一种窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法技术

本发明专利技术涉及管道对接焊技术领域，具体而言，涉及一种窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法。该方法在两段管道的对接位置分别加工阶梯形坡口，并且两个阶梯形坡口之间具有窄间隙；采用激振器使两段管道在其固有频率下受迫振动；然后，在两个阶梯形坡口之间对两段管道进行焊接。阶梯形窄间隙坡口能够加强斜面和根部的熔合稳定性，保证接头成形质量，降低了接头金属量的填充。激振器在焊接过程中全程进行振动作业，可整体均匀的消除应力；在焊接的同时振动，相当于对焊接熔池金属进行一定频率的机械搅拌，有利于减少气孔、夹渣等焊接缺陷。该方法还具有简单、高效的优点，激振器的便携性使其适用于野外作业。其适用于野外作业。其适用于野外作业。

【技术实现步骤摘要】
一种窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法


[0001]本专利技术涉及管道对接焊
，具体而言，涉及一种窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法。

技术介绍

[0002]石油天然气运输主要依靠管道完成，油气长输管道壁厚大，拘束度大，焊缝残余应力大，易导致焊后产生热裂纹，服役过程中也可能产生冷裂纹，导致管道安全运输存在极大的隐患。另外，厚壁管道焊接时按照常规双面V形坡口参数焊接需要填充大量的焊丝或焊条，不仅造成材料浪费，还容易导致焊接热量累积输入过大的问题，致使焊接接头热影响区过宽、组织晶粒粗化等问题，严重影响管道接头的机械性能。
[0003]对于上述问题，现有技术大都是只关注其一，例如窄间隙焊接是利用特殊设计的极限尺寸焊枪深入未加工坡口的对接工件内部进行焊接的方法，侧壁熔合的稳定性一直是该方法应用中面临的主要问题，目前采用的旋转电极、磁控电弧等均未很好的解决，另外，厚板的窄间隙焊接接头也存在较大的焊后残余应力，该问题也未能良好的解决。目前对于焊接应力的控制方法主要有预热、锤击、去应力退火、机械拉伸、时效处理等。其中，预热为预处理方法，但对于厚壁管道均匀预热需要较长时间，且预热温度与实际焊接温度仍存在较大差距，这导致焊后应力改善不明显。其他方法均为事后处理，需要在焊后单独增加工序，导致生产效率降低，更重要的是，厚壁管道焊接多为野外现场作业，且构件体积庞大，往往没有条件进行退火、拉伸，而自然时效耗时过长，热时效需要大体积时效炉。目前，同时兼顾厚壁管道焊接的填充和应力控制的技术尚未见报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法，在两段管道的对接位置分别加工阶梯形坡口，并且两个所述阶梯形坡口之间具有窄间隙；采用激振器使一段所述管道在其固有频率下受迫振动；然后，在两个所述阶梯形坡口之间对两段所述管道进行焊接。
[0007]本专利技术的上述技术方案的有益效果在于：阶梯形的窄间隙坡口，能够加强斜面和根部的熔合稳定性，保证了接头成形质量，降低了接头金属量的填充，节省了焊材；降低了焊接时的热影响范围。激振器在焊接过程中全程进行振动作业，可以在整体上均匀的进行应力消除；在焊接的同时振动，相当于对焊接熔池金属进行一定频率的机械搅拌，有利于减少气孔、夹渣等焊接缺陷。
[0008]本专利技术还可以通过以下进一步技术方案实现：
[0009]进一步，每个所述阶梯形坡口包括斜面和阶梯部；所述阶梯部的阶梯顶面与所述斜面连接，并且两者之间的夹角为钝角；所述阶梯部的端面为钝边；两个所述阶梯形坡口之间的窄间隙为两条所述钝边之间的间隙，所述窄间隙宽度为L1，L1的值为1
‑
2mm；所述钝边
122的高度为L2，L2的值为1
‑
3mm。
[0010]采用上述进一步方案的有益效果是，上述具体的窄间隙阶梯形坡口的结构，能够进一步保证焊接时，斜面和根部的熔合稳定性。
[0011]进一步，两个所述阶梯形坡口关于两个钝边距离的中点所在的竖直面对称；两个所述阶梯形坡口的所述斜面之间的夹角角度为30
°
；两个所述阶梯形坡口的所述阶梯顶面之间的夹角角度为145
°
。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是，上述角度能够在保证焊接效果的同时，进一步节省焊材。
[0013]进一步，包括以下步骤：
[0014]S1、在两段所述管道的对接位置分别加工阶梯形坡口，将两个所述阶梯形坡口相对布置；
[0015]S2、采用工装夹具分别夹持两段所述管道；
[0016]S3、将所述激振器固定于任一所述管道的下方，并将激振头与两段所述管道直接接触；
[0017]S4、打开所述激振器电源，扫描并自动检测所述管道的固有频率；
[0018]S5、调节所述激振器的振动频率使其与所述管道的固有频率相等，使所述管道受迫振动；
[0019]S6、将焊接装置的焊接头设置于两段所述管道的阶梯形坡口的位置，并沿周向转动将两段所述管道焊接；
