工艺法兰

工艺法兰（精选6篇）

工艺法兰 篇1

1 引言

随着世界陆地和浅海石油资源的日渐枯竭,石油资源的开发逐渐转向深海。深海石油资源的开发需要用海底管道将水下采油树、水下生产管汇和深水采油平台连接起来。深海管道法兰连接技术属于水下回接技术,是将海底管道通过法兰螺栓连接方式连接,实现管道敷设的技术[1]。由于深海环境复杂、水压高潜水员无法工作,只能使用自动化的机械设备,这些设备包括ROV、H架、轴向对准机具、轴向接应机具和法兰连接机具等。本文主要提出一套深水管道法兰连接的工艺方案,并设计了适用于深水环境的法兰连接机具,以便为深水管道法兰连接技术的发展提供思路。

2 连接工艺方案

深水区域的海底管道的连接方法大都是机械连接方法[2],法兰连接是常用机械连接方式[3]。下面以管道间的连接为例介绍海底管道法兰连接的工艺过程(见图1):

(1)工作母船携带工作机具,如ROV、H架、轴向对准机具和法兰连接机具等至待连接管道的上方,并吊放机具;

(2)安装H架,H架在ROV的操作下将管道从海底抬起,并进行管道的粗对中;

(3)分别在两侧管道上安装轴向对准机具和接应机具,在ROV的操作下将管道拉近完成精对中;

(4)安装法兰连接机具,在ROV的操作下完成法兰对孔、螺栓插入和螺栓预紧等动作,再实现法兰连接;

(5)拆卸机具,工作母船回收机具,管道法兰连接完成。

3 法兰连接机具总体方案

深水法兰连接机具由深水法兰连接机具的机械本体、液压系统和控制系统三部分组成,见图2。系统的控制盘柜安装在工作母船上,通过脐带缆与ROV相连,ROV通过法兰连接机具上的ROV接口与法兰连接机具相连,将控制信号、电能和液压油传递给法兰连接机具。机械本体采用整体式结构由外框架、内框架、螺栓库和螺母库等部分构成,能够完成法兰对孔、螺栓插入和预紧螺栓等功能。液压系统由液压油源、液压阀箱、液压缸和液压马达组成,其中液压油源由ROV携带。

1.工作母船2.控制柜3.脐带缆4.ROV5.液压油源6.液压阀箱7.法兰连接机具

4 法兰连接机具的机构设计

深水法兰连接机具的主要功能是完成海底管道的法兰连接,为了顺利完成这个功能,法兰连接机具应具备以下功能:(1)应具备螺栓和螺母的存储功能;(2)应具备将旋转法兰的螺栓孔与固定法兰的螺栓孔对齐的功能,以保证螺栓能顺利穿过法兰螺栓孔;(3)应具备将螺栓插入螺栓孔的功能;(4)应具备将螺母旋紧到螺栓上的功能;(5)应具备对螺栓拉伸预紧,并锁住预紧力的功能;(6)应具备与ROV对接,并从ROV上获得动力的功能;(7)应具备将机具固定在管道上的功能,以保证机具在法兰连接过程中不受外部环境的干扰;(8)应具备微弱的正浮力,便于ROV携带。

1.浮力块2.夹紧卡爪3.螺母库4.中间定位体5.螺栓库6.内框架7.外框架

为了实现上述功能,法兰连接机的结构采用三瓣式设计,主要包括浮力块、外框架、内框架、夹紧卡爪、螺栓库、螺母库和照明、摄像系统等,三维结构模型见图3。浮力块使法兰连接机具有一定正浮力,方便ROV在水下携带法兰连接机具;外框架采用桁架式结构,安装有ROV接口,作为法兰连接机具的机架,部件安装时保证各个部件间正确的相对位置关系;夹紧卡爪用于夹紧管道固定法兰连接机具;内框架携带螺栓库和螺母库,可以绕管道轴线旋转使螺栓和螺母与法兰的螺栓孔对准,可以使螺栓库和螺母库沿管道轴线滑动将螺栓插入法兰螺栓孔中;螺栓库和螺母库采用三瓣式结构,分别携带法兰连接用的螺栓和螺母,螺栓库安装有对螺栓拉伸预紧的液压张紧器,螺母库安装有拧紧螺母的扳手装置。

5 结论

深海环境复杂,水下作业困难,海底管道法兰连接需要通过一整套的自动化作业设备,这些设备的设计难度大。针对深海管道铺设的需求,综合考虑深海作业环境,提出了深海管道法兰连接的一种工艺方案和设计了法兰连接机具的结构,为深水法兰连接和法兰连接机具的研究指明方向。

摘要：我国海洋石油产业正在向深水进军,以法兰连接为主要连接方式的深水管道连接技术是必须攻克的难题。因此,设计了一套深水管道法兰连接的工艺方案,并对关键设备法兰连接机具进行了设计研究。该研究成果对促进我国深水作业设备发展,提高我国深水管道连接技术具有一定意义。

关键词：深水,连接工艺,法兰连接机具,ROV,方案

参考文献

[1]时黎霞,李志刚,赵冬岩,等.海底管道回接技术[J].天然气工业,2008,28(5):106-108.

