不銹鋼管道焊接連接方法及可調心連接夾具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及焊接技術領域，特別涉及一種不銹鋼管道焊接連接方法及可調心連接夾具。
【背景技術】
[0002]目前，在海洋工程建造中，將涉及大量的管道安裝與焊接工作，其中不銹鋼管是常見的一種管道。但是，不銹鋼管道的焊接往往面臨兩種難以控制的問題:背部的氧化，以及焊接中的變形。
[0003]不銹鋼是一種在焊接中易受氧化的金屬，輕度氧化后如不進行酸洗鈍化處理的話，被氧化區域的抗腐蝕能力將明顯降低，特別的，大多數管道焊接時，如果背部氧化，處理起來非常困難，且效果不好，所以在焊接過程中，必須保證受熱影響的區域得到良好的惰性氣氛保護。一般情況下，采取以下方式防止不銹鋼管內部在焊接過程中的氧化:
[0004]1、在受焊接影響的區域制造純凈的惰性氣體保護氣氛，例如使用工業用高純度氬氣，這種方法最為有效但是效率最低；
[0005]2、使用自保護焊絲，該種焊絲在焊接過程中釋放出保護氣體與熔渣，這種方法僅對根部焊道有效，因為一旦進行至第二層時其管道內將再無保護氣氛生成，這樣在焊接時管道內壁仍將被氧化，同時該種方法將會產生熔渣，這將直接影響管線內部的清潔度；
[0006]3、在根部涂抹保護性藥劑，使之在焊接時形成保護性氣氛，這種方法與使用自保護焊絲的效果類似，一旦根部焊接完成后其保護效果將會失效，同時該方法效果會受環境和時間的影響。
[0007]船舶與海洋工程上的不銹鋼管壁厚導致一般需要至少兩層焊接才能完成，大多數情況下需要多層焊接，因此使用自保護焊絲或涂抹保護性藥劑的方法適用面較窄，其能夠提供完全的純凈保護氣氛的能力也有限，特別是現場焊接時。因此，對于船舶與海洋工程的不銹鋼管道的現場焊接來說，使用充氬保護至今仍是普遍使用的方法，特別是對于要求嚴格的不銹鋼管道的焊接，幾乎是唯一的選擇。如果需要獲得良好的氣保護，一般的奧氏體不銹鋼在焊接時焊接熔池周圍氧氣含量必須低于0.5% (實際執行時一般是要求氬氣純度在99.995%以上，船級社或船東有時還會有更多的細節要求)，否則就會導致根部焊接時氧化程度的不可控。為達到該種要求的氣體保護氣氛，焊接之前長時間的充氬無法避免。按照傳統工藝，管道裝配時必須使用焊接定位，為了保證管道內壁氧化程度不超出規范要求，定位焊時也需要進行氬氣保護。在根部定位時，根部氣體有多種流通途徑導致附近難以獲得純凈的氬氣保護氛圍。因此，如何減輕定位焊導致的氧化影響是需要解決的一個問題。
[0008]以上情況涉及所有類型的焊縫，特別是對于對接焊縫，影響尤為明顯。搭接與角接情況下的角焊縫雖然受焊接變形的影響很小，但是被氧化的影響仍然明顯，特別是在厚度小于6_時，如果管道內不通氬氣保護的話，將可發現被明顯氧化的現象。同樣的，對于鈦合金管道、銅鎳合金管道等易受氧化的金屬管道在裝配與焊接時也將面臨與不銹鋼管道同樣的問題。
[0009]目前對于不銹鋼管道焊接已經開發出大量的焊接工藝或工裝，但考慮的內容均是在焊接時使用什么樣的裝置來控制背部充氬，這些工藝或工裝雖然可以縮短充氬時間以及減少氬氣用量，但用于定位焊時的操作則明顯效率較低。
[0010]與其他材料相比，不銹鋼管具有以下特性:熱膨脹系數較大(奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數比碳鋼約大50%)，導熱慢，容易產生較大的內應力，一旦內應力控制不當，易產生變形；不銹鋼熔池流體粘性大，焊接困難，施焊時往往需增大焊接電流，這樣線能量增加易產生焊接變形。因此，在焊接時往往變形難以控制并超出規范的要求，這顯然是難以接受的。對于不銹鋼管焊接過程中的變形問題，一般文獻中所提供的焊接順序雖然理論上可行，實施時卻是難以把握與控制。
【發明內容】
[0011]本發明的一個目的在于提供一種焊接連接方法，其能免除裝配時的定位焊接，進而可避免定位焊對母材導致的破壞，同時縮短管道裝配與焊接時的操作時間，而在整個過程中對管道接頭整體的拘束則可有效地阻止焊接變形，從而保證焊接后管道產品的精度。
