CN104057175A - 短段逆向顶压焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种短段逆向顶压焊接方法，以解决压力容器或高压管路在工作状态下的修复问题。平焊时，先在裂缝的一端未损坏部分沿裂缝方向顺向焊接一段60～80mm长的焊缝A，焊缝A的末端收在裂缝的端头或其附近，待焊缝A冷却后，从距焊缝A末端15～30mm处起弧，沿焊缝逆向回焊到焊缝A的末端并继续焊接与焊缝A的末端形成一段重叠从而形成焊缝B，待焊缝B冷却后，从距焊缝B起弧处15～30mm处的裂缝上起弧，沿焊缝逆向回焊到焊缝B的起弧处并继续焊接与焊缝B的起弧处形成一段重叠从而形成焊缝C，如上反复操作直至整个焊缝焊合；立焊时从焊缝上部开始逐段向下。本发明有效实现对带压的压力容器和高压管路的裂纹进行补焊修复。

Description

短段逆向顶压焊接方法

技术领域：

本发明涉及一种利用焊接变形，对带压的压力容器和高压管路的一种短段逆向顶压焊接方法。

技术背景：

对于压力容器和大型设备的高压管路，经常会发生泄压漏水现象。目前常用的处理方法一般采用更换管道或停机修复，这种方法待机时间长，影响生产，只有带压修复或不停机修复，才能更好满足生产，减小停机损失。

发明内容：

本发明采用逆向(反方向)短段焊接就是使焊接电弧避开泄漏处的压力介质，电弧能够正常燃烧，实现带压力焊接，以解决压力容器或高压管路在工作状态下的修复问题。

本发明是由以下技术方案实现的：

一种短段逆向顶压焊接方法，包括以下步骤：

对于平焊和横焊，先在裂缝的一端未损坏的工件金属上，按与裂缝长度相同的方向顺向焊接一段约60～80mm长的一段焊缝A，焊缝A的末端收在裂缝的端头或尽可能端头附近，待焊缝A冷却后，从距焊缝A末端15～30mm处的裂缝上开始起弧，沿焊缝逆向回焊到焊缝A的末端并继续焊接与焊缝A的末端形成一段重叠从而形成焊缝B，待焊缝B冷却后，从距焊缝B起弧处15～30mm处的裂缝上开始起弧，沿焊缝逆向回焊到焊缝B的起弧处并继续焊接与焊缝B的起弧处形成一段重叠从而形成焊缝C，依上述方法，反复操作，直到将整个焊缝焊合；也可依此方法，从焊缝两端开始，在一端焊完一段后，立即在另一端焊接，后一段焊完，前一段焊缝就已经冷却，这样交替进行，将整个焊缝焊合。

对于立焊，依上述方法从焊缝上部开始施焊，逐段向下进行。

工件厚度＜5mm时，采取接触法引弧，工件厚度≥5mm时，也可以用划弧法引弧，两种方法弧长都保持在2～3mm。

当管路、容器内压力低于1MPa时，焊条应垂直于工件；当管路、容器内压力高于或等于1MPa时，焊条与裂缝纵向成70°～80°的角度，与裂缝横向垂直，焊接时，焊条沿裂缝做直线运动或稍有横向摆动。

熔深可在工件厚度的38％～42％。

空气、蒸汽管路或容器带压力焊接时，焊接电流比正常情况下焊接相同工件时大30～40A，采暖或工业用水管路带压力焊接时，焊接电流应比正常情况下焊接相同工件大50～60A。

工件厚度＞12mm时，用短段逆向顶压焊接法将裂缝焊合后，按正常的焊接方法对焊缝进行多层多道焊接。焊接第二层以上焊缝时，运条做横向摆动，控制焊缝余高，防止形成焊缝过高过陡现象。

本发明利用焊缝及其热影响区收缩产生的应力，使焊缝间隙局部收严这一原理，实现对带压的压力容器和高压管路的裂纹进行补焊修复，是一种有效利用焊接变形的方法。

附图说明：

图1为试板焊前示意图；

图2为试板焊后示意图；

图3为试板交叠焊前示意图；

图4为试板交叠焊后示意图；

图5为焊件横向收缩和纵向收缩示意图；

图6为焊缝的收缩和焊接示意图；

图7为立焊缝焊接示意图；

图8为引弧、运条和收弧示意图。

具体实施方式：

在通常情况下，两块平板在自由状态下对焊时，焊接前应使试样的对缝间隙张开一定的角度(图1)。随着焊接的进行张开的角度逐渐缩小，焊完后就能得到标准的试样(图2)。否则，如果两块平板平行放置(图3)，则焊接中就会产生两块板交叠的现象(图4)，使焊接无法继续进行。