[2]焦向东,周灿丰,陈家庆,等.海洋工程水下连接新技术[J].北京石油化工学院学报,2006,14(3):20-22.

[3]于达.海底天然气管道投产案例分析[J].天然气工业,2007,27(10):109-111.

法兰座的机加工艺改进 篇2

在烟机产品中法兰座是常见的零件, 其中有一种较特殊的法兰座零件如图1所示, 材质为HT250, 要求准62H6孔相对于准55H6孔的同轴度误差为准0.02;准140-0-0..1005外圆相对于准62H6、55H6两孔的同轴度误差为准0.05;准110h6外圆相对于准62H6、55H6两孔的同轴度误差为准0.03;同轴度误差要求很高。

2 原加工工艺分析及新加工工艺方案的确定

2.1 原加工工艺分析

(1) 原工艺内容的介绍

原加工工艺是先粗车外圆, 时效, 再精车外圆准140、准110h6, 留磨0.3mm, 355两端面留磨0.3mm, 准55H6、准62H6孔分别车成准550+0.02、准620+0.02, 然后磨准140、准110h6至尺寸, 再拼组夹, 两端准140、准110外圆分别用V形块支撑, 搭板压紧, 镗孔至要求, 加工后经测量准140外圆相对于两孔的同轴度误差为准0.065;准110h6外圆相对于两孔的同轴度误差为准0.05, 不能保证图纸要求。

(2) 同轴度超差分析

磨削工序中, 由于两端外圆直径不一致, 同一批零件加工后, 外圆可能被加工成公差带范围内的某个数值, 而不是同一值, 外圆也是如此, 而在镗削工序中, 拼组夹时需两个V形块分别支撑两段外圆 (如图2所示) , 这样在加工时由于同批零件尺寸存在误差, 同时, 两V形块自身也存在制造误差, 从而导致两端外圆中心线不一致, 使外圆与孔的同轴度超差。因此只有改进加工工艺才能保证零件的同轴度要求。

2.2 新加工工艺方案的确定

通过对图纸及原加工工艺的分析, 确定方案为:先车各外圆、内孔, 其中φ80不加工外圆光出一段, 即为下一工序加工提供粗基准, 再用V形块支撑φ80外圆 (如图3所示) , 镗孔φ62H6、φ55H6及φ65工艺孔, 然后半精车外圆, 最终以孔为基准, 使用工装磨外圆。

具体加工工序如下:

(1) 车全部, 其中φ140车成、φ110成, φ80不加工外圆光出一段, 325两端面留磨0.5mm。φ55H6、φ62H6孔均留2mm余量。暂不车槽, 其余车准;

(2) 拼组夹, 镗φ55H6及φ62H6孔。铣355±0.2两端面, 镗φ64不加工孔成φ65, 镗20深, 铣槽;

(3) 车, 外圆留磨0.3mm余量;

(4) 用自制工装 (如图4) 磨及φ110h6外圆。

2.3 工装设计

在磨削加工过程中, 主要靠左端堵头带动零件旋转, 下面针对磨削精加工外圆, 对工装 (堵头1) 进行设计计算。

(1) 材质选择:45钢材质比较常用, 经调质处理后较硬, 在车削过程中不易与零件咬死, 适合作为工装毛坯。

(2) 砂轮参数:根据公司现有磨床, 使用的是白刚玉、树脂结合剂砂轮, 砂轮粒度46#, 直径DS=400mm、宽度B=50mm。

(3) 工装设计计算

零件材料为HT250, 珠光体铸铁件, 磨削力分为切向磨削力FZ、和径向磨削力Fy,

式中FZ、Fy-分别为切向和径向磨削力, N;vw-工件速度, m/s;v-砂轮速度, m·s;fr-径向进给量, mm;B-磨削宽度, mm;CF-切除单位体积的切屑所需压力, N/mm2;α-磨粒的锥顶半角;μ-工件与砂轮间摩擦系数。

参考《机械加工工艺设计手册》, 根据零件材料查表得:CF=4802 vw=1.00m/s v=0.67m/s;

