本發(fā)明涉及焊接管材熱處理領(lǐng)域，特別涉及一種雙邊火焰加熱法去除埋弧管焊縫殘余應(yīng)力的裝置及工藝。

背景技術(shù)：

深海環(huán)境十分惡劣和復(fù)雜，作為運(yùn)輸載體的海底管線，長(zhǎng)期在低溫、高壓、強(qiáng)腐蝕的海洋環(huán)境中服役，不僅承受著內(nèi)外壓力、軸向力、彎矩等靜載荷和溫度載荷的聯(lián)合作用，而且還要承受交變外壓、波浪、海流的動(dòng)載作用，使管道承受著多種載荷的聯(lián)合作用外并引發(fā)多種形式的破壞，因此，深海管道對(duì)管線鋼材料、焊縫焊接、施工、維護(hù)等提出了比陸上更高要求，深海油氣輸送管正在向和高強(qiáng)度方向發(fā)展。焊縫上的殘余應(yīng)力主要是由于焊縫周向和徑向上的溫差太大，冷卻不均勻造成的，這樣就形成了焊藝研究方向之一，殘余應(yīng)力的改變對(duì)深海耐壓結(jié)構(gòu)的安全縫區(qū)域力學(xué)性能比母材低的情況，由于殘余應(yīng)力對(duì)埋弧管的性能有很大的影響，因此國(guó)內(nèi)外均把降低和控制直縫埋弧管內(nèi)的殘余應(yīng)力作為提高埋弧管成品質(zhì)量的重要工序。

公告號(hào)CN1057482C的中國(guó)專利公開了一種消除薄壁焊管焊縫殘余應(yīng)力的方法，采用對(duì)管件焊縫區(qū)和近焊縫區(qū)施以垂直向下的壓力，使之產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，將焊接殘余拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力，大大改善了焊縫區(qū)域的內(nèi)在質(zhì)量。但其不是針對(duì)厚壁埋弧焊管焊縫而言的，并且塑性變形程度很難控制，無法有效去除焊縫區(qū)域中的殘余應(yīng)力。公告號(hào)CN1255242C的中國(guó)專利還公開了一種現(xiàn)場(chǎng)快速消除小直徑管道焊接接頭殘余應(yīng)力的方法，采用溫差形變處理，在小直徑管道接頭環(huán)焊縫兩邊的壓應(yīng)力區(qū)進(jìn)行快速加熱，造成加熱區(qū)與焊縫部位的溫差工藝。但其只是針對(duì)小直徑鋼管接頭焊縫，存在無法適應(yīng)不同規(guī)格的埋弧焊管，不能做加熱位置的調(diào)節(jié)和加熱溫度的控制等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種雙邊火焰加熱法去埋弧管焊縫殘余應(yīng)力的裝置及工藝，通過雙邊火焰加熱的方法對(duì)埋弧管焊縫區(qū)域進(jìn)行熱處理，減小埋弧管焊縫及熱影響區(qū)周向上的溫差，從而減小殘余應(yīng)力、組織不穩(wěn)定等缺陷，以提高焊縫區(qū)域的質(zhì)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種雙邊火焰加熱法去除埋弧管焊縫殘余應(yīng)力的裝置，包括數(shù)控操作臺(tái)、升降板豎直傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、吊掛式連接板水平傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩滑塊對(duì)稱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩個(gè)火焰噴槍、埋弧管輸送座、底座，所述數(shù)控操作臺(tái)安裝在底座左側(cè)；所述埋弧管輸送座水平放置于地面上；所述兩個(gè)火焰噴槍固定在兩滑塊對(duì)稱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)滑塊上；所述升降板豎直傳動(dòng)機(jī)構(gòu)豎直安裝在底座上，用于控制兩個(gè)火焰噴槍與埋弧管焊縫保持設(shè)定距離；所述吊掛式連接板水平傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在升降板豎直傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降板內(nèi)，用于調(diào)節(jié)吊掛式連接板中心線與焊縫中心線在豎直方向上重合；所述兩滑塊對(duì)稱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在吊掛式連接板水平傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的吊掛式連接板底面，用于使兩個(gè)火焰噴槍對(duì)稱調(diào)節(jié)至距離焊縫中心的設(shè)定加熱位置。

所述升降板豎直傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)A、滾珠絲杠A、滾珠絲杠支座、定位支柱、升降板，所述電動(dòng)機(jī)A通過固定板B安裝在底座上，所述滾珠絲杠A垂直于底座安裝在滾珠絲杠支座上，所述滾珠絲杠支座通過固定板B安裝在底座上，所述定位支柱與底座焊固，所述升降板與滾珠絲杠A螺紋連接并與定位支柱滑動(dòng)配合且可沿定位支柱豎直移動(dòng)，定位支柱通過連接板和軸承端蓋A與滾珠絲杠A相連接，所述升降板上開有槽口。

所述吊掛式連接板水平傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)B、滾珠絲杠B、升降板、吊掛式連接板，所述滾珠絲杠B安裝在升降板槽口內(nèi)，所述滾珠絲杠B一端與電動(dòng)機(jī)B連接，另一端通過固定板A與升降板尾端固定，所述吊掛式連接板與滾珠絲杠B螺紋連接。

