一种锅炉锅筒双丝埋弧焊免清根焊方法

摘要

一种锅炉锅筒纵环缝的双丝埋弧焊免清根焊方法，针对壁厚为20mm～36mm中厚板锅筒的纵缝和环缝焊接，包括如下步骤：1)坡口制备：在锅筒用钢板四周边焊接处的内侧采用机加工或火焰开坡口；2)锅筒卷圆：将已制备坡口的钢板按锅筒的直径进行卷圆，卷圆后形成的锅筒对接接头处的根部间隙为0～1mm；3)打底焊：在已完成焊前清理的锅筒纵缝或环缝的Y型坡口侧采用双丝埋弧焊直接进行打底焊接；4)Y型坡口侧双丝埋弧焊填充及盖面，并且使焊缝不低于钢板母材两侧；本发明采用双丝埋弧焊可保证焊接质量，焊缝成形美观，较传统工艺技术相比提升焊接熔敷效率近50％，改善锅炉制造作业环境的同时进一步降低了制造能耗。

说明书

技术领域

本发明涉及锅炉锅筒纵环缝的焊接技术，具体涉及一种锅炉锅筒纵环缝的双丝埋弧焊免清根焊方法，属于承压特种设备制造领域。

背景技术

在承压特种设备制造领域，锅筒是锅炉的重要组成构件，而锅筒纵环缝的焊接是锅炉制造的首要环节，锅炉锅筒的主要制造工序是卷圆后的纵缝焊接和组对后的环缝焊接。传统中厚板锅筒的焊接技术一般采用如下两种工艺：1)开Y型(或X型)坡口，坡口一面单丝埋弧焊焊接，坡口另一面碳弧气刨清根、打磨后(碳弧气刨是使用碳棒或石墨棒作电极，与工件间产生电弧，将金属熔化，并用压缩空气将熔化金属吹除的一种表面加工沟槽的方法。在焊接生产中，主要用来刨槽、消除焊缝缺陷和背面清根。作业过程中产生大量的烟尘及明弧飞溅，噪声大(分贝100+)，且碳棒上的碳渣会留在金属板上，这些碳残留必须予以清除，因此碳弧气刨后需要大量的打磨清理工作)，再进行单丝埋弧焊焊接，其生产率低的同时，能耗也高，且碳弧气刨的明弧、烟尘及噪音严重影响作业人员的身心健康；2)开Y型(或X型)坡口，坡口一面采用单丝埋弧焊焊接，另一面不需碳弧气刨清根，直接采用单丝埋弧焊进行焊接，此工艺虽无需采用碳弧气刨清根改善了制造作业环境，但焊接熔敷效率依旧低下，锅筒制造周期长，且焊接层道多，焊剂消耗量大，焊接成本高；因此急需发展高效节能环保的锅筒双丝埋弧焊免清根焊接新技术。

现有的双丝埋弧焊按焊丝布局及焊接电源的连接方式可分为并列双丝埋弧焊和纵列双丝埋弧焊。并列双丝埋弧焊通常为一台焊接电源，一套控制系统，以并联的方式同时向两根焊丝供电。纵列双丝埋弧焊则由两台焊接电源分别向两根焊丝供电；双丝埋弧焊接法的英文名为：Twin Wire Submerged Arc Process。一般为提高熔敷率大多采用直径1.0～2.0mm的细丝，故亦称细丝双弧法(Tiny Twinarc)。焊接电源可以是直流电源，亦可以是交流电源。采用直流电源时，两根焊丝的电弧会相互吸引而形成一个焊接熔池，由于熔池长度较大，能在较高的焊接速度下形成外观良好的焊缝。直流反接法可获得较大的熔深；采用交流电源时，电弧分散，能获得中等的熔深。难以适用于锅炉厚壁锅筒的双丝埋弧焊工艺。

埋弧焊机是一种利用电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的焊接机器。其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，但将双丝埋弧焊机简单的应用于锅炉锅筒的焊接制造中仍有一定困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术提供一种能够实现锅炉锅筒双丝埋弧焊免清根焊方法，为了克服锅炉锅筒(针对中厚板，壁厚20mm～36mm)现有焊接工艺的不足，能保证焊接质量，焊缝成形美观，较传统工艺技术相比提升焊接熔敷效率近50％，减少了焊接熔敷道次，大幅缩短了制造周期，取消碳弧气刨工序，改善锅炉制造作业环境的同时进一步降低了制造能耗。

本发明的技术方案是：一种锅炉锅筒双丝埋弧焊免清根焊接方法，针对壁厚为20mm～36mm中厚板锅筒的纵缝和环缝焊接，包括如下步骤：

1)坡口制备：在锅筒用钢板四周边焊接处的内侧采用机加工或火焰开坡口，坡口角度为30±3°且钝边4～7mm(坡口底的直边)；

2)锅筒卷圆：将已制备坡口的钢板按锅筒的直径进行卷圆，卷圆后形成的锅筒对接接头处的根部间隙为0～1mm，接头形式为内侧坡口角度是60±6°的Y型焊接接头；

3)打底焊：在已完成焊前清理的锅筒纵缝或环缝的Y型坡口侧采用双丝埋弧焊直接进行打底焊接，焊接熔敷时熔深大于1/2钝边厚度；

4)Y型坡口侧双丝埋弧焊填充及盖面：在已完成打底焊的Y型坡口侧进行双丝埋弧焊焊接以填满坡口，并且使焊缝不低于钢板母材两侧；

5)Y型坡口背面的埋弧焊：在Y型坡口背面免碳弧气刨清根的情况下直接采用埋弧焊进行焊道熔敷，焊接形式采用单丝埋弧焊，以控制Y型坡口背面的焊缝余高；

6)焊缝质量检验。

焊缝质量检验是指焊接完毕后，对锅筒内外侧焊缝进行外观检验、超声(TOFD+PE)检测、对锅筒纵缝延伸部位带的焊接试板进行拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、和金相检验均符合设计图样及产品法规要求，焊缝质量合格，焊缝成形美观。

