本发明属于环缝焊接
技术领域：
，尤其涉及一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法。
背景技术：
：目前，低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝为b类重要焊缝，焊接接头系数为1.0，要求全焊透，焊后进行射线检测或可记录的超声波检测，射线检测达到ⅱ级以上为合格，超声波检测达到一级以上为合格，焊缝表面不得有裂纹、气孔、未熔合、未焊透、咬边等缺陷，焊缝余高不大于1.5mm。现有技术中，低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接大多采用双面埋弧焊，即先在正面焊接，正面焊接完成后，焊缝背面清根，打磨再焊接，埋弧焊时使用焊剂做保护，焊剂需要在焊前烘干，且正面焊接时，还需在背面使用焊剂垫小车垫焊剂，防止焊穿。在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中至少存在以下不足：1)埋弧焊需双面焊，正面焊一周，反面焊一周，罐体环缝焊接时间较长，工效低。2)反面焊接前，需清根，一般使用碳弧气刨清根，清根后还需打磨去除碳化物和渗碳层，噪声较大，灰尘多，人工劳动强度大，工效低。3)埋弧焊使用焊剂，焊剂需烘干，背面焊接还需使用焊剂垫小车，需专人配合使用小车添加焊剂，用工人数较多，并且焊剂容易洒落，工作环境较差。4)埋弧焊热输入量大，焊缝组织晶粒粗大，焊接接头性能受限制，韧性低，-40℃低温冲击功较低，3-6mm薄板焊接时，冲击试验冲击吸收功值难以合格。5)埋弧焊焊丝和焊剂消耗量大，焊接成本高。即现有技术的低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，工艺较复杂，生产效率低，焊接成本高，薄板焊接容易焊穿，接头韧性较差，难以达到压力容器标准对冲击吸收功的要求。因此，需对现有技术进行改进。技术实现要素：针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，以解决现有技术中采用双面埋弧焊造成的工艺较复杂，生产效率低，焊接成本高，薄板焊接容易焊穿，接头韧性较差，难以达到压力容器标准对冲击吸收功的要求的技术问题。本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，所述焊接方法包括：调试焊接设备至其符合要求；在罐体筒体环缝的背部粘贴衬垫；采用熔透型钨极氩弧在待焊接的罐体筒体环缝之间焊接，使罐体筒体环缝之间形成打底焊道，且背面成型；采用盖面熔化极气体保护焊在待焊接的罐体筒体环缝之间形成填充和盖面焊。进一步地，所述在罐体筒体环缝的背部粘贴衬垫，具体包括：所述衬垫为多个单体拼接而成的环状，将衬垫的单体的内部粘接在高温胶带上，高温胶带位于罐体筒体的轴向两端分别通过铝箔胶带粘接在待焊接的两个罐体筒体1的背面上。更进一步地，每个所述衬垫的单体的长度为15-20mm，每个所述衬垫的单体的轴向两端加工有(5-10)°的坡口，所述衬垫正对筒体环缝处设置有避让槽，所述避让槽的截面为弧形，所述弧形的半径为8-12mm。优选地，所述衬垫为紫铜。进一步地，所述采用透型钨极氩弧在待焊接的罐体筒体环缝之间焊接，使罐体筒体环缝之间形成打底焊道，且背面成型，具体包括：所述透型钨极氩弧为自由电弧，透型钨极氩弧熔池采用喷嘴焊接保护气进行保护，焊接保护气采用99.99％纯氩气，流量(12～15)l/min，焊接电流为(260～300)a，电弧电压为(14～28)v。进一步地，所述采用盖面熔化极气体保护焊在待焊接的罐体筒体环缝之间形成填充和盖面焊，具体包括：所述盖面熔化极气体保护焊的熔池采用喷嘴焊接保护气进行保护，焊接保护气采用80％氩气 20％二氧化碳富氩混合气，流量(20～25)l/min，焊接电流为(240～300)a，电弧电压为(24～30)v。进一步地，所述调试焊接设备至其符合要求，具体包括：待焊接的罐体筒体放置于滚轮架上，深熔氩弧焊焊枪和熔化极气体保护焊焊枪均位于筒体环缝的外侧正上方。进一步地，所述打底焊道焊接时，调整所述深熔氩弧焊焊枪，使所述深熔氩弧焊焊枪位于竖直状态，并对准环缝正上方罐体上母线位置，并使焊枪轴线的延长线通过环缝的圆心点。