背面。而后采用高频引弧方法于此处进行引弧，焊接时，焊丝3以焊口1下坡口5外侧棱角边沿处为支点，沿焊口1一周进行滑动。这样，可以避免焊丝在焊接过程中移动时产生晃动，以致碰撞到钨棒后于焊接位置产生加钨缺陷。引弧后，熔化母材和焊丝3的同时，控制氩弧焊焊枪和焊丝进行同步下拉，此时，铁水在重力作用下下坠并连接熔化形成熔池。当氩弧焊焊枪和焊丝3下拉至下坡口5处后，于下坡口处停留数秒，以预防在下坡口5处产生根部未熔缺陷。另外，在焊接过程中每一次息弧，都于下坡口5中心位置处进行衰减息弧，这样，焊枪移动过程中坡口温度逐渐降低，以避免于息弧处产生气泡和缩孔。焊接接头时，于先前焊接息弧位置向与焊接方向相反的方向移动10毫米后再次引弧，对先前焊缝进行熔化，以减少焊接接头处出现凹凸不平的现象。
图2为剖视图，示出了本发明的一个实施例中所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中，于焊口焊接打底层的剖视结构。如图2所示，沿焊口1一周焊接完成后于焊口1形成打底层6，当打底焊接完成后，于打底层6和下坡口5融合处哈焊接下填充层7，此时，焊枪前倾120°角，并使得打底层6和下坡口5受热均匀，沿焊口1焊接一周后于起始焊接位置后，按照预设长度熔化起始位置后息弧，这样，可以进一步提高焊接质量，使得焊接效果均匀。接着，于打底层6和上坡口4融合处焊接上填充层8，保持焊枪后仰70°角，并沿焊口1焊接一周后回到初始位置。如图2所示，上填充层8和下填充层7交错设置，并于其之间形成轻微内凹。
图3为剖视图，示出了图2所示的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中于打底层上焊接上填充层和下填充层的剖视结构。如图3所示，上填充层8和下填充层7焊接完成后，将焊丝伸至下填充层7与坡口熔合处，保持焊枪角度为100°角，于下填充层7与下降管管壁接头处向焊口开口方向移动预设间隔后引弧，熔化下填充层7并沿着垂直焊口焊接一周后至初始焊接位置，再熔化初始焊缝超过预设长度后息弧，形成第一加厚层9。
而后于第一加厚层9与下填充层7接头处，与第一加厚层9错开预设间距，调整焊枪角度为90°角，然后沿垂直焊口焊接一周形成第二加厚层10，接着，按照预设间距再次调整焊枪角度为80°角，于第二加厚层10与上填充层8接头处沿垂直焊口1焊接一周形成第三加厚层11。预设间隔在80毫米到110毫米的范围内，预设长度在8毫米到12毫米的范围内，预设间距在25毫米到35毫米的范围内，在本发明的该实施例中，预设间隔为100毫米，预设长度为10毫米，预设间距为30毫米。
图4为剖视图，示出了图2所示的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中，焊接成型后焊口处的剖视结构。如图4所示，当加厚层焊接完成后，于第一加厚层9、第二加厚层10以及第三加厚层11上，按照预设的间隔分别进行盖面焊接，形成盖面层12。在本发明的不同实施例中，可以根据焊接需要，可以保持相同的焊接角度、焊接参数，采用相同的方法于填充层上焊接多个加厚层。如图4所示，于第一加厚层9、第二加厚层10以及第三加厚层11上继续焊接加厚层。另外，焊接时，保持上填充层8和下填充层7的厚度小于第一加厚层9、第二加厚层10、第三加厚层11及盖面层12的厚度，这样避免焊接过程中击穿氩弧焊打底层产生不必要的焊接缺陷。
在本发明的其他实施例中，可以采用多人对称焊接，多个焊接人员从集中下降管厚壁垂直焊口的多个位置进行同步焊接。
根据上面的描述和实践可知，本发明所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中，采用二氧化碳焊丝结合惰性气体钨极保护焊的焊接方法，于集中下降管的垂直焊口处进行打底焊，保持焊枪和焊丝同步从上坡口下拉至下坡口，形成打底层，其中，焊丝以下坡口外侧棱角作为支点滑动，以避免焊丝在焊接过程中残生晃动会碰撞到钨棒，进一步造成焊接加钨缺陷，并且，在焊枪和焊丝的下拉过程中，因重力作用熔池铁水下坠连接并形成熔池，移动至下坡口后做一定时间的停留以预防于下坡口处出现焊接根部未熔缺陷，息弧时于下坡口中心位置衰减息弧，这样，焊枪移动过程中坡口处的温度逐渐降低，息弧后不会在息弧位置产生气泡或者缩孔；而后，分别先后于打底层与下坡口融合处以及打底层与上坡口融合处焊接下填充层和上填充层，焊接时保持打底层与上坡口和下坡口处的受热均匀，再在填充层继续焊接多个加厚层，并且焊接时引弧位置按照预设的间距和长度进行，使得多个加厚层交错设置，并于其上部形成多个内凹，每次引弧时都对上一层焊接接头处进行重新熔化，这样可以使得焊缝外观均匀一致，不会出现焊缝不平整的现象，且每次息弧时按照预设的长度将初始位置处的焊缝熔化；最后，于加厚层的表面上继续焊接盖面层，盖面层分为多道焊接，且每一道盖面的焊接时都逐渐减小焊枪与垂直方向的角度，以使得多道盖面层交错，且使得焊缝余高和宽窄均匀一致。另外，在本发明所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法中，多个操作人员可以沿集中管管壁分布于多个位置，并且按照相同的方法、步骤进行同步焊接。综上所述，在本发明所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成型焊接方法中，采用二氧化碳药芯焊丝和惰性气体保护焊的方法，实现焊接时焊口处渣和气双层保护，且实现多个焊工于多个位置同步焊接，有效地提高了集中下降管的焊接效率和焊接质量，避免焊接后大量返修造成的生产设备、资源、工时的浪费，并大幅度缩短了施工周期的同时，降低了施工成本。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明所述的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的集中下降管厚壁垂直焊口单面焊双面成形焊接方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。