用于大直径球罐的瓜瓣组件拼接纵缝的焊接方法技术

本发明专利技术涉及球罐焊接领域，公开了一种用于大直径球罐的瓜瓣组件拼接纵缝的焊接方法，该方法包括瓜瓣组件外侧埋弧自动焊；所述的外侧埋弧自动焊所采用的设备包括十字臂埋弧焊机、装夹工装和专用的变位机，所述的变位机包括两个位于两侧的支架、翻转梁、横梁和工作台，所述的外侧埋弧自动焊包括以下步骤：将瓜瓣组件固定在装夹工装上；将装夹工装固定在工作台上，并调整使瓜瓣组件的球心与翻转中心线重合；将十字臂埋弧焊机的焊枪移至外坡口内模拟焊；对模拟焊接的外坡口进行埋弧自动焊接，直至焊接完所有外坡口，即完成瓜瓣组件外坡口的埋弧自动焊。对于大直径的球罐而言，运用该变位机后，能通过瓜瓣组件翻转、焊机不动的方式对外侧埋弧自动焊。

Welding method for assembling longitudinal seam of melon petal assembly for large diameter spherical tank

The present invention relates to the field of a spherical tank welding, welding method for large diameter longitudinal splicing component sectional spherical tank joint is disclosed, the method includes melon flap assembly lateral automatic submerged arc welding; the outer side of the automatic submerged arc welding equipment used in submerged arc welding machine, comprising a cross arm clamping positioner and tooling and special, Postioner comprises two brackets, located on both sides of the overturning beam, beam and platform, the outer side of the automatic submerged arc welding comprises the following steps: sectional component is fixed on the clamping fixture; the clamping fixture is fixed on the working table, and adjust the the center line and the turnover of melon petal components; simulation of welding submerged arc welding machine welding torch cross arm is moved to the outside of the mouth; the simulation of welding outside port for automatic submerged arc welding, until all welding is completed outside the mouth, mouth buried outside melon petals component Automatic arc welding. In the case of large diameter spherical tank, the automatic submerged arc welding can be realized by means of the turnover of the valve plate and the welding machine.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及球罐焊接
，尤其是大直径球罐的瓜瓣组件拼接纵缝的焊接方法。
技术介绍