进一步地，所述打底焊道焊接时，罐体筒体的转动的线速度为(200～280)mm/min；所述填充和盖面焊焊接时，罐体筒体的转动的线速度为(300～800)mm/min，且盖面焊采用自动焊，焊接时焊枪横向摆动，摆动摆幅为(5-8)mm，以保证盖面焊道盖面打底焊道两侧各(1-2)mm。进一步地，所述打底焊道以及所述填充和盖面焊焊接时，均需辅助填丝，所述填丝为低合金钢实芯焊丝，填丝直径为1.2mm，填丝型号为er50-6。本发明所提供的一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法的有益效果至少包括：1、其利用深熔氩弧焊熔透型电弧良好的穿透能力和桥接能力，在背面衬垫的辅助作用下强制背面成型，达到单面焊背面成型，不需要双面焊，也不需要清根，生产效率高。2、本发明所采用的深熔氩弧焊熔透型电弧，薄壁罐体的接口不需要开坡口，焊接填充金属量很少，焊接材料消耗量小，节省焊接成本，另外，深熔氩弧焊熔透型电弧良好的穿透能力和桥接能力对环缝组装间隙的要求不需要精度很高，因而降低了罐板边缘直线度的要求，降低加工成本。3、焊接过程中只需要气体保护和衬垫，相比埋弧焊节省了焊剂和烘干，节省了人力成本，降低了焊工劳动强度，焊接现场清洁。4、盖面采用熔化极气体保护焊，熔敷效率高，焊接速度快，成形易于控制。5、焊接质量优良，背面衬垫强制成型，同时精确控制打底层焊缝的厚度，可确保焊缝余高符合低温压力容器标准对余高的规定，又实现余高达到1.0mm以上，有效增加了环焊缝的厚度，增加了致密钨极氩弧焊缝有效厚度，从面确保了环焊缝的致密性，环缝氦检漏合格率达到100％。对于焊缝接头韧性要求较高的环缝，尤其是低温低合金钢16mndr、q345r压力容器薄壁焊缝对-40℃低温冲击功要求时，可以通过焊丝的填充，及回火焊道，达到细化晶粒，改善金相组织，提升接头强度和韧性的目的。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实施例的一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法的流程示意图；图2为低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接状态示意图；图3为图2中的衬垫的主视图；图4为图3的侧视示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本实施例的一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法的流程示意图，图2为低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接状态示意图，结合图1以及图2，该焊接方法包括：s1：调试焊接设备至其符合要求：本发明实施例中，焊接设备的调试包括罐体筒体1的装配、焊枪的姿态设置以及焊丝选择。具体地，将待焊接的罐体筒体1放置于滚轮架上，其目的在于：后续焊接时，可以开启滚轮架，利用滚轮架的转动，驱动罐体筒体1的转动，从而可以使焊枪保持一种姿态，即可完成罐体筒体1的一个圆周的焊接。焊枪的姿态设置为：深熔氩弧焊焊枪和熔化极气体保护焊焊枪均位于筒体环缝的外侧正上方，且使深熔氩弧焊焊枪位于竖直状态，并对准环缝正上方罐体上母线位置，并使焊枪轴线的延长线通过环缝的圆心点。本实施例中，深熔氩弧焊焊接和熔化极气体保护焊焊接时，均需要辅助填丝，本实施例的填丝为低合金钢实芯焊丝，直径为1.2mm，焊丝型号er50-6，该焊丝在-40℃低温冲击功大于47j。填充该焊丝工艺性能良好，焊接接头抗拉强度rm高于母材，180°弯曲性能合格，冲击吸收功kv2达到29j以上。s2:在罐体筒体1环缝的背部粘贴衬垫：本实施例的衬垫为多个单体拼接而成的环状，图3为图2中的衬垫的单体的主视图，图4为图3的侧视示意图，结合图2-图4，本实施例中，将衬垫的单体2的内部粘接在高温胶带3上，高温胶带3位于罐体筒体1的轴向两端分别通过铝箔胶带4粘接在待焊接的两个罐体筒体1的背面上。本实施例中，每个衬垫的单体2的长度为15-20mm，每个衬垫的单体2的轴向两端加工有(5-10)°的坡口，以使多个单体2连接成圆周的弧形时，与罐体接触面无间隙连接，衬垫的单体2正对筒体环缝处设置有避让槽2.1，避让槽2.1的截面为弧形，弧形的半径为8-12，该避让槽2.1的设置用于熔化的焊缝金属冷却，防止焊缝金属流坠，及焊缝背面强制成形，同时给打底焊道焊接电流等参数的设计提供更大的柔性空间。