專利名稱：一種高壓容器底封頭與裙座的焊接方法及其焊接件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油化工及其它設(shè)備中的金屬焊接領(lǐng)域，特別是涉及一種高壓容器底封頭與裙座的焊接方法及其焊接件。
在石油化工生產(chǎn)過程中有很多產(chǎn)品的生產(chǎn)需要在高溫和高壓條件下進(jìn)行，因此，高壓容器是經(jīng)常要應(yīng)用的一種石油化工設(shè)備。由于高壓容器底封頭與裙座的焊接要求徹底清根，因此它歷來是一項(xiàng)投入成本高、加工過程長、技術(shù)難度大的復(fù)雜工藝過程。目前，在現(xiàn)有技術(shù)中最經(jīng)常使用的主要有以下方法。
第一種方法是類似我國某些煉油廠從國外進(jìn)口的脫蠟反應(yīng)器所采取的方法。其過程大致包括1.先在高壓容器底封頭的設(shè)計(jì)部位堆焊上一圈直徑由上至下逐漸加大的環(huán)狀凸臺；2.然后將環(huán)狀凸臺的下部加工出適于與裙座焊接的，下部邊緣帶坡口的環(huán)形筒體。此外，裙座與凸臺焊接的上部邊緣也加工出坡口，上述的兩個(gè)坡口對接后形成V形坡口；3.最后焊接該坡口處的環(huán)向焊縫。由此可見，這種焊接方法不僅成本高、浪費(fèi)大、焊接過程長、工作量大，尤其是單面焊接方法背面無法清根。這本身就違反了高壓容器設(shè)計(jì)原則，因此國內(nèi)的設(shè)計(jì)單位都不采用這種方法。
第二種方法是我國某一些煉油廠由國外進(jìn)口的板焊結(jié)構(gòu)加氫反應(yīng)器所采取的方法。其作法是1、首先預(yù)制一個(gè)約6毫米厚的臨時(shí)環(huán)形板，其材質(zhì)與高壓容器同材質(zhì)，比如鉻鉬鋼，因此需要專門定貨；2、將焊好臨時(shí)環(huán)形板的一段裙座筒節(jié)插入倒置狀態(tài)的高壓容器底封頭的適當(dāng)位置，然后在預(yù)熱狀態(tài)下，在界于裙座和高壓容器底封頭之間的臨時(shí)環(huán)形板上進(jìn)行環(huán)向堆焊；3、焊好后仍然在熱態(tài)下將上述的工件整體翻轉(zhuǎn)回來進(jìn)行清根，清根時(shí)要把整個(gè)臨時(shí)環(huán)形板及其周圍與堆焊層相融合的堆焊層全部清除并打磨干凈，再做磁粉探傷；4、最后焊接上部角焊縫，從而將裙座與高壓容器底封頭焊接在一起。這些過程都是在預(yù)熱狀態(tài)下進(jìn)行。由此可見，這種技術(shù)的缺點(diǎn)是十分明顯的1.成本高、浪費(fèi)大，如鉻鉬鋼臨時(shí)環(huán)形板需要定貨、加工，最后又全部打磨掉；2.焊接過程長、工作量大、工藝復(fù)雜，焊接條件很差，每一次焊接后都要進(jìn)行大量的熱態(tài)清根和磁粉探傷。
第三種方法是與鍛焊結(jié)構(gòu)熱壁加氫反應(yīng)器基本相同。它首先要專門定做一個(gè)材質(zhì)與高壓容器相同的且內(nèi)徑遠(yuǎn)小于高壓容器內(nèi)徑、外徑大于高壓容器外徑的筒形鍛件，然后用這個(gè)筒形鍛件加工成高壓容器的一段，這一段包括高壓容器的部分筒體和部分底封頭，在這段底封頭外側(cè)有用于與裙座對接的環(huán)形筒體。為了制備高壓容器的這“一段”，所定做的鍛件，除了上述的“內(nèi)徑小于高壓容器內(nèi)徑同時(shí)外徑大于高壓容器外徑”之外，其上下里外還要多留出30毫米左右的機(jī)加工裕量，同時(shí)為了滿足產(chǎn)品性能測試取試樣的要求，環(huán)形鍛件的整體厚度(即軸向高度)要增加約250毫米。由此可見，這種方法雖然可行，但是其缺點(diǎn)也是十分顯著的1.大大增加了鍛件的重量、增加了機(jī)加工工作量，使鍛件的利用率僅有20％(即環(huán)形件的成品率為20％左右)；2.特別是對于某些鉻鉬鋼容器的該鍛件，除了一般的性能測試外，為了做步冷試驗(yàn)就要制備48個(gè)夏比沖擊試樣，可見工作量之大?？傊?，這種方法成本高效率低、耗材多、加工過程復(fù)雜。
本發(fā)明的目的就是為了既能克服或減輕上述的現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，還能滿足焊縫徹底清根的要求，提供一種高壓容器底封頭與裙座的焊接方法及其專用的焊接件。本發(fā)明的高壓容器底封頭與裙座的焊接方法及其專用的焊接件，有效地克服了上述的現(xiàn)有技術(shù)方法的成本高效率低、耗材多浪費(fèi)大、加工過程復(fù)雜、加工難度大等等缺點(diǎn)，為高壓容器底封頭與裙座的焊接開辟了一條嶄新的途徑。
