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特高压高颈法兰焊接技术
作者：admin 上传日期：2019-08-07 热度：
高颈法兰也被称为长颈法兰和颈法兰。它是一种盘形零件，主要用于实现管道与管道的连接。它已广泛用于石化，城市供水和电力系统。特别是近年来，随着国家电网特高压输电线路工程的规划建设，对特高压钢管塔的需求急剧增加。高颈法兰作为一种新型钢管塔法兰连接已被证明具有一定的先进性和可靠性，对提高钢管塔的生产率和产品质量起着至关重要的作用
1 焊接方法
超高压高颈对焊法兰和钢管的环向焊接方法有手动气焊和自动摆动气焊两种。基于上述两种焊接方法，一些超高压钢管塔生产厂家根据焊接工艺特点、生产工艺和构件形状，研制了内、外埋弧焊环焊专用设备，实现了高颈对焊法兰和钢管的环向焊接。该工艺采用埋弧焊对工件进行双面熔透焊，在焊接过程中不需要进行根清洗处理。在保证焊接质量的前提下，最大限度地提高了焊接效率。已经实现了最小直径约300mm的埋弧焊双面焊接。随着高颈对接焊法兰的不断生产，焊接方法和焊接技术不断改进。根据实际工件的规格和尺寸，合理选择手动气体保护焊、自动摆动气体保护焊或埋弧焊等焊接方案。
2 坡口设计
(1)UHP钢管塔高颈法兰及钢管的坡口应根据其相应的焊接工艺要求设置，并预留一定的焊缝间隙，以保证对接焊缝能充分穿透，保证一定的钝边防止根烧。埋弧焊的对口间隙可预留0～1 mm，钝边应≥7 mm。埋弧焊的对口间隙可预留0～1 mm， 钝边应≥7 mm。
(2)坡口加工图如图所示。
薄壁管V形坡口
I形坡口
Y形坡口a
Y形坡口b
3.特高压高颈法兰焊接基本规定
3.1 焊接材料
焊接材料的选择应确保焊缝的强度，韧性和可塑性与母材的性能相匹配。特高压法兰材质一般为Q345B钢，气体保护焊 （GMAW）可选用ER50－X焊丝。若使用特殊钢材和焊接方法，需按照GB 50661—2011标准执行。
3.2 焊接工艺评定
制造单位焊接施工前应按照GB 50661—2011和DL/T 868—2004相关要求进行焊接工艺评定，并编制焊接工艺规程。
3.3 焊缝等级
特高压高颈法兰与钢管的环向对接焊缝应满足一级焊缝的要求。
3.4 焊接工艺
3.4.1 定位焊
(1)法兰管件定位焊焊接必须由持相应资格证书的焊工进行施焊。
(2)定位焊附近的母材表面和侧面应均匀光滑，应无毛刺，裂缝，结垢，生锈，油脂，水等杂质。
(3)定位焊焊缝厚度不应小于3 mm，且不超过设计焊缝高度的2/3，长度不应小于40 mm，其间距宜为200～300 mm。定位焊点一般不少于3点，且应均匀分布。
3.4.2 焊接环境
(1)气保焊时风速 2 m/s。
(2)空气相对湿度 80%。
(3)焊件表面需保持干燥。
(4)焊接环境zui好处于常温状态，≥ 0℃。
3.4.3 预热和道间温度控制
(1)、预热温度和道间温度应根据钢材的化学成分、接头的拘束状态、热输入大小、熔敷金属含氢量水平及所采用的焊接方法等因素综合考虑确定或进行焊接试验以确定实际工程结构施焊时的最低预热温度。
(2)焊接过程中zui低道间温度≥预热温度，zui高道间温度≤ 230℃。
3.4.4 焊缝宽度
焊缝zui大宽度Bmax和zui小宽度Bmin的差值在任意50mm焊缝长度范围内偏差值不大于4.0mm整个焊缝长度范围内偏差值不大于5.0mm。焊缝宽度应符合下表的要求，焊缝示意图见图。
焊缝宽度
注：表中 b为装配间隙， 应符合 GB/T 985.1—2008， GB/T 985.2—2008 标准要求的实际装配值；g为坡口面宽度。