优选地，本实施例的衬垫2可以为紫铜。本实施例的衬垫可重复利用，更换铝铂胶带粘贴以便与罐体内壁密贴。s3：采用熔透型钨极氩弧在待焊接的罐体筒体环缝之间焊接，使罐体筒体环缝之间形成打底焊道5，且背面成型，具体地：本实施例的透型钨极氩弧为自由电弧，透型钨极氩弧熔池采用喷嘴焊接保护气进行保护，焊接保护气采用99.99％纯氩气，流量(12～15)l/min，焊接电流为(260～300)a，电弧电压为(14～28)v；另外，打底焊道焊接时，罐体筒体的转动的线速度为(200～280)mm/min。s4：采用盖面熔化极气体保护焊在待焊接的罐体筒体环缝之间形成填充和盖面焊6，具体包括：盖面熔化极气体保护焊的熔池采用喷嘴焊接保护气进行保护，焊接保护气采用80％氩气 20％二氧化碳富氩混合气，流量(20～25)l/min，焊接电流为(240～300)a，电弧电压为(24～30)v；填充和盖面焊焊接时，罐体筒体的转动的线速度为(300～800)mm/min，且盖面焊采用自动焊，焊接时焊枪横向摆动，摆动摆幅为(5-8)mm，以保证盖面焊道盖面打底焊道两侧各(1-2)mm。本实施例的盖面熔化极气体保护焊用于填充和盖面焊，调整焊缝宽度和余高，同时对前道焊缝起回火作用，对打底焊道焊缝中柱状晶进行部分重熔或热影响，改善接头性能。需要说明的是，本实施例的筒体环缝对接接头的接头型式均采用ⅰ型坡口，无需制备坡口，无需采用刨削、铣削机加工，另外，本实施例的打底焊与盖面焊均采用单层单道焊。以16mndr材质薄壁罐体制造环缝焊接为例，对上述进一步的说明，但不限定于该车型，例如q345r低合金等车型。1、待焊环缝的罐体筒节装配件吊运至滚轮架；2、移动焊枪至罐体环缝上方，调节钨极氩弧焊枪竖直，对准环缝正上方罐体上母线位置，并使焊枪轴线的延长线通过该环缝的圆心o点；3、设置钨极氩弧焊工艺参数，并粘贴衬垫；4、调整送丝机送丝速度，对准电弧区中心，钨极端部下方2mm；5、开启滚轮架，滚轮架转动；6、开启氩弧焊枪焊接，焊接保护气对等氩弧焊缝正面焊缝进行保护；7、打底焊道达到一周圈后，停止打底焊；8、打底焊道达到一周圈后，切换到熔化极气体保护焊枪头，开始盖面回火焊道熔化极气体保护焊，焊完整条环缝的焊接。9、同样的方法，完成罐体其他环缝的焊接。表1为焊缝冲击试验效果对比表，结合表1可知，通过本实施例所示的低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，相比于传统的焊接方式，具有更高的焊缝中心冲击功。母材焊缝冲击试验温度焊缝中心冲击功kv2传统焊接方法16mndr-40℃10j～24j本焊接方法16mndr-40℃＞29j表1利用该实施例的焊接方法焊接筒体环缝，生产节拍为每小时(12～20)米，能够在环境温度0℃～40℃、相对湿度≤90％、额定负荷下连续工作22小时的条件下焊接。本实施例的有益效果为：1、其利用深熔氩弧焊熔透型电弧良好的穿透能力和桥接能力，在背面衬垫的辅助作用下强制背面成型，达到单面焊背面成型，不需要双面焊，也不需要清根，生产效率高。2、本发明所采用的深熔氩弧焊熔透型电弧，薄壁罐体的接口不需要开坡口，焊接填充金属量很少，焊接材料消耗量小，节省焊接成本，另外，深熔氩弧焊熔透型电弧良好的穿透能力和桥接能力对环缝组装间隙的要求不需要精度很高，因而降低了罐板边缘直线度的要求，降低加工成本。3、焊接过程中只需要气体保护和衬垫，相比埋弧焊节省了焊剂和烘干，节省了人力成本，降低了焊工劳动强度，焊接现场清洁。4、盖面采用熔化极气体保护焊，熔敷效率高，焊接速度快，成形易于控制。5、焊接质量优良，背面衬垫强制成型，同时精确控制打底层焊缝的厚度，可确保焊缝余高符合低温压力容器标准对余高的规定，又实现余高达到1.0mm以上，有效增加了环焊缝的厚度，增加了致密钨极氩弧焊缝有效厚度，从面确保了环焊缝的致密性，环缝氦检漏合格率达到100％。对于焊缝接头韧性要求较高的环缝，尤其是低温低合金钢16mndr、q345r压力容器薄壁焊缝对-40℃低温冲击功要求时，可以通过焊丝的填充，及回火焊道，达到细化晶粒，改善金相组织，提升接头强度和韧性的目的。以下所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式下的限制，任何所述
技术领域：
中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括：