所述兩滑塊對(duì)稱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括U型板、電動(dòng)機(jī)C、滾珠絲杠C、固定軸、兩個(gè)滑塊，所述U型板焊固在所述吊掛式連接板底面，所述電動(dòng)機(jī)C通過固定板B與U型板連接，所述固定軸、滾珠絲杠C平行安裝在U型板內(nèi)，所述滾珠絲杠C兩端通過軸承端蓋B固定U型板兩側(cè)，所述電動(dòng)機(jī)C與所述滾珠絲杠C連接，所述兩個(gè)滑塊與固定軸滑動(dòng)連接并與滾珠絲杠C螺紋連接，所述滾珠絲杠C由旋向相反的左、右側(cè)螺紋組成，通過驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠C可使兩個(gè)滑塊做同步的對(duì)稱運(yùn)動(dòng)。

一種雙邊火焰加熱法去除埋弧管焊縫殘余應(yīng)力的工藝，包括以下步驟：

(1)將待熱處理埋弧管放置于埋弧管輸送座上，使得埋弧管以4～5mm/s恒定速度通過埋弧管輸送座進(jìn)行傳輸運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)數(shù)控操作臺(tái)上的開關(guān)，根據(jù)埋弧管直徑的大小，調(diào)節(jié)數(shù)控操縱臺(tái)上的按鈕，通過升降板豎直傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制火焰噴槍與埋弧管焊縫保持豎直距離為450mm，以滿足直徑為Φ273mm～Φ630mm埋弧焊管的要求；

(2)調(diào)節(jié)數(shù)控操作臺(tái)上的按鈕，根據(jù)待熱處理埋弧管焊縫位置，通過吊掛式連接板水平傳動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)吊掛式連接板中心線與焊縫中心線在豎直方向上重合；

(3)調(diào)節(jié)數(shù)控操作臺(tái)上的按鈕，根據(jù)待熱處理埋弧管焊縫區(qū)域的大小，通過滑塊對(duì)稱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制水平方向作對(duì)稱移動(dòng)的兩個(gè)滑塊之間的距離，滿足兩側(cè)的火焰噴槍可調(diào)節(jié)至距離焊縫中心約18mm～25mm的設(shè)定加熱位置；

(4)調(diào)節(jié)數(shù)控操作臺(tái)上的按鈕，根據(jù)焊縫兩邊不同位置，控制可燃性氣體甲烷與氧氣的混合比例及火焰噴槍處的火焰溫度，控制火焰噴槍處的火焰溫度達(dá)到約為800℃～1200℃，對(duì)埋弧管焊縫兩邊進(jìn)行加熱，完成熱處理的工作。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過對(duì)埋弧管焊縫兩邊同時(shí)進(jìn)行火焰加熱的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的由于焊縫處溫度過高而兩側(cè)熱影響區(qū)溫度偏低而引起的溫差過大，導(dǎo)致焊縫處存在較大殘余應(yīng)力的問題,這種方法極大地減小了焊縫周向上的溫差，去除了殘余應(yīng)力和組織不穩(wěn)定等缺陷，提高了埋弧管焊縫及熱影響區(qū)的內(nèi)在質(zhì)量。

2、通過驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠左右兩個(gè)滑塊做同步的“對(duì)稱”運(yùn)動(dòng)，精確控制了火焰噴槍在焊縫兩側(cè)加熱位置的對(duì)稱性。

3、通過調(diào)節(jié)可燃性氣體甲烷和氧氣的混合比例，控制火焰的溫度可以對(duì)焊縫兩側(cè)施加不同溫度的火焰，盡可能的去除焊縫及熱影響區(qū)的殘余應(yīng)力，提高埋弧管焊縫的質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明裝置工作中的局部示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

如圖1-2所示，本實(shí)施例的雙邊火焰加熱法去除埋弧管焊縫殘余應(yīng)力的裝置，包括數(shù)控操作臺(tái)2、升降板豎直傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、吊掛式連接板水平傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩滑塊對(duì)稱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩個(gè)火焰噴槍24、埋弧管輸送座11、底座15，數(shù)控操作臺(tái)2安裝在底座15左側(cè)，埋弧管輸送座11水平放置于地面上；升降板豎直傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)A1、滾珠絲杠A3、滾珠絲杠支座16、定位支柱14、升降板8，電動(dòng)機(jī)A通過固定板B17安裝在底座15上，滾珠絲杠A3垂直于底座15安裝在滾珠絲杠支座16上，滾珠絲杠支座16通過固定板B17安裝在底座15上，定位支柱14與底座15焊固，升降板8與滾珠絲杠A3螺紋連接并與定位支柱14滑動(dòng)配合且可沿定位支柱14豎直移動(dòng)，定位支柱14通過連接板5和軸承端蓋A4與滾珠絲杠A3相連接，升降板8上開有槽口；吊掛式連接板水平傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)B6、滾珠絲杠B9、升降板8、吊掛式連接板25，滾珠絲杠B9安裝在升降板8槽口內(nèi)，滾珠絲杠B9一端與電動(dòng)機(jī)B6連接，另一端通過固定板A10與升降板8尾端固定，吊掛式連接板25與滾珠絲杠B9螺紋連接；兩滑塊對(duì)稱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括U型板19、電動(dòng)機(jī)C20、滾珠絲杠C22、固定軸18、兩個(gè)滑塊23，U型板19焊固在吊掛式連接板25底面，電動(dòng)機(jī)C20通過固定板B17與U型板19連接，固定軸18、滾珠絲杠C22平行安裝在U型板19內(nèi)，滾珠絲杠C22兩端通過軸承端蓋B21固定在U型板19兩側(cè)，電動(dòng)機(jī)C20與滾珠絲杠C22連接，兩個(gè)滑塊23與固定軸18滑動(dòng)連接并與滾珠絲杠C22螺紋連接，兩個(gè)火焰噴槍24固定在兩滑塊對(duì)稱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)滑塊23上。

