法兰与管体焊接接头工艺设计

法兰与管体焊接接头工艺设计

前言

法兰是使管子与管子相互连接的零件，连接于管端。

法兰连接就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起，完成了连接。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。

法兰连接的主要特点是拆卸方便、强度高、密封性能好。安装法兰时要求两个法兰保持平行、法兰的密封面不能碰伤，并且要清理干净。法兰所用的垫片，要根据设计规定选用。

法兰分螺纹连接（丝接）法兰和焊接法兰。低压小直径有丝接法兰，高压和低压大直径都是使用焊接法兰，不同压力的法兰盘的厚度和连接螺栓直径和数量是不同的。

法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。

此次是普通的低碳钢管体与法兰的焊接接头工艺的设计。

1.母材Q235 性能分析

Q235是普通的碳素结构钢，Q代表的是这种材质的屈服度，后面的235，就是指这

种材质的屈服值，在235 左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢，中厚钢板。大量应用于建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件

由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。

2.备料

备料的过程大致分为以下几步：

（1 ）选材

选取管体内径为350mm，壁厚为8mm的管体，

由于所选的管材和法兰盘均为Q235,故对管材无太多特殊的要求，须保证管材形状规则符

合标准，无裂纹，弯曲，变形等其他缺陷，能具有一定的耐压能力，耐腐蚀能力

选取法兰外径为550mm厚度为12mm，小孔直径为10mm管体与法兰的连接为焊接，所以管体内径应与法兰的内径一致。

（2）下料在选好的管体上划线，截取一定的满足需要的长度，且截面光滑平整，无毛刺，裂纹等。由于法兰要分块安装，故将法兰均分为6 瓣，要保证截线切口处，要平整。

（3）焊前准备

焊前准备有以下三点：

1 、技术准备焊工在施焊前需要进行的技术准备工作为：熟悉产品图纸，了解产品结构；熟悉产品焊接工艺，了解产品焊接接头要求的焊工持证项目，掌握产品焊接接头的焊接参数。

2、 器材准备 焊工在施焊前需要进行的器材准备工作为： 按焊接工艺的规定领取焊接材料。

3、 工件准备 （1 ）坡口清理

施焊前焊工应检查坡口表面，不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷，应清除焊接接头的内外 坡口表面及坡口两侧母材表面至少

20mn 范围内的氧化物、油污、熔渣及其它有害物质。

（2）焊接接头组对

使用卡具定位或直接在坡口内点焊的方法进行焊接接头的组对，组对时应保证在焊接过 程中焊点不得开裂， 并不影响底层焊缝的施焊；

控制对口错边量、 组对间隙及棱角度等参数

不超过按相应的产品制造、验收标准的规定。

在备料过程中所需要的设备有；普通的机床，以及清除焊接接头氧化物、油污、熔渣的 设备，还有焊接设备。

3. 拼装

3.1首先为法兰的拼装，法兰分为

6瓣

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焊接设备及工装的检验调试；

焊接参数调整,

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3.1.2.法兰拼焊焊接工艺选择

由于法兰的材料为Q235，法兰拼焊的焊接工艺选择普通的手工电弧焊即可，手工电弧焊的焊接技术使用不同的方法保护焊接熔池，防止和大气接触。热能也是由电弧提供。和MIG焊一样，电极为自耗电极。金属电极外由矿物质熔剂包覆，熔剂熔化时形成焊渣盖住焊接熔池。此外，包覆的熔剂还释放出气体保护焊接熔池，而且，还含有合金元素用来补偿合金熔池的合金损失。在有些情况下，包覆的熔剂内含有所有合金元素，中部的焊条仅是碳钢。然而，在采用这些类型的焊条时，需要特别小心，因为所有飞溅都具有软钢性质，在使用过程中焊缝会锈蚀。

