本發(fā)明涉及一種焊接坡口加工方法，特別是一種壓力容器非向心接管與筒體的焊接坡口加工方法。

背景技術(shù)：

非向心接管是壓力容器產(chǎn)品中一種常見的結(jié)構(gòu)形式，對于接管與筒體的焊接坡口加工方法，常規(guī)做法為在圖樣中標(biāo)注接管與筒體的v形坡口角度β。但是，采用該方法對非向心接管的筒體坡口加工后，接管與筒體所成銳角處的坡口至少1/4圓周內(nèi)的空間過大，導(dǎo)致焊接過程中增加很多焊接熔敷金屬填充量；而與之對稱的另一側(cè)處，焊接熔敷金屬填充量較少，造成接管兩側(cè)焊接過程中熱輸入量差別巨大，并且這種現(xiàn)象隨著接管與筒體軸向中心距離的增加而加大。因此，這樣的坡口形式，導(dǎo)致非向心接管與筒體焊后產(chǎn)生以下兩種嚴(yán)重問題：

1)接管產(chǎn)生嚴(yán)重變形，接管朝筒體中心一側(cè)變形，當(dāng)接管與外部管路焊接或與法蘭對接，將導(dǎo)致錯位無法進(jìn)行；若接管是容器的液位計接管，將導(dǎo)致接管控制容器內(nèi)液體位置的功能失效。

2)筒體產(chǎn)生變形，若筒體厚度較薄，將導(dǎo)致筒體在焊接位置產(chǎn)生較大變形。

因此，如何控制非向心接管與筒體的焊接變形量、保證接管焊后位置精度要求成為壓力容器產(chǎn)品制造過程中的一個難題。

由于上述原因，本發(fā)明人對現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改造，設(shè)計出一種壓力容器非向心接管與筒體的焊接坡口加工方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，設(shè)計出一種壓力容器非向心接管與筒體的焊接坡口加工方法，該方法操作方便，能使坡口四周焊接熔敷金屬填充量基本相同，有助于控制焊接變形。

具體來說，本發(fā)明的目的在于提供一種壓力容器非向心接管與筒體的焊接坡口加工方法，該方法包括以下步驟：

繪制筒體20，并在筒體20上畫出開孔13，所述開孔軸線即為接管軸線，然后繪制開孔放樣線1和初始向心孔放樣線2，所述開孔放樣線1包括坡口內(nèi)緣線3、坡口外緣線4和內(nèi)側(cè)坡口線5，內(nèi)側(cè)坡口線5即為筒體內(nèi)側(cè)放樣圖15；

將初始向心孔放樣線2和坡口內(nèi)緣線3中心點重合，二者重疊交叉部分為核桃形區(qū)域6；

將繪制的坡口內(nèi)緣線3、坡口外緣線4和核桃形區(qū)域6的中心點重合進(jìn)行合并，得到筒體外側(cè)放樣圖14；

利用筒體外側(cè)放樣圖14和筒體內(nèi)側(cè)放樣圖15對焊接坡口進(jìn)行加工。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，上述對焊接坡口進(jìn)行加工是采用氣割方法加工，所述氣割包括以下步驟：

在待焊接的筒體20上找到開孔中心點，將各線條劃到筒體上；

氣割去除桃核形區(qū)域6；

去除陰影區(qū)域7；

氣割切除開孔內(nèi)側(cè)部分；

氣割去除斜線區(qū)域8。

本發(fā)明所具有的有益效果包括：

1、本發(fā)明提供的方法采用單邊v形坡口，以標(biāo)注坡口寬度代替標(biāo)注坡口角度，避免了非向心接管與筒體局部坡口寬度過大的問題，坡口四周的焊接熔敷金屬填充量基本一致，因此，在減少焊接量的同時，還能夠有效控制住焊接變形，保證接管的焊后尺寸；

2、采用1:1比例的加工輔助工具進(jìn)行筒體線條繪制，所述加工輔助工具制作簡單、操作方便，靈活性強；

3、本發(fā)明中采用氣割向心孔、開孔、坡口的三步氣割法進(jìn)行坡口加工，更能有效保證氣割坡口的精確性，保證氣割開孔不傷及坡口根部，一定程度上彌補了手工氣割粗加工的缺陷，確保加工成形的坡口滿足圖樣設(shè)計的高要求；

