一种高精度接管装焊方法及辅助焊接装置与流程

1.本发明涉及一种高精度接管装焊方法及辅助焊接装置，属于压力容器设备技术领域。


背景技术：

2.大型石油、化工、核电用压力容器、换热器产品，在设备筒体的外壁装焊小接管，用于工作压力、工作温度、水位等测量。这些接管的装焊定位要求比较高，尺寸公差、形位公差严格。
3.尤其在核岛主设备制造过程中，技术要求更加严格，要求接管与接管安装孔具有高同轴精度，并且，除对接管装焊尺寸精度要求极高外，对接管焊接质量要求更高。
4.受冷作加工精度、焊接变形等综合因素的影响，常规的接管装焊工艺，无法满足产品接管装焊要求，导致施工现场无法准确安装。
5.此外，压力容器、换热器类产品在制造厂均为卧式制造，通过装配、焊接滚轮架实现设备方位的调整，制造过程中存在筒体外壁接管磕碰、撞伤等风险，接管更换既要保证焊缝质量、又要保证接管焊后尺寸公差，现有的焊接方式在接管更换再焊成功率较低。
6.由于上述原因，本发明人对现有的接管装焊方法进行研究，提出一种接管装焊定位精度高、焊接质量好的装焊方法。


技术实现要素：

7.为了克服上述问题，本发明人进行了深入研究，设计出一种高精度接管装焊方法，该方法包括以下步骤：
8.s1、在待焊体1外壁堆焊出隔离层2，在隔离层2位置钻孔形成接管4安装孔11；
9.s2、根据接管4安装孔11内径制作衬套3，根据衬套3内径对接管4底部初步加工，使得接管4底部能够插入衬套3中；
10.s3、将衬套3焊接在接管4安装孔11中；
11.s4、将接管4底部插入衬套3中，并将接管4与隔离层2焊接；
12.s5、在接管4中心位置打孔形成接管孔41，接管孔41孔径与接管安装孔11相匹配。
13.在一个优选的实施方式中，s2中，所述衬套3为筒体，衬套3的外径与接管孔41孔径匹配。
14.在一个优选的实施方式中，所述接管4包括主体段42、过渡段43和插入段44，所述主体段42为柱体，主体段42的外径大于接管孔41，
15.所述插入段44为柱体，其外径与衬套3内径相匹配，插入段44与主体段42之间为锥形的过渡段43。
16.在一个优选的实施方式中，s3中，将衬套3顶端与隔离层2内侧焊接，从而将衬套3焊接在接管4安装孔11中，焊接后，形成的焊缝31与隔离层2顶端平齐。
17.在一个优选的实施方式中，焊接前，衬套3顶部距离隔离层2顶面2～3mm，
18.在一个优选的实施方式中，s4中，焊接时，插入段44顶端与隔离层2顶端之间具有0～2mm间隙。
19.在一个优选的实施方式中，s5中，所述接管孔41的孔径与接管4安装孔11孔径相同，通过打孔，使得接管4上下贯穿，且衬套3与隔离层2脱离。
20.在一个优选的实施方式中，该方法还具有步骤s6、对焊接部位进行焊缝检测。
21.本发明还提供了一种高精度接管装焊辅助焊接装置，用于将接管4焊接在待焊体1上，
22.在待焊体1外壁具有隔离层2，接管4安装孔11设置在隔离层2位置，
23.在隔离层2中设置有筒体的衬套3，接管4包括接管主体段42、过渡段43和插入段44，
24.所述接管主体段42为柱体，接管主体段42的外径大于接管孔41，
25.所述插入段44为柱体，其外径与衬套3内径相匹配，插入段44与接管主体段42之间为锥形的过渡段43，
26.所述过渡段43与隔离层2之间焊接后，在接管4中心位置打孔，使得孔径与接管4安装孔11孔径相同。
27.在一个优选的实施方式中，所述衬套3焊接在接管4安装孔11中。
28.本发明所具有的有益效果包括：
29.(1)利用衬套巧妙解决了接管装焊定位精度的问题；
30.(2)接管焊后加工接管中心孔，可有效避免接管根部焊接质量问题，有效保证接管的装焊尺寸精度；
31.(3)既保证了产品质量，又提高了接管装焊效率。
附图说明
32.图1示出根据本发明一种优选实施方式的高精度接管装焊方法中隔离层结构示意图；
33.图2示出根据本发明一种优选实施方式的高精度接管装焊方法中接管结构示意图；
34.图3示出根据本发明一种优选实施方式的高精度接管装焊方法中衬套装焊示意图；
