PatViewer专利搜索

一种炉管局部高温锻造焊接方法

发明公布  在审
申请(专利)号:CN201811346706.8国省代码:山东 37
申请(专利权)人:烟台慕迪工业技术有限公司
温馨提示:Ctrl+D 请注意收藏,详细著录项请首页检索查看。 Please note the collection. For details, please search the home page.

摘要:
一种炉管局部高温锻造焊接方法,包括步骤:1)炉管切割,对炉管的焊接部位进行切除,使切除位置形成待焊接的端头;2)端头打磨,通过角磨机采用1~2mm的角磨片对待焊接的端头部位进行打磨;3)加热处理,使用热源对打磨后的端头部位进行加热,控制焊接部位的温度为570℃~630℃;4)敲击锻造,撤掉热源后立即采用锻造装置,对加热后的焊接部位进行敲击锻造;5)端头焊接,对锻造后的焊接部位进行对称焊接。本发明使旧炉管金属表面析出碳化物的粗大晶粒发生扭曲变形,在一定深度范围内变得更加密实,从而产生较大的抗拉强度,使金属能够有效地吸收和化解在焊接过程中产生的收缩应力,提高金属的抗裂性,增强了炉管的可焊性。

主权项:
1.一种炉管局部高温锻造焊接方法,其特征在于:所述焊接方法包括以下步骤:1)炉管切割,对炉管的焊接部位进行切除,使切除位置形成待焊接的端头;2)端头打磨,通过角磨机采用1~2mm的角磨片对待焊接的端头部位进行打磨;3)加热处理,使用热源对打磨后的端头部位进行加热,控制焊接部位的温度为570℃~630℃;4)敲击锻造,撤掉热源后立即采用锻造装置,对加热后的焊接部位进行敲击锻造;5)端头焊接,对锻造后的焊接部位进行焊接。


说明书

一种炉管局部高温锻造焊接方法

技术领域

本发明涉及一种炉管局部高温锻造焊接方法,属于焊接技术领域。

背景技术

目前,高温合金材料在使用过程中一个最显著的特点是:随着温度的升高直至到
达工作温度830℃-890℃并且长期使用,在这个温度区间材料中的碳化物从最初工作的10
小时-1000小时即完成沿金属晶界的偏析,使用时间越长碳化物的析出从最初的小块向连
贯性大块碳化物转变,正是由于碳化物的析出才是研究这种材料的最终目的,碳化物的析
出使得材料在耐高温过程中更加稳定。

随着材料的服役过程的增加,碳化物不断析出,材料的可焊性变得越来越差,主要
是因为材料的金属晶界聚集了大量的碳化物,抗拉强度变得很差,只要材料在受到焊接收
缩应力或其他拉应力的作用下极易沿晶界开裂,另外材料本身的热导性差造成了材料的膨
胀系数大导热系数小的特性,更导致了材料的裂纹倾向。参见图1,新材料的可焊接性是非
常良好的,只是炉管材料随着服役时间的增加,而炉管金属表面的析出物会逐步增加,其与
新炉管焊接时靠近旧炉管的一侧就会出现在热影响区沿晶界开裂。

参见图2,使用一段时间后的炉管表面的组织晶粒由于碳化物的析出变得异常粗
大,导致抗拉强度等的机械性能下降,这就是新旧炉管焊接过程中遇到的开裂的主要原因。
传统的焊接方法把切掉的炉管的端头用氩弧焊的电弧对坡口用100A-120A的电流、不加填
充金属进行熔化后重新结晶,冷却至室温后再进行PT检验,检测的结果可以说明金属的可
焊性,如果检测结果为一级或者极少量的长度不超过1mm的裂纹,说明金属的可焊性较好,
如果裂纹较严重,这就说明金属的可焊性非常差。当整个坡口在氩弧焊的电弧高温下会发
生燃烧或者产生喷雾状的飞溅时,金属已经不具备可焊接性。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足,提供一种炉管局部高温锻造焊接方法, 使金属
炉管能够有效地吸收和化解在焊接过程中产生的收缩应力,提高金属炉管的抗裂性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种炉管局部高温锻造焊接方法,所
述焊接方法包括以下步骤:

