[發(fā)明專利]等離子焊焊接容器筒體環(huán)縫的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910094014.3
• 申請(qǐng)日: 2009-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101456098A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王堅(jiān);顧紹玨;陳榮偉;謝梅生;鐘松志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南大為化工裝備制造有限公司
• 主分類號(hào): B23K10/02
• 分類號(hào): B23K10/02;B23K33/00;B23K101/12
• 代理公司: 昆明大百科專利事務(wù)所
• 代理人: 何 健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種等離子焊焊接容器筒體環(huán)縫的方法，主要用于容器筒體環(huán)縫的焊接，屬于金屬容器制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

等離子焊接系統(tǒng)以電極與工件間的壓縮電弧(轉(zhuǎn)移弧)、電極與噴嘴間的壓縮電弧(非轉(zhuǎn)移弧)或兩種電弧同時(shí)加熱金屬，從而使兩件金屬獲得結(jié)合的弧焊方法。

等離子焊接的特點(diǎn)是能量集中，溫度高，焊接速度快；電弧挺直，穩(wěn)定性好，可焊接更細(xì)、更薄的工件；弧長(zhǎng)變化對(duì)焊縫成形影響比較小；電弧與工件不接觸，焊縫沒(méi)有夾鎢的危險(xiǎn)；焊接熱輸入小，焊接質(zhì)量高。

按焊縫成形原理，等離子弧焊有下列三種基本方法：穿透型等離子弧焊(即穿孔型等離子弧焊接)；熔透型等離子弧焊；微束等離子弧焊。

穿透型等離子弧焊的原理是等離子焊的弧柱和弧焰同時(shí)加熱工件，利用等離子弧穿透工件厚度，形成貫穿工件的小孔；在小孔前沿的熔化金屬沿著等離子弧柱流到小孔后面并逐漸凝固成焊縫。

等離子焊可用于碳鋼、不銹鋼、耐熱鋼、鈦合金、鋯合金、鎳基合金等材料的焊接，由于等離子焊接系統(tǒng)造價(jià)較高，所以一般只用于不銹鋼、鈦合金、鋯合金、鎳基合金等稀貴金屬材料的焊接。特別是用于鋯及鋯合金、鎳及鎳基合金的焊接。

鋯、鎳、鈦及其合金和不銹鋼具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能，廣泛用于化工耐腐蝕設(shè)備的制造，但鋯的化學(xué)性能屬于非常活潑的金屬，鋯及鋯合金對(duì)環(huán)境中的氧、氮、氫等都有很強(qiáng)的親和力。特別是在高溫下，鋯容易與上述氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，與氫在200℃可生成氫化鋯(ZrH₂)，在大約315℃的氫氣氛中，鋯會(huì)吸收氫而導(dǎo)致氫脆；與氧在300℃可生成氧化鋯(ZrO₃)，在550℃及以上，與空氣中的氧反應(yīng)生成多孔的脆性氧化膜，在700℃以上，鋯吸收氧而使材料嚴(yán)重脆化；與氮在600℃時(shí)，鋯就會(huì)吸收氮生成氮化鋯(ZrN)。鎳、鈦及其合金和不銹鋼雖然化學(xué)性能不屬于活潑金屬，但在高溫下也易與環(huán)境中的氧和氫發(fā)生反應(yīng)。

由于等離子焊接的能量集中，溫度高。因此，對(duì)被焊金屬表面應(yīng)進(jìn)行保護(hù)，特別是對(duì)鋯和鋯合金保護(hù)的要求更加嚴(yán)格。鎳、鈦及其合金和不銹鋼也要很好的保護(hù)。

現(xiàn)有的保護(hù)方式有：

1.采用真空環(huán)境中焊接，對(duì)于小型工件可以，對(duì)于大型工件，保護(hù)環(huán)境的要求和造價(jià)很高，特別是對(duì)大型容器的制造就更無(wú)法實(shí)施。

2.采用在等離子焊炬上和焊縫的背面都設(shè)一個(gè)保護(hù)罩，在保護(hù)罩內(nèi)通保護(hù)氣體，在焊接過(guò)程中，跟著焊炬的移動(dòng)，拖動(dòng)焊縫背面的保護(hù)罩保護(hù)焊縫。但這種方法，只適合對(duì)平直的縱焊縫的焊接，不適合容器筒體環(huán)縫的焊接。且等離子焊炬上裝設(shè)的保護(hù)罩較小、結(jié)構(gòu)太簡(jiǎn)單，無(wú)冷卻實(shí)施，易造成焊縫表面的缺陷。

3.容器筒體環(huán)縫的焊接，筒體需要支承筒體的電動(dòng)滾輪架帶動(dòng)筒體旋轉(zhuǎn)，才能進(jìn)行焊縫的焊接。但由于筒體的圓度誤差、筒體與筒體的對(duì)接誤差和焊接坡口的形式以及焊接坡口的誤差，在焊接過(guò)程中筒體容易左右竄動(dòng)，焊接過(guò)程無(wú)法控制，焊道難于保護(hù)，導(dǎo)致焊縫中容易產(chǎn)生氣孔、未熔透等缺陷，甚至熔池塌陷使焊接中途中止。大型筒體環(huán)焊縫的焊接難以實(shí)現(xiàn)。

4.穿透型等離子弧焊的等離子弧柱的穿透金屬厚度一般在8mm以下，對(duì)于小于穿透厚度的金屬板材，其對(duì)接坡口一般加工成“I”型；對(duì)于大于一次焊透厚度(8mm)的金屬板材，一般采用“Y”坡口。

但，傳統(tǒng)的“Y”型坡口，由于在加工過(guò)程中，鈍邊高度不容易準(zhǔn)確測(cè)量，會(huì)導(dǎo)致局部地方鈍邊高度超標(biāo)，即使鈍邊高度不超標(biāo)，筒體在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生縱向竄動(dòng)，一般情況下人們認(rèn)為等離子弧很窄，沒(méi)有寬度，但實(shí)際上等離子弧是有一定寬度，所以在焊接過(guò)程中會(huì)熔掉非鈍邊坡口上的材料，導(dǎo)致焊接厚度的增加。所以一旦筒體發(fā)生竄動(dòng)，焊炬不能及時(shí)跟隨移動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生弧柱偏移焊道，從而使焊接厚度增加，產(chǎn)生未焊透、氣孔等缺陷，甚至使焊接過(guò)程中斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明方法正是為了克服上述現(xiàn)有等離子焊存在的缺陷和不足而提供一種保證已焊焊縫和熱影響區(qū)能有效得到保護(hù)，焊接質(zhì)量好、焊接效率高并節(jié)省保護(hù)氣體和減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度的等離子焊焊接容器筒體環(huán)縫的方法。

本發(fā)明方法是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明方法是在等離子焊機(jī)頭上加裝了瞄準(zhǔn)焊道的激光頭，在已焊焊縫的正面設(shè)有上大保護(hù)罩，焊縫的背面設(shè)有下大保護(hù)罩，在容器筒體內(nèi)設(shè)有能使下大保護(hù)罩隨時(shí)對(duì)準(zhǔn)焊縫的工裝，容器筒體對(duì)接環(huán)縫采用新“Y”型坡口，達(dá)到自動(dòng)連續(xù)完成容器筒體環(huán)焊縫的焊接。