[0020]S7、焊接结束后，关闭所述焊接装置，并使所述管道保持受迫振动；保持完毕后，关闭所述激振器电源。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是，上述具体方法步骤简单、便于操作。
[0022]进一步，所述步骤S2中，在所述工装夹具与所述管道之间安装弹性橡胶垫。
[0023]采用上述进一步方案的有益效果是，弹性橡胶垫可起到缓冲作用，防止焊接过程中，管道受迫振动使影响工装夹具夹持的稳定性。
[0024]进一步，在所述步骤S6进行焊接前，清理两段所述管道的阶梯形坡口内、阶梯形坡口附近的管壁上的油污、氧化皮。
[0025]采用上述进一步方案的有益效果是，防止影响焊接过程和焊接质量。
[0026]进一步，所述步骤S7中，所述管道保持受迫振动的时间大于或等于30分钟。
[0027]采用上述进一步方案的有益效果是，在焊接完毕后继续保持受迫振动，相当于进一步延长对焊接熔池金属的机械搅拌时间，从而提高焊接质量。
[0028]进一步，焊接方法为非熔化极惰性气体保护焊、熔化极气体保护焊和二氧化碳气体保护焊中的一种。
[0029]进一步，所述管道的管壁厚度为10
‑
60mm。
[0030]进一步，所述管道得材料为碳素钢、合金钢、不锈钢、铝合金、钛合金、镁合金中的一种。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法，一个实施例中，窄间距的阶梯
形坡口的结构示意图；
[0032]图2为本专利技术的窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法，在进行焊接时各装置装配的主视图；
[0033]图3为本专利技术的窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法，在进行焊接时各装置装配的剖面图。
[0034]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0035]1、管道；11、斜面；12、阶梯部；121、阶梯顶面；122、钝边；
[0036]2、激振器；3、工装夹具；4、弹性橡胶垫；5、焊接装置；
[0037]L1、窄间隙；L2、钝边的高度。
具体实施方式
[0038]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0039]如图1
‑
3所示，本专利技术的窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法，在两段管道1的对接位置分别加工阶梯形坡口，并且两个阶梯形坡口之间具有窄间隙；采用激振器2使两段管道1在其固有频率下受迫振动；在两段管道1保持受迫振动时，在两个阶梯形坡口之间对两段管道1进行焊接。
[0040]本专利技术的窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法，其阶梯形的窄间隙坡口，能够加强坡口斜面和根部的熔合稳定性，保证了接头成形质量，避免了常规形状的窄间隙焊接的坡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法，其特征在于，在两段管道(1)的对接位置分别加工阶梯形坡口，并且两个所述阶梯形坡口之间具有窄间隙；采用激振器(2)使两段所述管道(1)在其固有频率下受迫振动；然后，在两个所述阶梯形坡口之间对两段所述管道(1)进行焊接。2.根据权利要求1所述一种窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法，其特征在于，每个所述阶梯形坡口包括斜面(11)和阶梯部(12)；所述阶梯部(12)的阶梯顶面(121)与所述斜面(11)连接，并且两者之间的夹角为钝角；所述阶梯部(12)的端面为钝边(122)；两个所述阶梯形坡口之间的窄间隙为两个钝边(122)之间的间隙，所述窄间隙宽度为L1，L1的值为1
‑
2mm；所述钝边(122)的高度为L2，L2的值为1
‑
3mm。3.根据权利要求2所述一种窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法，其特征在于，两个所述阶梯形坡口关于两个钝边(122)距离的中点所在的竖直面对称；两个所述阶梯形坡口的所述斜面(11)之间的夹角角度为30
°
；两个所述阶梯形形坡口的所述阶梯顶面(121)之间的夹角角度为145
°
。4.根据权利要求1所述一种窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在两段所述管道(1)的对接位置分别加工阶梯形坡口，将两个所述阶梯形坡口相对布置；S2、采用工装夹具(3)分别夹持两段所述管道(1)；S3、将所述激振器(2)固定于任一所述管道(1)的下方，并将激振头与两段所述管道(1)直接接触；S4、打开所述激振器(2)的电源，扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾海东，刘剑，田野，马海龙，余文昌，阙永斌，陈翠翠，邹斌，惠文颖，
申请(专利权)人：管网集团新疆联合管道有限责任公司，
类型：发明
国别省市：