专利名称：一种用于大型管板拼焊和热处理中控制变形的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种管板拼焊和焊后热处理的加工工艺，特别涉及一种用于大型管板拼焊和热处理中控制变形的工艺。
背景技术：
目前，化工装置大型化是行业趋势，以大型列管式反应器为例，现在的主流设备内径5 10m。其中关键零部件管板最终成形后厚度为70 230mm，其坯料直径约5. 1 10. lm，厚度约为110 观0讓。由于管板直径很大，受钢板门幅的限制，管板坯料必须通过多块钢板拼焊才能最终成型。而在整个拼焊过程中，由于焊接熔池部位温度高达1300°C 1700°C左右，而焊缝四周的金属又处于冷态，从而使拼焊后的管板坯料产生很大的焊接变形。这就使得在选择管板坯料时，要放很大的加工余量，造成原材料的浪费，还影响到管板平面的机加工，给加工带来困难，降低了工作效率，造成人力物力浪费。同时，管板坯料拼焊后，由于焊缝内存在很高的焊接残余应力和淬硬组织(马氏体)，需要通过消除应力热处理来降低焊接结构中的残余应力和提高焊接接头的韧性。如此大尺寸的管板其本身的重量较大，而刚度又较小，如何确保管板坯料能安全的进出热处理炉，使管板坯料能充分的消除应力和改善组织结构，并防止其在热处理过程中产生变形，确保管板焊后热处理的安全性和质量，也是亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的是以更趋合理的方法解决大直径管板焊接及热处理过程中的变形问题，设计者采用了合理的工艺和工装，将大直径管板焊接和热处理过程中的变形控制在较小的范围内，节约了原材料，为后续加工提供了方便，提高了工作效率。本发明是这样实现的，本发明所述的一种用于大型管板拼焊和热处理中控制变形的工艺，包括如下步骤(一 )控制管板拼焊变形的工艺步骤(1)根据管板胚料厚度确定焊接坡口形式为U型坡口，坡口尺寸θ =5° 20°，T = 0. 5 10mm，ρ = 0 2mm，L = 0 180mm，R = 3 10mm，使焊缝填充金属合理， 结构对称，施工简便；(2)确定焊接操作参数焊接电流480 620A、电压30 36V、焊枪运行速度40 60cm/min及熔池的层间温度100 250°C ；(3)在拼接焊缝边界及附近热影响区域安装防变形刚性支架；(4)采用对称焊接的方法，在焊接过程中，双面交替焊接，使两侧角变形相互抵消， 从而将工件的变形减到最小；(二)控制管板热处理变形的工艺步骤(1)板材I和板材II经拼焊后形成管板胚料，将管板胚料安放在固定支架上进行固定，同时在管板坯料上安装防变形刚性支架以防止加热过程中工件产生变形；
(2)管板坯料进炉后放置在炉膛的中央部位，防止火焰直接烧到工件表面，避免局部超温；(3)根据材料牌号和工件尺寸确定进炉温度为100 400°C、热处理温度为630 670°C和出炉温度为100 400°C，延长保温时间，限制升温速率50 150°C /h和降温速率 60 150°C /h，使工件均勻加热，充分消除应力和改善管板材料的组织结构；(4)管板坯料上布置多点热电偶，以实时反映在热处理过程中工件的温度情况， 确保工件加热均勻。通过上述工艺步骤的实施，有效的控制了大直径管板的拼焊变形和热处理变形， 从而确保了产品质量，为后续的管板平面机加工创造条件。本发明与现有技术相比具有如下优点1、大大减小了板材胚料厚度，节约原材料成本。2、焊接坡口合更趋理，节约焊材消耗。3、操作简便，保证了焊接质量。4、节约热处理炉室空间，减少能耗。5、板材成型后变形量小，减少了后续加工，提高了工作效率。
图1是本发明的坡口加工示意图。图2是本发明的防变形刚性支架示意图。图3是本发明的热处理固定支架示意图。图中标号表示1——板材I2——板材II 3——管板4——防变形刚性支架 5——拼接焊缝 6——固定支架7——炉膛