4、本發(fā)明無需額外的機(jī)械加工，有效降低坡口加工成本，增加坡口加工效果，提高接管與筒體的焊接質(zhì)量；

5、該方法計算簡單，使用方便，適用范圍廣，尤其適用于位置精度要求高的各種接管。

附圖說明

圖1示出的根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的非向心接管與筒體的連接示意圖；

圖2示出圖1中圓圈部分a的放大圖；

圖3示出根據(jù)本發(fā)明標(biāo)注坡口寬度d的示意圖；

圖4示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的筒體開孔示意圖；

圖5示出根據(jù)本發(fā)明半弧長的示意圖；

圖6示出根據(jù)本發(fā)明弧長的示意圖；

圖7示出根據(jù)本發(fā)明弧長的四等分點的示意圖；

圖8示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式的半弦長的示意圖；

圖9示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式的放樣線的示意圖；

圖10示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式的向心切割的示意圖；

圖11示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式的核桃形區(qū)域的示意圖；

圖12示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式的筒體外側(cè)放樣圖的示意圖；

圖13示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式的筒體內(nèi)側(cè)放樣圖的示意圖；

圖14示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式的開孔工序示意圖。

附圖標(biāo)號說明：

1-開孔放樣線

2-初始向心孔放樣線

3-坡口內(nèi)緣線

4-坡口外緣線

5-內(nèi)側(cè)坡口線

6-核桃形區(qū)域

7-陰影區(qū)域

8-斜線區(qū)域

9-投影開孔

10-接管

11-筒體外側(cè)開孔中心點

12-筒體內(nèi)側(cè)開孔中心點

13-開孔

14-筒體外側(cè)放樣圖

15-筒體內(nèi)側(cè)放樣圖

20-筒體

具體實施方式

下面通過附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。通過這些說明，本發(fā)明的特點和優(yōu)點將變得更為清楚明確。

在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實施例。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

本發(fā)明提供了一種壓力容器非向心接管與筒體的焊接坡口加工方法，其中，在一種優(yōu)選的實施方式中，非向心接管與筒體的連接關(guān)系如圖1所示，并且，如圖2所示，常規(guī)做法為在圖樣中標(biāo)注接管與筒體的v形坡口角度，本發(fā)明中，β僅指代接管與筒體的v形坡口角度，而不具有其他含義。

本發(fā)明提供的方法采用單邊v形坡口，以標(biāo)注坡口寬度代替標(biāo)注坡口角度，其中，所述坡口寬度為筒體開孔外側(cè)上端點到接管間的距離，或者筒體開孔外側(cè)下端點到接管間的距離。本發(fā)明中，如圖3所示，坡口寬度用d表示，所述坡口寬度d根據(jù)實際情況可以任意改變設(shè)定值。

以標(biāo)注坡口寬度d代替標(biāo)注坡口角度β，便于計算，適用范圍廣，能夠有效避免非向心接管與筒體局部坡口寬度過大的問題。

本發(fā)明提供了一種壓力容器非向心接管與筒體的焊接坡口加工方法，該方法包括以下步驟：

步驟(1)：繪制筒體20，并在筒體20上畫出開孔13，所述開孔軸線即為接管軸線，然后繪制開孔放樣線1和初始向心孔放樣線2，所述開孔放樣線1包括坡口內(nèi)緣線3、坡口外緣線4和內(nèi)側(cè)坡口線5，內(nèi)側(cè)坡口線5即為筒體內(nèi)側(cè)放樣圖15；

其中，在一種優(yōu)選的實施例中，步驟(1)中所述開孔放樣線1的按照以下步驟進(jìn)行繪制：

a)如圖4所示，在筒體20上畫出一個開孔13，所述開孔軸線即為接管軸線，將開孔軸線與筒體20的相交點確定為開孔軸向中心點，所述開孔軸向中心點具有兩個，分別為筒體外側(cè)開孔中心點11和筒體內(nèi)側(cè)開孔中心點12；確定筒體20同一側(cè)開孔頂點與開孔軸向中心點之間的半弧長；