球罐作为一种钢制球形设备，常用于核电和石油化工领域，如国产三代压水堆核电技术“华龙一号”安注箱设备，及液化天然气、液氮、液氧等介质储罐。球罐与圆筒形储罐相比，在相同容积和压力下，球罐表面积最小，因此所需钢材最少；在相同直径下，球罐内应力最小，其承载能力比圆筒形储罐大1倍；另外，球罐基础工程小，占地面积小。对于小直径球罐（φ≤3200mm），通常可采用两个模压成型的半球拼焊而成（如图1，黑粗线为焊缝），制造难度相对较小,而对于大直径球罐（φ＞3200mm），则由两个压制成型的球冠与一个整球瓜瓣组件（或两个半球瓜瓣组件）拼焊而成（分别如图2和3所示，黑粗线为焊缝），制造难度较大。大直径的整球瓜瓣组件或半球瓜瓣组件（统称瓜瓣组件）由多片压制成型的瓜瓣拼焊而成，现有技术中，瓜瓣拼缝坡口为X形，通常此类瓜瓣拼接纵缝的内外侧均采用焊条电弧焊，由三名焊工同时对称间断施焊，施焊时先在外侧坡口内定位焊，再翻身焊接坡口内侧，内侧焊妥后进行清根，最终焊妥外侧，这样导致焊接及道间打磨工作量大，焊接效率低，质量也不易保证。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于大直径球罐的瓜瓣组件拼接纵缝的焊接方法，该方法能对瓜瓣组件的外侧进行自动焊，以在保证焊接质量的情况下，减少外侧焊缝道间打磨工作量，提高焊接效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：用于大直径球罐的瓜瓣组件拼接纵缝的焊接方法，其特征在于：该方法包括瓜瓣组件的内侧焊条电弧焊和外侧埋弧自动焊，所述的内侧焊条电弧焊包括以下步骤：S11：坡口加工在瓜瓣待拼接处加工坡口，坡口加工成形后包括位于瓜瓣内侧的内坡口和位于瓜瓣外侧的外坡口，内坡口和外坡口之间留有钝边，钝边的厚度为0-4mm，内坡口的深度与瓜瓣壁厚的比值为1/4-1/3，该比值既保证内坡口焊接完成后，瓜瓣组件具备一定的整体刚性（便于后续焊接操作），同时又能保证大部分的焊接是通过外侧的埋弧自动焊完成的，效率较高；S12：将各瓜瓣装配成待拼接状态的瓜瓣组件；S13：对各瓜瓣之间的外坡口进行定位焊；S14：对各瓜瓣之间的内坡口进行焊条电弧焊，直至焊接完成所有内坡口的焊缝；S15：对焊接完成的内坡口进行清根；所述的外侧埋弧自动焊所采用的设备包括十字臂埋弧焊机、装夹工装和专用的变位机；所述的变位机包括两个位于两侧的支架、翻转梁、横梁和工作台，所述的工作台固定在横梁上，横梁的两端各固定有一所述的翻转梁，两个翻转梁分别通过两个对称设置的翻转机构与两侧的支架连接，两对称翻转机构在两支架之间形成水平的翻转中心线，工作台可在两侧翻转机构的驱动下绕该翻转中心线转动，所述的工作台还能通过回转机构驱动绕回转中心线做回转运动，且工作台与翻转中心线的距离还能通过高度调节系统进行调节；也就是说，该变位机有三套运动机构，分别能驱动工作台绕翻转中心线的转动、工作台的回转运动和工作台的高度调节。所述的外侧埋弧自动焊包括以下步骤：S21：将内侧焊接完成的瓜瓣组件吊装到所述的装夹工装上，并将瓜瓣组件的底部与装夹工装固定；S22：测量瓜瓣组件球心与装夹工装上表面的距离H1，装夹工装的高度H2，依据H1和H2调整变位机工作台的高度，使得工作台的上表面到变位机翻转中心线的距离L=H1+H2；需说明的，当变位机工作台的最大行程都不能满足上述条件时，可在装夹工装制作时通过调整工装高度进行补偿。S23：将瓜瓣组件连同其底部的装夹工装吊装至变位机的工作台上，并将装夹工装固定在工作台上，并调整使瓜瓣组件的球心与翻转中心线重合；S24：启动变位机的回转机构，调整待焊接坡口的位置，使得当变位机的翻转机构带动工作台上的瓜瓣组件翻转时，待焊接坡口能绕所述翻转中心线做环形运动；S25：将十字臂埋弧焊机的焊枪移至步骤S24所述的待焊接坡口的外坡口内；S26：焊枪到位后，十字臂埋弧焊机不动，启动变位机的翻转机构，使瓜瓣组件做翻转运动，从而使得待焊接坡口绕翻转中心线转动做环形运动，在该运动过程中，使十字臂埋弧焊机对该外坡口进行模拟焊，在模拟焊的过程中调整、校核瓜瓣组件的焊接位置，即确定合适的瓜瓣组件外坡口焊接位置、外坡口翻转线速度，以满足焊接工艺要求；S27：调整完成后，再次启动十字臂埋弧焊机和变位机的翻转机构，对步骤S26中模拟焊接的外坡口进行埋弧自动焊接，焊接时，十字臂埋弧焊机不动，通过变位机带动瓜瓣组件翻转，来实现瓜瓣拼接纵缝的外侧埋弧自动焊。S28：焊接第一条焊缝后，启动变位机的回转机构，将下一条坡口调整至待焊位置，再将焊枪置于其外坡口内，开启翻转机构继续焊接下一条焊缝，以此往复依次焊接，直至焊接完所有外坡口，即完成瓜瓣组件外坡口的埋弧自动焊。本专利技术中所述的瓜瓣组件包括整球瓜瓣组件和半球瓜瓣组件。本专利技术针对瓜瓣组件拼接纵缝的焊接特点，创造性地设计出一种专用的焊接变位机，对于大直径的球罐而言，运用该变位机后，能通过瓜瓣组件翻转、焊机不动的方式对瓜瓣组件拼接纵缝的外侧进行埋弧自动焊。进一步的，所述步骤S11中加工的坡口为U-V形坡口，其中内坡口为V形坡口，外坡口为U形坡口，内坡口的深度小于外坡口的深度。进一步的，所述外坡口U形的夹角为15°-30°，坡口根部的半径R为8-15mm。