已知B=50mm, fa=0.5B=40, 查表得:fr=0.003;取α=60°

带入上述公式Fy=4802× (Π/2) (1.00×0.003×50/0.67) ·tan60°=2924.95N

根据零件材料查表Fy/FZ=2.7～3.2, 取值为2.7。

则切向磨削力FZ=Fy/2.7=1083.31≈11085N。

自制工装如图2所示, 工装与零件间产生摩擦力F, 则F·r垌FZ·R

已知与零件接触的外圆直径d=65mm、零件外圆直径D=140mm。

若F·r=FZ·R, F=2336.9N

取实际摩擦力FS=kF (k=1.5) , 则FS=3505.35N≈3510N

又由FS=μ·F压, 查表得:μ=0.2,

则F压=FS/μ=3510/0.2=17550N

零件作用于工装单位面积上的正应力p=F压/ (Π·d·L) ;其中L=20mm, 带入公式得:

根据胡克定律:σ=ε·E

式中:σ为正应力, ε为正应变, E为弹性模量。已知钢和合金钢的弹性模量E=200～220GPa, 而此次设计工装 (堵头) 材质为45钢, 弹性模量取值为220GPa。

计算得:ε=0.02mm

在镗削工序中, 镗出的孔φ65实际值为φ65.012, 所以为了在磨削加工工序中, 零件与工装间不发生相对滑动, 在设计堵头时, φ65外圆应当加工成。

(4) 取出堵头

图5为堵头示意图, 磨削加工工序完毕后, 为保证顺利将工装从零件中取出, 选取了装配钳工常用的方法:顶丝, 即在堵头大外圆端面上加工两个M5螺孔, 取出堵头时, 只需用M5螺钉将零件顶出即可。

4 结语

对使用工艺改进后所设计的工装加工出φ140、φ110外圆进行检测, 完全符合图纸要求。

摘要：有一种较特殊的法兰座零件, 其孔与外圆的同轴度要求很高, 不易加工。文中针对机械加工过程中出现的问题, 对原加工工艺及图纸进行了分析, 提出了一种较好的加工方法。加工后的成品经测量完全保证了同轴度要求。

工艺法兰 篇3

1 传统连接工艺简介

1.1 工艺过程

当大轴法兰清扫完毕后, 转子回吊, 两大轴法兰相距10-15mm时, 对称穿入4个销钉螺栓 (起引导作用) , 待止口进入后, 将转子回落到风闸上, 然后带上螺帽。按照图1所示, 设置轮滑、扳手、钢丝绳, 利用桥式起重机通过拽拉钢丝绳使螺栓逐渐拧紧。

由于转子回落到风闸后, 上下法兰之间要留有5-9mm的缝隙, 加之连接螺栓为销钉螺栓, 螺栓与法兰孔洞配合间隙极小, 要合上上下法兰之间的缝隙, 需要对称拧紧4个引导螺栓, 使缝隙逐渐变小直至为零。使用的专用扳手重量达60kg, 要合上此缝隙, 需要倒用扳手和滑轮多达80次, 历时4个小时, 不仅浪费人力也浪费时间。

大轴法兰缝隙为零后, 穿入其它16个螺栓, 设上螺栓伸长值测量工具, 依次拉紧至规程规定的伸长值。此过程又要耗费近3个多小时, 待16个螺栓全部合格后, 采用同样的方法将4个引导螺栓拉松, 设上测量工具, 重新拉紧至规程规定的伸长值。至此, 大轴法兰连接工作才算正式完成。

1.2 传统工艺的弊端

(1) 工作危险性较大。拉紧螺栓的过程中, 容易发生钢丝绳断裂、轮滑崩裂、扳手折断的情况, 可能造成人身伤亡或设备损坏事故。2010年, 云峰发电厂3号机组A级检修过程中, 就发生了扳手折断现象, 差点酿成事故。

(2) 过程繁琐, 费时费力。整个连接过程耗时7个多小时, 频繁倒用60kg的专用扳手和轮滑100多次, 4个引导螺栓拉紧后还得拉松再拉紧, 间接增加了8个螺栓的工作量。

(3) 在上下法兰合缝环节中, 由于频繁倒用专用扳手或轮滑, 容易导致杂物进入法兰结合面, 降低法兰连接质量, 造成主轴弯曲度过大, 导致机组摆度过大。

2 新工艺简介

2.1 技术核心

新工艺的技术核心:当转子回吊, 上下法兰相距10-15mm时, 对称穿入4个引导螺栓, 并装设4套专用工具 (见图2, 具体布置方式见图3) , 以上法兰为支撑面, 利用8台油压千斤顶, 将转轮和水轮机主轴直接顶起, 直至间隙为零, 然后使用液压扳手按顺序直接将4个引导螺栓拧紧至规定伸长值, 卸下工具, 穿入其它螺栓, 按顺序将各个螺栓拧紧至规定伸长值即可。