在一種實施方式中，如圖5所示，所述半弧長為筒體外側(cè)開孔頂點與筒體外側(cè)開孔中心點11之間的半弧的長度；

在另一種實施方式中，所述半弧長還可以為筒體內(nèi)側(cè)開孔頂點與筒體內(nèi)側(cè)開孔中心點12之間的半弧的長度；

本發(fā)明中，所述半弧長采用l2表示，所述l2僅表示為半弧的長度。

b)確定筒體20同側(cè)開孔的上端點與下端點之間的弧長，并確定所述弧長進(jìn)行等分；

在一種實施方式中，如圖6所示，所述弧長為筒體外側(cè)開孔上端點和筒體外側(cè)開孔下端點之間的弧的長度；

在另一種實施方式中，所述弧長還可以為筒體內(nèi)側(cè)開孔上端點和筒體內(nèi)側(cè)開孔下端點之間的弧的長度；

本發(fā)明中，所述弧長采用l1表示，所述l1僅表示為弧的長度。

本發(fā)明中，將弧長l1進(jìn)行等分并不受等分?jǐn)?shù)量的限制：等分?jǐn)?shù)量越多，對線條的繪制精確度越高，等分?jǐn)?shù)量越少，對線條的繪制精確度越低。

在一種優(yōu)選的實施方式中，將弧長l1進(jìn)行四等分，如圖7所示，所述弧長l1被三個四等分點均分為長度相等的四段小弧，在本發(fā)明中，為表述清楚，將第一四等分點以a1表示，第二四等分點以a2表示，第三四等分點以a3表示。

c)對所述開孔13進(jìn)行投影，確定等分點投影點到投影開孔9的半弦長。

在一種優(yōu)選的實施方式中，如圖8所示投影，確定四等分點投影點到投影開孔9的半弦長，所述半弦長具有三個；為表述清楚，將第一四等分點a1的投影點到投影開孔9的半弦長以d1表示，將第二四等分點a2的投影點到投影開孔9的半弦長以d2表示，將第三四等分點a3投影點到投影開孔9的半弦長以d3表示。

d)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，在新的平面內(nèi)以半弧長、弧長、半弦長為參數(shù)繪制線段，其中，將半弧長與弧長上端齊平，半弧長下端點即為開孔軸向中心點；所述半弦長分別在對應(yīng)的等分點處垂直于弧長或半弧長繪制，將所述弧長、半弦長的端點曲線連接，并以弧長為軸鏡像復(fù)制，制得開孔放樣線1；

在一種優(yōu)選的實施方式中，在新的平面內(nèi)以半弧長l2、弧長l1、半弦長d1、半弦長d2、半弦長d3為參數(shù)繪制線段，如圖9所示，其中，將半弧長l2與弧長l1上端齊平，半弧長l2下端點即為開孔軸向中心點；所述開孔軸向中心點可以為筒體外側(cè)開孔中心點11或筒體內(nèi)側(cè)開孔中心點12；所述半弦長d1、半弦長d2、半弦長d3分別在對應(yīng)的四等分點投影處垂直于弧長l1或半弧長l2繪制，將所述線段的端點曲線連接，并以弧長l1為軸鏡像復(fù)制，制得開孔放樣線1。

其中，如圖13所示，內(nèi)側(cè)坡口線5即為筒體內(nèi)側(cè)放樣圖15；

本發(fā)明中，根據(jù)開孔放樣線1的繪制方法，可以進(jìn)行坡口內(nèi)緣線3、坡口外緣線4和內(nèi)側(cè)坡口線5的繪制。

在一種優(yōu)選的實施方式中，其中，坡口外緣線4的上端點到接管的距離，與坡口外緣線4的下端點到接管的距離相等，所述距離即為坡口寬度d。

本發(fā)明中，確定坡口寬度d能夠避免非向心接管與筒體局部坡口寬度過大的問題，使坡口四周的焊接熔敷金屬填充量基本一致，不僅減少焊接量，還能夠有效控制住焊接變形，保證接管的焊后尺寸。