具体实施例方式现结合图1、图2和图3所示，对本发明一种用于大型管板拼焊和热处理中控制变形的工艺实施例作具体说明。实施例是对本发明内容的进一步说明而不是对本发明范围的限制。实施例中，管板胚料厚度为180mm，直径为6500mm，材料为低合金钢。一种用于大型管板拼焊和热处理中控制变形的工艺，包括如下步骤(一 )控制管板拼焊变形的工艺步骤(1)选择较窄的双面对称U型坡口，其中θ值为6°，T值为8mm，ρ值为2mm，L值为 90mm, R 值为 5mm ；(2)确定焊接电流Μ0Α、电弧电压32V、焊接速度控制在50cm/min士2cm/min，熔池层间温度控制在150 200°C ；(3)在焊缝[5]边界及附近热影响区域安装防变形刚性支架W]；(4)采用对称焊接的方法，在焊接过程中，使用双面交替焊接，使两侧角变形相互抵消，从而将工件的变形减到最小；
( 二 )控制管板热处理变形的工艺步骤(1)拼焊后的管板坯料[3]安放在专门设计的固定支架[6]上进行固定，同时在管板[3]坯料上安装防变形刚性支架W]以防止加热过程中工件产生变形；(2)管板[3]坯料进炉后放置在炉膛[7]的中央部位，防止火焰直接烧到工件表面，避免局部超温；(3)确定进炉温度150 300°C、热处理温度650°C和出炉温度150 300°C，保证炉内升温速度控制在80 150°C /h，降温速度控制在80 150°C /h，热处理工艺650°C，保温3 3. 5小时，随炉冷却至300°C后空冷，使工件均勻加热，充分消除残余应力和改善管板 [3]材料的组织结构；(4)管板[3]坯料上布置多点热电偶，以实时反映在热处理过程中工件的温度情况，确保工件加热均勻。
权利要求
1.一种用于大型管板拼焊和热处理中控制变形的工艺，其特征在于包括如下工艺步骤一、控制管板[3]拼焊变形的工艺步骤(1)双面对称U型坡口尺寸，其中θ值为5 20°，T值为0.5 10_，P值为0 2mm, L 值为 0 180mm，R 值为 3 IOmm ；(2)施焊时的焊接电流480 620A、电弧电压30 36V、焊枪运行速度40 60cm/min、 熔池的层间温度100 250°C ；(3)在拼接焊缝[5]边界及附近热影响区域安装防变形刚性支架W]；(4)采用对称焊接的方法，在焊接过程中使用双面交替焊接；二、控制管板[3]热处理变形的工艺步骤(1)板材1[1]和板材II[2]经拼焊后形成管板[3]胚料，将管板[3]胚料安放在固定支架[6]上进行固定，同时在管板[3]胚料上安装防变形刚性支架W]；(2)管板[3]胚料进入热处理炉后放置在炉膛[1]的中央部位；(3)管板[幻胚料进入热处理炉的进炉温度为100 400°C、热处理温度为630 670°C 和出炉温度100 400°C，热处理炉内升温速度50 150°C /h降温速度60 150°C /h、保温3 3. 5小时，随炉冷却至300°C后空冷。
2.根据权利要求书1所述的一种用于大型管板拼焊和热处理中控制变形的工艺，其特征在于所述的管板[3]胚料表面在热处理时布置多点热点偶。
全文摘要
本发明涉及一种用于大型管板拼焊和热处理中控制变形的工艺，包括(一)控制管板拼焊变形的工艺步骤(1)确定焊接坡口形式及尺寸；(2)确定焊接操作参数；(3)安装防变形刚性支架；(4)采用双面交替焊接；(二)控制管板热处理变形的工艺步骤(1)将管板坯料安放在固定支架上，同时安装防变形刚性支架以防止加热过程中管板变形；(2)合理布局管板坯料进炉后的位置；(3)确定进炉温度、热处理温度和出炉温度，保温时间，升温速度和降温速度。本发明的优点大大减小了板材胚料厚度，节约原材料成本；焊接坡口合更趋理，节约焊材消耗量少；操作简便，焊接质量容易保证了焊接质量；节约热处理炉室空间，减少能耗；板材成型后变形量小，减少了后续加工，提高了工作效率。
文档编号C21D11/00GK102233500SQ20101015378
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月22日 优先权日2010年4月22日
发明者刘文婷, 张敬, 胡学理, 蔡慈平, 龚胜芳 申请人:上海华谊集团装备工程有限公司