一種省煤器出口集箱管道焊接方法與流程
2023-10-23 16:05:27
本發明涉及焊接領域，具體地說，涉及一種省煤器出口集箱管道焊接方法。
背景技術：
鍋爐是電力、冶金、化工等行業不可缺少的特種設備，鍋爐受熱面的焊接質量至關重要。鍋爐受熱面所有焊口必須經過X射線檢測，省煤器焊口探傷比例通常是不低於百分二十五。高空鍋爐省煤器集箱上的每一排管道都有大量的圓周向焊縫。由於管道之間的間距狹小，焊接難度高且危險，焊接速度慢，工作效率低，容易耽誤工期。因此，需要一種安全、高效的焊接方法來完成省煤器出口集箱的焊接。氣焊的焊接火焰通常為氧化焰、中性焰、碳化焰。目前，常採用中性焰焊接，經過X射線檢測後，焊縫質量合格率達到95％左右。但焊接的焊縫中還是常常出現單個氣孔、密集氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，缺陷嚴重導致焊縫返修，而返修浪費了人力、物力，延長施工工期，焊縫的質量依然有待提高。並且，由於集箱的管道為多個並排布置，且間距狹小，且在高空焊接，不利於焊接作業，因此，也需要一種更加安全、高效的焊接方法。
技術實現要素：
本發明公開一種省煤器出口集箱管道焊接方法，將具有坡口的兩個管道對接，通過調整氧氣、乙炔參數，焊炬獲得細微中性焰後，進行以下焊接步驟：點固焊：焊炬的焊接火焰對準焊縫上坡口，並逐步向焊接火焰內送入焊絲，焊縫長度達到預設長度後，焊嘴移到下坡口收弧，完成點固焊；打底焊：先用右手採用左焊法焊接第一段圓周焊縫，再用左手採用右焊法焊接剩餘段圓周焊縫；蓋面焊：先用左手採用右焊法焊接第一段圓周焊縫，逐漸增加焊絲送入量，並在焊接收尾時逐漸減少焊絲，從而在焊接的起點和終點形成圓周斜坡焊縫；再用右手採用左焊法焊接剩餘段圓周焊縫，逐漸增加焊絲送入量，並在焊接收尾時逐漸減少焊絲，從而使得第一段圓周焊縫和剩餘段圓周焊縫形成厚度一致的完整圓周焊縫。
優選地，在點固焊前還將管道焊接坡口及距焊接管端10mm以內的管壁內外打磨出金屬光澤。
優選地，焊嘴沿管道徑向大致垂直焊縫，焊絲與焊嘴在同一平面內，且焊絲與焊嘴的夾角為60°角。
優選地，點固焊的焊縫長度在15mm至25mm範圍內。
優選地，焊接過程中，焊絲始終保持在上坡口根部位置，保證焊縫背面成型餘高均勻。
優選地，焊接過程中，火焰偏向下坡口。
優選地，管道對接的間隙是焊絲直徑的1.5倍。
優選地，焊嘴、焊絲與焊縫平面具有10°的傾角。
附圖說明
通過結合下面附圖對其實施例進行描述，本發明的上述特徵和技術優點將會變得更加清楚和容易理解。
圖1是表示本發明實施例涉及的集箱管道的示意圖；
圖2是表示中性焰的示意圖；
圖3是表示本發明實施例涉及的細微中性焰的示意圖；
圖4是表示本發明實施例涉及的點固焊的示意圖；
圖5是表示本發明實施例涉及的焊嘴、焊絲的位置關係圖一；
圖6是表示本發明實施例涉及的焊嘴、焊絲的位置關係圖二。
具體實施方式
下面將參考附圖來描述本發明所述的省煤器出口集箱管道焊接方法的實施例。本領域的普通技術人員可以認識到，在不偏離本發明的精神和範圍的情況下，可以用各種不同的方式或其組合對所描述的實施例進行修正。因此，附圖和描述在本質上是說明性的，而不是用於限制權利要求的保護範圍。此外，在本說明書中，附圖未按比例畫出，並且相同的附圖標記表示相同的部分。