如果使用直流电弧，焊条连接到正极，但如果使用钛型焊条，也可以使用交流电弧。电

压一般为20?30伏，电流取决于焊接材料的厚度、焊条规格、焊接结构，范围在 安

焊接接头采用对接接头，是传力效率最高的一种接头方式，它不需要连接板等，材料的 消耗量最少，由于对接连接，被连接板边缘的加工及装配要求较高， 在焊接结构上合焊接生

产上常见的是对接焊缝与载荷方向垂直的。

坡口为双U 型坡口。如下图所示：

4法兰与管体的连接

4.1法兰与管子的装配连接

法兰与管子的装配质量不但影响管道连接处的强度和严密度,

管子上法兰盘螺孔的位置应与相配合的设备或管件上法兰螺孔位置对应一 致，同一根管子两端的法兰盘的螺孔位置应对应一致。

4.2法兰与管体的焊接采用承插焊

承插焊的优点：

没有打破口的问题，没有对口错边的问题，可将焊接位置调整为平焊。 采用CO?气体保护焊进行焊接。

焊前准备:

a 焊接材料选用直径为 1.2mm 的H08Mn2SiA 焊丝。为消除气体和杂气，应使 用倒置过的气体，瓶装气体在翻转架上进行倒置。

15 ?400

而且还影响整条管线

的倾心度。 因而，在向管子上装配法兰，必须符合下列基本要求。

⑴、 法兰中心应与管子的中心同在一条直线上。 ⑵、

法兰密封面应与管子中心垂直。

⑶、

焊接时要先点焊住以后，各个焊缝口均匀焊，正面焊一会后，再翻过来焊另一面。发现 哪个焊缝处有变形，就翻过背面焊缝处把它校正过来

焊接材料

"选用@1,2 uun的WSWn2SiA焊舍.采用吒体保护的工作方式?焊接电《采用交施缓降外特性电源。熔ST过渡形式采用短賂过渡或颗粒过渡，喷嘴采用气冷方式，焊接过程见较稳羞，鞘有飞St焊縫成型良好.

h）丰自动埠送丝力式选用推拉式送丝方式”工作地点距送丝机构的疑大距离小于20 g焊枪采用粥领式”重《K轻.

焊接工艺

1半宜动焊的引弧

I〉在思狐处握前送气2-3B,排除待焊处空气。

2）焊丝伸出快度为斗十g mig

刃引弧位置应设在距焊边端头5 ~ J0 mm处"电弧引燃后, 缓慢返回端ib

4）熔^良好舀，以正當速度施娇。

2CO,毛^^矗莎炳掘运走方式

］）焊枪与焊件的夹角一般不小于7咒

2）喷嘴末端与悍件的距离以10 mm左右为宜.

1）煌枪直线或直线往复方武运行.

4）尽St采ffl短弧焊接,并使焊丝忡S fe度曲变化S卑小。

?第一展打庭悍采用小电?*第二SK后可采用大电旅焊接,并可稍作巔向摆动.

3C02電体护焊收弧

1）烬接结束时嬰填满弧坑.

2）焊接熔池尚未艇固矽却之前要继续通弋保护熔池。

4烬接

1）将装好的法兰筒一端叔在转台上，另一端卡在变位转盘上，焊接迟点的最佳位置从朵廊点1S离中心20-? mm?也就是焊接始终采用下坡悍接方式.

2）焊接工艺参数见衷I.JFffi焊4层Y背面焊1层.气体流量为18-25 LZmin^

表1 ??!￡#?

5焊接过程中出现的变形原因及控制

在焊接过程中影响法兰变形的原因：

1焊缝位置2法兰刚性3熔敷金属4装配及焊接顺序5焊接工艺参数和方法控制变形有一下措施：1选择合适法兰结构

表1 测■数掘

m2挖制h的值

2尽量选择能量密度高的焊接方法，合理控制焊接参数同时减少热量输入。

3合理的焊接顺序，先焊内测焊缝，再焊外侧焊缝，内侧焊缝焊后变形量小，增加法兰刚性和拘束力，减少焊后变形。

4刚性固定法

5留余量法

6最佳焊接工艺

法兰的拼焊采用的是手工电弧焊，所需设备为手工电弧焊焊机一台，焊条为J507焊条直径选择5mm焊接电流265A尽可能用短弧焊接速度可以由操作者自行根据经验调节，当电流小于600A时，电压取20+ 0.041。当电流大于600A时电压取44V.

法兰与管体的焊接采用CO?气体保护焊，选用直径为 1.2mm的H08Mn2SiA焊丝。焊接

电流为140-150A 焊接电压为25-26V。