35.图4示出根据本发明一种优选实施方式的高精度接管装焊方法中接管焊装后示意图；
36.图5示出根据本发明一种优选实施方式的高精度接管装焊方法中接管打孔形成接管孔后示意图。
37.附图标号说明：
38.1-待焊体；
39.2-隔离层；
40.3-衬套；
41.4-接管；
42.11-安装孔；
43.31-焊缝；
44.41-接管孔；
45.42-主体段；
46.43-过渡段；
47.44-插入段。
具体实施方式
48.下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
49.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
50.根据本发明提供的一种高精度接管装焊方法，该方法包括以下步骤：
51.s1、在待焊体1外壁堆焊出隔离层2，在隔离层2位置钻孔形成接管安装孔11，如图1所示；
52.s2、根据接管安装孔11内径制作衬套3，根据衬套3内径对接管4底部初步加工，使得接管4底部能够插入衬套3中；
53.s3、将衬套3焊接在接管安装孔11中；
54.s4、将接管4底部插入衬套3中，并将接管4与隔离层2焊接；
55.s5、在接管4中心位置打孔形成接管孔41，接管孔41孔径与接管安装孔11相匹配。
56.在本发明中，通过在待焊体1外壁堆焊隔离层2，用于衬套3定位，实现待焊体1与接管4的过渡衔接，从而提高定位精度。
57.所述待焊体1可以为筒体，也可以为形状不规则的零件，进一步优选地，所述待焊体1为压力容器的筒体，更优选为核电压力容器的筒体，所述高精度接管装焊方法用于核电压力容器的接管焊接。
58.在一个优选的实施方式中，s1中，在待焊体1外壁确定接管装焊位置线，为提高接管的定位精度，可利用机床辅助划线，并根据接管外径尺寸、焊脚尺寸确定隔离层堆焊的区域。
59.在本发明中，所述堆焊可以采用手工焊，也可以采用自动焊接或机械焊接，对此不作限定。
60.在本发明中，堆焊出隔离层再焊接，相对于直接焊接在筒体上，可以解决接管的精度问题，先完成接管的中心孔加工，再进行接管与待焊体的装配、焊接，在接管焊接过程中会发生变形，倾斜的情况，导致尺寸精度不高，堆焊出隔离层后再进行焊接，可以降低焊接形变，从而提高尺寸精度。
61.并且，堆焊出隔离层再焊接，可降低接管装焊后，中心孔的加工难度。
62.在一个优选的实施方式中，堆焊出隔离层后对隔离层进行探伤检测和磁粉检测，对隔离层的堆焊质量进行有效验证。
63.更优选地，在探伤检测和磁粉检测之前，对隔离层顶面进行打磨，使得隔离层顶面呈现金属光泽，以提高检测结果准确性。
64.根据本发明一个优选的实施方式，所述隔离层2有效厚度大于等于5mm，通过大量实践发现，若隔离层太薄，后续焊接待焊体1与接管焊接时，容易对待焊体母材造成影响，降低母材的性能。
65.根据本发明一个实施方式，s2中，所述衬套3为筒体，如图2所示，衬套3的外径与接管孔41孔径匹配，更优选地，衬套3的外径与接管孔41孔径的装配间隙在0.02～0.05mm，从而保证了衬套3与接管安装孔11的同心度。
66.在一个优选的实施方式中，衬套3的壁厚大于5mm，当壁厚小于5mm时，在进行衬套3端部与隔离层焊接时，存在变形的风险，可能造成接管4插入困难，或者接管4与衬套间间隙过大，影响装配精度。
67.根据本发明一个优选的实施方式，衬套表面粗糙度优于ra3.2，以保证装配间隙，衬套外径加工时与孔11内径配做，装配间隙越小，定位越精准，粗糙度过大会影响衬套的装配及后续取出。
68.根据本发明，所述接管4包括主体段42、过渡段43和插入段44，其截面如图2所示，所述主体段42为柱体，主体段42的外径大于接管孔41，
69.所述插入段44为柱体，其外径与衬套3内径相匹配，插入段44与主体段42之间为锥形的过渡段43。
70.在一个优选的实施方式中，插入段44的外径与衬套3内径的配合间隙在0.02～0.05mm。