1)炉管切割,对炉管的焊接部位进行切除,使切除位置形成待焊接的端头;

2)端头打磨,通过角磨机采用1~2mm的角磨片对待焊接的端头部位进行打磨;

3)加热处理,使用热源对打磨后的端头部位进行加热,控制焊接部位的温度为570
℃~630℃;

4)敲击锻造,撤掉热源后立即采用锻造装置,对加热后的焊接部位进行敲击锻造;

5)端头焊接,对锻造后的焊接部位进行焊接。

作为一种炉管局部高温锻造焊接方法的优选方案,所述步骤3)中,所述热源采用
炔、氧焰或者电阻加热带。

作为一种炉管局部高温锻造焊接方法的优选方案,所述步骤4)中,所述锻造装置
采用手锤或者风镐头,手锤或者风镐头上包裹有奥氏体合金。

作为一种炉管局部高温锻造焊接方法的优选方案,所述步骤4)中,采用锻造装置
将待焊接部位的坡口周围50~70mm范围内进行均匀的锻造。

作为一种炉管局部高温锻造焊接方法的优选方案,所述步骤4)中,焊接部位的锻
造深度为3~5mm。

作为一种炉管局部高温锻造焊接方法的优选方案,所述步骤5)中还包括,对锻造
后的待焊接部位进行PT检验,对检测出的焊接部位坡口裂纹进行清理。

作为一种炉管局部高温锻造焊接方法的优选方案,所述步骤5)中还包括,对炉管
内95-105mm处采用粘贴纸张的方式封堵,并进行局部充氩背衬保护。

作为一种炉管局部高温锻造焊接方法的优选方案,所述步骤5)中还包括,将待焊
接的端头进行区域均分,并对均分后的端头采用对称的方式进行焊接,焊接息弧后对焊道
进行敲击。

本发明的有益效果是:通过炉管切割、端头打磨、加热处理、敲击锻造和端头焊接
等工序,使用热源对打磨后的端头部位进行加热,控制焊接部位的温度为570℃~630℃,使
旧炉管金属表面析出碳化物的粗大晶粒发生扭曲变形,在一定深度范围内变得更加密实,
从而产生较大的抗拉强度,使金属能够有效地吸收和化解在焊接过程中产生的收缩应力,
提高金属的抗裂性,增强了炉管的可焊性。

附图说明

图1为背景技术中述及的新炉管材料的金相图;

图2为背景技术中述及的使用后的炉管材料金相图;

图3为本发明实施例的炉管局部高温锻造焊接方法流程图;

图4为采用本发明实施例的技术方案处理前的炉管金相图;

图5为采用本发明实施例的技术方案处理后的炉管金相图;

图6为本发明实施例采用对称的方式进行焊接示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明
的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发
明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不
违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个
相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图3、图4和图5,本实施例提供的一种炉管局部高温锻造焊接方法,焊接方法
包括以下步骤:

S1:炉管切割,对炉管的焊接部位,使切除位置形成待焊接的端头;

S2:端头打磨,通过角磨机采用1~2mm的角磨片对待焊接的端头部位进行打磨;

S3:加热处理,使用热源对打磨后的端头部位进行加热,控制焊接部位的温度为
570℃~630℃;

S4:敲击锻造,撤掉热源后立即采用锻造装置,对加热后的焊接部位进行敲击锻
造;

S5:端头焊接,对锻造后的焊接部位进行焊接。

本方法的一个实施例中,焊接采用氩弧焊接,焊前主要准备工具有:角磨机;1-
1.2mm切片;1.5-2磅尖圆顶抛锤,小圆顶的半径应为3mm左右(或用气动小风镐);氩弧焊机
一台套,此焊机为带衰减的专业氩弧焊机;氩气表、氩气带若干。焊前进行一次PT检验,若发
现有问题,先把端头坡口的小裂纹处理干净在进行焊接。焊接前把背衬气体充分考虑好,因
为整个炉管系统较大,不可能整个系统充入氩气进行焊接,因此最好的方法是在炉管内
100mm左右粘贴容易碳化的纸张来进行封堵,局部充氩背衬保护。