2.2 技术依据

根据新工艺的特点, 专用工具的设计和制作, 油压千斤顶及液压扳手的选取是关键。根据图2可见, 转轮和水轮机主轴顶起后, 全部重量通过千斤顶传递到专用工具底座, 再通过中心螺杆1传递到上法兰, 因此中心螺杆的强度要求很高, 且螺杆不易太粗以致加重工具重量。为此应根据机组转轮和水轮机主轴的重量, 选取合理的中心螺杆, 选取合适的油压千斤顶。

下边以云峰发电厂3号机组为例, 介绍中心螺杆直径的确定方法及油压千斤顶的选取方法。

经查阅资料得知, 3号机转轮重量G1=38.7t, 主轴重量G1=22.171t。

考虑到止口及销钉螺栓存在一定的摩擦力, 故总载荷:

(1) 中心螺杆直径的确定

由于设置四套工具, 故单个螺栓承受的轴向载荷为:

根据公式:

其中SS为安全系数, 一般取1.7。求得:

根据GB/T196-2003, 选择M42螺栓, 即可满足要求。

(2) 油压千斤顶的选取

根据转轮重量和水轮机轴重量, 可选择8台同种型号的25吨油压千斤顶即可。

(3) 底座和顶座的选取

根据转轮重量和水轮机轴重量, 底座采用厚度为20mm钢板焊接成工字结构, 顶座采用直径为φ180mm的圆钢制作。详见下图2。

(4) 液压扳手的选取

根据螺栓大小和预紧力的要求, 选择合适的液压扳手。

根据以上的计算结果, 可知此种工艺是切实可行的。

3 新工艺实施方式

3.1 附图说明

图2为专用工具结构图。1为中心螺杆, 2为螺帽, 3为顶座 (具有承重、限位双重作用) , 4为下部限位机构, 5为油压千斤顶, 6为底座。 (全部重量均通过它传递到中心螺杆上, 在传递到上法兰。)

图3为专用工具及引导螺栓平面布置图。图中1号、6号、11号、16号孔穿入引导螺栓 (也可选取其他4个对称的孔) , 3号、9号、13号、19号孔为专用工具设置位置。

图4为专用工具安装示意图。

3.2 具体实施方式

下面结合附图, 详细介绍一下新工艺的具体实施方式。

(1) 参照图3, 穿入1号、6号、11号、16号销钉螺栓, 作为引导螺栓, 旋上螺帽。

(2) 参照图4, 设置专用工具, 专用工具设置在3号、9号、13号、19号, 将各台油压千斤顶压至刚使力为止。

(3) 安排一人作总指挥, 每台压机各安排一人操作, 听从总指挥指令, 同时操作, 使压机同步上升。总指挥时刻检查测量圆周各部位缝隙大小, 适当调整, 使缝隙慢慢合上, 直至间隙为零, 用0.05mm塞尺测量不通过为合格。目前市场已有1拖8的新型油压千斤顶, 使用此种千斤顶, 可保证上升过程中千斤顶始终同步, 更加可靠稳定。

(4) 将4个引导螺栓用千斤顶顶靠, 用专用扳手将螺帽拧紧。

(5) 4个引导螺栓底部打入楔铁, 并用电焊点死, 使螺栓不能旋转。

(6) 装上伸长值测量工具, 用液压扳手按顺寻将4个螺栓拧紧至规程规定的伸长值。

(7) 4个螺栓全部拧紧后, 卸下专用工具, 穿入其他16个大轴螺栓, 用千斤顶顶靠, 并用专用扳手将螺帽拧紧。

(8) 16个螺栓底部打入楔铁, 用电焊点死, 保证拉螺栓过程中螺栓不旋转。

(9) 按照步骤 (6) , 按顺序将16个螺栓拉紧至规程规定的伸长值。

(10) 回装保护罩, 清洁现场, 连接工作结束。

4 新工艺的优点

(1) 使用专用的液压扳手松紧螺栓, 取代了吊车松紧螺栓法, 避免了钢丝绳断裂、轮滑崩裂、扳手折断的情况的发生, 消除了隐患, 提高了工作的安全性。

(2) 通过设计专用工具解决了上下法兰的合缝问题。传统工艺仅法兰合缝就需要4个小时, 采用新工艺, 上下法兰合缝仅需要10分钟时间, 大大的提高了工作效率。合缝后, 可直接将4个引导螺栓拉紧至规程规定的伸长值, 较传统工艺间接减少了8个螺栓的工作量。