本發(fā)明的高壓容器底封頭與裙座的焊接方法是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明之一是一種高壓容器底封頭與裙座的焊接方法，它包括如下步驟A 預(yù)制一個(gè)與高壓容器底封頭材質(zhì)相同的內(nèi)伸翹角環(huán)形件作為底封頭與裙座連接的中間焊接件，所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件，由縱截面類似形的主體和自主體上端內(nèi)側(cè)向環(huán)形件中心伸出的環(huán)形上翹角及沿主體下端內(nèi)側(cè)向下伸出的擋環(huán)構(gòu)成；B 將上述內(nèi)伸翹角環(huán)形件倒置，套在倒置狀態(tài)的高壓容器底封頭的設(shè)計(jì)位置上。在倒置狀態(tài)下焊接上翹角和底封頭之間的一圈環(huán)向下部角焊縫，焊后整體翻轉(zhuǎn)回來再進(jìn)行清根，清根時(shí)將焊根連同上翹角以及與焊根相融合的底封頭表面層一起徹底清除；C 清根后焊接主體上端和底封頭之間的一圈環(huán)向上部角焊縫；D 用與上述的底封頭材質(zhì)相匹配的鋼板，預(yù)制一段直徑與主體相適應(yīng)的裙座，將裙座套在主體下端內(nèi)側(cè)向下伸出的擋環(huán)上，兩者之間形成內(nèi)窄外寬的坡口，然后焊接該坡口處的環(huán)向焊縫，焊后進(jìn)行清根，清根時(shí)將焊根連同擋環(huán)一起徹底清除。
本發(fā)明之二的一種用于高壓容器底封頭與裙座焊接的內(nèi)伸翹角環(huán)形件，由縱截面類似形的主體和自主體上端向環(huán)形件中心伸出的環(huán)形上翹角及沿主體下端內(nèi)側(cè)向下伸出的擋環(huán)構(gòu)成。
下面，結(jié)合附圖進(jìn)一步詳述本發(fā)明的技術(shù)方案。


圖1為本發(fā)明的內(nèi)伸翹角環(huán)形件的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，本發(fā)明之一的高壓容器底封頭與裙座的焊接方法，包括如下步驟A 預(yù)制一個(gè)與高壓容器底封頭材質(zhì)相同的內(nèi)伸翹角環(huán)形件作為底封頭[8]與裙座[9]連接的中間焊接件，所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件，由縱截面類似形的主體[1]和自主體[1]上端內(nèi)側(cè)向環(huán)形件中心伸出的環(huán)形上翹角[2]以及沿主體[1]下端內(nèi)側(cè)向下伸出的擋環(huán)[3]構(gòu)成；B 上述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件做好以后，將該內(nèi)伸翹角環(huán)形件倒置，套在倒置狀態(tài)的高壓容器底封頭[8]的設(shè)計(jì)位置上。為了使底封頭[8]和內(nèi)伸翹角環(huán)形件的裝配位置達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以用打磨環(huán)形上翹角[2]尖角的辦法使之與底封頭相應(yīng)位置匹配。然后在倒置狀態(tài)下焊接上翹角[2]和底封頭[8]之間的一圈環(huán)向下部角焊縫[11]。該環(huán)向下部角焊縫[11]的表面與內(nèi)側(cè)水平邊[6]和內(nèi)側(cè)豎向直邊[7]連接部一樣，為圓弧狀過渡。焊接完成后整體翻轉(zhuǎn)進(jìn)行清根，清根時(shí)將焊根連同上翹角[2]以及與焊根相融合的底封頭表面層一起徹底清除；C 清根并且進(jìn)行無損檢測后，可以在滾輪架上焊接內(nèi)伸翹角環(huán)形件主體[1]上端和底封頭[8]之間的一圈環(huán)向上部角焊縫[10]；D 用與上述的底封頭[8]材質(zhì)相匹配的鋼板，預(yù)制一段直徑與主體[1]相適應(yīng)的裙座[9]，將裙座[9]套在主體[1]下端內(nèi)側(cè)向下伸出的擋環(huán)[3]上，兩者之間形成內(nèi)窄外寬的坡口，然后焊接該坡口處的環(huán)向焊縫[12]，焊接完成后進(jìn)行清根，清根時(shí)將焊根連同擋環(huán)[3]一起徹底清除。
在具體實(shí)施的時(shí)候，所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件取自與高壓容器底封頭同材質(zhì)的殼體筒節(jié)的加長部分整體加工制成?；蛘哂孟嗤撎柕匿摪濉㈠懠瞥?，并經(jīng)無損檢驗(yàn)不得有裂紋、分層等缺陷。但該件以取自與高壓容器底封頭同材質(zhì)的殼體筒節(jié)的加長部分整體加工制成為最佳。