[0012]本發明的另一個目的在于提供一種用于本發明焊接連接方法的可調心連接夾具。
[0013]本發明的不銹鋼管道焊接連接方法，包括如下步驟:
[0014]A、根據不銹鋼管道焊接工藝要求的尺寸、角度，在不銹鋼管道的端部預制坡口 ；
[0015]B、將至少兩個帶有預制坡口的不銹鋼管道同軸放置，在相鄰的兩個不銹鋼管道的預制坡口之間塞入至少一個的厚度為l-5mm的不銹鋼片或至少一個的直徑為l-5mm的不銹鋼絲，然后利用套裝在兩個不銹鋼管道的預制坡口附近的可調心連接夾具進行對接調整，使兩個不銹鋼管道處于同軸心狀態；
[0016]C、在使用手工電弧焊或熔化極氣體保護焊情況下，在焊接之前，在每個不銹鋼管道的坡口附近管段涂抹一層焊接用防飛濺劑，或者使用阻燃材料或不銹鋼薄板對不銹鋼管道的坡口附近管段進行包裹覆蓋處理；
[0017]D、在待焊接部位的不銹鋼管道內安放內部充有氬氣的氬氣保護裝置，對不銹鋼管道內進行空氣置換，檢測確定焊縫根部處氧含量低于工藝規定值之后，開始進行焊接，焊接過程中，始終進行通氬氣保護，并在焊接完成一部分而使兩個不銹鋼管道位置固定之后拔出所述不銹鋼片或不銹鋼絲；
[0018]E、焊接完畢后，待不銹鋼管道冷卻至50°C以下，將可調心連接夾具撤下。
[0019]根據本發明的一實施方式，所述步驟E之后，進行焊縫外觀檢查，并進行內部探傷，然后再對焊縫周圍進行酸洗鈍化處理。
[0020]根據本發明的一實施方式，所述不銹鋼管道焊接坡口采用單面V形坡口，坡口角度30° -90°，坡口根部間隙為0-5mm，根部鈍邊為0-lmm，錯邊量不大于1mm。
[0021]根據本發明的一實施方式，所述不銹鋼片的使用數量為1-3個。
[0022]根據本發明的一實施方式，其中，所述可調心連接夾具包括至少一個夾具單元，所述夾具單元包括上半環鋼板、下半環鋼板和多個頂緊螺栓，所述上半環鋼板和下半環鋼板的一端鉸接連接，另一端可拆卸連接在一起，從而所述上半環鋼板和下半環鋼板形成一容置空間，所述多個頂緊螺栓分別穿設于所述上半環鋼板和下半環鋼板，且所述頂緊螺栓的內端伸入所述容置空間，所述步驟B中，將兩個所述可調心連接夾具安裝于待焊接的兩個不銹鋼管道端部，所述可調心連接夾具的頂緊螺栓的內端能與不銹鋼管道的外側壁抵接；通過旋進或旋出各個頂緊螺栓使相鄰兩個不銹鋼管道處于同軸心狀態后定位。
[0023]本發明的一種可調心連接夾具，包括至少一個夾具單元，所述夾具單元包括上半環鋼板、下半環鋼板和多個頂緊螺栓，所述上半環鋼板和下半環鋼板的一端鉸接連接，另一端可拆卸連接在一起，從而所述上半環鋼板和下半環鋼板形成一容置空間，所述多個頂緊螺栓分別穿設于所述上半環鋼板和下半環鋼板，且所述頂緊螺栓的內端伸入所述容置空間。
[0024]根據本發明的一實施方式，所述上半環鋼板的另一端具有上壓板，所述下半環鋼板的另一端具有下壓板，所述下壓板的上表面能與上壓板的下表面相貼，所述下壓板與上壓板能用螺栓連接在一起。
[0025]根據本發明的一實施方式，所述上半環鋼板的截面和下半環鋼板的截面分別為半圓弧形。
[0026]根據本發明的一實施方式，所述多個頂緊螺栓布置成兩圈，且所述兩圈頂緊螺栓中的各個頂緊螺栓相互錯開布置。
[0027]根據本發明的一實施方式，所述夾具單元的數目為兩個。
[0028]根據本發明的一實施方式，所述可調心連接夾具還包括至少兩條鋼條，所述鋼條的一端固定于其中一個所述夾具單元的上半環鋼板上，另一端固定于另一個所述夾具單元的上半環鋼板上；或者所述鋼條的一端固定于其中一個所述夾具單元的下半環鋼板上，另一端固定于另一個所述夾具單元的下半環鋼板上。
[0029]根據本發明的一實施方式，所述鋼條的數目為相互平行的三根，且均勻分布于所述可調心連接夾具的周圍。
[0030]本發明的不銹鋼管道焊接連接方法，具有如下的有益效果:避免了裝配時的定位焊接，進而可完全避免定位焊對母材導致的破壞，同時縮短了管道裝配與焊接時的操作時間；使用此方法裝配的焊接接頭，在焊接之前如需再調整或處理非常方便，更可避免因重新調節導致的對母材的損壞；裝配管道時，不需進行定位焊，則焊接時也將完全省略了對定位焊縫的處理操