进一步的，所述外坡口U形的夹角为20°-25°，坡口根部的半径R为8-12mm。综上，加工完成的坡口，外侧为深U形窄间隙坡口，内侧为浅V形坡口。瓜瓣的拼缝坡口是在瓜瓣压制成形后机加而成的，内侧开V形坡口便于坡口机加，焊条电弧焊时，内坡口采用立向上焊、摆动焊，V形的坡口对熔敷金属的润湿性较好，有利于熔渣在熔敷金属表面特别是坡口面的铺展，从而避免焊缝夹渣、保证侧壁熔透。外侧开U形窄间隙坡口，在埋弧自动焊时，窄间隙有利于减少焊接工作量，提高焊接效率，另外，内侧V形坡口浅、外侧U形坡口深，从而保证了大部分坡口都能通过埋弧自动焊完成，提高了焊接效率。需说明的，必须先采用焊条电弧焊焊妥拼缝内坡口，使瓜瓣组件具备一定的整体刚性（为外侧埋弧焊创造条件），才能进行外侧的埋弧自动焊，因此V形坡口不能太浅，太浅则不利于增强瓜瓣组件埋弧自动焊前的整体刚性，不利于控制瓜瓣拼缝焊接变形，甚至在外侧开始埋弧焊时容易产生烧穿。进一步的，当所述瓜瓣为整球瓜瓣时，步骤S22中距离H1的测量方法为：分别测量各瓜瓣外壁左侧和右侧高度中心定位点到装夹工装上表面的垂直高度，然后将两者取平均值即得出单个瓜瓣高度中心定位点到装夹工装上表面的垂直高度h1，最后将各瓜瓣的该垂直高度h1汇总后求平均值即得出所述的H1。采用上述测量方法可以较精确的测出瓜瓣组件球心与装夹工装上表面的距离H1。进一步的，所述的装夹工装包括工装支座和通过螺栓固定于工装支座上方的工装环板；在所述步骤S21中，瓜瓣组件的底部临时焊接在所述的工装环板上。进一步的，所述瓜瓣组件的底部临时焊接在工装环板上后，需目视、尺寸检查焊缝，并对焊缝进行探伤。进一步的，在所述步骤S27和S28中自动焊接时，注意观察熔池，若焊道间或坡口边缘焊缝出现影响焊缝质量的缺陷时，需及时修磨，确保下一层焊接时，前一层不留焊接缺陷。进一步的，在所述步骤S11中，钝边的厚度为1-2mm，内坡口的深度为15-20mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于大直径球罐的瓜瓣组件拼接纵缝的焊接方法，其特征在于：该方法包括瓜瓣组件的内侧焊条电弧焊和外侧埋弧自动焊，所述的内侧焊条电弧焊包括以下步骤：S11：坡口加工在瓜瓣待拼接处加工坡口，坡口加工成形后包括位于瓜瓣内侧的内坡口和位于瓜瓣外侧的外坡口，内坡口和外坡口之间留有钝边，钝边的厚度为0‑4mm，内坡口的深度与瓜瓣壁厚的比值为1/4‑1/3；S12：将各瓜瓣装配成待拼接状态的瓜瓣组件；S13：对各瓜瓣之间的外坡口进行定位焊；S14：对各瓜瓣之间的内坡口进行焊条电弧焊，直至焊接完成所有内坡口的焊缝；S15：对焊接完成的内坡口进行清根；所述的外侧埋弧自动焊所采用的设备包括十字臂埋弧焊机、装夹工装和专用的变位机；所述的变位机包括两个位于两侧的支架、翻转梁、横梁和工作台，所述的工作台固定在横梁上，横梁的两端各固定有一所述的翻转梁，两个翻转梁分别通过两个对称设置的翻转机构与两侧的支架连接，两对称翻转机构在两支架之间形成水平的翻转中心线，工作台可在两侧翻转机构的驱动下绕该翻转中心线转动，所述的工作台还能通过回转机构驱动绕回转中心线做回转运动，且工作台与翻转中心线的距离还能通过高度调节系统进行调节；所述的外侧埋弧自动焊包括以下步骤：S21：将内侧焊接完成的瓜瓣组件吊装到所述的装夹工装上，并将瓜瓣组件的底部与装夹工装固定；S22：测量瓜瓣组件球心与装夹工装上表面的距离H1，装夹工装的高度H2，依据H1和H2调整变位机工作台的高度，使得工作台的上表面到变位机翻转中心线的距离L=H1+H2；S23：将瓜瓣组件连同其底部的装夹工装吊装至变位机的工作台上，并将装夹工装固定在工作台上，并调整使瓜瓣组件的球心与翻转中心线重合；S24：启动变位机的回转机构，调整待焊接坡口的位置，使得当变位机的翻转机构带动工作台上的瓜瓣组件翻转时，待焊接坡口能绕所述翻转中心线做环形运动；S25：将十字臂埋弧焊机的焊枪移至步骤S24所述的待焊接坡口的外坡口内；S26：焊枪到位后，十字臂埋弧焊机不动，启动变位机的翻转机构，使瓜瓣组件做翻转运动，从而使得待焊接坡口绕翻转中心线做环形运动，在该运动过程中，使十字臂埋弧焊机对该外坡口进行模拟焊，在模拟焊的过程中调整、校核瓜瓣组件的焊接位置；S27：调整完成后，再次启动十字臂埋弧焊机和变位机的翻转机构，对步骤S26中模拟焊接的外坡口进行埋弧自动焊接，焊接时，十字臂埋弧焊机不动，通过变位机带动瓜瓣组件翻转，来实现瓜瓣拼接纵缝的外侧埋弧自动焊；S28：焊接第一条焊缝后，启动变位机的回转机构，将下一条坡口调整至待焊位置，再将焊枪置于其外坡口内，开启翻转机构继续焊接下一条焊缝，以此往复依次焊接，直至焊接完所有外坡口，即完成瓜瓣组件外坡口的埋弧自动焊。...

