本發明專利技術公開了一種不加背保護氣體打底焊工藝參數快速設計方法，對n個采用焊縫背面免保護氣體打底焊工藝對管道接口處進行焊接時采用的焊接工藝參數以及保障已使用管道氣密性的最大允許壓力數值進行統計，建立各個焊接工藝參數與保障已使用管道氣密性的最大允許壓力數值之間的函數關系式，根據統計到的數據對上述函數關系式進行求解。根據設計要求得到保障待焊接管道氣密性的最大允許壓力數值代入上述函數關系式得到各個焊接工藝參數。對各個焊接工藝參數進行有限元分析，若不滿足管道沖擊性能的設計條件則需進一步優化后得到最終的焊接工藝參數。該方法可以縮短管道接口焊接的設計周期。接的設計周期。接的設計周期。
【技術實現步驟摘要】
一種不加背保護氣體打底焊工藝參數快速設計方法
[0001]本專利技術涉及不銹鋼管道接口焊接方法，特別涉及一種焊縫背面免氣體保護焊接工藝參數快速設計方法。
技術介紹
[0002]當前，低溫不銹鋼管道接口焊接為防止打底焊縫內表面氧化，通常采用在管道內部進行充氬保護的方法。在罐體聯頭和長管道焊接時，充氬量相當大，成本較高。部分管道的大小頭、三通、彎頭等充氬困難，直接影響焊接質量。部分返修口、死口不能有效地進行充氬，因而影響焊接質量。而焊縫背面免氣體保護焊接工藝參數設計繁瑣，每次針對不同工況都需要進行大量實驗設計焊接的工藝參數，占用了大量管道設計時間。生產中急需一種焊縫背面免氣體保護焊接工藝參數快速設計方法。
技術實現思路
[0003]本專利技術的目的在于克服已有技術的不足，提供一種可以縮短管道接口焊接的設計周期的焊縫背面免氣體保護焊接工藝參數快速設計方法。
[0004]為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：
[0005]本專利技術的一種不加背保護氣體打底焊工藝參數快速設計方法，包括以下步驟：
[0006]步驟一、對n個采用焊縫背面免保護氣體打底焊工藝對管道接口處進行焊接時采用的焊接工藝參數以及保障已使用管道氣密性的最大允許壓力數值進行統計，將n個保障已使用管道氣密性的最大允許壓力數值記為P＝[p1，p2，p3，...，p
n
]，p
n
代表第n個已使用管道采用焊縫背面免保護氣體打底焊工藝對接口處進行焊接時采用的保障已使用管道氣密性的最大允許壓力數值，將與每個保障已使用管道氣密性的最大允許壓力數值分別對應的焊接工藝參數組成的集合作為選定工藝焊接參數集合，記所選定焊接工藝參數集合中所有管道焊接接口焊接時的焊接間隙為X＝[x1，x2，x3，...，x
n
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n
代表對第n個已使用管道的焊接接口進行焊接時采用的焊接間隙；記所選定焊接工藝參數集合中所有已使用管道焊接接口焊接時的保護劑刷涂厚度為δ＝[δ1，δ2，δ3，...，δ
n
]，δ
n
代表對第n個已使用管道的焊接接口進行焊接時采用的保護劑刷涂厚度；記所選定焊接工藝參數集合中對所有已使用管道焊接接口焊接時采用的焊接電流為I＝[i1，i2，i3，...，i
n
]，i
n
代表對第n個已使用管道焊接接口進行焊接時采用的焊接電流；記所選定焊接工藝參數集合中對所有已使用管道焊接接口焊接時采用的電弧電壓為U＝[u1，u2，u3，...，u
n
]，u
n
代表對第n個已使用管道焊接接口進行焊接時采用的電弧電壓；記所選定焊接工藝參數集合中對所有已使用管道焊接接口焊接時采用的焊接速度為V＝[v1，v2，v3，...，v
n
]，v
n
代表對第n個已使用管道焊接接口進行焊接時采用的焊接速度；
[0007]步驟二、分別建立各個焊接工藝參數與保障已使用管道氣密性的最大允許壓力數值P之間的函數關系式，分別為:
[0008]X＝g1(P)
[0009]δ＝g2(P)
[0010]I＝g3(P)
[0011]U＝g4(P)
[0012]V＝g5(P)
[0013]上述公式中X為對待焊接管道的焊接接口進行焊接時采用的焊接間隙，δ為對待焊接管道的焊接接口進行焊接時采用的保護劑刷涂厚度，I為對待焊接管道的焊接接口進行焊接時采用的焊接電流，U為對待焊接管道的焊接接口進行焊接時采用的電弧電壓，V為對待焊接管道的焊接接口進行焊接時采用的焊接速度，P為保障待焊接管道氣密性的最大允許壓力數值；g1(P)為對待焊接管道的焊接接口進行焊機時采用的焊接間隙與保障待焊接管道氣密性的最大允許壓力數值之間的函數關系式；g2(P)為對待焊接管道的焊接接口進行焊機時采用的保護劑刷涂厚度與保障待焊接管道氣密性的最大允許壓力數值之間的函數關系式；g3(P)為待設計對待焊接管道的焊接接口進行焊機時采用的焊接電流與保障待焊接管道氣密性的最大允許壓力數值之間的函數關系式；g4(P)為對待焊接管道的焊接接口進行焊機時采用的電弧電壓與保障待焊接管道氣密性的最大允許壓力數值之間的函數關系式；g5(P)為對待焊接管道的焊接接口進行焊機時采用的焊接速度與保障待焊接管道氣密性的最大允許壓力數值之間的函數關系式；
[0014]步驟三、根據設計要求得到保障待焊接管道氣密性的最大允許壓力數值P；
[0015]步驟四、將保障待焊接管道氣密性的最大允許壓力數值P帶入步驟二中擬合得到的函數關系g1(P)、g2(P)、g3(P)、g4(P)、g5(P)中，得到焊接間隙X，保護劑刷涂厚度δ，焊接電流I、電弧電壓U、焊接速度V；
[0016]步驟五、根據步驟四得到的焊接間隙X，保護劑刷涂厚度δ，焊接電流I、電弧電壓U和焊接速度V，在ABAQUS中建立
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104℃～