本实施例涉及的PT检验,具体的,氩弧焊重熔后的PT检验是一个评定炉管可焊接
性的重要指标。其方法为:把切掉的炉管的端头用氩弧焊的电弧对坡口用100A-120A的电
流、不加填充金属进行熔化后重新结晶,冷却至室温后再进行PT检验,检测的结果可以说明
金属的可焊性,如果检测结果为一级或者极少量的长度不超过1mm的裂纹,说明金属的可焊
性较好,如果裂纹较严重,这就说明金属的可焊性非常差。当整个坡口在氩弧焊的电弧高温
下会发生燃烧或者产生喷雾状的飞溅时,金属已经不具备可焊接性。

待焊接炉管的成分如下表:

成分
C
Si
Mn
P
S
Mo

0.35-0.45
1.00-2.00
1.00-2.00
≤0.30
≤0.30
≤0.50
成分
Cr
Ni
Nb




24.0-28.0
33.0-37.0
0.80-1.50


具体的,炉管切除后的打磨,打磨采用角磨机进行打磨,但是角磨片要用1-1.2mm
的切片进行,防止局部打磨的温度过高。因为旧炉管在打磨过程中由于局部温度过高会产
生裂纹,这类裂纹也是由于晶界的碳化物析出后,受热不均匀产生的晶界开裂。采用加热法
进行锻造。使用炔、氧焰或者电阻加热带进行加热,由于火焰加热不能对整个坡口均匀加
热,因此是局部高温锻造,敲击加压过程一般采用抛锤或气动小风镐,在锻造前要把手锤或
者风镐头加上一层奥氏体合金在进行锻造。加热温度一般在570℃-630℃范围,加热后,撤
掉火焰快速用手锤或者小风镐对加热处经行敲击锻造,直至把坡口周围50-70mm范围内均
匀的锻造完成,锻造的深度一般在3-5mm,此过程结束。

参见图6,将待焊接的端头进行区域均分,并对均分后的端头采用对称的方式进行
焊接。通过组对和点焊,焊缝间隙根据焊丝直径来定,一般为焊丝直径的φ+1-1.5mm,点焊
的位置一般为(1.2.3点),在第4点开始焊接。采用对称焊接,先焊接a区,再焊接b区,然后焊
接c区,最后焊接d区。多层多道焊接以此类推。

采用本实施例的方法,在焊接时,还要注意,因为服役的旧炉管的强度已经有了变
化,因此要求再选焊接材料时一般要选镍基焊材。焊接时需要采用较特殊的焊接工艺:对称
焊、小规范、收弧点要多加焊丝使其凸起、息弧后要对焊道进行敲击等。具体的,打底层结束
后,在焊接填充层时要先在贴着旧炉管一侧进行焊接,最后焊接与新炉管一侧。每次焊接
80-100mm后停弧,立即用抛锤或小型气动风镐进行敲击锻造消除应力,减少裂纹倾向。

焊接后可采用射线探伤(RT)Ⅱ以上合格,渗透探伤(PT)Ⅰ级合格。最后进行气密检
验,试验压力可按照设计压力进行,或者是工作压力的 1.2-1.5倍。

对某石化制氢转化炉下集合管的焊接以及下集合管的加强接头的焊接,采用本实
施例局部高温锻造法,设备稳定运行时间显著增加。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实
施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存
在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范...

=>>详细说明书全文请进入首页检索查看

图1
©2018 IPPH.cn   PatViewer·专利搜索
主办单位:知识产权出版社有限责任公司  咨询热线:01082000860-8588
浏览器:IE9及以上、火狐等  京ICP备09007110号 京公网安备 11010802026659号