本發(fā)明涉及焊接制造領域，具體涉及一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法。

背景技術：

1、封頭是封閉壓力容器端部并使其內(nèi)外介質(zhì)隔離的核心組件，按照封頭形狀可以分為球形、橢圓形、蝶形等，其中球形封頭具有成本優(yōu)勢而廣泛應用于鍋爐、石油化工、煤化工、核電裝置中的換熱器、反應器裝置。近年來國內(nèi)石油化工、煤化工和核電行業(yè)快速發(fā)展，規(guī)模擴張促進了上述行業(yè)重要裝置的大型化和高參數(shù)化。這些裝置中的球形封頭外形尺寸和壁厚顯著增大，選用材料則由q235r、q345r等碳素鋼升級為鉻鉬鋼，原因在于12cr2mo1v、sa-387gr22、sa-387gr91、g115等鉻鉬鋼材料具有更高鉻鉬元素構成使其具有更為優(yōu)異的高溫強度和耐腐蝕性能。

2、球形封頭外形尺寸大型化以及鋼板制造廠家設備能力不足以及運輸條件限制等因素而導致的鋼板材料寬度受限，致使高鉻鉬鋼大型半球形封頭的制造通常采用鋼板在制造廠內(nèi)進行拼焊后成型的制造方法。封頭壁厚增加以及成型設備能力所限制，使得加熱到正火溫度以上的高溫熱成型無法避免。然而，高鉻鉬鋼焊縫金屬在經(jīng)歷高溫熱成型或熱處理后，其組織結構發(fā)生顯著變化且力學性能顯著降低。

3、因此，目前的解決辦法是將鋼板拼接的焊縫金屬進行二次焊接，即在封頭熱成型后對其焊縫金屬進行去除并在原位置重新焊接。這種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的制造方法存在諸多問題，主要包括：大量焊接材料、能源和工時的浪費使得制造成本劇增；焊接產(chǎn)生的熱輸入和元素擴散對焊縫兩側的鋼板熱影響區(qū)產(chǎn)生負面影響；焊縫區(qū)域多次熱處理造成封頭外形尺寸難以控制。即原焊縫熱影響區(qū)去除難度及工作量極大，如不能完全去除原焊縫的熱影響區(qū)，重新焊接則存在非常大的質(zhì)量隱患。如大量去除原焊縫及熱影響區(qū)，則不僅工作量大且易使封頭尺寸形狀難以保證。這些問題顯著增加高鉻鉬鋼大型半球形封頭的制造成本和質(zhì)量隱患。由此可見，需要一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭焊接及制造方法解決上述難題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決現(xiàn)有封頭制造過程中高鉻鉬鋼焊縫二次焊接所帶來的成本提升和存在質(zhì)量隱患的問題，進而提出一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法。

