一种中厚板体纵、环缝焊接接头及焊接工艺的制作方法

本发明涉及焊接工艺，具体涉及一种25mm以上中厚板筒体纵、环缝焊接接头及焊接工艺。

背景技术：

近年来，随着化工技术的飞速发展，高温高压等苛刻条件越来越普遍，随之中板厚容器的制作与应用技术也越来越成熟，中厚板设备的焊接技术也成为制约企业发展的重要影响因素。

传统的中厚板压力容器的焊接接头一般采取双v型坡口，坡口单边角度30°～35°或双u型坡口，坡口单边角度8°，一般采用机加工板材或筒节坡口，进行双面焊接，内侧焊接完成后，外侧使用碳弧气刨清根后进行背面焊接。这种中厚板焊接接头及焊接工艺存在三个弊端，1、筒节机加工坡口时间过长，以dn3000板厚60mmq345r板加工双u型坡口为例，在立式车床加工两端坡口约24h，对多筒节塔类设备来说，坡口加工时间约占容器制作时间的30％～40％；2、采用双v型坡口比双u型坡口焊缝金属填充量多15％左右，且焊缝宽度较宽严重影响焊缝外观质量；3、另外使用碳弧气刨清根，一道焊缝清根和修磨的时间约一天，严重浪费生产力，制约生产效率的提升，且碳弧气刨时噪音较大，产生较多的烟尘严重影响空气环境。因此，提供一种坡口加工时间短、焊接效率高、减少焊材及污染小的焊接工艺十分必要。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本发明一个目的是提供一种中厚板纵、环缝焊接接头，解决了中厚板设备板材或筒节的坡口加工时间长、焊接效率低的难题，减少了焊材填充量和焊工劳动强度，提高焊接质量的同时极大地提高了施焊效率。

本发明第二个目的是提供一种中厚板纵、环缝焊接工艺，提高焊接质量及施焊效率，减少焊缝清根过程的环境污染。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种中厚板纵、环缝焊接接头，接头的坡口为内部坡口“v”型、外部坡口“u”型的坡口，内部坡口和外部坡口根部重叠，“v”型坡口的坡口深度为30～40mm，坡口单边角度20°～22°，“u”型坡口的清根深度为20～40mm，根部圆弧取r＝8mm，坡口单边角度8°。

一种中厚板纵、环缝焊接工艺，包括如下步骤：

(1)对板材内部坡口进行机械加工，板材内部坡口加工成“v”型坡口，坡口单边角度20°～22°；

(2)清理坡口及坡口两侧油污、铁锈等杂质，使用埋弧自动焊进行内部坡口的打底层、填充层、盖面层焊接；

(3)使用机械清根工艺对焊缝外侧进行清根，板材内部坡口加工成“u”型坡口，坡口单边角度8°；

(4)对机械加工坡口进行无损检测(渗透检测)，检测合格后将残留物清除干净；

(5)使用埋弧自动焊进行外部坡口的打底层、填充层、盖面层焊接。

本发明的核心在于采用了一种新的焊接接头，将传统的“x”型坡口改进为内“v”外“u”型坡口，来减少板材或筒节坡口加工时间，减少焊缝金属填充量，提高施焊效率。同时采用的机械清根工艺不需对焊缝进行清理并重新预热，避免了碳弧气刨快速加热和冷却引起的母材硬化，避免了不锈钢材料坡口两侧的渗碳现象，避免了使用磨光机的二次修磨，提高了清根效率及质量(是碳弧气刨清根的5倍)，可加工筒体直径2000mm～10000mm的碳钢、不锈钢及其他材质的筒体外侧坡口加工，铣头端部安装32个刀头、两侧安装60个刀头，铣削深度可达120mm，可直接在筒体外侧加工外u型坡口，满足机械加工要求。

优选的，板材的厚度为30～100mm。

优选的，步骤(1)中机械加工工艺使用刨边机。

优选的，步骤(1)中内部坡口的“v”型坡口的坡口深度为30～40mm。

优选的，步骤(1)中预留钝边厚度根据板材厚度确定，板材厚度30～50mm，钝边厚度5～10mm，板材厚度50～100mm，钝边厚度20～40mm。

优选的，步骤(2)中内部坡口的“v”型坡口可直接组对焊接，组对间隙0～1mm。

使用内“v”型坡口进行组对焊接，避免了单个筒节坡口的二次机加工，提高筒体的组对施焊效率约50％。

优选的，步骤(3)中外部坡口的“u”型坡口的根部圆弧取r＝8mm。

优选的，步骤(3)中外部坡口的“u”型坡口的清根深度为20～40mm。

优选的，步骤(3)中机械清根工艺：碳钢清根深度12～15mm/圈，不锈钢清根深度8～10mm/圈。

优选的，步骤(3)中机械清根工艺：碳钢清根刀盘转速70～80r/min，不锈钢清根刀盘转速60～70r/min。

优选的，步骤(4)中对机械加工外部坡口坡口进行无损检测，如发现缺陷则继续机械清根，直至缺陷清除为止。

优选的，所述步骤(2)与步骤(5)打底层埋弧自动焊参数设定：焊丝直径为3.2mm的埋弧焊丝，焊接电流420～480a，焊接电压为28～33v，焊接速度35-45mm/s。