i槽对焊接缝图
非I型槽对接焊缝
4 结论
目前，高颈锻造法兰的生产工艺已逐步成熟，整体质量较好。焊缝整体合格率98%。关键质量能满足钢管塔生产的技术要求，但该工艺仍需进一步固化。
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相关问答
钢制管法兰的标准
HG/T 20615-2009 是钢制管法兰（Class 系列）标准。该标准规定了钢制管法兰（Class 系列）的公称尺寸、公称压力、材料、压力 - 温度额定值、法兰类型和尺寸、密封面、公差及标记等内容，适用于公称压力 Class150（PN2.0）~Class2500（PN42.0）的钢制管法兰和法兰盖。具体内容如下：
· 公称压力和钢管外径：直径在 DN15-DN600 时，公称压力设 Class150、Class300、Class600、Class900、Class1500、Class2500 六个等级；直径在 DN650-DN1500 时，公称压力范围定为 Class150、Class300、Class600、Class900 四个等级。标准中使用的钢管外径为 HG/T 20553 中所列的 1A 系列钢管外径尺寸，也是 ISO 4200 中第一系列。
· 法兰类型：包括带颈平焊法兰、带颈对焊法兰、整体法兰、长高颈法兰、承插焊法兰、螺纹法兰、对焊环松套法兰、法兰盖、孔板法兰以及夹套法兰共计 10 种。
· 密封面型式：有凸台面（RF）、榫HG/T 20615-2009 是钢制管法兰（Class 系列）标准。该标准规定了钢制管法兰（Class 系列）的公称尺寸、公称压力、材料、压力 - 温度额定值、法兰类型和尺寸、密封面、公差及标记等内容，适用于公称压力 Class150（PN2.0）~Class2500（PN42.0）的钢制管法兰和法兰盖。具体内容如下：
槽面（T/G）、环连接面（RJ）、凹凸面（M/FM）和全平面（FF）5 种。
· 连接尺寸：主要包括螺栓中心圆直径、螺栓孔直径、螺纹尺寸、螺栓个数、法兰外径等。
· 密封面尺寸：法兰的密封面尺寸按 ASME B16.5 中 SI 制。法兰密封面突台高度取 2mm（＜Class300）和 7mm（≥Class300）。
· 法兰内径：带颈平焊法兰的内径是根据钢管外径并考虑 1% 左右的外径偏差，加上适当的间隙而确定的，部分尺寸根据相关标准进行了调整。
颈部尺寸：相同规格的带颈平焊法兰、承插焊法兰和螺纹法兰的颈部尺寸完全一致，颈部可以是平行的直筒形或者颈部外侧斜度不大于 7°。
A350LF2法兰的热处理工艺
A350LF2 是一种常用于低温环境的锻制碳素钢，其热处理工艺通常采用正火或正火加回火的方式，以获得良好的综合力学性能，满足低温工况下的使用要求。以下是具体的工艺介绍2：
· 正火处理：将法兰加热到能产生奥氏体组织的温度，一般加热温度在 880 - 910℃左右，保温足够的时间，使法兰整体达到均匀温度。保温时间根据法兰的厚度等因素来确定，确保组织充分转变。然后，将法兰从加热炉中取出，在静止空气中均匀冷却，从而得到细化的珠光体和铁素体组织，提高钢材的强度和韧性。
· 正火 + 回火处理：在正火之后，需要进行回火处理。将法兰重新加热到 590℃以上，通常在 590 - 670℃这个温度区间。同样，保温时间要根据壁厚来调整，但一般不低于 30 分钟。对于壁厚超过 25 毫米的锻件，保温时间至少为（壁厚 ×30 分钟 / 25 毫米）。保温结束后，再次在静止空气中冷却。回火的目的是消除正火过程中产生的内应力，进一步提高钢材的韧性和塑性，同时保持一定的强度。