71.在一个优选的实施方式中，插入段44插入衬套3的深度大于50mm，以保证接管4与待焊体1之间的竖直度。
72.在一个优选的实施方式中，插入段44外表面的粗糙度优于ra3.2，以保证装配间隙，提高装备精准度。
73.根据本发明，所述接管4可选用实心接管，也可预钻接管中心孔，预钻中心孔时，中心孔的孔径小于插入段的外径。
74.s3中，将衬套3顶端与隔离层2内侧焊接，从而将衬套3焊接在接管4安装孔11中，焊接后，形成的焊缝31与隔离层2顶端平齐，如图3所示。
75.更优选地，焊接前，衬套3顶部距离隔离层2顶面2～3mm，以实现衬套的固定，衬套3顶部距离隔离层2顶面距离过小，会造成衬套与隔离层间焊脚过小，衬套3顶部距离隔离层2顶面距离过大，则增加堆焊的工作量，浪费成本。
76.根据本发明一个优选的实施方式，s4中，焊接时，插入段44顶端高于隔离层2顶端0～2mm，如图4所示，以保证焊接强度和四周间隙焊接均匀度。
77.在一个优选的实施方式中，s4中，焊接时，先进行点焊将接管4与隔离层2之间固定，然后检测接管相对待焊体1的垂直度，若出现倾斜，根据倾斜位置调整焊接起弧位置，从而提高接管相对待焊体1的垂直度。
78.根据本发明，s5中，所述接管孔41的孔径与接管4安装孔11孔径相同，通过打孔，使得接管4上下贯穿，且衬套3与隔离层2脱离，去除衬套，如图5所示。
79.在本发明中，先将接管与待焊体进行焊接，再对接管进行打孔，相比于直接焊接打好孔的接管，能够极大的降低接管焊接变形程度，从而保证焊接后的精度以及保证焊接质量。
80.进一步优选地，对接管孔41内壁进行修磨，使其圆滑。
81.根据本发明，该方法还具有步骤s6、对焊接部位进行焊缝检测。
82.优选地，通过体积检测和表面检测进行，体积检测和表面检测均为焊缝常用检测方式，在本发明中对其具体过程不做赘述，体积检测优选超声波检测、表面检测优选磁粉检测，
83.根据本发明，所述方法还包括对磕碰接管的更换过程，该过程包括：
84.s7、切除隔离层上方的原磕碰接管；
85.s8、重复s2～s5完成接管装焊。
86.优选地完成装焊后重复s6进行焊缝检测。
87.本发明还提供了一种高精度接管装焊辅助焊接装置，用于将接管4焊接在待焊体1上，
88.在待焊体1外壁具有隔离层2，接管4安装孔11设置在隔离层2位置，
89.在隔离层2中设置有筒体的衬套3，接管4包括接管主体段42、过渡段43和插入段44，
90.所述接管主体段42为柱体，接管主体段42的外径大于接管孔41，
91.所述插入段44为柱体，其外径与衬套3内径相匹配，插入段44与接管主体段42之间为锥形的过渡段43，
92.所述过渡段43与隔离层2之间焊接后，在接管4中心位置打孔，使得孔径与接管4安装孔11孔径相同。
93.在一个优选的实施方式中，所述衬套3焊接在接管4安装孔11中。
94.在一个优选的实施方式中，所述衬套3的外径与接管孔41孔径匹配，更优选地，衬套3的外径与接管孔41孔径的装配间隙在0.02～0.05mm。
95.在一个优选的实施方式中，衬套3的壁厚大于5mm。
96.在一个优选的实施方式中，衬套表面粗糙度优于ra3.2。
97.在一个优选的实施方式中，将衬套3顶端与隔离层2内侧焊接，从而将衬套3焊接在接管4安装孔11中，焊接后，衬套3焊缝与隔离层2顶端平齐。
98.在一个优选的实施方式中，插入段44的外径与衬套3内径的配合间隙在0.02～0.05mm。
99.在一个优选的实施方式中，插入段44插入衬套3的深度大于50mm。
100.在一个优选的实施方式中，插入段44外表面的粗糙度优于ra3.2。
101.在一个优选的实施方式中，焊接前，衬套3顶部距离隔离层2顶面2～3mm，
102.插入段44顶端与隔离层2顶端之间具有0～2mm间隙。
103.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
104.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普