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195℃環境下的不銹鋼管道采用焊縫背面免保護氣的焊接模型，加載仿真，分析焊接過程焊縫處的溫度場以及焊縫處的沖擊性能；若仿真結果滿足管道沖擊性能的設計條件則以此作為最終的設計結果；
[0017]步驟六、如果步驟五中的仿真結果不滿足管道沖擊性能的設計條件，則對焊接工藝參數進行優化，具體過程為：
[0018]第一步：分別建立各個工藝參數的優化函數關系式，分別為：
[0019][0020][0021][0022][0023][0024]其中X0為步驟四得到的焊接間隙X，δ0為步驟四得到的保護劑刷涂厚度δ，I0為步驟四得到的焊接電流I、U0為步驟四得到的電弧電壓U、V0為步驟四得到的焊接速度V，P為根據
設計要求得到的保障待焊接管道氣密性的最大允許壓力數值；
[0025]第二步：以焊接間隙為X1，保護劑刷涂厚度為δ1，焊接電流為I1、電弧電壓為U1、焊接速度為V1為參數建立焊接模型，進行有限元分析；若優化后的焊縫沖擊性能滿足沖擊功＞27J，側膨脹量＞0.38mm，則優化完成并以此作為最終的設計結果；若仿真結果不滿足設計條件，則令焊接間隙為X1為X0，保護劑刷涂厚度δ1為δ0，焊接電流I1為I0、電弧電壓U1為U0、焊接速度V1為V0重新代入第一步中進行優化。
[0026]本專利技術的有益效果是：
[0027]本專利技術解決了不加背保護氣體焊接工藝參數設計繁瑣的問題，該方法可以方便的設計焊接間隙，保護劑刷涂厚度，焊接電流，電弧電壓，焊接速度，縮短管道接口焊接的設計周期。
附圖說明
[0028]圖1為本專利技術的一種不加背保護氣體打底焊工藝參數快速設計方法的流程示意圖。
具體實施方式
[0029]下面結合附圖和具體實例對本專利技術進行詳細描述。
[0030]本專利技術的一種不加背保護氣體打底焊工藝參數快速設計方法，包括以下步驟：
[0031]步驟一、對n個采用焊縫背面免保護氣體打底焊工藝對管道接口處進行焊接時采用的焊接工藝參數以本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種不加背保護氣體打底焊工藝參數快速設計方法，其特征在于包括以下步驟：步驟一、對n個采用焊縫背面免保護氣體打底焊工藝對管道接口處進行焊接時采用的焊接工藝參數以及保障已使用管道氣密性的最大允許壓力數值進行統計，將n個保障已使用管道氣密性的最大允許壓力數值記為P＝[p1，p2，p3，...，p
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代表第n個已使用管道采用焊縫背面免保護氣體打底焊工藝對接口處進行焊接時采用的保障已使用管道氣密性的最大允許壓力數值，將與每個保障已使用管道氣密性的最大允許壓力數值分別對應的焊接工藝參數組成的集合作為選定工藝焊接參數集合，記所選定焊接工藝參數集合中所有管道焊接接口焊接時的焊接間隙為X＝[x1，x2，x3，...，x
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代表對第n個已使用管道的焊接接口進行焊接時采用的焊接間隙；記所選定焊接工藝參數集合中所有已使用管道焊接接口焊接時的保護劑刷涂厚度為δ＝[δ1，δ2，δ3，...，δ
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代表對第n個已使用管道的焊接接口進行焊接時采用的保護劑刷涂厚度；記所選定焊接工藝參數集合中對所有已使用管道焊接接口焊接時采用的焊接電流為I＝[i1，i2，i3，...，i
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代表對第n個已使用管道焊接接口進行焊接時采用的焊接電流；記所選定焊接工藝參數集合中對所有已使用管道焊接接口焊接時采用的電弧電壓為U＝[u1，u2，U3，...，u
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代表對第n個已使用管道焊接接口進行焊接時采用的電弧電壓；記所選定焊接工藝參數集合中對所有已使用管道焊接接口焊接時采用的焊接速度為V＝[v1，v2，v3，...，v
n
]，v
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代表對第n個已使用管道焊接接口進行焊接時采用的焊接速度；步驟二、分別建立各個焊接工藝參數與保障已使用管道氣密性的最大允許壓力數值P之間的函數關系式，分別為：X＝g1(P)δ＝g2(P)I＝g3(P)U＝g4(P)V＝g5(P)上述公式中X為對待焊接管道的焊接接口進行焊接時采用的焊接間隙，δ為對待焊接管道的焊接接口進行焊接時采用的保護劑刷涂厚度，J為對待焊接管道的焊接接口進行焊接時采用的焊接電流，U為對待焊接管道的焊接接口進行焊接時采用的電弧電壓，V為對待焊接管道的焊接接口進行焊接時采用的焊接速度，P為保障待焊接管道氣密性的最大允許壓力數值；g1(P)為對待...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高亮，劉春，杜學義，駱健，曹雪巖，
申請(專利權)人：博邁科海洋工程股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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