關(guān)于組對(duì)焊接對(duì)法蘭平面度影響的討論

楊勇 劉靜 于同文 呂伊明 魏巍

【摘?要】法蘭焊接變形是在所難免的，在實(shí)際制作過程中，對(duì)大型薄法蘭的焊接影響更大，會(huì)影響到整個(gè)設(shè)備制作的密封性。因此，在實(shí)際制作過程中，需要嚴(yán)格控制組對(duì)質(zhì)量，相關(guān)操作人員在實(shí)際制作過程中，需要保證法蘭間隙合理性，按照相關(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)制作法蘭的內(nèi)孔，最大程度上提升法蘭制作精度，避免出現(xiàn)焊接變形現(xiàn)象，提高法蘭的密封性。基于此，本文就組對(duì)以及內(nèi)部焊接問題進(jìn)行分析，確保深入分析組對(duì)焊接法對(duì)法蘭平面度的影響。

【關(guān)鍵詞】組對(duì)焊接;法蘭平面度;法蘭連接;法蘭直徑

1概述

法蘭加工質(zhì)量直接關(guān)系到密封效果和密封性能，組對(duì)間隙的均勻性和間隙，是直接影響法蘭焊接變形的主要因素，因此，在實(shí)際進(jìn)行組對(duì)焊接過程中，要加強(qiáng)對(duì)法蘭孔制作偏差的控制。可采用剛性固定方式，在法蘭背面連接法蘭蓋，進(jìn)而控制法蘭外角焊縫。在實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，我們經(jīng)常遇到兩個(gè)法蘭的連接。當(dāng)法蘭的直徑比較大的時(shí)候，兩個(gè)連接的平面都會(huì)有比較高的平面度要求。在實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)在法蘭下部不遠(yuǎn)處有主焊道組對(duì)焊接。原來經(jīng)過加工合格的法蘭面在焊接之后，平面度會(huì)變化，導(dǎo)致法蘭連接達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。下面我們就以甲板吊基座為例進(jìn)行討論。甲板吊的基本尺寸如下：

下基座：外徑為2800mm，板厚為22mm，材質(zhì)為NV D36，高度為7500mm的圓柱筒體;

上基座：和下基座連接處的外徑為2800mm，板厚為22mm，材質(zhì)為NV D36;頂部外徑為2910mm，材質(zhì)為NV E36，厚度是85mm，高度為2500mm的斜錐筒且頂部加工完成后平面度為0.133mm。如圖1所示：

現(xiàn)在的工序是焊接上基座和下基座并保證上基座法蘭平面度小于0.2mm，焊道要求100%通過超聲波無損探傷檢測(cè);

2組對(duì)

理論上上下基座的理論外徑都是2800mm，實(shí)際的筒體的直徑不一致，組對(duì)的時(shí)候需要使用千斤頂，碼板進(jìn)行擠壓以便調(diào)整錯(cuò)位。在調(diào)整的時(shí)候，其實(shí)上面的平面度已經(jīng)變形，組對(duì)的基本步驟是：

1）以筒體外徑的某一點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，在筒體外圍分12等分加碼板。先把碼板焊接到下基座上，調(diào)整錯(cuò)位然后由兩個(gè)焊工對(duì)稱把碼板焊接到上基座上面;

2）測(cè)量平面度;

3）找出組對(duì)中最大間隙點(diǎn)和平面度中的最高點(diǎn)。

如果法蘭平面中的相對(duì)高點(diǎn)正好在最大間隙處，直接由焊工用焊接工藝規(guī)程中規(guī)定的較大電流，較小電壓焊接相應(yīng)區(qū)域，電焊長度為70mm左右，間隔300mm左右。如果最大間隙不是在最高平面度隙處，先堆焊間隙，然后由焊工按照先高點(diǎn)，后低點(diǎn)的順序進(jìn)行點(diǎn)焊。點(diǎn)焊高點(diǎn)時(shí)候用較大電流，較小電壓進(jìn)行點(diǎn)焊。后面的低點(diǎn)反之。此是用焊接應(yīng)力調(diào)整法蘭面的平面度。

4）再次測(cè)量平面度，完成組對(duì)。本次組對(duì)之后，測(cè)量出來的平面度測(cè)量值如下：

3內(nèi)部焊接

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的平面度已經(jīng)超出了設(shè)計(jì)要求的范圍，所以我們要設(shè)計(jì)一個(gè)較好的焊接程序，調(diào)整平面度。焊接的時(shí)候要注意焊接順序和對(duì)稱焊接。一般需要兩名水平相當(dāng)?shù)暮腹ね瑫r(shí)作業(yè)。根據(jù)組對(duì)的結(jié)果制定如下的焊接順序，簡圖圖2所示：

1）基于第7點(diǎn)左右是最高的點(diǎn)，所以先由兩名焊工同時(shí)焊接。一名焊工從8點(diǎn)和9點(diǎn)的中心附近往7點(diǎn)焊接，另外一名焊工從5點(diǎn)和6點(diǎn)的中點(diǎn)往7點(diǎn)焊接。這是考慮由焊接的應(yīng)力作用，把最高點(diǎn)往下拉;

2）然后一名焊工從10點(diǎn)往11點(diǎn)焊接，另外一名焊工從4點(diǎn)往5點(diǎn)焊接;

3）第三步是一名焊工從8點(diǎn)和9點(diǎn)的中點(diǎn)往9點(diǎn)焊接，另外一名焊工由5點(diǎn)和6點(diǎn)的中點(diǎn)往5點(diǎn)焊接;