本發(fā)明之二的內(nèi)伸翹角環(huán)形件由縱截面類似形的主體[1]和自主體[1]上端內(nèi)側(cè)向環(huán)形件中心伸出的環(huán)形上翹角[2]及沿主體[1]下端內(nèi)側(cè)向下伸出的擋環(huán)[3]構(gòu)成。從內(nèi)伸翹角環(huán)形件的縱截面上看，所述的主體[1]外側(cè)包括兩條邊，其中外側(cè)頂邊[4]為水平邊或者內(nèi)高外低的斜邊，頂邊[4]以內(nèi)側(cè)高外側(cè)低的斜邊為更佳選擇；外側(cè)的另一條邊為外側(cè)豎向直邊[5]。主體[1]內(nèi)側(cè)包括兩條邊，即內(nèi)側(cè)水平邊[6]和內(nèi)側(cè)豎向直邊[7]，內(nèi)側(cè)水平邊[6]和內(nèi)側(cè)豎向直邊[7]連接部為圓弧狀過渡連接為佳。為了便于焊接，擋環(huán)[3]外側(cè)邊上端和外側(cè)豎向直邊[5]的下端連成一個(gè)內(nèi)低外高的斜邊、形成內(nèi)窄外寬的坡口的一側(cè)。
另外為了清根徹底，本發(fā)明的內(nèi)伸翹角環(huán)形件的環(huán)形上翹角[2]的頂點(diǎn)應(yīng)當(dāng)高于主體[1]的外側(cè)頂邊[4]。上述的環(huán)形上翹角[2]或擋環(huán)[3]與主體[1]為一個(gè)整體，或者所述的環(huán)形上翹角[2]或擋環(huán)[3]是單獨(dú)加工成部件后與主體[1]固接在一起的。
本發(fā)明的內(nèi)伸翹角環(huán)形件的擋環(huán)[3]，即緊靠主體[1]下端的內(nèi)側(cè)豎向直邊[7]向下平行伸出的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，是應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的局部結(jié)構(gòu)。
在內(nèi)伸翹角環(huán)形件材質(zhì)的選擇上，其材質(zhì)必須與高壓容器底封頭相同?？梢杂门c底封頭相同鋼號的鋼板、鍛件制成，并經(jīng)無損檢驗(yàn)不得有裂紋、分層等缺陷。但從經(jīng)濟(jì)實(shí)用、加工方便和保證高質(zhì)量的焊接效果出發(fā)，所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件以由取自與高壓容器底封頭同材質(zhì)的殼體筒節(jié)的加長部分整體加工制成為最佳。
有關(guān)高壓容器底封頭與裙座焊接方法的其它技術(shù)細(xì)節(jié)，均屬于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都能掌握的技術(shù)，這里就不贅述了。
本發(fā)明的一種高壓容器底封頭與裙座的焊接方法及其專用的焊接件，經(jīng)過在國內(nèi)的工業(yè)規(guī)模試用達(dá)到了預(yù)期的效果。
綜上所述，本發(fā)明的一種高壓容器底封頭與裙座的焊接方法及其專用的焊接件，比較好地解決了高壓容器焊接工藝中難以徹底清根的老大難問題，克服或減輕現(xiàn)有技術(shù)方法所帶來的制造成本高、效率低、耗材多、加工過程復(fù)雜等等的缺陷和不足，為高壓容器底封頭與裙座的焊接開辟了一條嶄新的途徑。
權(quán)利要求
1.一種高壓容器底封頭與裙座的焊接方法，包括如下步驟A 預(yù)制一個(gè)與高壓容器底封頭材質(zhì)相同的內(nèi)伸翹角環(huán)形件作為底封頭[8]與裙座[9]連接的中間焊接件，所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件，由縱截面類似形的主體[1]和自主體[1]上端內(nèi)側(cè)向環(huán)形件中心伸出的環(huán)形上翹角[2]及沿主體[1]下端內(nèi)側(cè)向下伸出的擋環(huán)[3]構(gòu)成；B 將上述內(nèi)伸翹角環(huán)形件倒置，套在倒置狀態(tài)的高壓容器底封頭[8]的設(shè)計(jì)位置上，在倒置狀態(tài)下焊接上翹角[2]和底封頭[8]之間的一圈環(huán)向下部角焊縫[11]，焊后整體翻轉(zhuǎn)回來再進(jìn)行清根，清根時(shí)將焊根連同上翹角[2]以及與焊根相融合的底封頭表面層一起徹底清除；C 清根后焊接主體[1]上端和底封頭[8]之間的一圈環(huán)向上部角焊縫[10]；D 用與上述的底封頭[8]材質(zhì)相匹配的鋼板，預(yù)制一段直徑與主體[1]相適應(yīng)的裙座[9]，將裙座[9]套在主體[1]下端內(nèi)側(cè)向下伸出的擋環(huán)[3]上，兩者之間形成內(nèi)窄外寬的坡口，然后焊接該坡口處的環(huán)向焊縫[12]，焊后進(jìn)行清根，清根時(shí)將焊根連同擋環(huán)[3]一起徹底清除。
