[发明专利]钢制薄板压力容器纵缝紫铜衬垫焊接工艺及其所使用的紫铜衬垫

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力容器焊接工艺，具体涉及一种钢制薄板压力容器纵缝紫铜衬垫焊接工艺及其所使用的紫铜衬垫。

背景技术

钢制薄板压力容器直径一般在250～600mm，材质为Q235-B，壁厚3～5mm；应用在工矿企业生产中，主要有空气压缩机储罐、空气净化系列的除油器、油气分离器、法兰式空气过滤器、空气换热器等产品。

目前，钢制薄板压力容器在我国的工业化生产中应用极其广泛，需求量巨大。近年来，我公司制造的钢制薄板压力容器台数每年均以30％递增，年产量过万台。由于纵缝和环缝焊接是压力容器制造的主要工序，只有提高钢制薄板压力容器纵缝焊接效率和X射线(RT)探伤合格率，才能提高产品的质量及生产效率，降低生产成本，保证企业的生存和发展。

传统的焊接工艺，钢制薄板压力容器纵缝焊接采用双面焊接，即先对筒体内纵缝焊一道手工电弧焊，然后对筒体外纵缝打磨清根后，再进行一道埋弧自动焊。由于钢制薄板压力容器直径小，空间狭窄，筒体内光线不足，视角不佳等多种因素，在筒体纵缝内进行手工电弧焊时，焊工操作困难，难以保证筒体内纵焊缝的焊接质量，使内焊缝容易产生气孔、夹渣及表面咬边等不良缺陷，根据《承压设备无损检测》(JB/T4730-2005)及《钢制压力容器》(GB150-2011)标准，焊缝内单个气孔直径应≤1/2板厚，或同一线上单条夹渣长度≤6mm；容器焊缝表面的咬边深度不得大于0.5mm，咬边连续长度不得大于100mm，否则焊缝缺陷超标不合格，造成焊缝X射线(RT)探伤及表面质量合格率低、返修率高，从而增加了产品制造成本和制造周期。

基于上述情况，我公司经过多次试验，发现采用单面焊双面成形的焊接工艺对钢制薄板压力容器筒体纵缝进行焊接，能免除筒体内纵缝手工电弧焊焊接工序，提高筒体纵缝RT探伤合格率，从而提高纵缝的焊接速度和焊接质量。因此，我公司将钢制薄板压力容器的筒体纵缝焊接工艺由原来的双面焊改为单面焊双面成形，而单面焊双面成形的焊接工艺需要使用衬垫，在开始的时候，我公司采用了焊剂衬垫单面焊双面成形的埋弧自动焊接方法，纵缝的焊接效率得到了提高，也解决钢制薄板压力容器的筒体纵缝单面焊双面成形问题，但存在以下缺点：

(1)筒体内纵焊缝表面成形不理想，如焊缝存在咬边、夹渣、与母材过渡不圆滑及焊瘤等表面缺陷；

(2)筒体纵缝RT探伤合格率偏低、返修率偏高；

(3)焊剂材料消耗大，增加产品制造成本。

发明内容

为克服以上焊剂衬垫单面焊双面成形的埋弧自动焊接工艺缺点，我们经过多次试验，利用紫铜衬垫代替焊剂衬垫。经实验证明，钢制薄板压力容器的筒体纵缝内外表面成形美观、与母材过渡圆滑，RT探伤合格率高，节约了焊剂材料，提高了钢制薄板压力容器的制造质量，降低了生产成本。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种钢制薄板压力容器纵缝紫铜衬垫焊接工艺，其步骤依次如下：

(a)将加工筒体纵缝对拼接，并进行点焊固定；

(b)将该加工筒体内纵缝置于紫铜衬垫上；

(c)将该加工筒体的纵缝与紫铜衬垫的焊接凹槽的中心线对正，通过气缸固定该加工筒体与紫铜衬垫，该紫铜衬垫的冷却水管通水；

(d)施焊；

(e)该加工筒体纵缝焊接完毕，卸下该加工筒体。

进一步，该紫铜衬垫为块状，其上端面为一外凸的曲面，并设有一纵向焊接凹槽，该紫铜衬垫的下端面具有一纵向冷管凹槽，该冷管凹槽内嵌一冷却水管。

进一步，焊前将该加工筒体的对接面及焊接部位两侧不小于20mm范围内的锈蚀、油污、氧化皮及水份清除干净。

进一步，该加工筒体的纵缝与紫铜衬垫对中后，通过至少一个气缸推动该紫铜衬垫与加工筒体纵缝紧密贴合，该气缸数量根据该加工筒体的长度确定，该气缸分布间距为200mm。

具体地，板厚为3～5mm的该加工筒体纵缝坡口形式为，坡口间隙取0⁺¹，坡口角度为0°。

本发明解决该技术问题还提供了另一技术方案：一种紫铜衬垫，其为块状，其上端面为一外凸的曲面，并设有一纵向焊接凹槽，该紫铜衬垫的下端面具有一纵向冷管凹槽，该冷管凹槽内嵌一冷却水管。

进一步，该冷却水管为紫铜管，该紫铜冷却水管通过挤压紧贴于该冷管凹槽内。

具体地，该紫铜衬垫的横截面的弧边的轮廓半径R为该加工筒体半径的85％～95％。

具体地，对板厚为3～5mm的加工筒体纵缝焊接，该紫铜衬垫的截面积≥2500mm²。