在一種優(yōu)選的實施方式中，步驟(1)中所述初始向心孔放樣線2的繪制包括以下步驟：

a)確定筒體20中心到筒體20外側(cè)上端點的連線與筒體20中心到筒體20內(nèi)側(cè)下端點的連線之間所形成的角度，或者當(dāng)筒體中心在開孔13上方時，確定筒體20中心到筒體20外側(cè)下端點的連線與筒體20中心到筒體20內(nèi)側(cè)上端點的連線之間所形成的角度；

在一種實施方式中，將筒體剖面圓心與筒體外側(cè)上端點進(jìn)行連線、將筒體剖面圓心與筒體內(nèi)側(cè)下端點進(jìn)行連線，兩條連線之間形成一定角度本發(fā)明中，為描述方便，將所述角度以i表示；

b)在所述角度范圍內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切除，得到向心孔；

在一種優(yōu)選的實施方式中，在所述角度范圍內(nèi)對筒體20向心旋轉(zhuǎn)切除得到向心孔；在一種更優(yōu)選的實施方式中，如圖10所示，以i/2角度線為軸，以i/2角度為范圍，對筒體20向心旋轉(zhuǎn)切割，得到向心孔。

c)對所述向心孔進(jìn)行處理，得到初始向心孔放樣線2；

在一種優(yōu)選的實施方式中，對所述向心孔徑向投影，也就是說，沿i/2角度線對向心孔進(jìn)行投影，得初始向心孔放樣線2，其中，筒體外側(cè)開孔中心點11在所述初始向心孔放樣線2的下部。

步驟(2)：將初始向心孔放樣線2和坡口內(nèi)緣線3中心點重合，二者重疊交叉部分為核桃形區(qū)域6；

在一種優(yōu)選的實施方式中，將初始向心孔放樣線2和坡口內(nèi)緣線3的筒體外側(cè)開孔中心點11重合，如圖11所示，發(fā)現(xiàn)初始向心孔放樣線2有超出坡口內(nèi)緣線3的區(qū)域，而向心氣割的范圍不能大于開孔13范圍，因此取其交集得到二者重疊交叉部分為核桃形區(qū)域6，并且，坡口內(nèi)緣線3內(nèi)的剩余部分為陰影區(qū)域7。

步驟(3)：將繪制的坡口內(nèi)緣線3、坡口外緣線4和核桃形區(qū)域6的中心點重合進(jìn)行合并，得到筒體外側(cè)放樣圖14；

在一種優(yōu)選的實施方式中，如圖12所示，將繪制的坡口內(nèi)緣線3、坡口外緣線4和核桃形區(qū)域6的筒體外側(cè)開孔中心點11重合并進(jìn)行合并，得到筒體外側(cè)放樣圖14，其中坡口內(nèi)緣線3和坡口外緣線4未重疊部分為斜線區(qū)域8；

步驟(4)：利用筒體外側(cè)放樣圖14和筒體內(nèi)側(cè)放樣圖15對焊接坡口進(jìn)行加工；

在一種優(yōu)選的實施方式中，對焊接坡口進(jìn)行氣割；其中，所述氣割包括以下步驟：

1’)在待焊接的筒體20上找到開孔中心點，將各線條劃到筒體上；

本發(fā)明提供了一種輔助工具，輔助工具用于幫助在筒體20上繪制線條；本發(fā)明中，所述輔助工具繪制、印制或刻有本發(fā)明提供的一種壓力容器非向心接管與筒體的焊接坡口加工方法中的任意線條，并且，所述輔助工具與待焊接的筒體開口大小的比例為1:1。并且，所述輔助工具具有一定厚度和硬度，能夠彎曲，可以任意裁剪或切割。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述輔助工具可以為金屬片、紙張和塑料片中的任一種；

