關于組對焊接對法蘭平面度影響的討論

楊勇 劉靜 于同文 呂伊明 魏巍

【摘?要】法蘭焊接變形是在所難免的，在實際制作過程中，對大型薄法蘭的焊接影響更大，會影響到整個設備制作的密封性。因此，在實際制作過程中，需要嚴格控制組對質量，相關操作人員在實際制作過程中，需要保證法蘭間隙合理性，按照相關的要求和標準制作法蘭的內孔，最大程度上提升法蘭制作精度，避免出現焊接變形現象，提高法蘭的密封性。基于此，本文就組對以及內部焊接問題進行分析，確保深入分析組對焊接法對法蘭平面度的影響。

【關鍵詞】組對焊接;法蘭平面度;法蘭連接;法蘭直徑

1概述

法蘭加工質量直接關系到密封效果和密封性能，組對間隙的均勻性和間隙，是直接影響法蘭焊接變形的主要因素，因此，在實際進行組對焊接過程中，要加強對法蘭孔制作偏差的控制。可采用剛性固定方式，在法蘭背面連接法蘭蓋，進而控制法蘭外角焊縫。在實際的生產當中，我們經常遇到兩個法蘭的連接。當法蘭的直徑比較大的時候，兩個連接的平面都會有比較高的平面度要求。在實際的生產當中，經常會在法蘭下部不遠處有主焊道組對焊接。原來經過加工合格的法蘭面在焊接之后，平面度會變化，導致法蘭連接達不到設計要求。下面我們就以甲板吊基座為例進行討論。甲板吊的基本尺寸如下：

下基座：外徑為2800mm，板厚為22mm，材質為NV D36，高度為7500mm的圓柱筒體;

上基座：和下基座連接處的外徑為2800mm，板厚為22mm，材質為NV D36;頂部外徑為2910mm，材質為NV E36，厚度是85mm，高度為2500mm的斜錐筒且頂部加工完成后平面度為0.133mm。如圖1所示：

現在的工序是焊接上基座和下基座并保證上基座法蘭平面度小于0.2mm，焊道要求100%通過超聲波無損探傷檢測;

2組對

理論上上下基座的理論外徑都是2800mm，實際的筒體的直徑不一致，組對的時候需要使用千斤頂，碼板進行擠壓以便調整錯位。在調整的時候，其實上面的平面度已經變形，組對的基本步驟是：

1）以筒體外徑的某一點為基準點，在筒體外圍分12等分加碼板。先把碼板焊接到下基座上，調整錯位然后由兩個焊工對稱把碼板焊接到上基座上面;

2）測量平面度;

3）找出組對中最大間隙點和平面度中的最高點。

如果法蘭平面中的相對高點正好在最大間隙處，直接由焊工用焊接工藝規程中規定的較大電流，較小電壓焊接相應區域，電焊長度為70mm左右，間隔300mm左右。如果最大間隙不是在最高平面度隙處，先堆焊間隙，然后由焊工按照先高點，后低點的順序進行點焊。點焊高點時候用較大電流，較小電壓進行點焊。后面的低點反之。此是用焊接應力調整法蘭面的平面度。

4）再次測量平面度，完成組對。本次組對之后，測量出來的平面度測量值如下：

3內部焊接

根據測量結果，可以發現，現在的平面度已經超出了設計要求的范圍，所以我們要設計一個較好的焊接程序，調整平面度。焊接的時候要注意焊接順序和對稱焊接。一般需要兩名水平相當的焊工同時作業。根據組對的結果制定如下的焊接順序，簡圖圖2所示：

1）基于第7點左右是最高的點，所以先由兩名焊工同時焊接。一名焊工從8點和9點的中心附近往7點焊接，另外一名焊工從5點和6點的中點往7點焊接。這是考慮由焊接的應力作用，把最高點往下拉;

2）然后一名焊工從10點往11點焊接，另外一名焊工從4點往5點焊接;

3）第三步是一名焊工從8點和9點的中點往9點焊接，另外一名焊工由5點和6點的中點往5點焊接;

