淺談特殊材質(zhì)的筒體及其法蘭裝焊工藝

摘 要：特殊材質(zhì)的筒體及法蘭結(jié)構(gòu)由于其精度要求高、焊縫質(zhì)量要求高的特點(diǎn)，其焊接變形一直是制造過程中的重點(diǎn)把控部位。本文針對筒體及其法蘭在裝焊過程中，出現(xiàn)的筒體、法蘭面及其之間的焊接變形的問題，經(jīng)過理論與實(shí)踐的結(jié)合與總結(jié)，采取制作相應(yīng)的工裝、改善相應(yīng)的裝焊順序、選用焊接相應(yīng)的位置、采用恰當(dāng)?shù)暮附臃绞?，取得了令人滿意的效果。

關(guān)鍵詞：筒體 法蘭 工裝 焊接變形

一、法蘭的裝焊工藝

在套料階段，根據(jù)法蘭尺寸大小與兼顧板材的利用率，可將法蘭分為2-4塊不等。圖1所示的法蘭外圓理論直徑5300mm，內(nèi)圓理論直徑4500mm，理論厚度100mm，材質(zhì)EH36Z35。

法蘭面的裝焊步驟：

（1）根據(jù)相應(yīng)的焊接工藝規(guī)范（WPS），選擇利于施工和符合質(zhì)量要求的法蘭對接縫坡

口形式。圖1所示的對接縫坡口形式為1/2&1/2坡口。

（2）裝配法蘭面板拼板縫，按圖1所示，安裝碼板、卡碼、引熄弧板及法蘭面板內(nèi)口安裝“輪轂形”支撐。需要注意的是，其“輪轂形”支撐需要保留至筒體與法蘭裝焊完成，直至作為一個(gè)整體在設(shè)備安裝到位后再割除。

（3）在完成每步的法蘭面拼板后，需要測量法蘭面板水平度、內(nèi)外圓橢圓度。

（4）根據(jù)圖紙將十字中心線在法蘭厚度方向的對應(yīng)位置通過敲出烊沖來標(biāo)記，用于標(biāo)記焊縫所在位置。由于法蘭面的焊縫余高會(huì)根據(jù)相關(guān)要求磨平，此方法可避免后期在法蘭面上鉆孔時(shí)，把孔鉆到焊縫上。

（5）焊接法蘭面拼板縫，如圖1所示的法蘭拼接縫坡口為1/2&1/2坡口，中間留根4mm。具體焊接順序：①完成第一面四條拼接縫坡口1/2深度的焊接；②法蘭翻身，并碳刨清根；

③完成第二面四條拼接焊縫坡口2/3深度的焊接；④將法蘭翻身，完成第一面法蘭的焊接；

⑤再將法蘭翻身，完成第二面法蘭的焊接。

以上每步由雙數(shù)焊工嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)范，對稱焊接完成。需要注意的是，務(wù)必根據(jù)精控測得法蘭面板水平度、內(nèi)外圓橢圓度來調(diào)整正反面焊接量，采用正反面交替焊接的方法進(jìn)行反變形矯正，使焊接過程中的變形在可控范圍之內(nèi)。

此外，為了消除其中可能出現(xiàn)的焊接變形，保證法蘭面的平整度、內(nèi)外圓的橢圓度及法蘭與筒體間的同心度，可以在套料階段在法蘭的厚度方向及其外徑和內(nèi)徑方向上加放適當(dāng)?shù)挠嗔浚诜ㄌm與筒體間裝焊結(jié)束及上面的設(shè)備安裝完成后通過機(jī)加工的方式，使各個(gè)精度參數(shù)滿足要求。

二、筒體的裝焊工藝

在套料階段，根據(jù)筒體尺寸大小與曲面加工設(shè)備的加工能力，可將筒體分為1～2塊不等。如圖2所示，其筒體外圓的理論直徑5200mm，高度1500mm，理論厚度50mm，材質(zhì)EH36Z35。

