提高管子与封头相连接的J型坡口焊缝质量的焊接工艺的制作方法

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种提高管子与封头相连接的j型坡口焊缝质量的焊接工艺。

背景技术

在核电、化工设备中存在管子与封头贯穿的“j”型焊缝结构中，管子与封头相连接的坡口为j型坡口，在国内j型坡口多数采用镍基焊条手工电弧焊焊接方法，管子贯穿件与封头存在一定角度(45°-90°)，j型焊缝结构较为复杂，并且焊后均不进行热处理，因而焊缝中残余应力较大；对于焊接后管子的位置度、平行度也有严格的要求，以满足驱动线的对中。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种提高管子与封头相连接的j型坡口焊缝质量的焊接工艺，以使焊道自由收缩，降低拘束度，防止热裂纹。

为达到上述目的，本发明提供了一种提高管子与封头相连接的j型坡口焊缝质量的焊接工艺，采用平焊焊接，该工艺包含以下步骤：

步骤1：j型坡口根部打底焊道使用直径小于等于2.5mm焊条贴近管子外壁施焊；将根部打底焊道在圆周上按逆时针方向分成a1、b1、c1、d1、e1、f1六个弧长相等的焊道；焊接时按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序进行，且a1、b1、c1的焊接方向为逆时针，f1、e1、d1的焊接方向为顺时针，d1焊接收弧处覆盖到c1上5～10mm；

步骤2：第一层第一道焊道使用直径小于等于2.5mm焊条在根部打底焊道上方贴近管子外壁施焊；将第一层第一道焊道在圆周上按顺时针方向分成a1、b1、c1、d1、e1、f1六个弧长相等的焊道，且a1与c1、b1与b1、c1与a1、d1与f1、e1与e1、f1与d1分别错开10°-30°方位；焊接时按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序进行，且a1、b1、c1的焊接方向为顺时针，f1、e1、d1的焊接方向为逆时针，d1焊接收弧处覆盖到c1上5～10mm；

步骤3：后续焊道焊接时，贴近管子外壁的焊道使用直径小于等于2.5mm焊条施焊，其余区域使用直径小于等于3.2mm焊条施焊；每一层焊接由贴近管子外壁侧开始并向外侧进行焊接，如果前一焊道按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序焊接，则相邻后一焊道按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序进行焊接；如果前一焊道按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序进行焊接后，则相邻后一焊道按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序焊接；贴近管子外壁的焊道从底部向上交替按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序和a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序进行焊接；直至焊满j型坡口。

上述的提高管子与封头相连接的j型坡口焊缝质量的焊接工艺，其中，根部打底焊道焊接前将j型坡口和管子外壁待焊面及边缘进行清理。

上述的提高管子与封头相连接的j型坡口焊缝质量的焊接工艺，其中，焊接过程中焊条不摆动焊接，并控制道间温度小于等于60℃。

上述的提高管子与封头相连接的j型坡口焊缝质量的焊接工艺，其中，若焊接过程中管子向某一方向变形，则立即停止焊接，在管子变形反方向打磨管壁侧焊缝得到待焊焊道，待焊焊道长度为被打磨焊道周长的1/4-1/2弧长，待焊焊道宽度为5-10mm，待焊焊道厚度不超过焊缝两层，最后对待焊焊道进行补焊。

上述的提高管子与封头相连接的j型坡口焊缝质量的焊接工艺，其中，焊接过程中每道焊缝焊完后打磨光滑，每层焊缝焊完后进行渗透检测，检测后清洁残留物。

本发明还提供了一种提高管子与封头相连接的j型坡口焊缝质量的焊接工艺，采用立向上焊接，该工艺包含以下步骤：

步骤1：j型坡口根部打底焊道使用直径小于等于2.5mm焊条贴近管子外壁施焊；将根部打底焊道在圆周上按逆时针方向分成a2、b2、c2、d2、e2、f2六个弧长相等的焊道；焊接时按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序进行，且a2、b2、c2的焊接方向为逆时针，f2、e2、d2的焊接方向为顺时针，d2焊接收弧处覆盖到c2上5～10mm；

步骤2：第一层第一道焊道使用直径小于等于2.5mm焊条在根部打底焊道上方贴近管子外壁施焊；将第一层第一道焊道在圆周上按逆时针方向分成a2、b2、c2、d2、e2、f2六个弧长相等的焊道，且a2与a2、b2与b2、c2与c2、d2与d2、e2与e2、f2与f2分别错开10°-30°方位；焊接时按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序进行，且a2、b2、c2的焊接方向为逆时针，f2、e2、d2的焊接方向为顺时针，d2焊接收弧处覆盖到c2上5～10mm；