【技术特征摘要】
1.用于大直径球罐的瓜瓣组件拼接纵缝的焊接方法，其特征在于：该方法包括瓜瓣组件的内侧焊条电弧焊和外侧埋弧自动焊，所述的内侧焊条电弧焊包括以下步骤：S11：坡口加工在瓜瓣待拼接处加工坡口，坡口加工成形后包括位于瓜瓣内侧的内坡口和位于瓜瓣外侧的外坡口，内坡口和外坡口之间留有钝边，钝边的厚度为0-4mm，内坡口的深度与瓜瓣壁厚的比值为1/4-1/3；S12：将各瓜瓣装配成待拼接状态的瓜瓣组件；S13：对各瓜瓣之间的外坡口进行定位焊；S14：对各瓜瓣之间的内坡口进行焊条电弧焊，直至焊接完成所有内坡口的焊缝；S15：对焊接完成的内坡口进行清根；所述的外侧埋弧自动焊所采用的设备包括十字臂埋弧焊机、装夹工装和专用的变位机；所述的变位机包括两个位于两侧的支架、翻转梁、横梁和工作台，所述的工作台固定在横梁上，横梁的两端各固定有一所述的翻转梁，两个翻转梁分别通过两个对称设置的翻转机构与两侧的支架连接，两对称翻转机构在两支架之间形成水平的翻转中心线，工作台可在两侧翻转机构的驱动下绕该翻转中心线转动，所述的工作台还能通过回转机构驱动绕回转中心线做回转运动，且工作台与翻转中心线的距离还能通过高度调节系统进行调节；所述的外侧埋弧自动焊包括以下步骤：S21：将内侧焊接完成的瓜瓣组件吊装到所述的装夹工装上，并将瓜瓣组件的底部与装夹工装固定；S22：测量瓜瓣组件球心与装夹工装上表面的距离H1，装夹工装的高度H2，依据H1和H2调整变位机工作台的高度，使得工作台的上表面到变位机翻转中心线的距离L=H1+H2；S23：将瓜瓣组件连同其底部的装夹工装吊装至变位机的工作台上，并将装夹工装固定在工作台上，并调整使瓜瓣组件的球心与翻转中心线重合；S24：启动变位机的回转机构，调整待焊接坡口的位置，使得当变位机的翻转机构带动工作台上的瓜瓣组件翻转时，待焊接坡口能绕所述翻转中心线做环形运动；S25：将十字臂埋弧焊机的焊枪移至步骤S24所述的待焊接坡口的外坡口内；S26：焊枪到位后，十字臂埋弧焊机不动，启动变位机的翻转机构，使瓜瓣组件做翻转运动，从而使得待焊接坡口绕翻转中心线做环形运动，在该运动过程中，使十字臂埋弧焊机对该外坡口进行模拟焊，在模拟焊的过程中调整、校核瓜瓣组件的焊接位置；S27：调整完成后，再次启动十字臂埋弧焊机和变位机的翻转机构，对步骤S26中模拟焊接的外坡口进行埋弧自动焊接，焊接时，十字臂埋弧焊机不动，通过变位机带动瓜瓣组件翻转，来实现瓜瓣拼接纵缝的外侧埋弧自动焊；S28：焊接第一条焊缝后，启动变位机的回转机构，将下一条坡口调整至待焊位置，再将...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖国平，赵治军，罗文国，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51