專利名稱：一種用于大型管板拼焊和熱處理中控制變形的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種管板拼焊和焊后熱處理的加工工藝，特別涉及一種用于大型管板拼焊和熱處理中控制變形的工藝。
背景技術：
目前，化工裝置大型化是行業(yè)趨勢，以大型列管式反應器為例，現(xiàn)在的主流設備內徑5 10m。其中關鍵零部件管板最終成形后厚度為70 230mm，其坯料直徑約5. 1 10. lm，厚度約為110 觀0讓。由于管板直徑很大，受鋼板門幅的限制，管板坯料必須通過多塊鋼板拼焊才能最終成型。而在整個拼焊過程中，由于焊接熔池部位溫度高達1300°C 1700°C左右，而焊縫四周的金屬又處于冷態(tài)，從而使拼焊后的管板坯料產(chǎn)生很大的焊接變形。這就使得在選擇管板坯料時，要放很大的加工余量，造成原材料的浪費，還影響到管板平面的機加工，給加工帶來困難，降低了工作效率，造成人力物力浪費。同時，管板坯料拼焊后，由于焊縫內存在很高的焊接殘余應力和淬硬組織(馬氏體)，需要通過消除應力熱處理來降低焊接結構中的殘余應力和提高焊接接頭的韌性。如此大尺寸的管板其本身的重量較大，而剛度又較小，如何確保管板坯料能安全的進出熱處理爐，使管板坯料能充分的消除應力和改善組織結構，并防止其在熱處理過程中產(chǎn)生變形，確保管板焊后熱處理的安全性和質量，也是亟待解決的難題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是以更趨合理的方法解決大直徑管板焊接及熱處理過程中的變形問題，設計者采用了合理的工藝和工裝，將大直徑管板焊接和熱處理過程中的變形控制在較小的范圍內，節(jié)約了原材料，為后續(xù)加工提供了方便，提高了工作效率。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，本發(fā)明所述的一種用于大型管板拼焊和熱處理中控制變形的工藝，包括如下步驟(一 )控制管板拼焊變形的工藝步驟(1)根據(jù)管板胚料厚度確定焊接坡口形式為U型坡口，坡口尺寸θ =5° 20°，T = 0. 5 10mm，ρ = 0 2mm，L = 0 180mm，R = 3 10mm，使焊縫填充金屬合理， 結構對稱，施工簡便；(2)確定焊接操作參數(shù)焊接電流480 620A、電壓30 36V、焊槍運行速度40 60cm/min及熔池的層間溫度100 250°C ；(3)在拼接焊縫邊界及附近熱影響區(qū)域安裝防變形剛性支架；(4)采用對稱焊接的方法，在焊接過程中，雙面交替焊接，使兩側角變形相互抵消， 從而將工件的變形減到最?。?二)控制管板熱處理變形的工藝步驟(1)板材I和板材II經(jīng)拼焊后形成管板胚料，將管板胚料安放在固定支架上進行固定，同時在管板坯料上安裝防變形剛性支架以防止加熱過程中工件產(chǎn)生變形；
(2)管板坯料進爐后放置在爐膛的中央部位，防止火焰直接燒到工件表面，避免局部超溫；(3)根據(jù)材料牌號和工件尺寸確定進爐溫度為100 400°C、熱處理溫度為630 670°C和出爐溫度為100 400°C，延長保溫時間，限制升溫速率50 150°C /h和降溫速率 60 150°C /h，使工件均勻加熱，充分消除應力和改善管板材料的組織結構；(4)管板坯料上布置多點熱電偶，以實時反映在熱處理過程中工件的溫度情況， 確保工件加熱均勻。通過上述工藝步驟的實施，有效的控制了大直徑管板的拼焊變形和熱處理變形， 從而確保了產(chǎn)品質量，為后續(xù)的管板平面機加工創(chuàng)造條件。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點1、大大減小了板材胚料厚度，節(jié)約原材料成本。2、焊接坡口合更趨理，節(jié)約焊材消耗。3、操作簡便，保證了焊接質量。4、節(jié)約熱處理爐室空間，減少能耗。5、板材成型后變形量小，減少了后續(xù)加工，提高了工作效率。


圖1是本發(fā)明的坡口加工示意圖。圖2是本發(fā)明的防變形剛性支架示意圖。圖3是本發(fā)明的熱處理固定支架示意圖。圖中標號表示1——板材I2——板材II 3——管板4——防變形剛性支架 5——拼接焊縫 6——固定支架7——爐膛