通常省煤器出口集箱有兩排管道要和集箱焊接在一起，一排管道垂直集箱表面，另一排管道與集箱表面呈45度角。每一排管道都有大量的圓周向焊縫。管道之間的間距狹小，如圖1所示，在高空省煤器的出口集箱上，管A、管B、管C並排布置，焊接人員在距離省煤器集箱出口高度為700mm左右的臨時焊接平臺D上面進行焊接作業。顯然，由於焊接平臺在管道的一側，焊接人員難以持焊炬沿一個方向完成整個圓周焊縫的焊接作業。並且，在對管B進行焊接時，由於管C的位置限制，管B的第一段圓周焊縫(圖中粗線)需要採用左焊法，而管B的剩餘段圓周焊縫(圖中細線)由於受管A的位置限制，需要採用右焊法。通常焊接無論是左焊法還是右焊法，都是右手持焊炬，但是由於省煤器出口集箱的管道多、間距小，各個管道互為焊接障礙，為繞過障礙需要不斷調整焊工和焊炬的位置，工作效率低。例如，在焊接管B的剩餘段圓周焊縫(圖中細線)時，採用右焊法，如依然採用右手持焊炬，由於管A的限制，在焊接過程中，難以保證焊炬與焊縫的角度以及距離等焊接參數。因此，為提高焊接效率以及焊接質量，本實施例採用左右手結合的焊接方法，提出一種省煤器出口集箱管道焊接方法。如圖6所示，管1和管2的相對的端部都有用於焊接的坡口。在焊接時，坡口相對，管端對接並具有一定的間隙，間隙可以是焊絲直徑的1.5倍。在開始焊接前，先調整氧氣、乙炔參數，氧氣的壓力在0.15MPa-0.30MPa範圍內，乙炔的壓力在0.02MPa-0.04MPa範圍內，從而獲得細微中性焰。如圖2、圖3所示，該細微中性焰介於中性焰和碳化焰內焰之間，稍偏向於中性焰，具有更好的焊接性能。其具體調整方法是，當焊槍點燃後，逐漸增加氧氣量，火焰由長縮短，顏色由桔黃變為藍色，焰心、內焰(有輕微閃動)及外焰輪廓顯得特別清楚時，即為細微中性焰。
調整好焊炬的焊嘴的火焰後，先進行點固焊。圖4是點固焊的示意圖。對點固焊處進行加熱，其實也可以用氧化焰進行快速加熱，溫度升高到一定程度後再調節到焊接火焰(細微中性焰)。如圖5、圖6所示，焊接過程中，焊嘴3、焊絲與焊縫平面大概具有10°的傾角，且焊絲與焊嘴之間為60°角。焊接火焰對準焊縫上坡口，坡口開始溶化時焊絲及時跟進形成第一滴熔點，這時焊嘴、焊絲及熔點同時下移至下坡口溶化形成熔池，然後溶化上、下坡口形成一個熔孔，熔孔要保持到點固焊結束。然後焊接火焰對準上、下坡口中間位置，沿著圓周焊縫方向移動，跟進焊絲始終處於火焰保護範圍內，防止焊絲氧化(氧化後的焊絲進入熔池很容易在焊縫中形成單個氣孔和密集氣孔)。點固焊焊縫結束收弧時，火焰移到下坡口上，添加少許焊絲，焊嘴前移速度加快，使得溶化點逐漸變小，能夠良好收弧，點固焊完成的焊縫長度在15mm至25mm範圍內。
接下來進行打底焊，先用右手採用左焊法焊接第一段圓周焊縫，再用左手採用右焊法焊接剩餘段圓周焊縫。左焊法是指向左焊時，焊嘴指向待焊部位，焊接過程自右向左，焊嘴在焊絲後面移動。右焊法是指向右焊時，焊嘴指向已完成的焊縫，焊接過程自左向右，焊嘴在焊絲前面移動。下面詳細說明具體焊接過程。