4）第四步是由一名焊工從9點(diǎn)往10點(diǎn)方向焊接，另外一名焊工是從3點(diǎn)4點(diǎn)焊接;圖2 內(nèi)部焊接順序

5）第五步是由一名焊工從1點(diǎn)往2點(diǎn)焊接

另外一名焊工從11點(diǎn)往12點(diǎn)焊接;

6）第六步是由一名焊工由1點(diǎn)往12點(diǎn)焊接，另外一名焊工從3點(diǎn)往2點(diǎn)焊接。

以上是基于特定的平面度制定的焊接順序，制定的原則是先高點(diǎn)焊接。高點(diǎn)區(qū)域最好是有1mm左右的間隙，沒有的話打磨出間隙，但不要超過2mm;最后焊接最低點(diǎn);高點(diǎn)要焊接電流稍大，電流稍小。低點(diǎn)區(qū)域是電流稍小，電壓稍大。高點(diǎn)熱量聚集，低點(diǎn)熱量分散。

4氣刨

內(nèi)部焊接完成之后，應(yīng)該對(duì)外部進(jìn)行氣刨了。由于是在現(xiàn)場(chǎng)焊接且要保證焊接質(zhì)量，最好是進(jìn)行氣刨。氣刨需要內(nèi)部焊接冷卻之后在進(jìn)行。氣刨完成之后最好是進(jìn)行MT檢測(cè)，以確保沒有缺陷。氣刨之后，需要進(jìn)行平面度的測(cè)量，本次試驗(yàn)氣刨完成的平面度結(jié)果為0.157mm，具體數(shù)據(jù)如下：

氣刨的原則一般是從高點(diǎn)向兩邊氣刨，氣刨也應(yīng)該是兩個(gè)人同時(shí)對(duì)稱氣刨。

5外部焊接

通過上一步氣刨后的平面度結(jié)果，可以看出，平面度的低點(diǎn)仍然在7點(diǎn)附近，低點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到10點(diǎn)附近?？梢詤⒄战Y(jié)果，平面度仍然在設(shè)計(jì)要求范圍之內(nèi)，所以焊接順序就按照簡單對(duì)稱的原則，由高點(diǎn)開始。簡單對(duì)稱的焊接順序請(qǐng)參照?qǐng)D3外部焊

接順序所示：

數(shù)字1～12是法蘭外徑的12個(gè)等分點(diǎn)，①～④是兩名焊工的焊接順序，應(yīng)該是基本同時(shí)焊接的。通過如上述的方法，我們最終測(cè)量出實(shí)際的數(shù)據(jù)是如下所示：

最后通過測(cè)量結(jié)果可知，最終的結(jié)果是滿足設(shè)計(jì)要求的。

6結(jié)論

根據(jù)我們實(shí)踐可以得知，像這種大的法蘭面下部的焊接，內(nèi)部焊接之后的結(jié)果是非常重要的。當(dāng)內(nèi)部焊接結(jié)果良好的時(shí)候，最終平面度的良好率達(dá)到80%以上。但是在實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，有很多因素是不能受控制的。特別是組對(duì)的時(shí)候，受到拉，壓，熱變形等因素的影響，變形方向也是不定的，所以多次平面度測(cè)量工作就十分的重要了。我們的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下：

a）組對(duì)的時(shí)候控制組對(duì)對(duì)法蘭平面度的影響。當(dāng)所有的組對(duì)完成后，要測(cè)量一遍平面度。平面度的結(jié)果良好的時(shí)候，我們就從最高點(diǎn)開始點(diǎn)焊，待點(diǎn)焊完成之后再測(cè)量一遍平面度。有大的間隙的話，在內(nèi)部焊接開始之前要先用小直徑焊絲堆焊間隙，間隙最好小于0.2mm;

b）合理安排內(nèi)部焊接順序。當(dāng)組對(duì)結(jié)果實(shí)在是沒有辦法調(diào)節(jié)的時(shí)候，合理安排焊接順序?？梢酝ㄟ^焊接順序調(diào)節(jié)平面度。基本原則就是先焊接高點(diǎn)，后焊接低點(diǎn)。高點(diǎn)保證有間隙，低點(diǎn)焊接之前保證沒有間隙或者小間隙。

c）氣刨的時(shí)候最好兩人對(duì)稱作業(yè)。氣刨對(duì)平面度的影響特別的小。當(dāng)氣刨的時(shí)候保證是兩人對(duì)稱進(jìn)行的。

d）外部焊接根據(jù)氣刨的結(jié)果合理安排焊接。氣刨完成之后，如果結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求，就按照一般的外部焊接順序由高點(diǎn)開始焊接。如果焊接結(jié)果不良時(shí)，就先填充完成高點(diǎn)，連續(xù)的焊接填充完成;低點(diǎn)就是緩慢焊接填充，一道焊接完全冷卻之后，再焊接另外一道，直到填充完成。完成之后再按照外部焊接順序蓋面。

參考文獻(xiàn)：

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[2]M 2020-035 En-Ch-2012，MacGREGOR;

作者簡介：

楊勇，1986年1月出生，男，湖南張家界人，白族，助理工程師，本科，研究方向：長期從事鋼結(jié)構(gòu)，壓力容器，起重機(jī)械，造船等方面的工作。

（作者單位：1.大連民族大學(xué);2.遼寧石油化工大學(xué)）