(3) 使用专用工具连接法兰, 缩短连接时间的同时, 降低了杂物进入法兰结合面的可能性, 提高了法兰连接质量。

(4) 采用传统工艺拉紧一个螺栓需要10分钟左右的时间, 采用液压扳手拧紧螺栓仅需3分钟时间, 大大的提高了工作效率。另外, 无需再浪费人力来频繁倒用专用扳手、轮滑等, 节约了人力和物力。

结语

大轴法兰连接工艺改进后, 减少了8个螺栓的工作量, 大大的缩短了工作时间, 以前3个小时的合缝工作, 现在仅需10分钟, 大大的提高了工作效率, 节省了大量的人力和物力, 为云峰发电厂创造了一定的经济效益。2013年5月, 3号机A级检修中, 首次采用了新型连接工艺, 机组恢复运行至今已有一年时间, 大轴各部位的摆度和振动均满足规程要求。实践证明, 新型工艺是可行的、也是可靠的。

新工艺不仅可以用于水轮机轴与发电机轴的连接, 也可用于水轮机轴和转轮的连接。新工艺不仅仅适合于云峰发电厂的机组, 也适合于其它立式水电机组, 具有广泛的应用前景。

摘要：大轴法兰连接传统工艺是利用吊车通过拽拉钢丝绳使螺栓逐渐拧紧, 作业过程费时费力, 工作效率低, 且工作危险性较大。为解决此问题, 通过设计一套专用工具, 以上法兰面为支撑点, 利用油压千斤顶将转轮和水轮机主轴直接顶起, 消除其缝隙, 然后利用液压扳手使螺栓逐渐拧紧。新工艺提高了工作效率, 节约了大量的人力和物力, 保证了作业安全和作业质量, 同时还可用于其它水电机组, 具有广泛的应用前景。

关键词：传统工艺,新工艺,大轴法兰,专用工具

参考文献

[1]孙训方, 方孝淑, 关来泰.材料力学 (I) 第五版.北京:高等教育出版社, 2009.

工艺法兰 篇4

2006年XXXX检测公司承接了母公司XXXX钢管有限公司的20万吨澳大利亚吹沙法兰焊管的法兰件探伤以及法兰焊接后的焊缝探伤, 工件情况如下:

设计工作压力0.5MPa;工作温度:常温;工作介质:水;材质:Q235B;规格:Φ1100×Φ940×38mm

1.1焊接法兰磁化方法的选择:

因锻件法兰在镦粗过程中出现弯曲而未及时矫正, 继续镦粗时而出现夹层, 或者局部镦粗时使用垫环不当容易产生夹层缺陷;而在锻造后的冷却与热处理过程中容易因冷却速度过快极易产生裂纹缺陷;且由于法兰的轴端面和柱面的弧型与直角相结合的结构原因, 在提高工作效率且满足检测要求的情况下选用交流电磁轭式CJE-1型磁粉探伤机, 磁悬液采用水悬液。磁轭式与水悬液的组合, 对裂纹的检测灵敏度很高, 能够保证磁粉探伤的有效性。

1.2焊接法兰磁粉检测区域的预处理

因锻件法兰在锻造以后要进行机加工, 机加工过程中以及搬运过程中极易造成法兰面的油污;并且由于南方空气湿度大, 碳钢的机加工面容易产生浮锈, 所以在磁粉探伤前要进行铁锈和油污物的清除, 以确保磁轭与检测工件表面的充分接触, 以提高检测灵敏度。

1.3焊接法兰磁粉检测操作过程描述

1.3.1配置磁悬液, 应按照使用说明书进行, 浓度应保证在10-25g/L的范围内, 最好是15g/L左右。磁悬液浓度大会形成过度背景, 影响缺陷磁痕的评定, 浓度过低将不会在缺陷部位形成足够的磁粉堆积, 均会造成一定程度的漏检。

1.3.2灵敏度试片的选取以及放置要求, 根据检验委托单要求以选取A1-30/100型标准试片进行系统灵敏度校验。当检测法兰端面时90度间隔放置四个试片校验, 当检测轴面时每间隔90度做一次灵敏度试片校验。