步骤3：后续焊道焊接时，贴近管子外壁的焊道使用直径小于等于2.5mm焊条施焊，其余区域使用直径小于等于3.2mm焊条施焊；每一层焊接由贴近管子外壁侧开始并向外侧进行焊接，如果前一焊道按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序焊接，则相邻后一焊道按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序进行焊接；如果前一焊道按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序进行焊接后，则相邻后一焊道按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序焊接；贴近管子外壁的焊道从底部向上交替按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序和a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序进行焊接；直至焊满j型坡口。

上述的提高管子与封头相连接的j型坡口焊缝质量的焊接工艺，其中，根部打底焊道焊接前将j型坡口和管子外壁待焊面及边缘进行清理。

上述的提高管子与封头相连接的j型坡口焊缝质量的焊接工艺，其中，焊接过程中焊条不摆动焊接，并控制道间温度小于等于60℃。

上述的提高管子与封头相连接的j型坡口焊缝质量的焊接工艺，其中，若焊接过程中管子向某一方向变形，则立即停止焊接，在管子变形反方向打磨管壁侧焊缝得到待焊焊道，待焊焊道长度为被打磨焊道周长的1/4-1/2弧长，待焊焊道宽度为5-10mm，待焊焊道厚度不超过焊缝两层，最后对待焊焊道进行补焊。

上述的提高管子与封头相连接的j型坡口焊缝质量的焊接工艺，其中，焊接过程中每道焊缝焊完后打磨光滑，每层焊缝焊完后进行渗透检测，检测后清洁残留物。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

在国内j型坡口多数采用镍基焊条手工电弧焊焊接方法，焊后均不进行热处理，因而焊缝中残余应力较大，尤其是根部收缩应力大时，易产生热裂纹；管子贯穿件与封头存在一定角度(45°-90°)，存在焊接坡口不对称，所以j型焊缝结构较为复杂，焊接完成后管子存在一定的焊接变形。本发明提供的j型坡口焊缝质量的焊接工艺采用合理的j型坡口焊接顺序使焊道自由收缩，降低拘束度，防止热裂纹，同时提出焊道打磨及探伤要求，能有效地减少焊接缺陷，并在一定程度上控制焊接变形。

附图说明

图1为实施例1打底焊道焊接示意图；

图2为实施例1打底焊道焊接顺序示意图；

图3为实施例1填充焊缝第一层焊接示意图；

图4为实施例1填充焊缝第一层第一道焊接顺序示意图；

图5为填充j型坡口焊道焊接示意图；

图6为实施例2打底焊道焊接示意图；

图7为实施例2打底焊道焊接顺序示意图；

图8为实施例2填充焊缝第一层焊接示意图；

图9为实施例2填充焊缝第一层第一道焊接顺序示意图；

图10为焊接变形打磨示意图；

图11为焊接变形打磨尺寸示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。

一、焊接前：

清洁：对j型坡口和管壁周围，采用酒精或丙酮清理，保证堆焊层表面、坡口表面、管外壁清洁，清理待焊面及边缘，应无水渍、无氧化物、无油污、无积渣和其他任何可能影响焊接质量的外来物质。

二、焊接过程中

采用平焊上坡方向焊接。焊缝分为根部焊缝和填充焊缝。

实施例1：管子1与封头2相连接的j型坡口焊缝的平焊位置焊接

1、根部打底焊道3焊接：

1)根部打底焊道3使用直径≤φ2.5mm焊条施焊，贴近管壁，采用对称焊接，如图1所示；

2)如图2所示，将根部打底焊道3在圆周上按逆时针方向分成a1、b1、c1、d1、e1、f1六个弧长相等的焊道；焊接时按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序进行，且a1、b1、c1的焊接方向为逆时针，f1、e1、d1的焊接方向为顺时针，d1焊接收弧处覆盖到c1上5～10mm；

