大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具及焊接變形控制方法

2023-09-18 22:32:00

專利名稱：大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具及焊接變形控制方法
技術領域：
本發明屬於焊接技術領域，尤其涉及焊接變形控制，具體適用於大型不鏽鋼筒體 類件的焊接變形控制。
背景技術：
目前，在鋼製容器中等厚度筒體的製作工藝中，一般在筒節縱縫焊接之後，需要在 卷板機上對筒體進行校形，或採用熱校形(如火焰校形)，校形的主要目的是克服縱縫焊接 產生的角變形。這種製作工藝，對於一些大型筒體，尤其是筒體需要在現場完成，不具備焊 後機械校形條件的，難以保證不變形；採用熱校形的方法會對筒體材料的性能產生不利影 響，在也不適合採用時，控制焊接變形一直是一個工藝難題。

發明內容
本發明的目的是提供一種焊接變形控制輔具及使用該輔具控制焊接變形的方法。本發明的技術方案是大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具，由平板和頂絲構成，其 特徵在於所述平板包括內弧平板和外弧平板，內弧平板是一塊一邊為凸圓弧形邊的平板， 外弧平板是一塊一邊為凹圓弧形邊的平板，內弧平板的圓弧形邊的圓弧半徑與不鏽鋼筒體 的內圓半徑相同，外弧平板的圓弧形邊的圓弧半徑與不鏽鋼筒體的外圓半徑相同；所述頂 絲設置在內弧平板上，由2-6個構成，頂絲對稱固定連接在平板的與不鏽鋼筒體的縱焊縫 相對點的兩邊，頂絲的頂端朝向平板的圓弧形邊。本發明的所述的大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具，其特徵在於所述內弧平板和 外弧平板為弧長300 1000mm的平板。本發明的所述的大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具，其特徵在於所述頂絲位置在 平板的與不鏽鋼筒體的縱焊縫相對點的兩側距與不鏽鋼筒體的縱焊縫相對的點20 80mm 範圍內。應用本發明的大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具控制焊接變形的方法，其特徵在 於所述的方法包括以下步驟1)在裝焊平臺上按筒體內外圓周畫出筒體內外圓周的裝配基準線，作為裝焊筒體 的參照基；2)將筒體弧段吊裝到步驟1)畫出筒體內外圓周的裝配基準線的平臺上，將筒體 弧段與平臺上的裝配基準線對位，測量筒體縱縫兩側在自由狀態下與平臺上的裝配基準線 不附線的筒體的弧段的長度和角度，確定需剛性拘束範圍；3)按步驟2)測量出的與平臺上的裝配基準線不附線的筒體的弧段的長度和角 度，將符合該需剛性拘束範圍的筒體焊接變形控制輔具，沿筒體縱縫點焊在筒體內外圓周 上，點焊時留出變形範圍和坡口間隙，筒體焊接變形控制輔具按每隔300 900mm安裝一套 的間距均布；4)交替對筒體的內外坡口施焊，並根據筒體縱縫變形情況調整焊接順序；CN5)在施焊過程中，當變形超出裝配基準線範圍時，調整筒體焊接變形控制輔具上 的頂絲，進行輔助拘束，使變形不超出裝配基準線範圍。本發明的所述的應用本發明的大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具控制焊接變形 的方法，其特徵在於所述的均布的筒體焊接變形控制輔具，一道筒體的縱縫最少均布3套。本發明的原理是利用焊接自身產生的焊接應力校正筒體縱縫變形。由奧氏體 不鏽鋼的物理特性可知，奧氏體不鏽鋼的熱膨脹係數較大，約為普通碳鋼的1. 6倍，導熱系 數小，約為普通碳鋼的1/4倍，而收縮率較普通碳鋼大，奧氏體不鏽鋼在焊接溫度場的作用 下產生較大的熱膨脹和冷卻收縮過程，這個過程對焊縫區域產生非常大的熱應力和收縮應 力。運用焊接過程產生的焊接應力，校正縱縫焊接產生的角變形，從而使筒體在焊後不再進 行機械校形，仍能保證筒體的圓度公差。本發明的突出優點是1、本方法避免了筒體的焊後機械校形和熱校形工序，既節 省了工序，又能保證焊接筒體的精度要求；2、筒體焊接過程中的變形量，通過筒體與輔具間 的間隙大小可以直接觀察到，進而通過調整焊接方法、改變焊接順序、調節拘束強度三種技 術措施中的一種或幾種並用達到調節變形量大小的效果；3、筒體焊接變形控制輔具構造簡 單，製作容易，並可根據不附線的筒體的弧段的長度和角度隨時製作，適應性強；4、應用該 方法控制筒體焊接變形，方法簡單，易於掌握，效果顯著。


