采暖阀组汇管焊接变形控制方法

发表时间:2019/4/28   来源:《基层建设》2019年第4期   作者:王召军1 张振增1 刘安利2 朱国明2
[导读] 摘要:采暖阀组汇管焊接时,在汇管上进行马鞍口的切割及焊接均是局部不均匀的加热过程。
        1大庆油田工程建设公司安装公司  黑龙江大庆  16300;2大庆油田物理管理二公司  黑龙江大庆  163411
        摘要:采暖阀组汇管焊接时,在汇管上进行马鞍口的切割及焊接均是局部不均匀的加热过程。冷却时,高温区域因热塑性变形产生的收缩量大,低温区域的收缩量小,这种不平衡的收缩导致汇管产生凝缩弯曲变形。掌握汇管焊接变形和防止变形的机理,制定出合理的施工方案,焊后及时采取正确的矫正方法,可有效地控制汇管及立管的变形,提高焊接质量及工作效率,同时节约人力、物力。
        关键词:采暖阀组;汇管;立管;变形;焊接顺序;开孔顺序
        在焊接过程中,由于结构受到不均匀的加热和冷却,各部位金属热胀冷缩的程度不同。金属材料是一个整体,相互联系,相互制约,不能自由伸长和缩短,所以焊接过程中就会产生应力和变形。焊接变形导致焊件尺寸和形状发生变化,直接影响制造质量。如果变形超过正常值范围,就需要进行返工矫正处理,降低了工作效率,同时也增加了生产成本。在采暖阀组预制过程中,要根据其结构的状况、特点以及可能产生变形的原因进行认真分析,选择合理的工艺措施来控制变形,满足技术标准要求,以提高功效,减少不必要的损失。
        1 变形原因
        采暖阀组汇管预制时,在汇管上进行马鞍口的切割及焊接均是局部不均匀的加热过程。切割及焊接时,高温区域受热膨胀,受周边低温区域的刚性阻碍而不能自由伸长,产生热塑性变形。冷却时,高温区域因热塑性变形产生的收缩量大,低温区域的收缩量小,这种不平衡的收缩导致汇管产生凝缩弯曲变形。马鞍口愈多,焊缝数量愈多,汇管的变形愈大,同时汇管上的立管也产生凝缩角变形。
        焊接时,焊接的加热和冷却速度都较快,高温区域的组织由珠光体变成奥氏体。冷却后,奥氏体转变为混合体,如珠光体加索氏体、索氏体加屈氏体等,甚至转变马氏体,其组织发生变化时,其体积也会发生变化,从而产生组织应力和组织变形。凝缩变形和组织变形的共同作用,使采暖阀组汇管产生弯曲变形、汇管上的立管产生角变形。
        2 控制变形的工艺措施
        2.1 采用合理的开孔顺序
        主汇管开孔非常关键,若措施不当,极易发生变形。为了减小变形,在开孔前先把汇管两侧用盲阴离子基团也被引入到膨润土的表面,增大了膨润土颗粒间的静电排斥力和水化膜排斥力,使得拆散后的空间网架结构不易恢复,从而增大了膨润土在水中的分散程度,增大其吸附水中杂质的能力。板焊死,采用刚性固定法能有效减小变形。把汇管固定在预制平台上,在汇管的中间处用气焊开一个孔,在汇管里加满水,这样做的目的是减少受热面积,使汇管不产生过热现象。开孔顺序合理可有效减小开孔时的温度场,从而减小变形。开孔顺序采用中分跳开法开孔,以开5 个孔为例,先开 1 号孔,然后再开 2 号孔,依此类推最后开5号孔(1-2-3-4-5),使热量分散,减小变形,如图 1 所示。开完孔后进行立管的组对,组对采用对称点焊4点固定。
 
        图1汇管固定及马鞍口开孔顺序
        2.2 采用反变形法
        组对完立管后,在汇管下侧加垫板,垫板两边薄、中间厚,每隔200~300 mm加一组垫板。因为直径大的管线比直径小的管线刚性大,变形大小与刚性有一定的关系,刚性大则变形小,刚性小则变形大,所以汇管直径大时垫板就薄一些,汇管直径小时垫板就厚一些。
        2.3 选择合理的焊接参数
        在焊接过程中,采取较小的焊接电流,较快的焊接速度,减少焊接的热输入,就能有效地减小变形。但焊接电流和焊接速度互相影响,焊接电流小必然导致焊接速度慢,二者之间的合理搭配不是一个固定的数值,因人而异,靠施焊的电焊工自己控制,因此焊工的技术水平就显得非常重要。推荐的马鞍口焊接工艺参数见表1。
 
        2.4 采用合理的焊接顺序
        焊接顺序对焊接结构的变形有很大影响。焊接顺序合理,焊接变形可以通过自由收缩互相抵消;焊接顺序不合理,焊接变形将互相叠加,不同的焊接顺序焊后会产生不同的焊接变形。
        采用对称焊接法。在减小热输入的同时,为防止立管产生角变形,每道马鞍焊口不能一次焊接完成,每次只焊 1/4 马鞍口。若只有一个焊工施焊时,焊接完1/4马鞍口后,再进行对角1/4马鞍口的焊接,如图2所示;
 
        图2一个焊工施焊时的对称焊顺序
        (2)采用跳焊法。
        跳焊法可减小焊件的变形量,避免因长时间加热增加焊接温度场。以5个立管为例,焊完 1 号立管再隔一个立管焊接 2 号立管;2 号立管焊接完再隔一个立管焊接 3 号立管;然后再焊与 1 号立管相邻的 4 号立管,最后焊接 2号立管和 3 号立管之间的 5 号立管(1-2-3-4-5)。打底焊和盖面焊的焊接顺序均如此,如图3所示。
 
        图3 汇管马鞍口跳焊顺序
        3 焊后变形的矫正
        整个汇管的马鞍口全部焊完后,把汇管两侧的固定点用气焊割开,撤出垫板,放掉水,查看有无变形情况。如果是汇管发生弯曲变形,可用气焊火焰并采用三角形加热法进行加热矫正;如果是立管发生变形,可在立管根部加热,向左倾斜时加热右侧,反之向右倾斜时加热左侧。加热后可自然冷却或在加热区域周围喷水冷却来限制火焰加热范围,以提高对加热点的挤压作用,达到良好的矫正效果。
        4 结语
        采用合理的开孔顺序及焊接工艺后,经现场检查,汇管未发生弯曲变形现象。实践证明,掌握汇管焊接变形和防止变形的机理,制定出合理的施工方案,运用合理的焊接工艺,焊后及时采取正确的矫正方法,可有效地控制汇管及立管的变形,提高焊接质量及工作效率,同时节约人力、物力。
        参考文献:
        [1] 叶新才,王占岐,赵宇宁.改性膨润土处理石化含油废水试验研究[J].非金属矿,2004,27(2):41-43.
        [2] 郭继香,袁存光.吸附法处理石油污水中 COD 的实验研究(I)——吸附剂及吸附条件的选择[J].精细化工,2000,17(9):522-525.
        [3] 廖欣峰,王照龙,金辉.膨润土对乳化油废水的吸附絮凝性能[J].环境污染与防治,1999,21(S1):78-79.
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