2、本發(fā)明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

3、一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法包括如下過程：

4、步驟一、將大厚度高鉻鉬鋼板材在縱向、橫向切割成為鋼板料，然后將鋼板料切割為半圓形鋼板；

5、步驟二、裝焊一次拼接焊縫：將兩個半圓形鋼板相對設置拼接成一個圓形板材，將兩個半圓形鋼板之間的拼接處設置為一次拼接焊縫，并進行一次拼接焊縫的焊接；

6、步驟三、沖壓成型：將焊接好的圓形板材沖壓成半球形封頭殼體；

7、步驟四、裝焊二次拼接焊縫：將兩個半球形封頭殼體相對設置拼接成一個球形封頭殼體，將兩個半球形封頭殼體之間的拼接處設置為二次拼接焊縫，并進行二次拼接焊縫的焊接；

8、步驟五、切割一次焊接焊縫：將焊接好的球形封頭殼體固定，并在一次拼接焊縫的所在處進行切割，將球形封頭殼體切割為兩個半球形封頭。

9、進一步地，所述步驟二中裝焊時，首先在兩個半圓形鋼板的拼接處加工出一次拼焊焊縫的坡口，然后再在一次拼焊焊縫的坡口處進行一次拼接焊縫的焊接。

10、進一步地，所述步驟二中裝焊完成后，在一次拼接焊縫的所在區(qū)域進行無損檢測，檢測合格后再進行后續(xù)步驟。

11、進一步地，所述步驟三中的沖壓方式采用熱沖壓，將焊接好的圓形板材加熱到既定溫度后，利用沖壓模具將圓形板材沖壓成半球形封頭殼體。

12、進一步地，所述步驟三中熱沖壓后，進行恢復性能熱處理以達到高鉻鉬鋼材料出廠狀態(tài)下的力學性能。

13、進一步地，所述步驟四中裝焊時，首先在半球形封頭殼體外側的中部加焊第一輔助筒，然后利用第一輔助筒將半球形封頭殼體裝夾在立式車床上，在兩個半球形封頭殼體的拼接處車削出二次拼接焊縫的坡口，再在二次拼焊焊縫的坡口處進行二次拼接焊縫的焊接。

14、進一步地，所述步驟四中裝焊時在焊接機的兩側分別對稱設置一組滾輪架，將兩個半球形封頭殼體拼接好后，再將半球形封頭殼體的第一輔助筒分別設置在一組滾輪架上并在所在滾輪架上轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的同時通過焊接機對二次拼接焊縫進行焊接，直至二次拼接焊縫全部焊接完成。

15、進一步地，所述步驟四中裝焊完成后，將球形封頭殼體進行消應力熱處理，消除一次拼接焊縫和二次拼接焊縫焊接過程中產(chǎn)生的殘余應力，減少半球形封頭殼體因焊接過程中熱量輸出而產(chǎn)生的形變，然后在二次拼接焊縫的所在區(qū)域進行無損檢測，檢測合格后再進行后續(xù)步驟。

16、進一步地，所述步驟五中切割一次焊接焊縫時，首先拆除第一輔助筒，并在球形封頭殼體的一次拼接焊縫的位置進行劃線，之后垂直于一次拼接焊縫加焊第二輔助筒，再對劃線處進行切割，將球形封頭殼體分離為兩個半球形封頭。

17、進一步地，所述步驟五中切割一次焊接焊縫完成后，車削去除一次拼接焊縫及其熱影響區(qū)：

18、根據(jù)產(chǎn)品的封頭設計圖紙，在半球形封頭一次拼接焊縫附近劃余量線，然后利用第二輔助筒將半球形封頭裝夾在立式車床上，采用車削的方式去除一次拼接焊縫熱影響區(qū)以及產(chǎn)品封頭與其它零部件裝焊坡口，從而完成高鉻鉬鋼大型半球形封頭的制造。

19、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比包含的有益效果是：

20、本發(fā)明的目的是提出一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭焊接制造方法，差異化設置用于封頭沖壓成型的半圓形鋼板拼接焊縫和半球形封頭拼接焊縫，分別建立這兩種焊縫的熱處理過程并使二者焊接位置不重合，解決該類封頭制造過程中高鉻鉬鋼焊縫二次焊接所帶來的成本提升和質(zhì)量隱患。

21、本方法特別適用于尺寸超過制造廠家所能提供最大板寬的高鉻鉬鋼半球形封頭制造。該方法避免了高鉻鉬鋼焊縫金屬在經(jīng)歷高溫熱成型或熱處理后，其組織結構的劣化及力學性能的降低，能夠有效保障高鉻鉬鋼大型半球形封頭的制造質(zhì)量。

22、本方法制造高鉻鉬鋼半球形封頭的一次拼接焊縫及其熱影響區(qū)，在制造過程中采用切割和機械加工的方法進行了去除，消除了一次拼接焊縫區(qū)域多次熱處理產(chǎn)生應力對封頭外形尺寸和鋼板力學性能的負面影響。

23、本方法制造的高鉻鉬鋼大型半球形封頭的拼接焊縫為二次拼接焊縫，該焊縫金屬由于沒有經(jīng)歷高溫熱成型，無需對該焊縫進行去除后重新焊接，也無需選擇更高強度級別的焊材以抵消高溫熱成型造成強度下降，從而消除大量焊接材料、能源和工時產(chǎn)生的浪費。