1.3.3磁化前预先用磁悬液润湿磁化区域, 然后边磁化边喷洒磁悬液, 磁化是要注意每次要有至少15mm的重叠且每次磁化通电时间为1-3s, 磁悬液应喷洒在行走方向的正前方, 以避免磁悬液的流动而冲刷掉缺陷上已经形成的磁痕显示, 并使磁粉有足够的时间聚集到缺陷处, 便于缺陷的检出。喷洒时应注意喷洒均匀, 速度不宜过快, 行走速度太快就容易造成磁痕形成时间短, 堆积浓度小, 以至于造成漏检。

1.3.4观察要求, 进行缺陷磁痕观察一定要认真细致, 不能仅从一个方向观察, 要多角度观察, 当可见光照度达不到评定要求时的大于500Lux, 要使用辅助照明设施。当发现可疑显迹时要对可疑部位进行反复探伤, 缺陷显示部位至少要检查两次以上, 排除伪缺陷, 必要时用砂轮打磨后进一步探伤。对真实缺陷痕迹要进行标记, 测量其所在位置、大小、确定性质进行级别评定, 并做好记录。

2焊接法兰磁粉检测的缺陷分布、形状、性质和具体分析及缺陷处理

实际磁粉检测结果, 焊接法兰表面及近表面缺陷的分布如下图示:

2.1缺陷的定性:

根据上图真实缺陷痕迹标记, 1号显迹为贯穿性裂纹;

2号显迹为局部夹层, 面积在10cm2-40cm2之间;

3号显迹为法兰环向裂纹, 直线长度在150mm-300mm之间;

4其他一些小的线性显迹10mm-40mm之间;

2.2缺陷的判定:

根据业主规范要求 (管线等级以及使用要求较低) , 磁粉检测过程中若发现有1号显迹的法兰进行报废处理;发现2、3、4号显迹的法兰经打磨至裂纹消除, 再经过磁粉检测, 若没有发现超标缺陷且再加工后仍满足尺寸要求则该法兰可以接受。

2.3二例典型缺陷分析:

2.3.1在一个法兰轴向端面上发现一条环向磁痕显迹, 该显迹位于法兰内圆边缘, 长度约240mm, 后经打磨至表层下2mm深度时, 再经过磁粉检测, 该条线性磁痕显迹已经消失, 经法兰生产厂家及公司检测人员分析该裂纹为锻造后冷却速度过快导致。

2.3.2在一个法兰的轴向端面上发现一个面积型圆环显迹, 面积约18cm2, 边缘不规则, 经过分析该面积性磁痕显迹为法兰锻造是局部镦粗造成的夹层, 后经过打磨至2mm深度消除该缺陷。

3结语

工艺法兰 篇5

一般情况下的合同技术协议要求 (国家至今未正式发布相关风电塔施工及验收规范, 其中一般合同技术协议按照工艺、材料参考国家标相关准及国外风电的技术要求作了一定规定) , 风电项目的单段塔架两法兰平行度要求≤3mm (简图如下) , 且不允许用火焰校正。

而单段塔架是由首尾不同直径的单节小圆管组焊, 法兰终组焊于已组好的圆管两端而成, 工序图入下所示:

根据我厂为贵州四格风电项目制作的6套风电塔架, 其中每段塔架由8~10节小圆管对接而成, 按上的工序中, 关键保证制作过程中的“下料”和“圆筒对接点对”两个工序。

1 下料

即该工序主要控制单节圆管下料的精确度, 如下简图所示:

根据国内厂家制作经验, 下料公差控制范围 (单位mm) :F±2;E±2, 板宽之差≤2, │M 1-M 2│≤3。实际我厂制作中下料尺寸公差控制在F±1.5;E±1.5, 板宽之差≤1.5, │M1-M2│≤2范围内。这样尽量控制在下料中控制了尺寸精确度, 单节圆管压圆组对焊接起来基本上不存在圆管端的错位现象, 保证了下道工序的顺利进行, 保证了生产效率。

2 圆筒对接点对

即单节圆管对接, 该工序要求两个圆管组对的间隙保持为0, 即0间隙。但是, 在组对的时候要求必须对两个圆管组对后做8等份的对应点进行长度测量, 若存在长度测量中的8个值 (即两单圆管组对平行度) ≥1.5mm的必须进行组对位置调整, 终至长度测量中的8个值≤1.5mm后方能进行下一道工序。依此方法, 在整体组对 (除法兰外) 后进行环缝焊接, 焊接后的平行度变形量基本能控制在1mm以内。然后在与法兰组对焊后两法兰平行度都能保证在≤3mm。

当然在上面的两套工序中, 要求的设备相对较高。如下料设备可能用到数控火焰切割机, 或者等离子数控制切割机;而单节圆管组对需要电动组对工装, 这都可以大大提高风电塔架的生产效率。随着风电在我过不断的发展壮大, 在制作工艺方面得到不断的提高, 此仅仅为我个人对如何控制风电单段塔架法兰平行度谈谈我个人肤浅的看法。

摘要：风电单段塔架法兰平行度的好坏将直径影响到风电塔架在安装过程中的垂直度, 本文就如何控制风电单段塔架法兰平行度问题展开讨论, 并根据笔者实践经验提出了一些工艺措施。

关键词：风电单段搭架法兰平行度,工艺措施

参考文献

[1]谢祥, 汝鹏, 苏竣等.基于技术创新模式的我国风电装备制造业创新能力分析[J].科技进步与对策, 2012.