4）第四步是由一名焊工從9點往10點方向焊接，另外一名焊工是從3點4點焊接;圖2 內部焊接順序

5）第五步是由一名焊工從1點往2點焊接

另外一名焊工從11點往12點焊接;

6）第六步是由一名焊工由1點往12點焊接，另外一名焊工從3點往2點焊接。

以上是基于特定的平面度制定的焊接順序，制定的原則是先高點焊接。高點區域最好是有1mm左右的間隙，沒有的話打磨出間隙，但不要超過2mm;最后焊接最低點;高點要焊接電流稍大，電流稍小。低點區域是電流稍小，電壓稍大。高點熱量聚集，低點熱量分散。

4氣刨

內部焊接完成之后，應該對外部進行氣刨了。由于是在現場焊接且要保證焊接質量，最好是進行氣刨。氣刨需要內部焊接冷卻之后在進行。氣刨完成之后最好是進行MT檢測，以確保沒有缺陷。氣刨之后，需要進行平面度的測量，本次試驗氣刨完成的平面度結果為0.157mm，具體數據如下：

氣刨的原則一般是從高點向兩邊氣刨，氣刨也應該是兩個人同時對稱氣刨。

5外部焊接

通過上一步氣刨后的平面度結果，可以看出，平面度的低點仍然在7點附近，低點已經轉移到10點附近。可以參照結果，平面度仍然在設計要求范圍之內，所以焊接順序就按照簡單對稱的原則，由高點開始。簡單對稱的焊接順序請參照圖3外部焊

接順序所示：

數字1～12是法蘭外徑的12個等分點，①～④是兩名焊工的焊接順序，應該是基本同時焊接的。通過如上述的方法，我們最終測量出實際的數據是如下所示：

最后通過測量結果可知，最終的結果是滿足設計要求的。

6結論

根據我們實踐可以得知，像這種大的法蘭面下部的焊接，內部焊接之后的結果是非常重要的。當內部焊接結果良好的時候，最終平面度的良好率達到80%以上。但是在實際的生產當中，有很多因素是不能受控制的。特別是組對的時候，受到拉，壓，熱變形等因素的影響，變形方向也是不定的，所以多次平面度測量工作就十分的重要了。我們的經驗總結如下：

a）組對的時候控制組對對法蘭平面度的影響。當所有的組對完成后，要測量一遍平面度。平面度的結果良好的時候，我們就從最高點開始點焊，待點焊完成之后再測量一遍平面度。有大的間隙的話，在內部焊接開始之前要先用小直徑焊絲堆焊間隙，間隙最好小于0.2mm;

b）合理安排內部焊接順序。當組對結果實在是沒有辦法調節的時候，合理安排焊接順序。可以通過焊接順序調節平面度。基本原則就是先焊接高點，后焊接低點。高點保證有間隙，低點焊接之前保證沒有間隙或者小間隙。

c）氣刨的時候最好兩人對稱作業。氣刨對平面度的影響特別的小。當氣刨的時候保證是兩人對稱進行的。

d）外部焊接根據氣刨的結果合理安排焊接。氣刨完成之后，如果結果滿足設計要求，就按照一般的外部焊接順序由高點開始焊接。如果焊接結果不良時，就先填充完成高點，連續的焊接填充完成;低點就是緩慢焊接填充，一道焊接完全冷卻之后，再焊接另外一道，直到填充完成。完成之后再按照外部焊接順序蓋面。

參考文獻：

[1]Rules for Ships / High Speed，Light Craft and Naval Surface Craft，January 2005，Pt.2 Ch.2 -DNV society

[2]M 2020-035 En-Ch-2012，MacGREGOR;

作者簡介：

楊勇，1986年1月出生，男，湖南張家界人，白族，助理工程師，本科，研究方向：長期從事鋼結構，壓力容器，起重機械，造船等方面的工作。

（作者單位：1.大連民族大學;2.遼寧石油化工大學）