專利名稱：大型不銹鋼筒體焊接變形控制輔具及焊接變形控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及焊接變形控制，具體適用于大型不銹鋼筒體 類件的焊接變形控制。
背景技術(shù)：
目前，在鋼制容器中等厚度筒體的制作工藝中，一般在筒節(jié)縱縫焊接之后，需要在 卷板機(jī)上對筒體進(jìn)行校形，或采用熱校形(如火焰校形)，校形的主要目的是克服縱縫焊接 產(chǎn)生的角變形。這種制作工藝，對于一些大型筒體，尤其是筒體需要在現(xiàn)場完成，不具備焊 后機(jī)械校形條件的，難以保證不變形；采用熱校形的方法會對筒體材料的性能產(chǎn)生不利影 響，在也不適合采用時，控制焊接變形一直是一個工藝難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(fā)明的技術(shù)方案是大型不銹鋼筒體焊接變形控制輔具，由平板和頂絲構(gòu)成，其 特征在于所述平板包括內(nèi)弧平板和外弧平板，內(nèi)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(nèi)弧平板的圓弧形邊的圓弧半徑與不銹鋼筒體 的內(nèi)圓半徑相同，外弧平板的圓弧形邊的圓弧半徑與不銹鋼筒體的外圓半徑相同；所述頂 絲設(shè)置在內(nèi)弧平板上，由2-6個構(gòu)成，頂絲對稱固定連接在平板的與不銹鋼筒體的縱焊縫 相對點的兩邊，頂絲的頂端朝向平板的圓弧形邊。本發(fā)明的所述的大型不銹鋼筒體焊接變形控制輔具，其特征在于所述內(nèi)弧平板和 外弧平板為弧長300 1000mm的平板。本發(fā)明的所述的大型不銹鋼筒體焊接變形控制輔具，其特征在于所述頂絲位置在 平板的與不銹鋼筒體的縱焊縫相對點的兩側(cè)距與不銹鋼筒體的縱焊縫相對的點20 80mm 范圍內(nèi)。應(yīng)用本發(fā)明的大型不銹鋼筒體焊接變形控制輔具控制焊接變形的方法，其特征在 于所述的方法包括以下步驟1)在裝焊平臺上按筒體內(nèi)外圓周畫出筒體內(nèi)外圓周的裝配基準(zhǔn)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(nèi)外圓周的裝配基準(zhǔn)線的平臺上，將筒體 弧段與平臺上的裝配基準(zhǔn)線對位，測量筒體縱縫兩側(cè)在自由狀態(tài)下與平臺上的裝配基準(zhǔn)線 不附線的筒體的弧段的長度和角度，確定需剛性拘束范圍；3)按步驟2)測量出的與平臺上的裝配基準(zhǔn)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范圍的筒體焊接變形控制輔具，沿筒體縱縫點焊在筒體內(nèi)外圓周 上，點焊時留出變形范圍和坡口間隙，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(nèi)外坡口施焊，并根據(jù)筒體縱縫變形情況調(diào)整焊接順序；CN5)在施焊過程中，當(dāng)變形超出裝配基準(zhǔn)線范圍時，調(diào)整筒體焊接變形控制輔具上 的頂絲，進(jìn)行輔助拘束，使變形不超出裝配基準(zhǔn)線范圍。本發(fā)明的所述的應(yīng)用本發(fā)明的大型不銹鋼筒體焊接變形控制輔具控制焊接變形 的方法，其特征在于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(fā)明的原理是利用焊接自身產(chǎn)生的焊接應(yīng)力校正筒體縱縫變形。由奧氏體 不銹鋼的物理特性可知，奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數(shù)較大，約為普通碳鋼的1. 6倍，導(dǎo)熱系 數(shù)小，約為普通碳鋼的1/4倍，而收縮率較普通碳鋼大，奧氏體不銹鋼在焊接溫度場的作用 下產(chǎn)生較大的熱膨脹和冷卻收縮過程，這個過程對焊縫區(qū)域產(chǎn)生非常大的熱應(yīng)力和收縮應(yīng) 力。運用焊接過程產(chǎn)生的焊接應(yīng)力，校正縱縫焊接產(chǎn)生的角變形，從而使筒體在焊后不再進(jìn) 行機(jī)械校形，仍能保證筒體的圓度公差。本發(fā)明的突出優(yōu)點是1、本方法避免了筒體的焊后機(jī)械校形和熱校形工序，既節(jié) 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(jìn)而通過調(diào)整焊接方法、改變焊接順序、調(diào)節(jié)拘束強度三種技 術(shù)措施中的一種或幾種并用達(dá)到調(diào)節(jié)變形量大小的效果；3、筒體焊接變形控制輔具構(gòu)造簡 單，制作容易，并可根據(jù)不附線的筒體的弧段的長度和角度隨時制作，適應(yīng)性強；4、應(yīng)用該 方法控制筒體焊接變形，方法簡單，易于掌握，效果顯著。


