一种水下承压铸铝发射筒焊接成型方法及产品

摘要

本发明公开了一种水下承压铸铝发射筒焊接成型方法及产品，属于焊接成型技术领域。该方法具体为：a)焊前准备：清洁铸铝筒体，筒体的焊接坡口为外侧U型和内侧V型；b)对接间隙：将两段铸铝筒体放置在焊接工装上，调整两筒体对接环缝配合间隙，边旋转筒体边定位焊点；c)焊接打底焊缝：采用钨极氩弧焊对两筒体的内侧焊缝进行单层单道焊接；d)焊接盖面焊缝：先预热筒体，再采用钨极氩弧焊对两筒体的外侧焊缝进行多层多道焊接；e)X射线探伤：对两筒体之间的内外侧焊缝进行X射线探伤。应用本发明方法可得到高质量的焊接接头，且在2MPa压力下焊缝不出现渗漏，有效提高铸造铝合金焊接质量，保证筒体承压下的密封性能。

说明书

技术领域

本发明属于焊接制造技术领域，具体涉及一种水下承压铸铝发射筒焊接成型方法，特别适用于有承压要求的铸造铝合金高质量钨极氩弧焊焊接。

背景技术

很多类型的发射筒需要直接放置在150m以下深海中，对筒体耐压性、密封性等要求较高，综合考虑筒体经济性、工艺性、安全性等方面的因素，普遍采用铸铝件熔焊成型的结构形式。

由于铸造铝合金Si含量高，自身存在缺陷较多，如气孔、裂纹、缩松等，焊接时易出现气孔、裂纹、夹杂等缺陷，焊接难度较大(前期都是局部补焊，没有进行过连续焊接)。而且，焊缝要求在承受2MPa水压(外压) 下不得出现渗漏现象，对筒体焊接过程控制提出很高要求。

鉴于发射筒高质量的焊接要求，焊缝质量需达到Ⅰ级焊缝 (QJ2698A-2011)，为了达到此目的，迫切需要研究钨极氩弧焊焊接铸造铝合金可靠的工艺方法，包括焊接坡口形式、焊接方法、焊接工装、检测手段等，严格控制焊接过程，保证筒体在2MPa压力下焊缝部位不出现渗漏。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种水下承压铸铝发射筒钨极氩弧焊焊接成型方法及产品，其目的在于，应用本方法可得到高质量的焊接接头(Ⅰ级)，且在2MPa压力下焊缝不出现渗漏。

为实现上述目的，本发明提供了一种水下承压铸铝发射筒焊接成型方法，用于铸铝筒体之间的焊接以构成发射筒舯段,包括如下步骤：

a)焊前准备：清洁铸铝筒体，筒体的焊接坡口为外侧U型和内侧V型；

b)对接间隙：将两段铸铝筒体放置在焊接工装上，调整两筒体对接环缝配合间隙，边旋转筒体边定位焊点；

c)焊接打底焊缝：采用钨极氩弧焊对两筒体的内侧焊缝进行单层单道焊接；

d)焊接盖面焊缝：先预热筒体以保证焊接过程筒体中层间温度在80℃ -100℃范围内，再采用钨极氩弧焊对两筒体的外侧焊缝进行多层多道焊接；

e)X射线探伤：对两筒体之间的内外侧焊缝进行X射线探伤。

进一步地，所述预热温度为200℃±15℃，保温1h-3h。

进一步地，所述焊点数量大于等于10且沿圆周均匀分布。

进一步地，所述清洁铸铝筒体的具体实现方式为：先用有机溶剂清洗筒体以去除油污，再用不锈钢丝刷或刮刀清刷焊接区内氧化膜，直到显示出金属光泽时为止，要求无金属粉末和细小颗粒。

进一步地，按照上述方法得到的产品。

本发明的有益效果体现在：

(1)本发明采用合理的焊接坡口形式，即外侧U型和内侧V型，此坡口形式保证了材料根部焊透性能、坡口加工也相对简单。

(2)本发明首先采用钨极氩弧焊对两筒体的内侧焊缝及外侧打底焊缝进行单层单道焊接，预热筒体，再采用钨极氩弧焊对两筒体的外侧焊缝进行多层多道焊接。单层单道是指焊一遍，多层多道是指在同一位置焊多层多焊道。打底焊缝探伤减少了焊缝整体返修的概率，筒体预热有效保证了焊缝的层间温度，起到了减少焊接裂纹、未熔合等缺陷的作用。具有保证焊接质量，提高生产效率的效果。