本發明共有附圖2幅，其中圖1是本發明的輔具結構示意圖，圖2是本發明的輔具工作布置示意圖。附圖中，1、輔具外弧平板，2、輔具內弧平板，3、頂絲，4、筒體，e、坡口間隙。
具體實施例方式下面結合附圖給出的實施例，對本發明做進一步說明。實施例是核電設備的筒體 的焊接。先在裝焊現場準備一大型裝焊平臺，在裝焊平臺上畫出筒體內外圓周的裝配基準 線，作為裝配筒體的參照基。將筒體弧段吊裝到平臺上，按畫出筒體內外圓周的裝配基準線 就位，測量筒體縱縫兩側在自由狀態下的不附線長度段長度和角度，確定剛性拘束範圍。根 據需剛性拘束範圍準備剛性拘束用的輔具，輔具包括內、外弧平板和頂絲，內弧平板是一塊 一邊為凸圓弧形邊的弧板條，外弧平板是一塊一邊為凹圓弧形邊的弧板條，內、外弧平板弧 長500mm，內弧平板的圓弧形邊的圓弧半徑與不鏽鋼筒體的內圓半徑相同，外弧平板的圓弧 形邊的圓弧半徑與不鏽鋼筒體的外圓半徑相同；內弧平板上有2個頂絲，2個頂絲對稱的固 定連接在內弧平板的與不鏽鋼筒體的縱焊縫相對點的兩邊，距不鏽鋼筒體的縱焊縫50mm。 頂絲的頂端朝向平板的圓弧形邊。該輔具共3套，分別布置在筒體的上、中、下三個部位的 筒體的內外，輔具之間的距離為500mm，將輔具在筒體內外點焊牢固，留出變形範圍和坡口 間隙，然後交替對筒體的內外坡口施焊，並根據筒體縱縫變形情況適當調整焊接順序，必要 時可用輔具上的頂絲輔助拘束。用該方法施焊的筒節，筒體的焊接變形非常小，橢圓度控制在不大於3mm的範圍
4內，達到機械校形同等水平。
權利要求
大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具，由平板和頂絲構成，其特徵在於所述平板包括內弧平板和外弧平板，內弧平板是一塊一邊為凸圓弧形邊的平板，外弧平板是一塊一邊為凹圓弧形邊的平板，內弧平板的圓弧形邊的圓弧半徑與不鏽鋼筒體的內圓半徑相同，外弧平板的圓弧形邊的圓弧半徑與不鏽鋼筒體的外圓半徑相同；所述頂絲設置在內弧平板上，由2--6個構成，頂絲對稱固定連接在平板的與不鏽鋼筒體的縱焊縫相對點的兩邊，頂絲的頂端朝向平板的圓弧形邊。
2.根據權利要求1所述的大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具，其特徵在於所述內弧平 板和外弧平板為弧長300—1000mm的平板。
3.根據權利要求1所述的大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具，其特徵在於所述頂絲 位置在在平板的與不鏽鋼筒體的縱焊縫相對點的兩側距與不鏽鋼筒體的縱焊縫相對點 20—80mm範圍內。
4.大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具控制焊接變形的方法，其特徵在於所述的方法包 括以下步驟1)在裝焊平臺上按筒體內外圓周畫出筒體內外圓周的裝配基準線，作為裝焊筒體的參 照基；2)將筒體弧段吊裝到步驟1)畫出筒體內外圓周的裝配基準線的平臺上，將筒體弧段 與平臺上的裝配基準線對位，測量筒體縱縫兩側在自由狀態下與平臺上的裝配基準線不附 線的筒體的弧段的長度和角度，確定需剛性拘束範圍；3)按步驟2)測量出的與平臺上的裝配基準線不附線的筒體的弧段的長度和角度，將 符合該需剛性拘束範圍的筒體焊接變形控制輔具，沿筒體縱縫點焊在筒體內外圓周上，點 焊時留出變形範圍和坡口間隙，筒體焊接變形控制輔具按每隔300-900mm安裝一套的間 距均布；4)交替對筒體的內外坡口施焊，並根據筒體縱縫變形情況調整焊接順序；5)在施焊過程中，當變形超出裝配基準線範圍時，調整筒體焊接變形控制輔具上的頂 絲，進行輔助拘束，使變形不超出裝配基準線範圍。
5.根據權利要求4所述的應用本發明的大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具控制焊接 變形的方法，其特徵在於所述的均布的筒體焊接變形控制輔具，一道筒體的縱縫最少均布3 套。
全文摘要
大型不鏽鋼筒體焊接變形控制輔具，包括內、外弧平板和頂絲，內、外弧平板是一邊為圓弧形邊的平板，圓弧形邊的圓弧半徑與筒體的半徑相同；頂絲固定連接在平板的與筒體的縱焊縫相對點的兩邊，頂端朝向平板的圓弧形邊。使用時，在裝焊平臺上畫出筒體內外圓周的裝配基準線，將筒體弧段吊裝在平臺上按線就位，測量縱縫兩側在自由狀態下的不附線長度段長度和角度，按不附線長度和角度選擇輔具，將輔具點焊在筒體上，對筒體縱縫交替施焊，並根據縱縫變形情況調整焊接順序和輔具上的頂絲。本發明的優點是避免了筒體的焊後機械校形和熱校形工序；焊接過程中的變形量可以直接觀察到，可採取技術措施調節；輔具構造簡單，使用方法簡單。
文檔編號B23K37/00GK101797671SQ20101014390
公開日2010年8月11日 申請日期2010年4月8日 優先權日2010年4月8日
發明者劉恩清, 劉玉平, 杜壽濤 申請人:中國第一重型機械股份公司;中國第一重型機械集團大連加氫反應器製造有限公司