本发明的有益效果在于：与现有工艺相比，本发明的一种锅炉锅筒双丝埋弧焊免清根焊接技术适用于壁厚在20mm～36mm中厚板锅筒的纵、环缝焊接。

本发明可实现一种能够实现锅炉锅筒双丝埋弧焊免清根焊方法，双丝埋弧焊可保证焊接质量，焊缝成形美观，较传统工艺技术相比提升焊接熔敷效率近50％，减少了焊接熔敷道次(纵列双丝一次可以熔敷两层焊道)，减少了清渣次数，大幅缩短了制造周期，取消碳弧气刨工序，改善锅炉制造作业环境的同时进一步降低了制造能耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

图1所示为本发明锅炉锅筒双丝埋弧焊免清根焊方法中坡口制备及卷圆装配后的焊接接头示意图。

图2所示为本发明锅炉锅筒双丝埋弧焊免清根焊方法中进行Y型坡口侧双丝埋弧焊打底焊接后的接头示意图。

图3所示为本发明锅炉锅筒双丝埋弧焊免清根焊方法中进行Y型坡口侧双丝埋弧焊填充及盖面焊后的接头示意图。

图4所示为本发明锅炉锅筒双丝埋弧焊免清根焊方法中进行Y型坡口背面埋弧焊焊接熔敷后的接头示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例中的锅炉锅筒双丝埋弧焊免清根焊方法，以壁厚24mm锅筒的纵缝和环缝焊接示例，包括坡口制备、锅筒卷圆、焊接接头打底填充盖面和焊缝质量检验，具体包括：

Ⅰ、坡口制备：在锅筒用钢板四周边焊接处的内侧采用机加工或火焰开坡口，坡口角度为30°钝边5～6mm；

Ⅱ、锅筒卷圆：将已制备坡口的钢板按锅筒的直径进行卷圆，卷圆后形成的锅筒对接接头处的根部间隙为0～1mm，接头形式为内侧坡口角度是60°的Y型焊接接头，图1揭示了坡口制备及卷圆装配后的焊接接头示意图；

Ⅲ、打底焊：在已完成焊前清理的锅筒纵缝或环缝的Y型坡口侧采用双丝埋弧焊直接进行打底焊接，双丝埋弧焊的导前焊丝和跟踪焊丝之间的距离为10～15mm，导前焊丝垂直于焊接水平面，跟踪焊丝后倾20°～25°，焊丝为H08MnA，导前焊丝与跟踪焊丝的规格均为φ4.0。焊剂采用SJ101，焊接前按要求对焊剂进行烘焙，烘焙温度300～350℃，烘焙时长1～2小时，随后以100～150℃的温度保温，随用随取。焊接时双丝的电流种类极性为：导前焊丝采用直流反接，跟踪焊丝采用交流。焊接电参数为：导前焊丝焊接电流为550～600A，电弧电压为30～32V，跟踪焊丝焊接电流为450～500A，电弧电压为34～36V，焊接速度为600-650mm/min，打底熔敷焊道熔深大于1/2钝边厚度，图2揭示了进行Y型坡口侧双丝埋弧焊打底焊接后的接头示意图，图2中的D-W；SAW表示Y型坡口侧双丝埋弧焊打底焊接；

Ⅳ、Y型坡口侧双丝埋弧焊填充及盖面：在已完成打底焊的Y型坡口侧进行双丝埋弧焊焊接以填满坡口，焊接电参数为：导前焊丝焊接电流为600～650A，电弧电压为30～32V，跟踪焊丝焊接电流为500～550A，电弧电压为36～38V，焊接速度为500～550mm/min，直至坡口焊缝不低于钢板母材两侧，图3揭示了Y型坡口侧双丝埋弧焊填充及盖面焊后的接头示意图。图3中的D-W；SAW表示Y型坡口侧双丝埋弧焊；

Ⅴ、Y型坡口背面的埋弧焊：在Y型坡口背面免碳弧气刨清根的情况下直接采用埋弧焊进行焊道熔敷，焊接形式采用单丝，以控制Y型坡口背面的焊缝余高，焊接电参数为：导前焊丝焊接电流为650～700A，电弧电压36～38V，焊接速度400～450mm/min，图4揭示了Y型坡口背面埋弧焊焊接熔敷后的接头示意图。图4中的S-W；SAW表示Y型坡口背面单丝埋弧焊。

Ⅵ、焊缝质量检验：焊接完毕后，对锅筒内外侧焊缝进行外观检验、超声(TOFD+PE)检测、对锅筒纵缝延伸部位带的焊接试板进行拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、和金相检验均符合设计图样及产品法规要求，焊缝质量合格，焊缝成形美观。

以上仅是本申请的优选实施方式，本申请的保护范围并不局限于上述实施示例。凡属于本申请方案思路下的焊接工艺均应落入本发明权利要求的保护范围之内。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本申请的方案原理前提下的若干改进和润饰，都应视为本申请的保护范围。