應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法

應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法由中油吉林化建工程有限公司完成的工法01形成原因操作原理質量控制工法特點材料設備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應用實例效益分析榮譽表彰目錄0908010基本信息《應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法》是由中油吉林化建工程有限公司完成的工法；作者分別是張洪闖、許秀麗、徐龍杰、李季、白寶剛；該工法適用于碳鋼板厚度在8~20毫米或低合金高強鋼、耐熱鋼、不銹鋼厚度在8~16毫米對接焊縫，不開坡口、正反面各焊一遍即成，正面焊熔深達到焊件厚度的40%~60%，反面焊熔深達到焊件厚度的60%~70%。《應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法》主要的工法特點是：成本低、焊縫質量高、生產效率高、勞動條件好、操作簡便。2009年10月19日，《應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法》被中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部評定為2007~2008年度升級版國家一級工法。形成原因形成原因隨著煉油、石化等行業(yè)的發(fā)展，壓力容器設備逐步向大型化、有色金屬、超厚板方向發(fā)展，耐高溫、高壓、抗腐蝕等各類新型材料不斷應用到化工容器中，隨之對容器的制作提出了更高的要求。中油吉林化建設備制造公司于1994年創(chuàng)立大型容器應用懸空雙面埋弧自動焊工藝，通過近幾年對懸空雙面埋孤自動焊工藝進行不斷完善，在原工法只適用碳鋼和低合金鋼的基礎上，通過各種工藝試驗和工程實踐，又成功地開發(fā)應用了耐熱鋼、低溫鋼、不銹鋼及復合鋼板等材料的焊接；施焊厚度范圍由原來的20毫米擴大到62毫米；焊接質量有了進一步提高；應用范圍也由單一的工廠化制造，擴大為既適用于工廠化制造又適用于現(xiàn)場大型容器組焊。中油吉林化建工程有限公司在工程經驗的基礎上完成了《應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法》。

工法特點工法特點《應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法》具備以下的特點：由于母材不開坡口或采用專有的特殊坡口形式，合理的工藝規(guī)范，實現(xiàn)不清根、不用手工填充的全自動焊工藝，比傳統(tǒng)手工焊焊接減少人員投入2/3，是普通埋弧焊工藝方法效率的3~5倍。同時填充金屬量減少，焊接層數(shù)少，減少焊接材料消耗及機械費用，可比普通埋弧自動焊成本節(jié)約40%左右。因為熔渣的保護，熔化金屬不與空氣接觸，焊縫金屬中含氮量降低，僅為手工電弧焊的十分之一，因而提高了焊縫金屬的塑性和韌性，而且熔池金屬凝固較慢，減少了焊縫中產生氣孔、裂紋的可能性。焊接工藝參數(shù)通過自動調節(jié)保持穩(wěn)定，因此焊縫幾何尺寸穩(wěn)定，焊工操作技術要求不高，焊縫外觀成形美觀，焊縫的化學成分比較均衡、穩(wěn)定，力學性能好，焊縫內部質量高且均勻一致，提高了焊縫質量。由于減少了開坡口的工序，對于厚板采用特殊的臺式組合型坡口，坡口加工難度不高，正反面各焊一遍，填充金屬量減少，焊接層數(shù)少，而且不需清根打磨，焊接一次合格率很容易達到98%以上，焊接返修少，是普通埋孤焊工藝方法效率的3~5倍，有利于保證施工進度，提高了焊接效率。由于取消了清根打磨的環(huán)節(jié)，杜絕了浪費，環(huán)境污染和清根對操作人員身體的損害；埋孤自動焊是機械化操作，勞動強度低；埋弧焊弧光不外露，沒有弧光輻射，沒有飛濺。安全作業(yè)環(huán)境好，焊工疲勞程度降低。操作原理適用范圍工藝原理工藝流程操作要點操作原理適用范圍《應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法》主要適用于碳鋼板厚度在8~20毫米或低合金高強鋼、耐熱鋼、不銹鋼厚度在8~16毫米對接焊縫，不開坡口、正反面各焊一遍即成，正面焊熔深達到焊件厚度的40%~60%，反面焊熔深達到焊件厚度的60%~70%。如厚度再增加4~10毫米時，可以采用留8~10毫米鈍邊，小坡口、0~1毫米間隙，雙面各焊接1~2遍即可；普低鋼厚度在30~60毫米或不銹鋼厚度在20~60毫米范圍內，可以采用特殊的臺式組合型坡口，不加焊劑墊或墊板、間隙0~1毫米、不清根、不用手工焊填充、正反面全部實現(xiàn)埋弧焊接（多層焊接）的工藝方法，筒體直徑不小于1米。