[2]刘悦, 时志刚, 胡颖等.海上风电技术特性对比分析[J].船舶工程, 2012.

工艺法兰 篇6

关键词：长颈法兰,堆焊

1 长颈法兰内表面的材质及规格

高含H2S压力容器中长颈法兰其材质为Q 345R (R-H IC) 等, 公称直径DN 200-800mm。

2 长颈法兰内表面不锈钢堆焊的技术要求

按照制造高含H2S压力容器堆焊技术条件, 堆焊层应满足以下要求: (1) 应采用双层堆焊。过渡层厚度为3m m, 表层厚度为3mm, 机加工后复层厚度不得小于3mm。 (2) 不锈钢耐蚀层的化学成分应满足表1的要求。 (3) 堆焊后试样要求分别堆焊过渡层及复层后需要做渗透或磁粉检测, 以及侧弯试验d=4a, Α=180°。 (4) 宏观及微观金相检验应无超标缺陷。 (5) 堆焊层硬度H B应≤200。 (6) 堆焊层通过G B/T 15970.7应力腐蚀试验;J B/T 7901-1999均匀腐蚀;G B/T 17897点腐蚀;G B/T 4334晶间腐蚀, 四种腐蚀试验方法。

3 长颈法兰内表面不锈钢堆焊的方法及材料的选择

3.1 堆焊方法的确定

长颈法兰的内表面堆焊的焊缝一般都是比较规则的圆周焊缝, 为满足堆焊层的高效率与高质量的要求, 采用了药芯焊丝CO2气体保护的堆焊方法, 而这个方法具有在焊接时过程比较稳定, 成型上较好, 且线能量上比较小, 而且很容易实现自动化等方面的特点。

3.2 堆焊材料的选用

堆焊过渡层选E 309L m o T 1-1型焊材, 表层选E 316L T 1-1型焊材。根据对焊丝成分及规格的要求, 选用国内昆山京群焊材有限公司生产的AF S-309M o L, 对不锈钢药芯焊丝堆焊进行过渡层用AF S-309M o L, 而对不锈钢药芯焊丝堆焊进行耐蚀层的用AF S-316L。

4 堆焊设备

4.1 堆焊用焊机

松下公司生产的R F II350型M AG焊机完全适用于该工艺方法。

4.2 焊接变位装置

堆焊焊缝是圆周密集的螺旋焊缝, 采用工件转动, 焊枪不动的方法较为合适, 因此自行设计制作的焊接变位装置——小型转胎, 由电机、齿轮箱、链齿传动系统驱动。同时平焊较其它位置的焊接更容易获得高质量的焊缝, 可节省工时和焊材50%以上。

4.3 焊枪平移装置

为了适应机头位置的调整, 根据堆焊的工艺特点, 自行设计并制造了一台焊枪平移装置。其特点如下:采用螺纹轨道式平移结构, 从而使焊枪实现平稳的自动走位焊接。

4.4 设备的组联与PL C控制系统

设备的组联为了保证堆焊过程中长颈法兰内表面各个不同侧面始终在水平位置堆焊, 并实现自动堆焊过程。焊机、变位装置及焊枪平移装置按 (图1) 组联。采用S 7-200P L C+触摸屏对变位装置及焊枪平移装置实现联合控制。

5 工艺试验

5.1 电弧电压

对于CO2气保护药芯焊丝堆焊, 电弧电压与焊接电流的匹配很重要, 在焊接电流一定的条件下, 电弧电压过低堆焊焊道太窄, 容易夹渣, 并且堆焊厚度增加, 造成焊材浪费。电弧电压过高, 堆焊焊道较宽, 堆焊厚度不能满足要求, 且成形较差, 经试验确定, 电弧电压在28~34V之间堆焊焊道成形最佳。