3)焊接过程中每道焊缝焊完后进行打磨，打磨使用气动砂磨机，砂纸目数≥60目，焊完后打磨干净做渗透(pt)检测，检测后清洁残留物。

4)焊条不摆动焊接，注意其中的变形。

2、填充焊缝第一层4，如图3所示：

1)焊接由管壁区域向外焊接，靠近管壁区域焊接时线能量尽可能小，所以靠近管壁焊缝使用直径≤φ2.5mm的焊条施焊，其余区域使用直径≤φ3.2mm的焊条施焊，

2)如图4所示，填充焊缝第一层4第一道使用直径小于等于2.5mm焊条在根部打底焊道3上方贴近管子1外壁施焊；将第一层4第一道焊道在圆周上按顺时针方向分成a1、b1、c1、d1、e1、f1六个弧长相等的焊道，且a1与c1、b1与b1、c1与a1、d1与f1、e1与e1、f1与d1分别错开10°-30°方位；焊接时按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序进行，且a1、b1、c1的焊接方向为顺时针，f1、e1、d1的焊接方向为逆时针，d1焊接收弧处覆盖到c1上5～10mm；

3)焊接过程中每道焊缝焊完后进行打磨，打磨使用气动砂磨机，砂纸目数≥60目，每层焊完后做渗透(pt)检测，检测后清洁残留物。

4)焊条不摆动焊接，注意其中的变形，控制道间温度≤60℃。

3填充焊缝其余层：

1)焊接顺序交替进行：贴近管子1外壁的焊道使用直径小于等于2.5mm焊条施焊，其余区域使用直径小于等于3.2mm焊条施焊；每一层焊接由贴近管子1外壁侧开始并向外侧进行焊接，如果前一焊道按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序焊接，则相邻后一焊道按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序进行焊接；如果前一焊道按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序进行焊接后，则相邻后一焊道按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序焊接；贴近管子1外壁的焊道从底部向上交替按照a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序和a1→f1→b1→e1→c1→d1的焊接顺序进行焊接；直至焊满j型坡口。

2)焊接时都从管壁侧开始施焊，如图5所示，填充焊缝第二层先焊接焊道ⅰ，此焊道使用直径≤2.5mm的焊条焊接，焊完后打磨清理；

3)依此焊接填充焊缝第二层的焊道ⅱ、焊道ⅲ、焊道ⅳ，道间打磨干净，焊完此层后pt检测，检测后清洁残留物。

4)第三层从管壁侧焊道ⅴ使用直径≤2.5mm的焊条开始焊接，再依次焊接填充焊道ⅵ、焊道ⅶ、焊道ⅷ，最后焊至最外侧的焊道ⅸ，道间打磨干净，焊完此层后pt检测，检测后清洁残留物。

5)注意控制焊接过程的焊接变形，控制道间温度≤60℃。

6)焊接过程中每道焊缝焊完后进行打磨，打磨使用气动砂磨机，砂纸目数≥60目，每层焊完后做渗透(pt)检测，检测后清洁残留物。

7)每层焊缝都从管壁侧开始施焊，焊接过程中不同焊道交替焊接，焊至最外侧，每道焊缝打磨，每层焊缝焊后pt检测，直至填满j型坡口。

实施例2：管子1与封头2相连接的j型坡口焊缝的双侧立向上焊接

1、根部打底焊道3焊接：

1)根部打底焊道3使用直径≤φ2.5mm的焊条施焊，贴近管壁，采用立向上焊接，从最低位置开始施焊，如图6所示；

2)按图7所示将根部打底焊道3在圆周上按逆时针方向分成a2、b2、c2、d2、e2、f2六个弧长相等的焊道；焊接时按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序进行，且a2、b2、c2的焊接方向为逆时针，f2、e2、d2的焊接方向为顺时针，d2焊接收弧处覆盖到c2上5～10mm；

3)焊接过程中每道焊缝焊完后进行打磨，打磨使用气动砂磨机，砂纸目数≥60目；焊完后打磨干净并做渗透(pt)检测，检测后清洁残留物；

4)焊接过程中焊条不摆动焊接，注意其中的变形。

2、填充焊道第一层4，如图8所示：

1)焊接由管壁侧开始焊接，焊至最外侧，靠近管壁区域焊接时线能量尽可能小，所以靠近管壁焊缝使用直径≤φ2.5mm的焊条施焊，其余区域使用直径≤φ3.2mm的焊条施焊；

2)如图9所示，将第一层4第一道焊道在圆周上按逆时针方向分成a2、b2、c2、d2、e2、f2六个弧长相等的焊道，且a2与a2、b2与b2、c2与c2、d2与d2、e2与e2、f2与f2分别错开10°-30°方位；焊接时按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序进行，且a2、b2、c2的焊接方向为逆时针，f2、e2、d2的焊接方向为顺时针，d2焊接收弧处覆盖到c2上5～10mm；