在一種更優(yōu)選的實施方式中，所述輔助工具為青稞紙。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述輔助工具可以印有開孔放樣線1中的任意一條線條；在一種更優(yōu)選的實施方式中，所述輔助工具可以印有筒體外側(cè)放樣圖14或筒體內(nèi)側(cè)放樣圖15。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述輔助工具印有筒體外側(cè)放樣圖14，使用時，先裁剪坡口外緣線4，利用所述輔助工具在筒體20外側(cè)劃坡口外緣線4；再對所述輔助工具裁剪出坡口內(nèi)緣線3，利用所述輔助工具在筒體20外側(cè)劃坡口內(nèi)緣線3；最后將所述輔助工具裁剪出核桃形區(qū)域6的輪廓線，利用所述輔助工具在筒體20外側(cè)劃出核桃形區(qū)域6的輪廓線；所述劃線的順序為坡口、開孔、向心孔。

在一種優(yōu)選的實施方式中，在待焊接的筒體20上找到開孔中心點，將輔助工具的筒體外側(cè)開孔中心點11和筒體內(nèi)側(cè)開孔中心點12分別與對應(yīng)的開孔中心點重合，再通過裁剪、劃線將輔助工具中各線條劃到筒體上；

本發(fā)明提供的輔助工具用于輔助在筒體20待開孔處繪制開孔放樣線1，輔助焊接坡口的開孔作業(yè)，其制作簡單、操作方便，靈活性強；并且不需要額外的機(jī)械加工，有效增加坡口加工效果，所述輔助工具經(jīng)過多次裁剪再利用，操作簡便、節(jié)約材料。

2’)氣割去除桃核形區(qū)域6；

在一種優(yōu)選的實施方式中，在筒體20外側(cè)向心氣割去除桃核形區(qū)域6所對應(yīng)的筒體部分；

直接對筒體20進(jìn)行氣割開孔時，容易在氣割過程中不慎傷及坡口根部，造成局部坡口較大，導(dǎo)致后續(xù)焊接接管時，坡口根部間隙不均勻。本發(fā)明首先氣割向心孔，其目的是避免直接開孔傷及坡口根部。

對于接管直徑大、開孔大的產(chǎn)品，手工氣割難度相對較小，可省略氣割向心孔步驟；對于接管直徑小、開孔小的產(chǎn)品，手工氣割難度相對較大，必須先氣割向心孔，才能保證最終開孔質(zhì)量。

如圖14所示，在筒體20外側(cè)向心氣割去除桃核形區(qū)域6后，筒體20外側(cè)一部分區(qū)域已經(jīng)達(dá)到開孔尺寸要求，其中筒體20外側(cè)未達(dá)到開孔尺寸要求的區(qū)域，如圖14中所示，為陰影區(qū)域7。

3’)去除陰影區(qū)域7；

在一種優(yōu)選的實施方式中，在筒體20外側(cè)平行于開孔軸線方向去除陰影區(qū)域7；此時，筒體20外側(cè)已經(jīng)達(dá)到開孔尺寸要求。筒體20內(nèi)側(cè)還存有部分區(qū)域未達(dá)到開孔尺寸要求。

4’)氣割切除開孔內(nèi)側(cè)部分；

在一種優(yōu)選的實施方式中，從筒體20內(nèi)側(cè)沿內(nèi)側(cè)坡口線5平行于開孔軸線方向氣割切除開孔內(nèi)側(cè)部分；此時，筒體20完成開孔作業(yè)。

5’)氣割去除斜線區(qū)域8；

在一種優(yōu)選的實施方式中，在筒體外側(cè)沿坡口外緣線4氣割去除斜線區(qū)域8，氣割方向為坡口外緣線4和內(nèi)側(cè)坡口線5連接線，如圖14中箭頭所示方向，所述氣割方向沿連接線周向不斷變化。此時，筒體20全部完成開孔工序。

本發(fā)明中采用氣割向心孔、開孔、坡口的三步氣割法進(jìn)行坡口加工，更能有效保證氣割坡口的精確性，保證氣割開孔不傷及坡口根部，一定程度上彌補了手工氣割粗加工的缺陷，確保加工成形的坡口滿足圖樣設(shè)計的高要求。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于本發(fā)明工作狀態(tài)下的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實施方式中涉及的技術(shù)特征，只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

以上結(jié)合了優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，不過這些實施方式僅是范例性的，僅起到說明性的作用。在此基礎(chǔ)上，可以對本發(fā)明進(jìn)行多種替換和改進(jìn)，這些均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。