本發(fā)明涉及焊接，涉及特厚板超大直徑、超寬環(huán)件的低成本制造，具體為大型環(huán)件的焊接加工方法。

背景技術(shù)：

1、目前，主要采用整體鍛造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造特厚超大直徑環(huán)件，但是當(dāng)環(huán)寬超過(guò)750mm時(shí)，會(huì)受到鍛造設(shè)備能力限制和經(jīng)濟(jì)性的約束，使整環(huán)鍛造受到限制。采用內(nèi)外環(huán)鍛造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并采用焊接制造成型，能解決鍛造設(shè)備能力限制問(wèn)題，并能降低制造成本。

2、特厚板(t≥150mm)內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，焊縫要求滿(mǎn)足nbt47013.3ⅰ級(jí)，而采用傳統(tǒng)焊接方法，焊接量大、焊接效率低，焊后變形大，矯正工序復(fù)雜，導(dǎo)致加工成本較高。窄間隙mag自動(dòng)焊可解決特厚板、窄坡口焊接的難題，但由于坡口形狀的限制，焊接空間狹窄，特厚板焊接時(shí)容易產(chǎn)生未熔合等缺陷，如果在焊接過(guò)程中出現(xiàn)焊接缺陷，會(huì)導(dǎo)致返工困難、焊接質(zhì)量無(wú)法保證、生產(chǎn)周期延長(zhǎng)等問(wèn)題，因此需要解決窄間隙mag自動(dòng)焊易出現(xiàn)未熔合缺陷的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種大型環(huán)件的焊接加工方法，以解決大型環(huán)件制造時(shí)易出現(xiàn)缺陷的技術(shù)問(wèn)題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種大型環(huán)件的焊接加工方法，將超寬環(huán)件進(jìn)行內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，獲得最佳拼接直徑；根據(jù)最佳拼接直徑鍛造內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件；加工內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件的焊接坡口；通過(guò)調(diào)平定位裝置拼裝內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件并進(jìn)行調(diào)平定位；采用具有窄間隙焊接噴嘴的焊槍對(duì)內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件的焊接面進(jìn)行焊接，焊接過(guò)程包括打底焊接、填充焊接和蓋面焊接；焊接完成后，焊縫蓋保溫棉緩冷至室溫。

3、可選的，所述將超寬環(huán)件進(jìn)行內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，獲得最佳拼接直徑包括：通過(guò)有限元分析對(duì)不同拼接直徑下的焊縫進(jìn)行分析，獲得出不同拼接直徑對(duì)應(yīng)焊縫的變形量；考慮焊縫的變形量以及對(duì)應(yīng)的拼接直徑的內(nèi)環(huán)件、外環(huán)件的鍛造成本，選擇最佳的拼接直徑。

4、可選的，所述加工內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件的焊接坡口包括:將待焊內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件的坡口加工成窄間隙u型坡口，根據(jù)內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件的厚度設(shè)計(jì)焊接坡口，坡口角度1.5°或坡口最大寬度20mm。

5、可選的，所述平定位裝置包括底座，底座上開(kāi)設(shè)有用于與內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件配合的同心圓槽，所述底座上沿同心圓槽的徑向開(kāi)設(shè)有導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽內(nèi)滑動(dòng)設(shè)置有用于支靠外環(huán)件的定位支座。

6、可選的，所述通過(guò)調(diào)平定位裝置拼裝內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件并進(jìn)行調(diào)平定位包括：通過(guò)同心圓槽粗定位內(nèi)環(huán)件與外環(huán)件的安裝位置，并安裝調(diào)平裝置，以保證焊槍運(yùn)行軌跡以環(huán)件中心為圓心；將已加工焊接坡口的內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件在調(diào)平裝置上拼裝，將定位支座滑動(dòng)至外環(huán)外徑位置進(jìn)行精定位；同時(shí)考慮焊接變形對(duì)工件平面度的影響，焊接坡口底部用馬板固定焊接，馬板設(shè)置多個(gè)呈環(huán)形均布，馬板周邊焊接斷續(xù)角焊縫。

7、可選的，焊接前對(duì)內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件進(jìn)行預(yù)熱，采用電阻絲加熱片均布在內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件底部加熱，紅外線(xiàn)測(cè)溫儀測(cè)量環(huán)件表面，預(yù)熱溫度80℃，整個(gè)焊接過(guò)程不關(guān)閉電阻絲加熱片，持續(xù)保溫。

