[发明专利]一种SF储油罐外翻人井法兰焊接防变形方法及防变形工装

权利要求书

1.一种SF储油罐外翻人井法兰焊接防变形方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）工装设计及制造：设计并制作一焊接防变形工装，所述焊接防变形工装上设置有与外翻人井法兰的内孔相适配的定位止口以及用于对外翻人井法兰实施焊接反变形纠正的刚性环法兰和拉伸测力组件，所述拉伸测力组件包括拉力传感器、第一螺栓和第二螺栓，所述拉力传感器位于所述刚性环法兰与所述外翻人井法兰之间，所述第一螺栓穿过所述刚性环法兰的螺栓孔后与所述拉力传感器的一端相连接，所述第二螺栓穿过所述外翻人井法兰的螺栓孔后与所述拉力传感器的另一端相连接，所述拉力传感器连接显示器；

（2）外翻人井法兰模拟焊接试验：取若干数量的外翻人井法兰进行n次模拟焊接试验，模拟焊接试验时，先将外翻人井法兰安装到筒体上，并沿周向进行点焊固定，然后安装焊接防变形工装，并对外翻人井法兰实施焊接反变形，每次模拟焊接试验中设置不同的焊接反变形量；最后按照统一的焊接工艺规程进行外翻人井法兰环焊缝的焊接；

（3）收集模拟焊接试验数据：记录每次模拟焊接试验中的如下数据：

a、设置的焊接反变形量X;

b、焊接完成后，各拉力传感器测得的拉力值F1～Fn，并得到其平均拉力值F、最大拉力值Fmax和最小拉力值Fmin；

c、焊接完成并拆去焊接防变形工装后，外翻人井法兰在对应各拉力传感器处相对于未拆去焊接防变形工装时的变形量Y1～Yn，并得到其平均变形量Y、最大变形量Ymax和最小变形量Ymin；

（4）形成F-Y曲线图：对收集到的模拟焊接试验数据，以设置的焊接反变形量X、各拉力传感器测得的拉力值的平均拉力值F以及测得的对应各拉力传感器处相对于未拆去焊接防变形工装时的变形量的平均变形量Y为基础，采用最小二乘法进行拟合处理，形成外翻人井法兰在各设定的反变形量X情况下的平均拉力值F与平均变形量Y的变形曲线图，并在变形曲线图上标定出合格变形曲线区间范围；

（5）形成△F-△Y曲线图：根据最大拉力值Fmax和最小拉力值Fmin得到△F=Fmax－Fmin；根据最大变形量Ymax和最小变形量Ymin得到△Y=Ymax－Ymin；然后以设置的焊接反变形量X以及△F、△Y为基础，采用最小二乘法进行拟合处理，形成外翻人井法兰在各设定的反变形量X情况下的△F-△Y变形曲线图，并在变形曲线图上标定出合格的变形曲线区间范围；

（6）外翻人井法兰正式焊接：外翻人井法兰点焊固定：将外翻人井法兰安装到筒体上，并沿周向进行点焊固定，然后将焊接防变形工装通过工装上的定位止口定位到外翻人井法兰内孔上，并在焊接防变形工装的刚性环法兰与外翻人井法兰之间安装好拉伸测力组件；通过拧紧拉伸测力组件上的第一螺栓和第二螺栓使得外翻人井法兰向着刚性环法兰的方向变形，并使得外翻人井法兰在同一圆周各处的变形量均匀一致；其中，所述变形量作为焊接反变形量，且所述焊接反变形量的大小是在F-Y曲线图中的标定出的合格变形曲线区间范围内选取的；所述焊接反变形量设置好后，进行外翻人井法兰与筒体之间环焊缝的正式焊接；

（7）焊接后的应力监控与整形：环焊缝焊接后，在拆下焊接防变形工装前观察△F的变化情况，如发现△F超过△F-△Y曲线图中的设定值范围，则对外翻人井法兰采取以下整形措施：通过超声波锤击枪对最大拉力值处的焊缝部位进行局部超声波锤击去应力处理，从而降低最大拉力值处的拉力值；当最大拉力值处的拉力值降低后，重新确定新的最大拉力值部位进行局部超声波锤击去应力处理，直至△F满足△F-△Y曲线图中的合格设定值范围。

2.根据权利要求1所述的一种SF储油罐外翻人井法兰焊接防变形方法，其特征在于，所述步骤（7）的焊接后的应力监控与整形中，还包括使用红外加热枪对最小拉力值处的焊缝部位进行局部加热整形从而升高最小拉力值处的拉力值；当最小拉力值处的拉力值升高后，由控制器重新确定新的最小拉力值部位进行局部加热整形，直至△F满足△F-△Y曲线图中的合格设定值范围。

3.根据权利要求1所述的一种SF储油罐外翻人井法兰焊接防变形方法，其特征在于，所述步骤（4）的形成F-Y曲线图和所述步骤（5）的形成△F-△Y曲线图中，分别设置安全系数以缩小变形曲线图上标定出合格变形曲线区间范围。