通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
105.以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种高精度接管装焊方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：s1、在待焊体(1)外壁堆焊出隔离层(2)，在隔离层(2)位置钻孔形成接管(4)安装孔(11)；s2、根据接管(4)安装孔(11)内径制作衬套(3)，根据衬套(3)内径对接管(4)底部初步加工，使得接管(4)底部能够插入衬套(3)中；s3、将衬套(3)焊接在接管(4)安装孔(11)中；s4、将接管(4)底部插入衬套(3)中，并将接管(4)与隔离层(2)焊接；s5、在接管(4)中心位置打孔形成接管孔(41)，接管孔(41)孔径与接管安装孔(11)相匹配。2.根据权利要求1所述的高精度接管装焊方法，其特征在于，s2中，所述衬套(3)为筒体，衬套(3)的外径与接管孔(41)孔径匹配。3.根据权利要求1所述的高精度接管装焊方法，其特征在于，所述接管(4)包括主体段(42)、过渡段(43)和插入段(44)，所述主体段(42)为柱体，主体段(42)的外径大于接管孔(41)，所述插入段(44)为柱体，其外径与衬套(3)内径相匹配，插入段(44)与主体段(42)之间为锥形的过渡段(43)。4.根据权利要求1所述的高精度接管装焊方法，其特征在于，s3中，将衬套(3)顶端与隔离层(2)内侧焊接，从而将衬套(3)焊接在接管(4)安装孔(11)中，焊接后，形成的焊缝(31)与隔离层(2)顶端平齐。5.根据权利要求1所述的高精度接管装焊方法，其特征在于，焊接前，衬套(3)顶部距离隔离层(2)顶面2～3mm。6.根据权利要求1所述的高精度接管装焊方法，其特征在于，s4中，焊接时，插入段(44)顶端与隔离层(2)顶端之间具有0～2mm间隙。7.根据权利要求1所述的高精度接管装焊方法，其特征在于，s5中，所述接管孔(41)的孔径与接管(4)安装孔(11)孔径相同，通过打孔，使得接管(4)上下贯穿，且衬套(3)与隔离层(2)脱离。8.根据权利要求1所述的高精度接管装焊方法，其特征在于，该方法还具有步骤s6、对焊接部位进行焊缝检测。9.一种高精度接管装焊辅助焊接装置，用于将接管(4)焊接在待焊体(1)上，其特征在于，在待焊体(1)外壁具有隔离层(2)，接管(4)安装孔(11)设置在隔离层(2)位置，在隔离层(2)中设置有筒体的衬套(3)，接管(4)包括接管主体段(42)、过渡段(43)和插入段(44)，所述接管主体段(42)为柱体，接管主体段(42)的外径大于接管孔(41)，所述插入段(44)为柱体，其外径与衬套(3)内径相匹配，插入段(44)与接管主体段(42)之间为锥形的过渡段(43)，所述过渡段(43)与隔离层(2)之间焊接后，在接管(4)中心位置打孔，使得孔径与接管(4)安装孔(11)孔径相同。10.根据权利要求9所述的高精度接管装焊辅助焊接装置，其特征在于，所述衬套(3)焊
接在接管(4)安装孔(11)中。

技术总结
本发明公开了一种高精度接管装焊方法及辅助焊接装置，该方法包括以下步骤：在待焊体外壁堆焊出隔离层，在隔离层位置钻孔形成接管安装孔；根据接管安装孔内径制作衬套，根据衬套内径对接管底部初步加工，使得接管底部能够插入衬套中；将衬套焊接在接管安装孔中；将接管底部插入衬套中，并将接管与隔离层焊接；在接管中心位置打孔形成接管孔，接管孔孔径与接管安装孔相匹配。本发明公开的高精度接管装焊方法，可有效避免接管根部焊接质量问题，并有效保证接管的装焊尺寸精度。效保证接管的装焊尺寸精度。效保证接管的装焊尺寸精度。


技术研发人员：魏占超 林海燕 于均刚 王楠 张慧 魏利 孙鹤伟 侯世豪
受保护的技术使用者：哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/7/7