筒體的裝焊步驟：

（1）根據(jù)筒子的直徑大小，選擇筒體對接縫的焊接位置。若筒體直徑≦2000mm時(shí)，可以將筒子平放，用1G的焊接位置，選用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行焊接。若筒子直徑﹥2000mm時(shí)，可以將筒子立放，用3G的焊接位置，選用二氧焊進(jìn)行焊接。（2）根據(jù)相應(yīng)的焊接工藝規(guī)范（WPS）和筒體對接縫的焊接位置，選擇利于施工和符合質(zhì)量要求的筒體對接縫坡口形式。（3）筒體拼接完成后需測量筒體兩端開口處的水平度、內(nèi)外圓橢圓度。（4）按圖2所示，安裝扇形長排1、扇形長排2、引熄弧板及筒體內(nèi)口“十字形”支撐。注意：“十字形”支撐支撐需要保留至筒體與法蘭裝焊完成，作為一個(gè)整體在設(shè)備安裝到位后，再割除?！笆中巍敝蔚臄?shù)量及位置需根據(jù)筒體的高度來布置，但是在筒體的兩端位置需要布置。（5）筒體對接縫焊接時(shí)由雙數(shù)焊工嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)范，對稱焊接完成。

三、法蘭與筒體之間的裝焊工藝

為了實(shí)現(xiàn)法蘭與筒體間的焊接變形盡可能小，保證法蘭面的平整度、橢圓度及法蘭與筒體間的同心度符合要求，通過實(shí)際操作且取得較好效果的法蘭與筒體間的裝焊步驟如下：

（1）根據(jù)相應(yīng)的焊接工藝規(guī)范（WPS）和筒體的厚度，選擇利于施工和符合質(zhì)量要求的法蘭與筒體間的坡口形式。需要注意的是，筒體對接縫與法蘭對接縫的位置需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求錯(cuò)開，現(xiàn)場需要嚴(yán)格按照錯(cuò)開的距離或角度，進(jìn)行筒體與法蘭之間的裝配。（2）以法蘭面為胎面，將筒體吊裝到法蘭面上，采用1F的焊接位置，可以最大限度的減少焊接變形及減少法蘭與筒體之間的工裝量。（3）法蘭與筒體拼接完成后需測量筒體橢圓度、筒體軸線與法蘭面板開孔的同心度，通過相應(yīng)調(diào)整，使其符合要求。（4）圖3所示的法蘭與筒體之間的焊縫為全焊透，其坡口形式為1/2&1/2坡口，每道焊接步驟按圖3焊接順序執(zhí)行：①完成筒體一側(cè)坡口1/2深度的焊接；②對筒體另一側(cè)坡口進(jìn)行碳刨清根；③完成筒體另一側(cè)坡口2/3深度的焊接；④完成筒體一側(cè)的焊接；⑤完成筒體另一側(cè)的焊接。

以上每步焊接可按照圖3中的序號由雙數(shù)焊工采用二氧焊對稱焊接完成。由于退焊的方式，其起弧點(diǎn)不在焊縫接頭處，而是在母材未焊接處，可以避免焊縫接頭的再加熱以減少接頭處的應(yīng)力集中。此外，需要注意的是在完成法蘭筒體與法蘭面板每步焊接后，需測量筒體橢圓度、筒體軸線與法蘭面板開孔的同心度。發(fā)現(xiàn)精度問題后，務(wù)必暫停施工，根據(jù)具體的不達(dá)標(biāo)的數(shù)據(jù)，制定相應(yīng)的方案，來保證施工的順利進(jìn)行。

結(jié) 語

特殊材質(zhì)的筒體、法蘭及其之間的裝焊作為一個(gè)特殊區(qū)域控制部位，其相關(guān)的焊接質(zhì)量要求及精度要求都十分高。在設(shè)計(jì)階段需要提前介入，統(tǒng)籌兼顧各方要求，盡可能使設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)、利于生產(chǎn)，使質(zhì)量性能、生產(chǎn)效益最大化。在施工前需要進(jìn)行生產(chǎn)策劃及工藝、質(zhì)量、安全交底，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 盧丙輝.船舶在建造過程中焊接變形的形成及控制[J].商品與質(zhì)量，2016，（31）：128-128.

作者簡介：金云飛（1988-），男，江蘇南通人，助理工程師，現(xiàn)任職于中遠(yuǎn)船務(wù)（啟東）海洋工程有限公司。