(1)右手焊接：用右手沿圓周延伸的最遠點作為起焊點，可以減少左手障礙焊接時難度，右手焊接達到視線和焊槍極限為宜。先用氧化焰加熱整條焊縫，讓起焊點位置溫度升高，再將火焰調節到細微中性焰熔化上坡口，添加焊絲並移向下坡口形成熔池，隨後焊縫形成熔孔，熔孔要保持到打底焊結束。焊接溶化速度與送絲速度均勻，焊嘴沿著焊縫方向移動，焊嘴始終沿徑向大致垂直焊縫圓周，焊絲始終保持在上坡口根部位置，這樣可以保證焊縫背面成型餘高均勻，不會導致自然下垂。焊接過程中，下坡口的熱量傳導給集箱較多，為防止上坡口和下坡口的溫差大，焊接過程中火焰要偏向下坡口。焊嘴在管道的軸向不做擺動，在熔池和熔孔間做輕微前後擺動，焊接時焊接火焰高溫區始終保持在熔池附近，火焰籠罩著熔池附近來保護液體金屬不被氧化，完成第一段圓周焊縫的焊接。
(2)左手焊接：由於位置限制，焊嘴要繞過正在焊接的焊口左側另一個管子左側，這樣焊嘴才能到達焊縫接頭位置(即，假設對管B進行焊接，則焊嘴要繞過管A的左側)。焊嘴沿圓周方向超過第一段圓周焊縫接頭10㎜，加溫溶化，焊縫起焊點溶化處形成熔孔，開始添加焊絲，焊絲處於上坡口底部，焊接溶化速度和送絲速度保持一致，焊接2至3cm長度後，焊嘴再繞到管B的左側繼續進行左手焊接。到焊接結束時，根據焊縫溶孔大小輸送少量焊絲或不送焊絲，完成剩餘部分圓周焊縫的焊接。
接下來進行蓋面焊。同樣是左手採用右焊法，右手採用左焊法。下面具體描述焊接過程。
(1)先採用左手焊接，焊嘴沿圓周延伸超過打底焊接頭10mm起焊預熱，焊縫熔化，焊嘴在該處做輕微圓圈擺動，使接頭處快速升溫，且保證焊接溫度均勻一致。焊絲始終保持上坡口處送絲，焊絲加入量逐漸增加，這樣起焊點處形成沿圓周方向的斜坡，利於對面焊接接頭，焊嘴沿著焊縫移動，保持焊嘴、焊絲和管子焊接方向的夾角不變，可以良好控制焊縫熔池形狀，第一段圓周焊縫結束時，採用焊絲逐漸減少的方法收尾，焊縫收尾處也形成沿圓周方向的斜坡。
(2)右手接頭起焊點要超過第一段圓周焊縫接頭10mm，預熱起焊，這時焊縫處於高溫狀態，焊絲處於上坡口，防止鐵水自然下垂，可以減少焊縫上下溫度差，良好保持焊縫外觀高低均勻，寬窄一致。焊接開始時，焊絲加入量逐漸增加，第一段圓周焊縫結束時，採用焊絲逐漸減少的方法收尾，這樣和第一段圓周焊縫的兩端的圓周斜坡形成厚度均勻的圓周焊縫。
另外，在進行點固焊前，還將管道焊接坡口及焊接處的管壁內外打磨出金屬光澤，特別是管壁內外距離管端10mm的距離內。
本發明的省煤器出口集箱管道焊接方法通過調整氧氣、乙炔壓力參數，選定細微中性焰進行焊接作業，減少焊縫返修率，提高焊接質量。左手採用右焊法，右手採用左焊法，結合完成圓周焊縫，減少焊接人員工作量，提高了焊接速度，增加高空作業安全係數。經過實踐表明，持有壓力容器證的焊接者，需要經過三臺鍋爐的焊接練習，才能夠獨立進行省煤器出口集箱管道焊接。在焊接效率上，採用左右手焊接完兩個管道連接的焊接作業，常規的方法剛剛焊接完一個管道連接的焊接作業。可見其焊接效率提高了近一倍。起焊點和結束點採用斜坡，利於焊接接頭也保持焊縫高低均勻，寬窄一致。焊接過程中焊絲保持在上坡口位置，打底焊背面成型和蓋面成型焊縫無下垂現象。焊縫經過X檢測後，合格率達到99％。
以上所述僅為本發明的優選實施例，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。