(3)进一步地，对焊点数量作了优化限定，焊点数量大于等于10且沿圆周均匀分布，由于定位焊点数量分布多的原因，起到有效定位焊缝间隙的作用，使焊接过程中间隙保持不变，有效保证根部焊透性。

(4)进一步地，对清洁铸铝筒体的方式进行了优化限定，先用有机溶剂清洗筒体以去除油污，再用不锈钢丝刷或刮刀清刷焊接区内氧化膜，直到显示出金属光泽时为止，要求无金属粉末和细小颗粒。由于铸铝表面有氧化膜或油污，且组织内易出现缩松、杂质等缺陷的原因，焊前清理起到减少焊接缺陷、提高焊接质量的作用。

试验证明，应用本发明方法，焊缝质量达到Ⅰ级，2MPa压力下焊缝不出现渗漏现象。此焊接方法可以有效提高铸造铝合金焊接质量，保证筒体承压下的密封性能。

附图说明

图1是本发明发射筒外形示意图；

图2是本发明舯段外形示意图；

图3是本发明焊接成型方法流程图；

图4是本发明焊接坡口结构图,其中图4(a)为坡口形状示意图,图4(b) 是实例坡口参数示意图；

图5是本发明焊接工装示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为发射筒外形示意图。发射筒包括前盖、舯段和艉段三部分，材料为铸造铝合金。前盖、舯段和艉段三部分之间安装密封垫采用螺栓连接。

图2为实施例舯段结构及参数示意图。舯段受铸造设备尺寸限制，由筒体一1和筒体二2两部分组成，采用钨极氩弧焊焊接成型，筒体一外形尺寸为φ620mm×2053mm，筒体二外形尺寸为φ620mm×1767mm，材料为铸造铝合金ZL104。为保证焊缝质量，采取合理焊接工艺措施，关键控制部位要求如下。

图3是本发明焊接成型方法流程图，包括以下步骤：

a)焊前准备

先用有机溶剂(丙酮、酒精)清洗，去除油污，再用不锈钢丝刷(或刮刀)清刷焊接区(焊道两侧30mm范围内)内氧化膜，直到显示出金属光泽时为止，要求无金属粉末和细小颗粒；

b)对接间隙

将两段筒体放置在焊接工装(托架)上，调整筒体对接环缝配合间隙 (本实例为4mm)，保证均匀一致，边旋转筒体边定位焊接，圆周焊点不少于1(本实例为15点)，且均匀分布，保证定位牢固。

c)焊接打底焊缝

连续圆周焊接筒体之间的内侧对接接头，机械清理干净反面焊缝根部后，再焊接反面打底焊缝，打底焊接时材料厚度为2mm(坡口钝边)，焊接一层、一道就可以焊透(也叫打底焊)。焊接时边旋转筒体边焊接，焊接部位一直处在底部，提高焊缝质量。

d)焊接盖面焊缝

在热处理炉中预热筒体，要求加热温度200℃±15℃，保温(1-3)h。保证焊接过程中层间温度约在(80-100)℃范围内。对接环缝外侧盖面焊缝采用多层多道焊的方式。由于焊接坡口深和宽，焊接一层时，不能铺满焊道，需要多道焊缝才能购铺满一层，一层焊接完成后，再焊接下一层，逐层焊接后，最终整个焊道与母材齐平，整个焊接结束。焊接过程中及时进行层间清理。要求边旋转筒体边焊接，焊接部位一直处在底部，保证焊缝质量。

e)X射线探伤

打底焊缝及盖面焊缝焊接完成后，分布对焊缝进行100％X射线探伤，达Ⅰ级标准。

如图4所示，焊接坡口为外侧U型和内侧V型相结合的形式，有效保证焊透性能，提高焊接质量。

图5为筒体焊接工装示意图，筒体放置在焊接托架上，在焊接过程中，可以随时旋转筒体，使焊接部位一直处于平焊位置，保证焊接质量。

将实例应用于200米水下，经委托武船利用外压试验阱对水下发射筒进行外压试验，试验压力2MPa，承压时间2小时，试验后检测筒体内壁无渗漏现象，密封性能良好。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。