焊缝及其热影响区收缩产生的应力，使热影响区金属发生收缩，形成焊接间隙缝逐渐收严。实验证明：收缩量表现为两个方向，即横向收缩和纵向收缩(图5)。

利用焊缝及其热影响区收缩产生的应力，使焊缝间隙局部收严这一原理，实现对带压的压力容器和高压管路的裂纹进行补焊修复。由于带压的压力容器和高压管路的裂缝两边金属裂开前是一个整体，裂开过程中一般不出现缺陷，两边的变形相近，因此，在较大的焊接应力作用下，完全可以达到局部收严的效果。在收严的部位，使压力介质无法泄漏，形成裂纹收严一段，焊接一段；焊接一段，再收严一段，反复收严和焊接，直至全部焊缝焊合无泄漏。可见，短段逆向顶压力焊接法，是一种有效利用焊接变形的方法。

运用逆向顶压力焊接时，要对带压的压力容器和高压管路的裂纹进行准确判断收缩长度，严格控制焊接电弧与熔池始终处在裂缝收缩、收严的范围内。若不能很准确判断焊缝的收缩收严长度，焊接时应将焊接熔池尽量小，避免焊接熔池超出焊缝收缩收严的长度。另外，焊接时要求操作者引弧速度要快，采用较小的焊接线能量，防止焊缝过热膨胀，收缩应力减小，造成工件烧穿，使高压介质泄漏扩大。

对裂缝补焊修复，先在裂缝的一端末损坏的工件金属上，按与裂缝长度相同的方向焊接一段约60～80mm长的一段焊缝，这段焊缝冷却后产生的横向收缩应力，就能使裂缝自这一端开始有15～30mm长的一段完全收缩，达到无泄露，待焊缝金属冷却，就可焊接这一短段已收严的裂缝。一段焊缝焊接完成后，待焊缝的熔敷金属冷却，焊接区域由红变暗，焊缝又有一段15～30mm的焊缝收缩、收严，再焊接这一段焊缝(图6、7)。

这样，收缩一段，焊接一段；再收缩一段，再焊接一段，反复操作，直到将整个焊缝焊合，这样的焊接方法即为短段逆向带压力焊接法。

应用短段逆向顶压焊接法，当管道、容器内压力低于1MPa时，焊条应垂直于工件；当管道、容器内压力高于1MPa时，焊条与裂缝纵向成70°～80°的角度，与裂缝横向垂直。焊接时，焊条的轴线要对准裂缝，严防烧偏，应用短段逆向带压力焊接法作平焊和横焊时(图6)，操作者应根据实际情况选择既便于操作，又能保证安全的一端开始焊接，在有条件的情况下，也可以从两端开始，在一端焊完一段后，立即在另一端焊接，后一段焊完，前一段焊缝就已经冷却，这样交替进行，可以缩短焊接时间。

对于平焊和横焊比较容易操作，而立焊缝有一定难度。立焊缝焊接时(图7)，应从上端开始，逐段向下进行，焊接过程中应注意防止铁水下坠，形成未熔合。

总之，如图8所示，短段逆向顶压焊接方法用于高压管路和压力容器的补焊顺序为：先在裂缝的一端未损坏的工件金属上，按与裂缝长度相同的方向顺向焊接一段约60～80mm长的一段焊缝A，形成收严一段裂纹，焊缝A的末端1收在裂缝的端头或尽可能端头附近，待焊缝A冷却后，从距焊缝A末端1距离15～30mm处(即裂纹收严和泄漏的汇交处)的裂缝上作为起弧处2开始起弧，沿焊缝逆向回焊到焊缝A的末端1并继续焊接与焊缝A的末端形成一段重叠从而形成焊缝B，待焊缝B冷却后，从距焊缝B起弧处2距离的15～30mm处的裂缝上作为起弧处3开始起弧，沿焊缝逆向回焊到焊缝B的起弧处2并继续焊接与焊缝B的起弧处2形成一段重叠从而形成焊缝C，依上述方法，反复操作，直到将整个焊缝焊合，这样重复焊接、收严的操作，直至把裂缝泄漏部分全部焊完。

短段逆向顶压焊接法的引弧、运条和收弧的具体操作方法：

引弧：每一段裂缝焊接时，采取接触法引弧，并且引弧点一定要在已缩、收严的裂缝上引弧。在工件厚度大于或等于5mm时，也可以用划弧法引弧，具体做法是：将焊条端部从冷却的焊缝，靠近裂缝一端开始与工件接触，沿裂缝方向，在收缩的裂缝上轻划一下，并迅速将焊条提起，使弧长保持在2～3mm，形成熔池后立刻向回运条。对工件较薄时(厚度小于5mm)，由于焊条最先接触已冷却的焊缝，电弧的热量，最先传递给已冷却的焊缝，划弧的过程中，焊缝金属因受热膨胀，使已收缩的裂缝从新裂开，介质沿裂缝喷出，电弧不能正常燃烧，甚至突然灭弧，形成穿透工件的弧坑，泄漏扩大，无法继续焊接。所以，工件较薄时不宜采用划弧法引弧，应用接触法或直击法。