2.一種如權(quán)利要求1的焊接方法，其特征在于所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件取自與高壓容器底封頭[8]同材質(zhì)的殼體筒節(jié)的加長部分經(jīng)機(jī)加工制成，或用相同鋼號的鋼板、鍛件制成。
3.一種用于高壓容器底封頭與裙座焊接的內(nèi)伸翹角環(huán)形件，其特征在于所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件由縱截面類似形的主體[1]和自主體[1]上端向環(huán)形件中心伸出的環(huán)形上翹角[2]及沿主體[1]下端內(nèi)側(cè)向下伸出的擋環(huán)[3]構(gòu)成。
4.一種如權(quán)利要求3所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件，其特征在于所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件的縱截面上，主體[1]外側(cè)包括兩條邊，其中外側(cè)頂邊[4]為水平邊或者內(nèi)高外低的斜邊，外側(cè)的另一條邊為外側(cè)豎向直邊[5]；主體[1]內(nèi)側(cè)包括兩條邊，即內(nèi)側(cè)水平邊[6]和內(nèi)側(cè)豎向直邊[7]，內(nèi)側(cè)水平邊[6]和內(nèi)側(cè)豎向直邊[7]連接部為圓弧狀過渡連接；擋環(huán)[3]外側(cè)邊的上端和外側(cè)豎向直邊[5]的下端連成一個(gè)內(nèi)低外高的斜邊。
5.一種如權(quán)利要求3所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件，其特征在于所述的環(huán)形上翹角[2]的頂點(diǎn)高于主體[1]的外側(cè)頂邊[4]。
6.一種如權(quán)利要求3所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件，其特征在于所述的環(huán)形上翹角[2]或擋環(huán)[3]與主體[1]為一個(gè)整體，或者所述的環(huán)形上翹角[2]或擋環(huán)[3]是單獨(dú)加工成部件后與主體[1]固接在一起的。
7.一種如權(quán)利要求3所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件，其特征在于所述的擋環(huán)[3]為緊靠主體[1]下端的內(nèi)側(cè)豎向直邊[7]向下平行伸出的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求3～7之一所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件，其特征在于所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件的材質(zhì)與高壓容器底封頭[8]相同。
9.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件，其特征在于所述的內(nèi)伸翹角環(huán)形件取自與高壓容器底封頭[8]同材質(zhì)的殼體筒節(jié)的加長部分經(jīng)機(jī)加工制成，或者用相同鋼號的鋼板、鍛件制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓容器底封頭與裙座的焊接方法及其焊接件。本發(fā)明的內(nèi)伸翹角環(huán)形件由縱截面類似┐形的主體和自主體上端向環(huán)形件中心伸出的環(huán)形上翹角及沿主體下端內(nèi)側(cè)向下伸出的擋環(huán)構(gòu)成。本發(fā)明的高壓容器底封頭與裙座的焊接方法及其專用的焊接件,有效地克服或減輕了采用現(xiàn)有技術(shù)方法帶來的成本高、效率低、耗材多、加工過程復(fù)雜等缺點(diǎn),為高壓容器底封頭與裙座的焊接開辟了一條嶄新的途徑。
文檔編號B23K28/02GK1360991SQ0013687
公開日2002年7月31日 申請日期2000年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月29日
發(fā)明者齊樹柏, 溫凱 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司, 中國石油化工集團(tuán)公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院