如圖3所示，滾珠絲杠C22由旋向相反的左側(cè)螺紋221、右側(cè)螺紋222組成，通過驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠C22可使兩個(gè)滑塊23做同步的“對(duì)稱”運(yùn)動(dòng)，可精確控制火焰噴槍在焊縫兩側(cè)加熱位置的對(duì)稱性。

上述結(jié)構(gòu)中，升降板豎直傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于控制兩個(gè)火焰噴槍與埋弧管焊縫保持設(shè)定距離；吊掛式連接板水平傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)吊掛式連接板中心線與焊縫中心線在豎直方向上重合；兩滑塊對(duì)稱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于使兩個(gè)火焰噴槍調(diào)節(jié)至距離焊縫中心的設(shè)定加熱位置。

通過雙邊火焰加熱法去埋弧管焊縫殘余應(yīng)力的裝置進(jìn)行雙邊火焰加熱法去除埋弧管焊縫殘余應(yīng)力的工藝，具體步驟如下：

(1)將待熱處理的埋弧管放置于埋弧管輸送座上，使使焊縫區(qū)域朝向正上方，啟動(dòng)埋弧管輸送座電源開關(guān)，使得埋弧管可以以4～5mm/s的恒定速度通過埋弧管輸送座進(jìn)行傳輸運(yùn)動(dòng)；啟動(dòng)數(shù)控操作臺(tái)開關(guān)，使整個(gè)裝置處于工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)數(shù)控操作臺(tái)上的按鈕，控制電動(dòng)機(jī)A帶動(dòng)滾珠絲杠A轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲杠A又帶動(dòng)升降板做豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，垂直方向的行程為450mm，以滿足直徑為Φ273mm～Φ630mm埋弧焊管的要求，根據(jù)實(shí)際待熱處理埋弧管的直徑大小，通過調(diào)節(jié)數(shù)控操作臺(tái)上的按鈕，控制升降板與埋弧管焊縫區(qū)域的距離；

(2)調(diào)節(jié)數(shù)控操作臺(tái)上的按鈕，控制電動(dòng)機(jī)B帶動(dòng)滾珠絲杠B轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲杠B又帶動(dòng)吊掛式連接板做水平方向上的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)實(shí)際待熱處理埋弧管焊縫位置，調(diào)節(jié)吊掛式連接板中心線與焊縫中心線在豎直方向上重合；

(3)調(diào)節(jié)數(shù)控操作臺(tái)上的按鈕，控制電動(dòng)機(jī)C帶動(dòng)滾珠絲杠C轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲杠C又帶動(dòng)兩個(gè)滑塊做水平方向上的“對(duì)稱”運(yùn)動(dòng)，滿足兩側(cè)的火焰噴槍可調(diào)節(jié)至距離焊縫中心約18mm～25mm的加熱位置，根據(jù)實(shí)際待熱處理的埋弧管焊縫區(qū)域的大小，通過調(diào)節(jié)數(shù)控操作臺(tái)上的按鈕，控制水平方向做“對(duì)稱”運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)滑塊之間距離，在焊縫兩邊不同位置進(jìn)行精確火焰加熱；

(4)調(diào)節(jié)數(shù)控操作臺(tái)上的按鈕，控制可燃性氣體甲烷與氧氣的混合比例，控制火焰噴槍處的火焰溫度，可通過調(diào)節(jié)按鈕控制火焰噴槍處的火焰溫度達(dá)到約為800℃～1200℃，以滿足焊縫熱處理溫度要求。設(shè)定氧氣與甲烷體積比例2:1時(shí)，火焰溫度約為1200℃；設(shè)定氧氣與甲烷體積比例1.5:1時(shí)，火焰溫度約為1000℃；設(shè)定氧氣與甲烷體積比例1：1時(shí)，火焰溫度約為800℃。針對(duì)焊縫兩邊不同位置，通過可調(diào)節(jié)火焰大小的加熱方式對(duì)焊縫兩側(cè)進(jìn)行不同溫度加熱，對(duì)埋弧管焊縫兩邊通過火焰加熱完成熱處理的工作。