具體實施例方式現(xiàn)結合圖1、圖2和圖3所示，對本發(fā)明一種用于大型管板拼焊和熱處理中控制變形的工藝實施例作具體說明。實施例是對本發(fā)明內容的進一步說明而不是對本發(fā)明范圍的限制。實施例中，管板胚料厚度為180mm，直徑為6500mm，材料為低合金鋼。一種用于大型管板拼焊和熱處理中控制變形的工藝，包括如下步驟(一 )控制管板拼焊變形的工藝步驟(1)選擇較窄的雙面對稱U型坡口，其中θ值為6°，T值為8mm，ρ值為2mm，L值為 90mm, R 值為 5mm ；(2)確定焊接電流Μ0Α、電弧電壓32V、焊接速度控制在50cm/min士2cm/min，熔池層間溫度控制在150 200°C ；(3)在焊縫[5]邊界及附近熱影響區(qū)域安裝防變形剛性支架W]；(4)采用對稱焊接的方法，在焊接過程中，使用雙面交替焊接，使兩側角變形相互抵消，從而將工件的變形減到最??；
( 二 )控制管板熱處理變形的工藝步驟(1)拼焊后的管板坯料[3]安放在專門設計的固定支架[6]上進行固定，同時在管板[3]坯料上安裝防變形剛性支架W]以防止加熱過程中工件產(chǎn)生變形；(2)管板[3]坯料進爐后放置在爐膛[7]的中央部位，防止火焰直接燒到工件表面，避免局部超溫；(3)確定進爐溫度150 300°C、熱處理溫度650°C和出爐溫度150 300°C，保證爐內升溫速度控制在80 150°C /h，降溫速度控制在80 150°C /h，熱處理工藝650°C，保溫3 3. 5小時，隨爐冷卻至300°C后空冷，使工件均勻加熱，充分消除殘余應力和改善管板 [3]材料的組織結構；(4)管板[3]坯料上布置多點熱電偶，以實時反映在熱處理過程中工件的溫度情況，確保工件加熱均勻。
權利要求
1.一種用于大型管板拼焊和熱處理中控制變形的工藝，其特征在于包括如下工藝步驟一、控制管板[3]拼焊變形的工藝步驟(1)雙面對稱U型坡口尺寸，其中θ值為5 20°，T值為0.5 10_，P值為0 2mm, L 值為 0 180mm，R 值為 3 IOmm ；(2)施焊時的焊接電流480 620A、電弧電壓30 36V、焊槍運行速度40 60cm/min、 熔池的層間溫度100 250°C ；(3)在拼接焊縫[5]邊界及附近熱影響區(qū)域安裝防變形剛性支架W]；(4)采用對稱焊接的方法，在焊接過程中使用雙面交替焊接；二、控制管板[3]熱處理變形的工藝步驟(1)板材1[1]和板材II[2]經(jīng)拼焊后形成管板[3]胚料，將管板[3]胚料安放在固定支架[6]上進行固定，同時在管板[3]胚料上安裝防變形剛性支架W]；(2)管板[3]胚料進入熱處理爐后放置在爐膛[1]的中央部位；(3)管板[幻胚料進入熱處理爐的進爐溫度為100 400°C、熱處理溫度為630 670°C 和出爐溫度100 400°C，熱處理爐內升溫速度50 150°C /h降溫速度60 150°C /h、保溫3 3. 5小時，隨爐冷卻至300°C后空冷。
2.根據(jù)權利要求書1所述的一種用于大型管板拼焊和熱處理中控制變形的工藝，其特征在于所述的管板[3]胚料表面在熱處理時布置多點熱點偶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于大型管板拼焊和熱處理中控制變形的工藝，包括(一)控制管板拼焊變形的工藝步驟(1)確定焊接坡口形式及尺寸；(2)確定焊接操作參數(shù)；(3)安裝防變形剛性支架；(4)采用雙面交替焊接；(二)控制管板熱處理變形的工藝步驟(1)將管板坯料安放在固定支架上，同時安裝防變形剛性支架以防止加熱過程中管板變形；(2)合理布局管板坯料進爐后的位置；(3)確定進爐溫度、熱處理溫度和出爐溫度，保溫時間，升溫速度和降溫速度。本發(fā)明的優(yōu)點大大減小了板材胚料厚度，節(jié)約原材料成本；焊接坡口合更趨理，節(jié)約焊材消耗量少；操作簡便，焊接質量容易保證了焊接質量；節(jié)約熱處理爐室空間，減少能耗；板材成型后變形量小，減少了后續(xù)加工，提高了工作效率。
文檔編號C21D11/00GK102233500SQ20101015378
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權日2010年4月22日
發(fā)明者劉文婷, 張敬, 胡學理, 蔡慈平, 龔勝芳 申請人:上海華誼集團裝備工程有限公司