5.2 工艺参数对焊缝成形及性能的影响

焊接电流:焊接电流与电弧的稳定性、堆焊焊道的成形、熔深、稀释率、力学性能均有很大的关系, 在电压U=28~34V, 气体流量Q=15~20L/min, 焊接速度T=200mm/min, 依次使用常用电流进行实验试板上, 以I=200A最佳。

5.3 焊接速度

焊接速度主要影响堆焊焊道的几何形状及堆焊层的稀释率。焊接速度太快, 堆焊焊道太窄、太薄, 在下道搭接焊时, 容易造成重叠。反之, 易形成堆高大、堆宽窄的焊道, 会造成喷嘴堵塞, 易产生夹渣。经试验, 焊接速度Τ=200mm/min最佳。

5.4 焊丝伸出长度和焊枪位置

焊丝伸出长度对电弧的稳定性、熔深、电弧能量等均有影响, 焊丝伸出长度太大, 会使电弧不稳定, 且飞溅大, 焊丝伸出长度过短、过多的飞溅物易造成喷嘴堵塞, 使气体保护不良, 堆焊时易产生气孔。经试验, 焊丝伸出长度在10~15mm范围内最佳。

堆焊时, 焊枪要保持一定的倾斜角度, 即焊枪与焊道行走方向的水平面成80°~85°夹角, 与焊道的垂直线成25°~30°夹角。

5.5 搭接量

堆焊焊道之间的搭接量 (焊丝与前一道堆焊焊道间的距离) 直接影响产品的堆焊层厚度及不平度, 并且搭接量不合适, 对堆焊焊层的侧弯性能影响也较大。为此, 进行了系列工艺试验, 当焊丝压住前一道焊缝边缘1/2时, 堆焊焊道成形美观, 力学性能好。

5.6 CO2气体流量

药芯焊丝CO2气保护堆焊不锈钢时, 气体流量为15~20L/m in。若气体流量较小, 保护气体挺度不够, 降低了气体保护效果, 气体流量太大必然会造成浪费。

5.7 最佳焊接工艺

经上述一系列试验, 确定CO2气体保护不锈钢药芯焊丝长颈法兰内表面的堆焊工艺参数、预热、道间温度及后热处理工艺参数见 (表2、3) 。

5.8 堆焊工艺过程

(1) 先将待堆焊表面的油、锈、氧化皮清理干净使之露出金属光泽, 并进行100%P T探伤。

(2) 用AF S-309M o L焊丝堆焊过渡层, 堆焊高度为3mm, 经加工并100%P T探伤合格后用AF S-316L焊丝堆焊耐蚀层, 堆焊高度控制在3m m左右, 内表面的堆焊应尽量在水平位置。

(3) 采用窄焊道不摆动连续压道堆焊, 焊道搭接量为焊道宽的45%~50% (即焊丝对准前一道焊道边缘向内1/2) , 同时从内向外周向堆焊。

(4) 每堆焊一件法兰后应停下来清理焊渣, 并及时清理焊嘴上的飞溅物, 收弧时应堆满弧坑。

(5) 堆焊过程中焊枪要保持一定的倾斜角度, 即焊枪与焊道行走方向的水平面成80°~85°夹角, 与焊道的垂直面成25°~30°夹角。

6 焊接工艺评定

在工艺试验的基础上, 按选定的工艺参数堆焊了工艺评定试板, 试板材质为Q 345R (R-H IC) , 圆形试板, 规格1000×200mm, 沿圆周方向堆焊。试板焊后经620℃×3h热处理, 按复合板容器制造的要求进行各项试验, 试验结果: (1) 过渡层及复层着色检验和被堆焊件超声波检验均合格。 (2) 弯曲试验和化学元素分析均符合标准。 (3) 应力腐蚀、晶间腐蚀、均匀腐蚀、点腐蚀, 四个试验均满足试验标准及技术要求。

7 验证件的堆焊与检查

7.1 验证件的堆焊

为了验证所开发的自动药芯焊丝CO2气体保护焊进行长颈法兰内表面堆焊工艺的实际可行性, 制备了一个验证件。

7.2 验证件的检验

对一个堆焊的长颈法兰经车床加工后, 堆焊层车过后的表面进行一次100%U T和P T检验, 结果I级合格。验证结果可知所制定的工艺是可行的。

8 结论

高含H2S压力容器上的长颈法兰的不锈钢堆焊, 如果选用合理的工装设备, 可以实现CO2气保护药芯焊丝的自动堆焊, 从而可提高堆焊质量, 降低成本。尤其是对于大直径长颈法兰内表面的堆焊加工。

参考文献

[1]NB/T47014-2011.承压设备焊接工艺评定[S].

[2]NB/T47015-2011.压力容器焊接规程[S].