3)焊接时采用双侧上坡立向上焊接，从最低位置施焊；

4)焊接过程中焊条不摆动焊接，控制道间温度≤60℃，注意其中的变形；

5)焊接过程中每道焊缝焊完后进行打磨，打磨使用气动砂磨机，砂纸目数≥60目，每层焊完后做渗透(pt)检测，检测后清洁残留物。

3、填充焊缝其余层：

1)焊接顺序交替进行：贴近管子1外壁的焊道使用直径小于等于2.5mm焊条施焊，其余区域使用直径小于等于3.2mm焊条施焊；每一层焊接由贴近管子1外壁侧开始并向外侧进行焊接，如果前一焊道按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序焊接，则相邻后一焊道按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序进行焊接；如果前一焊道按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序进行焊接后，则相邻后一焊道按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序焊接；贴近管子1外壁的焊道从底部向上交替按照a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序和a2→b2→f2→c2→e2→d2的焊接顺序进行焊接；直至焊满j型坡口。

2)焊接时都从管壁侧开始施焊，如图5所示，填充焊缝第二层先焊接焊道ⅰ，此焊道使用直径≤2.5mm的焊条焊接，焊完后打磨清理；

3)依此焊接填充焊缝第二层的焊道ⅱ、焊道ⅲ、焊道ⅳ，道间打磨干净，焊完此层后pt检测，检测后清洁残留物。

4)第三层从管壁侧焊道ⅴ使用直径≤2.5mm的焊条开始焊接，再依次焊接填充焊道ⅵ、焊道ⅶ、焊道ⅷ，最后焊至堆焊层的焊道ⅸ，道间打磨干净，焊完此层后pt检测，检测后清洁残留物。

5)注意控制焊接过程的焊接变形，控制道间温度≤60℃。

6)焊接过程中每道焊缝焊完后进行打磨，打磨使用气动砂磨机，砂纸目数≥60目，每层焊完后做渗pt检测，检测后清洁残留物。

7)每层焊缝都从管壁侧开始施焊，焊接过程中不同焊道交替焊接，焊至最外侧，每道焊缝打磨，每层焊缝焊后pt检测，直至填满j型坡口。

三、焊接变形

1)若在焊接过程中发现管子1向某一方向变形，则立即停止焊接，在管子1变形反方向打磨管壁侧焊缝得到待焊焊道5，待焊焊道5长度为被打磨焊道周长的1/4-1/2弧长，待焊焊道5宽度为5-10mm，待焊焊道5厚度不超过焊缝两层，最后对待焊焊道5进行补焊。(如图10和图11所示)。

2)补焊前可使用专用防变形工装。

3)补焊时采用平焊或立向上焊接。

4)控制道间温度≤60℃。道间打磨清理，焊接后pt检测，检测后清洁残留物。

综上所述，本发明提供了一种提高j型坡口焊缝质量的焊接工艺，焊接前对封头堆焊层坡口和管外壁采用酒精或丙酮清洗，必须保证堆焊层表面、坡口表面及贯穿件管外壁清洁。焊接过程中，焊接位置选用平焊或立向上焊接，采用合理的装配焊接顺序：各管座之间对称同时施焊，多道焊从管座根部向外进行焊接，底部焊道对称焊接，采用小直径焊条并在合理范围内降低线能量，起弧、收弧处和焊道之间必须打磨，每道焊缝表面应光滑，并与临近焊道平滑过渡。每一个j型坡口焊缝在焊前、打底焊后、焊至约半厚度时及焊接完成后或者中间其它阶段时测量管座变形情况。

在国内j型坡口多数采用镍基焊条手工电弧焊焊接方法，焊后均不进行热处理，因而焊缝中残余应力较大，尤其是根部收缩应力大时，易产生热裂纹；管子贯穿件与封头存在一定角度(45°-90°)，存在焊接坡口不对称，所以j型焊缝结构较为复杂，焊接完成后管子存在一定的焊接变形。本发明提供的j型坡口焊缝质量的焊接工艺采用合理的j型坡口焊接顺序使焊道自由收缩，降低拘束度，防止热裂纹，同时提出焊道打磨及探伤要求，能有效的减少焊接缺陷，并在一定程度上控制焊接变形。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。