8、可選的，所述具有窄間隙焊接噴嘴的焊槍包括槍體，槍體內(nèi)設(shè)置有槍芯管以及用于驅(qū)使槍芯管旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，槍體端部設(shè)置有與槍芯管連接的連桿，連桿遠(yuǎn)離槍芯管的一端連接有導(dǎo)電嘴，所述槍芯管、連桿以及導(dǎo)電嘴內(nèi)設(shè)置有用于容納焊絲的通道，所述連桿與所述導(dǎo)電嘴之間的夾角為鈍角；在焊接過(guò)程中，電機(jī)帶動(dòng)槍芯管往復(fù)擺動(dòng)，使焊絲呈現(xiàn)扇形擺動(dòng)，電弧指向坡口側(cè)壁，保證焊縫側(cè)壁完全熔透。

9、可選的，打底焊的焊接參數(shù)包括：焊接電壓25～26v，焊接電流200～220a，焊接速度180mm/min，一次保護(hù)氣體流量15～20l/min，二次保護(hù)氣體流量25～40l/min，焊絲干伸長(zhǎng)15～20mm，焊絲左右停留時(shí)間0.6s；

10、填充焊接及蓋面焊接的參照相同，包括：焊接電壓30～31v，焊接電流270～290a，焊接速度190mm/min，一次保護(hù)氣體流量15～20l/min，二次保護(hù)氣體流量25～40l/min，焊絲干伸長(zhǎng)15～20mm，焊絲左右停留時(shí)間0.6s。

11、可選的，焊接過(guò)程采用多層單道焊接，除打底及蓋面焊縫外，每焊接一層，用風(fēng)鏟敲擊，減少焊接過(guò)程中的焊接應(yīng)力。

12、可選的，在焊縫蓋保溫棉緩冷至室溫的步驟后，還包括如下步驟：割除馬板并打磨表面，采用水平儀測(cè)量工件平面度，角變形不大于0.25°*t/100，t為板厚，單位mm。

13、綜上所述，本申請(qǐng)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

14、1.窄間隙焊接由于其較小的坡口尺寸，熱輸入量相對(duì)較小，減少了焊接過(guò)程中由于熱膨脹和收縮導(dǎo)致的工件變形。這對(duì)于超大直徑、特厚板環(huán)件尤其重要，因?yàn)楹附幼冃慰赡軙?huì)導(dǎo)致工件無(wú)法滿(mǎn)足精度要求；

15、2.特厚板超大直徑環(huán)件的自動(dòng)化窄間隙焊接調(diào)平定位裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該裝置解決了環(huán)件焊接過(guò)程中可能存在焊槍與焊縫位置偏差導(dǎo)致焊接質(zhì)量問(wèn)題，通過(guò)同心圓槽快速定位不同直徑的環(huán)件，并通過(guò)調(diào)平、定位工件，保證調(diào)平定位裝置與環(huán)件同軸度；

16、3.采用內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)代替整體鍛造，使得超大直徑環(huán)件的制造不再依賴(lài)昂貴的大型鍛造設(shè)備，降低了設(shè)備投資和維護(hù)成本。此外，內(nèi)外環(huán)焊接技術(shù)減少了對(duì)鍛造設(shè)備的要求，使生產(chǎn)更加靈活和經(jīng)濟(jì)。

17、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.大型環(huán)件的焊接加工方法，其特征在于：包括如下步驟，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型環(huán)件的焊接加工方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型環(huán)件的焊接加工方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型環(huán)件的焊接加工方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型環(huán)件的焊接加工方法，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大型環(huán)件的焊接加工方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型環(huán)件的焊接加工方法，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型環(huán)件的焊接加工方法，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的大型環(huán)件的焊接加工方法，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大型環(huán)件的焊接加工方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種大型環(huán)件的焊接加工方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，其包括將超寬環(huán)件進(jìn)行內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，獲得最佳拼接直徑；根據(jù)最佳拼接直徑鍛造內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件；加工內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件的焊接坡口；通過(guò)調(diào)平定位裝置拼裝內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件并進(jìn)行調(diào)平定位；采用具有窄間隙焊接噴嘴的焊槍對(duì)內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件的焊接面進(jìn)行焊接，焊接過(guò)程包括打底焊接、填充焊接和蓋面焊接；焊接完成后，焊縫蓋保溫棉緩冷至室溫。本申請(qǐng)能夠降低大型環(huán)件在制造時(shí)出現(xiàn)加工缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王險(xiǎn)峰,徐山,程宏釗,周洋,冷宇軒,師文辰,盧臘
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)鐵建重工集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5