优选的，所述步骤(2)与步骤(5)填充层埋弧自动焊参数设定：焊丝直径为4.0mm的埋弧焊丝，焊接电流450～530a，焊接电压为28～34v，焊接速度35-45mm/s。

优选的，所述步骤(2)与步骤(5)盖面层埋弧自动焊参数设定：焊丝直径为4.0mm的埋弧焊丝，焊接电流450～550a，焊接电压为28～32v，焊接速度35-45mm/s。

上述中厚板焊接工艺在中厚板焊接中的应用，尤其在40mm及以上厚度板材焊接中的应用也是本发明的保护范围。

本发明与现有技术相比，有益技术效果为：

1将传统的“x”型坡口改进为内“v”外“u”型坡口，焊材填充量减少了约20％，减少了焊接量、提高施焊效率约20％。

2筒节使用内“v”型坡口进行组对焊接，避免了单个筒节坡口的二次机加工，提高筒体的组对施焊效率约50％。

3使用机械清根方式代替碳弧气刨，避免了快速加热和冷却引起的母材硬化，避免了不锈钢材料坡口两侧的渗碳现象，避免了使用磨光机的二次修磨，提高清根效率约50％，大大减少了工人的劳动强度，提高了筒体焊接质量。

附图说明

图1为本发明的纵缝的清根示意图；

图2为本发明的环缝的清根示意图；

图3为本发明的实施例1和实施例2的内部坡口结构示意图；

图4为本发明的实施例1和实施例2的外部坡口结构示意图。

图中，1、滚轮，2、筒体，3、刀盘，4、清根机。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例1

一种材质为s32168、规格为φ4400×72奥氏体不锈钢板焊接接头：

不锈钢板厚度为72mm，接头的坡口为内部坡口“v”型、外部坡口“u”型的坡口，内部坡口和外部坡口根部重叠，“v”型坡口的坡口深度为40mm，坡口单边角度20°，“u”型坡口的清根深度为40mm，根部圆弧取r＝8mm，坡口单边角度8°。

一种材质为s32168、规格为φ4400×72奥氏体不锈钢板焊接方法如下：

1、筒体内部坡口采用v型坡口，使用铣边机等机械加工方法对坡口进行加工，坡口单边角度20°，坡口深度为40mm，加工形式如图1所示。

2、将焊缝坡口及坡口两侧150mm范围内油污、铁锈等杂质清理干净。

3、对焊缝内部坡口进行焊接，依次进行打底、填充、盖面层的焊接，焊接参数见表1，焊接过程中控制层间温度不得高于80℃。

4、对焊缝外部坡口使用机械方法进行清根，外部坡口坡口加工为u型坡口，坡口单边角度8°，根部r8圆弧过渡，清根深度约40mm。

5、对外部坡口u型坡口进行渗透检测，如发现缺陷则继续对外部坡口进行清根，直至缺陷完全清除为止。

6、对焊缝外部坡口进行焊接，依次进行打底、填充、盖面层的焊接，焊接参数见表1，焊接过程中控制层间温度不得高于80℃。

表1

实施例2

一种材质为q345r、规格为φ5200×40低合金钢焊接接头：

不锈钢板厚度为40mm，接头的坡口为内部坡口“v”型、外部坡口“u”型的坡口，内部坡口和外部坡口根部重叠，“v”型坡口的坡口深度为30mm，坡口单边角度20°，“u”型坡口的清根深度为20mm，根部圆弧取r＝8mm，坡口单边角度8°。

一种材质为q345r、规格为φ5200×40低合金钢焊接方法如下：

1、筒体内部坡口采用v型坡口，使用铣边机等机械加工方法对坡口进行加工，坡口单边角度22°，坡口深度为30mm，加工形式如图2所示。

2、将焊缝坡口及坡口两侧150mm范围内油污、铁锈等杂质清理干净。

3、对焊缝内部坡口进行焊接，依次进行打底、填充、盖面层的焊接，焊接参数见表2。

4、对焊缝外部坡口使用机械方法进行清根，外部坡口坡口加工为u型坡口，坡口单边角度8°，根部r8圆弧过渡，清根深度约20mm。

5、对外部坡口u型坡口进行渗透检测，如发现缺陷则继续对外部坡口进行清根，直至缺陷完全清除为止。

6、对焊缝外部坡口进行焊接，依次进行打底、填充、盖面层的焊接，焊接参数见表2。

表2

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。