本發(fā)明共有附圖2幅，其中圖1是本發(fā)明的輔具結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)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(nèi)弧平板，3、頂絲，4、筒體，e、坡口間隙。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出的實施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實施例是核電設(shè)備的筒體 的焊接。先在裝焊現(xiàn)場準(zhǔn)備一大型裝焊平臺，在裝焊平臺上畫出筒體內(nèi)外圓周的裝配基準(zhǔn) 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(nèi)外圓周的裝配基準(zhǔn)線 就位，測量筒體縱縫兩側(cè)在自由狀態(tài)下的不附線長度段長度和角度，確定剛性拘束范圍。根 據(jù)需剛性拘束范圍準(zhǔn)備剛性拘束用的輔具，輔具包括內(nèi)、外弧平板和頂絲，內(nèi)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(nèi)、外弧平板弧 長500mm，內(nèi)弧平板的圓弧形邊的圓弧半徑與不銹鋼筒體的內(nèi)圓半徑相同，外弧平板的圓弧 形邊的圓弧半徑與不銹鋼筒體的外圓半徑相同；內(nèi)弧平板上有2個頂絲，2個頂絲對稱的固 定連接在內(nèi)弧平板的與不銹鋼筒體的縱焊縫相對點的兩邊，距不銹鋼筒體的縱焊縫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(nèi)外，輔具之間的距離為500mm，將輔具在筒體內(nèi)外點焊牢固，留出變形范圍和坡口 間隙，然后交替對筒體的內(nèi)外坡口施焊，并根據(jù)筒體縱縫變形情況適當(dāng)調(diào)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(jié)，筒體的焊接變形非常小，橢圓度控制在不大于3mm的范圍
4內(nèi)，達(dá)到機(jī)械校形同等水平。
權(quán)利要求
大型不銹鋼筒體焊接變形控制輔具，由平板和頂絲構(gòu)成，其特征在于所述平板包括內(nèi)弧平板和外弧平板，內(nèi)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(nèi)弧平板的圓弧形邊的圓弧半徑與不銹鋼筒體的內(nèi)圓半徑相同，外弧平板的圓弧形邊的圓弧半徑與不銹鋼筒體的外圓半徑相同；所述頂絲設(shè)置在內(nèi)弧平板上，由2--6個構(gòu)成，頂絲對稱固定連接在平板的與不銹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(jù)權(quán)利要求1所述的大型不銹鋼筒體焊接變形控制輔具，其特征在于所述內(nèi)弧平 板和外弧平板為弧長300—1000mm的平板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型不銹鋼筒體焊接變形控制輔具，其特征在于所述頂絲 位置在在平板的與不銹鋼筒體的縱焊縫相對點的兩側(cè)距與不銹鋼筒體的縱焊縫相對點 20—80mm范圍內(nèi)。
4.大型不銹鋼筒體焊接變形控制輔具控制焊接變形的方法，其特征在于所述的方法包 括以下步驟1)在裝焊平臺上按筒體內(nèi)外圓周畫出筒體內(nèi)外圓周的裝配基準(zhǔn)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(nèi)外圓周的裝配基準(zhǔn)線的平臺上，將筒體弧段 與平臺上的裝配基準(zhǔn)線對位，測量筒體縱縫兩側(cè)在自由狀態(tài)下與平臺上的裝配基準(zhǔn)線不附 線的筒體的弧段的長度和角度，確定需剛性拘束范圍；3)按步驟2)測量出的與平臺上的裝配基準(zhǔn)線不附線的筒體的弧段的長度和角度，將 符合該需剛性拘束范圍的筒體焊接變形控制輔具，沿筒體縱縫點焊在筒體內(nèi)外圓周上，點 焊時留出變形范圍和坡口間隙，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(nèi)外坡口施焊，并根據(jù)筒體縱縫變形情況調(diào)整焊接順序；5)在施焊過程中，當(dāng)變形超出裝配基準(zhǔn)線范圍時，調(diào)整筒體焊接變形控制輔具上的頂 絲，進(jìn)行輔助拘束，使變形不超出裝配基準(zhǔn)線范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用本發(fā)明的大型不銹鋼筒體焊接變形控制輔具控制焊接 變形的方法，其特征在于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
大型不銹鋼筒體焊接變形控制輔具，包括內(nèi)、外弧平板和頂絲，內(nèi)、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(nèi)外圓周的裝配基準(zhǔn)線，將筒體弧段吊裝在平臺上按線就位，測量縱縫兩側(cè)在自由狀態(tài)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，并根據(jù)縱縫變形情況調(diào)整焊接順序和輔具上的頂絲。本發(fā)明的優(yōu)點是避免了筒體的焊后機(jī)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，可采取技術(shù)措施調(diào)節(jié)；輔具構(gòu)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(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者劉恩清, 劉玉平, 杜壽濤 申請人:中國第一重型機(jī)械股份公司;中國第一重型機(jī)械集團(tuán)大連加氫反應(yīng)器制造有限公司