运条和收弧：应用短段逆向带压力焊接法时，每次焊接的长度都很短，因此运条较简单。焊接时，焊条沿裂缝做直线运动或稍有横向摆动，速度要快，短弧，以防止过多的液态金属熔渣阻碍焊接电弧对工件的直接作用，造成未熔合。同时要严格控制熔深，一般熔深可在工件厚度的38％～42％。每一段焊缝的结尾均应在已冷却的焊缝金属上进行，并且应超过焊接前一段焊缝。收弧时，应填满弧坑，以保证焊接质量。

焊接时，应选用合适的焊接电流，如使用电流过大，很容易将工件烧穿；使用电流过小，引弧后需对工件预热一段时间才能形成熔池。空气、蒸汽管路或压力容器带压力焊接时，焊接电流比正常情况下焊接相同工件时大30～40A，采暖管道或工业用水管路焊接时，焊接电流应比正常情况下焊接相同工件大50～60A。

带压力焊时，应采用短弧，短弧焊的目的是为了加快焊接速度，引弧后能迅速形成熔池，电弧热量集中，在电弧热传导到已冷却的焊缝时，使之产生热膨胀之前就在引弧点形成新的焊缝，将已收严焊缝固定，不在重新裂开，同时可使电弧吹力增加，以抵消裂缝处向外微量渗漏的介质压力。

用短段逆向顶压焊接法将裂缝焊合后，需按正常的焊接方法再焊一至二遍或多遍，焊接第二层、第三层及以上焊缝时，运条可做横向摆动，控制焊缝余高，防止形成焊缝过高过陡等现象。

Claims (8)

1.一种短段逆向顶压焊接方法，其特征是：包括以下步骤：

对于平焊和横焊，先在裂缝的一端未损坏的工件金属上，按与裂缝长度相同的方向顺向焊接一段60～80mm长的一段焊缝A，焊缝A的末端收在裂缝的端头或尽可能端头附近，待焊缝A冷却后，从距焊缝A末端15～30mm处的裂缝上开始起弧，沿焊缝逆向回焊到焊缝A的末端并继续焊接与焊缝A的末端形成一段重叠从而形成焊缝B，待焊缝B冷却后，从距焊缝B起弧处15～30mm处的裂缝上开始起弧，沿焊缝逆向回焊到焊缝B的起弧处并继续焊接与焊缝B的起弧处形成一段重叠从而形成焊缝C，依上述方法，反复操作，直到将整个焊缝焊合；

对于立焊，依上述方法从焊缝上部开始施焊，逐段向下进行将整个焊缝焊合。

2.根据权利要求1所述的一种短段逆向顶压焊接方法，其特征是：对于平焊和横焊，从焊缝两端开始施焊，在一端焊完一段后，立即在另一端焊接，后一段焊完，前一段焊缝就已经冷却，这样交替进行，将整个焊缝焊合；

3.根据权利要求1或2所述的一种短段逆向顶压焊接方法，其特征是：工件厚度＜5mm时，采取接触法引弧，工件厚度≥5mm时，也可以用划弧法引弧，两种方法弧长都保持在2～3mm。

4.根据权利要求3所述的一种短段逆向顶压焊接方法，其特征是：当管路、容器内压力低于1MPa时，焊条应垂直于工件；当管路、容器内压力高于或等于1MPa时，焊条与裂缝纵向成70°～80°的角度，与裂缝横向垂直，焊接时，焊条沿裂缝做直线运动或稍有横向摆动。

5.根据权利要求3所述的一种短段逆向顶压焊接方法，其特征是：焊接时熔深为工件厚度的38％～42％。

6.根据权利要求3所述的一种短段逆向顶压焊接方法，其特征是：空气、蒸汽管路或容器带压力焊接时，焊接电流比正常情况下焊接相同工件时大30～40A，采暖或工业用水管路带压力焊接时，焊接电流应比正常情况下焊接相同工件大50～60A。

7.根据权利要求3所述的一种短段逆向顶压焊接方法，其特征是：工件厚度＞12mm时，用短段逆向顶压焊接法将裂缝焊合后，按正常的焊接方法对焊缝进行多层多道焊接。

8.根据权利要求7所述的一种短段逆向顶压焊接方法，其特征是：焊接第二层以上焊缝时，运条做横向摆动，控制焊缝余高，防止形成焊缝过高过陡现象。