工藝原理埋弧焊是以電孤作為熱源的機械化焊接方法。埋弧焊由4個部分組成：焊接電源接在導電嘴和工件之間用來產生電??；焊絲由送絲機構和導出嘴送入焊接區(qū)；顆粒狀焊劑由焊劑漏斗經軟管均勻地堆敷到焊接接口區(qū)；焊絲及送絲機構、焊劑漏斗和焊接控制盤等通常裝在一臺小車上，以實現(xiàn)焊接電弧的移動。應用不開坡口不留間隙懸空雙面埋弧自動焊工藝現(xiàn)場焊接大型容器，關鍵是解決如何保證裝配間隙不大于1毫米和在焊接過程中如何保證焊接工藝參數(shù)基本不變使電弧穩(wěn)定燃燒兩個問題。

裝配間隙不大于1毫米，其裝配面的平面度公差應按裝配最大間隙等于兩裝配面最大上偏差之和減兩裝配面最大下偏差之和計算。設最大上偏差為ΔX，最大下偏差為-ΔX，則：（ΔX+ΔX）-（+ΔX-ΔX）=1毫米；ΔX=0.25毫米；即裝配面的平面度公差為±0.25毫米。該工法采用高精度吸附式軌道作為氣割小車靠模，同時對板料進行精密切割，通過精細加工達到尺寸精確，在卷制過程中的精準操作和精心組對，達到縱縫組對零間隙0~1毫米，環(huán)縫組對零間隙，最大不超過1毫米。為了保證焊接工藝參數(shù)基本不變和維持電弧穩(wěn)定燃燒，該工法采用高精度吸附式軌道作自動焊小車（加導向器）靠模，保證了焊嘴與裝配縫的水平距離；小車在筒體上的軌道上或在筒體上運行施焊不受筒體不圓度的影響，保證了焊嘴與裝配縫在豎直方向的距離始終不變。工藝流程1.工藝程序（下圖所示）由于不開坡口不留間隙懸空雙面埋弧自動焊對裝配間隙要求精度較高因此必須有一套適合這一要求的施工程序和工藝。該工法要求按下列施工工序流程圖作業(yè)。

工藝程序圖2.下料鋼板卷筒前對角線公差應控制在小于1毫米。氣割面氣割支線度公差應盡可能控制在±0.25毫米，不得超過±0.5毫米；平面度公差控制在±0.25毫米。

劃線工具：Φ0.2或Φ0.3鋼線、緊線器、鋼卷尺、12千克彈簧秤，2米長鋼板尺、直角尺、劃針、樣沖和手錘。

劃線要點：1）將鋼板放置于號料平臺（或胎架）上；2）號料確定下料輪廓線的四個頂點并打上沖眼；操作要點1.埋弧自動焊機要有自己單獨的電源，以避免電壓波動，影響焊接質量。2.裝配間隙要確保小于1毫米。3.要盡量放置裝配縫焊前生銹和進入顆粒狀砂土等雜物，如有銹蝕及灰塵應設法清除。4.吸附軌道安置時不得用手錘直接敲打，一以免破壞軌道精度。施焊前應認真檢查導向裝置；調整好導向裝置與軌道間隙。

5.防風工作臺在現(xiàn)場只焊接同一種直徑的設備，防風工作臺可不帶升降機構，但應能沿軌道移動并能牢固定作臺底部應略高于筒體外圓的最高點，在平臺底部開長方形孔，以便自動焊小車在筒體位。工上施焊。防風工作棚內應具有擺放焊劑回收機、自動焊小車及其他工具的位置，并有可供四人操作的空間。防風工作棚的行走輪可采用鋼板焊接。防風工作臺支腳要有足夠的強度和剛度。

6.材料設備設備材料材料設備材料《應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法》所用材料為碳鋼、低合金高強鋼、耐熱鋼、不銹鋼等，筒體直徑不小于1米的容器對接焊縫可全部采用，碳鋼板厚度在8-20毫米或低合金高強鋼、耐熱鋼、不銹鋼厚度在8~16毫米對接焊縫中，不開坡口、正反面各焊一遍即可；厚度再增加4~10毫米時，可以采用留8~10毫米鈍邊，小坡口、不留間隙，雙面各焊接1~2遍即可；普低鋼厚度在30~60毫米或不銹鋼厚度在20~60毫米范圍內，可以采用特殊的臺式組合型坡口，不加焊劑墊或墊板、不預留間隙、不清根、不用手工焊填充、正反面全部實現(xiàn)埋弧焊接（多層焊接）的工藝方法。

