高压大口径全焊接球阀的焊接工艺与应用

《高压大口径全焊接球阀的焊接工艺与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、高压大口径全焊接球阀的焊接工艺与应用□黄长江徐翔吴震东金樟民1.概述主要规格为40″-Class600、48″-Class600和48″-Class900的高压大口径全焊接管线球阀是天然气长管线输送工程中的关键设备之一。要求阀门具有更高的可靠性、密封性和强度。全焊接管线球阀结构形式的特殊性，使其制造技术难度相对很大。其技术难度主要表现：中体与左、右体的环缝焊接收缩变形量;环缝及颈部的焊接质量;零部件加工精度和公差配合。高压大口径全焊接管线球阀以往只有少数发达国家掌握制造技术，所以只能长期依赖于进口。

2、为了实现全焊接管线球阀的国产化，我们积极参与攻关试验工作，经过努力，已经取得了圆满成功并通过国家能源局的鉴定。2.全焊接管线球阀焊接的技术难点2.1焊接技术难点工艺。我们倾向于选用比较成熟的焊接工艺方法，并综合考虑与之配套的焊接材料的齐全性、焊接电弧燃烧稳定性、焊缝金属的致密性和力学性能、对焊工技能水平要求、焊接效率等方面因素。通过分析比较，认为埋弧自动焊（SAW）工艺方法可以满足球阀焊缝的焊接要求，并通过自动化可实现连续不间断地焊接，此时环缝的环向温度相对比较均匀，基本上能够控制球阀的焊接收缩变

3、形量。2.3管线球阀焊缝埋弧焊工艺2.3.1中体与左、右体环缝埋弧焊工艺根据全焊接管线球阀结构形式的特殊性，环缝焊接坡口形式采用较窄间隙的焊接坡口，以降低球阀环缝的熔敷金属量和焊接热输入量，从而减小环缝的焊接应力水平，保证环缝的焊接质量。2.3.1.1较窄间隙埋弧焊工艺概述较窄间隙焊接坡口形式（相对于窄间隙焊接坡口，窄间隙焊接坡口角度为。图1全焊接管线球阀1.5～2;较窄间隙焊接坡口角度为5），。并且采用普通埋弧焊焊接设备，在焊接导电杆、阀门中体和左、右体的环缝焊接及中体和头颈座角焊缝焊接是管线球阀

4、焊接的技术难点。主要是解决焊接收缩量的控制、零部件加工精度和公差配合的控制和焊缝焊接质量的控制难点。2.2焊接工艺方法的选择阀门焊接目前比较常用的是手工电弧焊（SMAW）工艺、气体保护焊（GMAW）工艺和埋弧自动焊（SAW）焊接材料和操作技能上的改进，来实现较窄间隙埋弧焊的焊接。较窄间隙埋弧焊工艺与普通埋弧焊相比有如下优点：①焊接坡口窄、焊缝截面积小;后层焊道对前层焊道的重复加热，起到了对前层焊道的回火作用。②焊接热输入量低，焊接接头的热影响区域小，接头的力学性能得到了改善，特别对低温冲击韧性。③

5、熔敷金属量少，焊接接头的应力水平和焊接收缩变形量降低。2.3.1.2较窄间隙埋弧焊的工艺参数图2较窄间隙焊接坡口形式（1）焊道排列形式每层双道焊有较窄的焊接坡口、对焊接设备的要求低、工艺性能大为改善的优点，所以在管线球阀环缝采用较窄间隙埋弧焊焊接工艺中，宜采用每层双道焊的焊道排列形式。（2）焊丝直径和牌号较窄间隙埋弧焊时，采用的焊丝直径为：Φ1.6mm;TechnologyCPCI技术其牌号为：H10Mn2(EH14)。细丝埋弧焊，其焊接热输入量一般控制在14～20kJ/cm.之间（常规普通埋弧焊的

6、焊接热输入量一般在36～40kJ/cm.之间），热输入量较低，阀体的收缩变形量可以降低。（3）焊剂脱渣性能为了确保焊缝金属的力学性能，特别是低温冲击韧性，焊剂选择碱度比较高的碱性烧结型焊剂。通过焊剂脱渣性能及焊接电弧燃烧稳定性工艺试验，最终确定选用碱度为2.5的焊剂：SJ102（CHF102）。（4）合理的焊接工艺规范参数焊接工艺规范参数，是影响焊接质量的关键。表1焊接工艺参数项目参数焊接电流焊接电压焊接速度250mm/min最高层间温度≤120℃200～250A27～34V2.3.2中体与头颈座角

7、焊缝埋弧焊工艺2.3.2.1焊接工艺方式的选择采用专用焊接设备坐于头颈座，并与其内径卡住，焊接导电杆伸入头颈座的焊接坡口内，并沿头颈座圆弧运动进行埋弧焊焊接。工艺方法是工件不动，导电杆运动。优点:设备的一次性投资较小;设备占用的生产场地较小;装配比较简单。2.3.2.2头颈座角焊缝自动埋弧焊工艺参数专用焊接设备主要借鉴电站锅炉行业在小直径、薄壁(≤20mm)管座角焊缝埋弧焊工艺应用的成功经验，提出的技术方案。在头颈座直径、壁厚较大时，我们提出将导电杆弯成一定角度，导电杆能伸入到角焊缝的焊接坡口内，来

8、满足角焊缝埋弧焊工艺的需要。角焊缝焊接选用焊丝、焊剂牌号与环缝相同。需解决的技术难点。：角焊缝的焊接坡口形式和焊道的排道形式。（1）焊接坡口形式考虑到焊接时的熔敷金属在重力的作用及焊缝根部的焊接质量，选用的是带锁底的坡口形式（如图3所示）。该坡口的焊接工作量特别大，在掌握焊接要点及焊接技后的坡口形式如图4所示），坡口修改前后的焊丝用量由原120kg减少到20kg，大约减少了60%以上的焊接工作量。3.焊接设备的技术参数根据全焊接管线球阀的规格及重量，提出了焊接机架的