调试焊接设备至其符合要求；
在罐体筒体环缝的背部粘贴衬垫；
采用熔透型钨极氩弧在待焊接的罐体筒体环缝之间焊接，使罐体筒体环缝之间形成打底焊道，且背面成型；
采用盖面熔化极气体保护焊在待焊接的罐体筒体环缝之间形成填充和盖面焊。
2.根据权利要求1所述的一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述在罐体筒体环缝的背部粘贴衬垫，具体包括：
所述衬垫为多个单体拼接而成的环状，将衬垫的单体的内部粘接在高温胶带上，高温胶带位于罐体筒体的轴向两端分别通过铝箔胶带粘接在待焊接的两个罐体筒体1的背面上。
3.根据权利要求1所述的一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，其特征在于，每个所述衬垫的单体的长度为15-20mm，每个所述衬垫的单体的轴向两端加工有(5-10)°的坡口，所述衬垫正对筒体环缝处设置有避让槽，所述避让槽的截面为弧形，所述弧形的半径为8-12mm。
4.根据权利要求1所述的一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述衬垫为紫铜。
5.根据权利要求1所述的一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述采用透型钨极氩弧在待焊接的罐体筒体环缝之间焊接，使罐体筒体环缝之间形成打底焊道，且背面成型，具体包括：
所述透型钨极氩弧为自由电弧，透型钨极氩弧熔池采用喷嘴焊接保护气进行保护，焊接保护气采用99.99％纯氩气，流量(12～15)l/min，焊接电流为(260～300)a，电弧电压为(14～28)v。
6.根据权利要求1所述的一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述采用盖面熔化极气体保护焊在待焊接的罐体筒体环缝之间形成填充和盖面焊，具体包括：
所述盖面熔化极气体保护焊的熔池采用喷嘴焊接保护气进行保护，焊接保护气采用80％氩气 20％二氧化碳富氩混合气，流量(20～25)l/min，焊接电流为(240～300)a，电弧电压为(24～30)v。
7.根据权利要求1所述的一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述调试焊接设备至其符合要求，具体包括：
待焊接的罐体筒体放置于滚轮架上，深熔氩弧焊焊枪和熔化极气体保护焊焊枪均位于筒体环缝的外侧正上方。
8.根据权利要求7所述的一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述打底焊道焊接时，调整所述深熔氩弧焊焊枪，使所述深熔氩弧焊焊枪位于竖直状态，并对准环缝正上方罐体上母线位置，并使焊枪轴线的延长线通过环缝的圆心点。
9.根据权利要求7所述的一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述打底焊道焊接时，罐体筒体的转动的线速度为(200～280)mm/min；
所述填充和盖面焊焊接时，罐体筒体的转动的线速度为(300～800)mm/min，且盖面焊采用自动焊，焊接时焊枪横向摆动，摆动摆幅为(5-8)mm，以保证盖面焊道盖面打底焊道两侧各(1-2)mm。
10.根据权利要求1所述的一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法，其特征在于，所述打底焊道以及所述填充和盖面焊焊接时，均需辅助填丝，所述填丝为低合金钢实芯焊丝，填丝直径为1.2mm，填丝型号为er50-6。
技术总结本发明属于环缝焊接技术领域，尤其涉及一种低合金钢低温压力容器薄壁罐体环缝焊接方法。该焊接方法包括：调试焊接设备至其符合要求；在罐体筒体环缝的背部粘贴衬垫；采用熔透型钨极氩弧在待焊接的罐体筒体环缝之间焊接，使罐体筒体环缝之间形成打底焊道，且背面成型；采用盖面熔化极气体保护焊在待焊接的罐体筒体环缝之间形成填充和盖面焊。本发明具有生产效率高、降低加工成本、节省人力成本，降低焊工劳动强度，焊接现场清洁的特点。
技术研发人员：林耀华;鲁贞华;文琴;喻泉;余英;王婷;刘华学;彭妍;段志华;郑建松;王海峰;梅张强
受保护的技术使用者：中车长江车辆有限公司
技术研发日：2020.10.30
技术公布日：2021.03.12