設備現(xiàn)場所需機械設備見下表。質量控制質量控制《應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法》的質量控制要求如下：1.規(guī)范標準焊接工藝評定的試件尺寸、試驗項目及合格標準等，必須按照《鋼制壓力容器焊接工藝評定》JB4708-2000的規(guī)定執(zhí)行。2.執(zhí)行廠質量目標，無損檢測一次合格率不低于90%。3.技術措施和管理措施施工中要嚴格遵守該工法所制定的工序流程，施工前要認真檢查機械化和工裝，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。設備制造的全過程按照全面質量管理的要求開展自檢互檢和質量分析活動，不合乎要求的工件不得進入下道工序。焊縫按要求進行射線探傷。需要返修的的部位返修前應作焊接返修工藝卡，返修工作由合格的焊工擔任。檢查員重點對進入卷筒前的板料尺寸和組對間隙進行嚴格檢查。檢驗標準見下表。檢驗工具：支線度、平面度，組對間隙采用塞尺和直尺，其他項目使用鋼板尺和鋼卷尺。

4.組織保障（見下表）5.安全措施安全措施使用《應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法》施工時，除應執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應遵守注意下列事項：1.電焊工和氣焊工作業(yè)必須符合《焊接與切割安全》GB9448-99中有關規(guī)定。2.要設計好防風工作臺，底部開孔應即方便作業(yè)，作業(yè)時不得有掉下一人的孔隙。3.在防風工作臺作業(yè)應逐一拴好小工具，以免工具從防風工作臺底孔隙處落下傷害人或工具。4.安裝漏電保護器，確保用電安全。

環(huán)保措施環(huán)保措施采用《應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法》應采取以下環(huán)保措施：1.按照國家和地方政府下發(fā)的有關環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章制度，成立健全的生產環(huán)境管理組織機構，在工程施工過程中嚴格遵守加強對工程材料、設備、生產生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規(guī)章制度，充分滿足職工的要求，隨時接受相關單位的監(jiān)督檢查。2.環(huán)保工作以主管領導做起，抓好現(xiàn)場的宣傳，創(chuàng)辦了環(huán)保教育宣傳欄，使職工生動活潑，直觀加深環(huán)保印象，提高環(huán)保意識，要求操作者強化環(huán)保意識，端正環(huán)保態(tài)度，恪守崗位職責，精通崗位技能，懂得環(huán)保法規(guī)，掌握操作標準。

效益分析效益分析中油吉林化建工程有限公司根據(jù)為包鋼焦化廠制造的五臺洗滌塔的成本分析結果：采用《應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法》與傳統(tǒng)工法比較，除了多一套造價不足2000元的工裝外，其他費用都有大幅度下降。1.用焊絲和焊劑比用焊條成本降低75%左右。2.碳棒消耗降低98%以上。3.砂輪片消耗降低95%以上。4.板材下料氣割總成本降低30%以上。1.焊機臺板費用降低85%左右。2.坡口切割機費用降低100%。1.所用焊工人數(shù)減少75%，焊接速度提高2倍，工人費降低80%以上。2.總焊接成本降低80%左右。

注：施工費用以2007-2008年施工材料價格計算應用實例應用實例《應用懸空雙面埋弧自動焊工藝焊接大型容器工法》應用實例如下：該工法自1994年創(chuàng)立以來，懸空雙面埋弧焊工藝不斷完善和創(chuàng)新，已經成為化建設備制造公司廠內壓力容器預制和現(xiàn)場大型容器對接焊縫的主要工藝方法，由于效率高，質量好，產品加工能力和市場不斷擴大，2005年生產了500多臺容器設備。

1994年4月中油吉林化建工程股份有限公司設備制造公司承制的包鋼焦化廠五臺洗滌塔，筒體焊接是1995年8月開始的，并采用此工法施工。焊道總長2422.5米，20%探傷檢查、拍1938張片，1880張合格，合格率為97%。筒體焊接工作于1995年11月完成。設備制造公司為吉化煉油廠制作的“重整液氣提塔”，1995年10月10日開工，1995年11月20日交工，該塔內徑1.8米，高為35.297米，材質16MnR，厚度14毫米，焊縫總長160米，25%探傷。采用該工法施工，探傷結果Ⅰ級片110張，Ⅱ級片28張，Ⅲ級片9張，探傷合格率為100%。中油吉林化建工程股份有限公司設備制造公