技術特征：

1.一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法，其特征在于：所述方法包括如下過程：

2.根據(jù)權利要求1所述一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法，其特征在于：所述步驟二中裝焊時，首先在兩個半圓形鋼板(1)的拼接處加工出一次拼焊焊縫(a)的坡口，然后再在一次拼焊焊縫(a)的坡口處進行一次拼接焊縫(a)的焊接。

3.根據(jù)權利要求2所述一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法，其特征在于：所述步驟二中裝焊完成后，在一次拼接焊縫(a)的所在區(qū)域進行無損檢測，檢測合格后再進行后續(xù)步驟。

4.根據(jù)權利要求1所述一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法，其特征在于：所述步驟三中的沖壓方式采用熱沖壓，將焊接好的圓形板材加熱到既定溫度后，利用沖壓模具將圓形板材沖壓成半球形封頭殼體(2)。

5.根據(jù)權利要求4所述一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法，其特征在于：所述步驟三中熱沖壓后，進行恢復性能熱處理以達到高鉻鉬鋼材料出廠狀態(tài)下的力學性能。

6.根據(jù)權利要求1所述一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法，其特征在于：所述步驟四中裝焊時，首先在半球形封頭殼體(2)外側的中部加焊第一輔助筒(4)，然后利用第一輔助筒(4)將半球形封頭殼體(2)裝夾在立式車床(5)上，在兩個半球形封頭殼體(2)的拼接處車削出二次拼接焊縫(b)的坡口，再在二次拼焊焊縫(b)的坡口處進行二次拼接焊縫(b)的焊接。

7.根據(jù)權利要求6所述一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法，其特征在于：所述步驟四中裝焊時在焊接機(6)的兩側分別對稱設置一組滾輪架(7)，將兩個半球形封頭殼體(2)拼接好后，再將半球形封頭殼體(2)的第一輔助筒(4)分別設置在一組滾輪架(7)上并在所在滾輪架(7)上轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的同時通過焊接機(6)對二次拼接焊縫(b)進行焊接，直至二次拼接焊縫(b)全部焊接完成。

8.根據(jù)權利要求1所述一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法，其特征在于：所述步驟四中裝焊完成后，將球形封頭殼體進行消應力熱處理，消除一次拼接焊縫(a)和二次拼接焊縫(b)焊接過程中產(chǎn)生的殘余應力，減少半球形封頭殼體(2)因焊接過程中熱量輸出而產(chǎn)生的形變，然后在二次拼接焊縫(b)的所在區(qū)域進行無損檢測，檢測合格后再進行后續(xù)步驟。

9.根據(jù)權利要求6所述一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法，其特征在于：所述步驟五中切割一次焊接焊縫時，首先拆除第一輔助筒(4)，并在球形封頭殼體的一次拼接焊縫(a)的位置進行劃線，之后垂直于一次拼接焊縫(a)加焊第二輔助筒(8)，再對劃線處進行切割，將球形封頭殼體分離為兩個半球形封頭(3)。

10.根據(jù)權利要求9所述一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法，其特征在于：所述步驟五中切割一次焊接焊縫完成后，車削去除一次拼接焊縫(a)及其熱影響區(qū)：

技術總結
一種高鉻鉬鋼大型半球形封頭的焊接制造方法，它涉及焊接制造領域。本發(fā)明為解決現(xiàn)有封頭制造過程中高鉻鉬鋼焊縫二次焊接所帶來的成本提升和存在質(zhì)量隱患的問題。焊接制造方法包括如下過程：下料；裝焊一次拼接焊縫；沖壓成型；裝焊二次拼接焊縫；切割一次焊接焊縫。本發(fā)明用于高鉻鉬鋼大型半球形封頭的制備。

技術研發(fā)人員：李秋石,林三寶,范陽陽,陳琪昊,關慶鶴
受保護的技術使用者：哈爾濱鍋爐廠有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6