一種厚壁三通立體曲面坡口焊接工藝的制作方法

本發明屬于電站管件焊接工藝技術領域，特別涉及一種厚壁三通立體曲面坡口焊接工藝，特別適用于主管壁厚大于25mm的三通，可應用于大型火電和核電工程項目。

背景技術：

電站高壓三通管件是電站管道系統的重要承壓和受力部件，直接關系到發電廠的生產安全。常規的焊接三通在制造時，先在母管上人工切割相貫線直孔，之后將支管一端切割馬鞍形，再手工打磨坡口，再將母管和支管裝配、焊接成型。采用常規的三通主支管坡口切割工藝人為誤差大，切割面粗糙且沒有坡口，很難達到預期焊接要求，而焊接質量的高低直接影響高壓三通管件的力學性能和質量壽命。

但是，目前的焊接三通由于母管直接開口，需要計算相貫線的圖形并制做樣板，操作人員的工作量比較大，由于人為的因素多，準確性很難保證，給產品帶來了質量上的不確定。

另外，由于支管的直徑尺寸與主管開孔直徑尺寸是一致的，而且主管的開孔部位不打坡口，造成了在產品頸部位置的焊接只是為了保證產品焊后的外觀形狀，無法形成對母材的有效連接，相當于在該處的焊接為堆焊形式，堆焊的熱輸出量大，導致焊接熱影響區擴大，易產生較大的應力，從而引起焊接后母管產生較大的變形，焊接缺陷很容易產生。這樣使得堆焊縫在力學性能、受力、受壓性能方面都對焊接成品有很大影響，同時質量和效率較低。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種厚壁三通立體曲面坡口焊接工藝，采用自動化控制加工的方法進行開孔及相貫線切割工藝，通過數字化控制系統計算出割槍的行進軌跡及角度，來加工三通主支管焊接部位的相貫線立體曲面坡。

本發明的技術方案是：一種厚壁三通立體曲面坡口焊接工藝，包括以下步驟：（1）根據要求將厚壁管切割為三通主管和支管的下料長度，根據產品要求將大口徑管切割為設計長度；

（2）將三通的尺寸參數輸入加工設備控制系統，通過控制系統計算出割槍的行進路線及角度；

（3）用數控切割完成支管的馬鞍形相貫線切割，得到加工坡口；

（4）用數控切割對主管垂直于管壁表面進行粗開孔；

（5）對粗開孔的主管進行坡口切割，得到相貫線立體曲面加工坡口；

（6）修磨坡口、組對；

（7）焊接成成品。

優選地，所述步驟（7）中的焊接方式為對接焊形式。

本發明的有益效果：本發明采用自動化控制加工的方法對三通的母管和支管進行開孔及相貫線切割，即提前將三通的尺寸參數輸入加工設備控制系統，通過控制系統計算出割槍的行進路線及角度，三通的主支管相貫線處加工出立體曲面坡口。此加工技術生產效率高，產品質量有保證。此工藝采用數控切割三通主支管對接處的相貫線，并能加工出立體曲面坡口，將人工的計算、切割直孔、打磨坡口、全部用數控設備來完成，極大地節約了時間、降低勞動強度、提高了產品生產效率和合格率。

附圖說明

圖1為本發明的厚壁三通主管結構示意圖；

圖2為本發明厚壁三通支管結構示意圖；

圖3為本發明三通主支管組對焊接圖；

圖中：1.三通主管；2.主管數控加工坡口；3.三通支管； 4.支管數控加工坡口；6.焊三通對接體；5.主支管對接的相貫線立體曲面坡口。

具體實施方式

結合附圖對本發明提供的實施方式作進一步詳細的說明：

一種厚壁三通立體曲面坡口焊接工藝，包括以下步驟：

（1）根據要求將厚壁管切割為三通主管和支管的下料長度，根據產品要求將大口徑管切割為設計長度；

（2）將三通的尺寸參數輸入加工設備控制系統，通過控制系統計算出割槍的行進路線及角度；

（3）用數控切割完成支管的馬鞍形相貫線切割，得到加工坡口；

（4）用數控切割對主管垂直于管壁表面進行粗開孔；

（5）對粗開孔的主管進行坡口切割，得到相貫線立體曲面加工坡口；

（6）修磨坡口、組對；

（7）焊接成成品。

其中，焊接方式為對接焊形式。

如圖1-3所示，利用本發明加工工藝加工的三通，包括主管1和支管3，所述支管3上焊接部位為馬鞍形相貫線坡口結構4，所述主管1一端為與所述馬鞍形相貫線坡口結構4相匹配的曲面結構2，所述曲面結構2與所述馬鞍形相貫線坡口結構4固定連接。

圖3中為主管1與支管3的焊三通對接體6，主管1和支管3焊接后形成主支管對接的相貫線立體曲面坡口5。

在產品制造時，采用自動控制加工的方法對三通的母管進行開孔及相貫線坡口切割，對支管進行馬鞍形單曲面相貫線坡口的切割。 只需要提前將所加工的三通的主管和支管尺寸參數輸入加工設備控制系統，通過控制系統計算出割槍的行進軌跡路線及角度，三通的主支管就會在相貫線處被加工出立體曲面坡口。采用了專用的數控設備坡口形狀很精確，光潔度高。三通主支管裝配后契合度非常高，縫隙即滿足焊接對口要求，又能減少焊條填充量及焊接量。

采用此工藝后，三通焊接部位相當于由原來的堆焊形式改為對接焊形式，而對接形式的焊縫在力學性能、受力、受壓性能都遠超過堆焊形式，保證了產品的焊接質量和使用性能。

由于填充區域的減少，焊材的填充量會降低，焊接熱影響區相對變小，減少了熱輸入及焊接過程中產生的應力，且變形量也在合理的范圍內，在質量及效率上都超過了常規產品。

在此說明書中，本發明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以做出各種修改和變換而不背離本發明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。