产品名称 | 产品标准 | 产品规格 | ||||||||||
高径、活套 | ANSI B16.5； B16.47 ；DIN API6A；JIS EN BS | 1/2"--60" | ||||||||||
材料标准 | 化学成分 | C% | Mn% | P% | S% | Si% | Ni% | Cr% | Cu% | Mo% | Nb% | V% |
≤0.30 | 0.60-1.35 | ≤0.035 | ≤0.040 | 0.15-0.30 | ≤0.40 | ≤0.30 | ≤0.40 | ≤0.12 | ≤0.02 | ≤0.08 | ||
| 尺寸规定 | Rm(Mpa） | ReH(Mpa） | A(%） | Z(%) | 冲击试验 | Akv(J) | HBW | ||||
485-655 | ≥250 | ≥22 | ≥30 | ≥20 | 150-197 | |||||||
热 处 理 规 范 | ||||||||||||
热处理方式 | 装炉温度 | 升温速度 | 加热温度 | 保温时间 | 冷却介质 | 设备及测控、温仪 | ||||||
淬火 | ≤900℃ | 随炉 | 900±10℃ | 1.4min/mm | 水（≤30℃） | 热处 | 台车式电阻炉、井式炉 | |||||
回火 | ≤500℃ | 随炉 | 600±10℃ | 1.5min/mm | 空冷 | 测控 | 热电偶、数显调节仪 | |||||
此外，A350LF2 法兰也可能会根据具体的使用要求和客户需求，采用淬火加回火的热处理工艺，即调质处理，来获得更高的强度和更好的综合性能，但这种情况相对较少。在实际生产中，具体的热处理工艺参数还需要根据法兰的尺寸、形状、生产批量以及相关的标准和技术要求等进行合理调整和确定。
平焊法兰操作流程
根据搜索结果，平焊法兰的操作流程可系统归纳为以下六大步骤，涵盖准备、装配、焊接、检测及试压全过程，适用于大多数工业管道现场安装场景：
准备阶段
材料检查：核对法兰、管件、垫片、螺栓的规格、材质与数量，确保无裂纹、变形或锈蚀。
端面清洁：用砂纸/钢丝刷清除管道端面及法兰密封面的油污、锈迹，露出金属光泽；密封面不得有径向沟槽。
工具准备：备齐角尺、水平仪、扭矩扳手、氩弧焊机、电焊机、冷却水回路及必要的个人防护用品。
定位与点焊
插入深度：将管端插入法兰内径约 2/3 处，保证内壁基本齐平，局部错口 ≤ 1 mm 且不超过壁厚 10 %。
垂直度校正：用 90° 角尺在 0°、90°、180°、270° 四个方向测量，使法兰密封面与管道轴线垂直，倾斜度 ≤ 1 mm。
点焊固定：先在 120° 均布三点进行点焊，再次复测垂直度无变化后，视情况补加第四点；点焊长度 10–15 mm，厚度 ≥ 3 mm。
正式焊接
焊接顺序：采用“氩弧焊打底 + 手工电弧焊盖面”工艺；先焊法兰外侧角焊缝，再按设计要求决定是否补焊内侧角焊缝（低压系统通常仅外侧）。
焊接参数：
– 氩弧焊：电流 80–120 A，焊丝 Ø2.0–2.5 mm，背面氩气保护 8–12 L/min。
– 电弧焊：电流 90–140 A，焊条 Ø2.5–3.2 mm，保持 4–6 mm 短弧，焊速均匀。
层间温度：≤ 150 ℃；每焊完一层用不锈钢刷清理焊渣。
冷却措施：若壁厚 ≥ 6 mm 或材料易变形，焊接过程中通 2 L/min 冷却水（或湿布包裹法兰外圆）控制热输入。
焊后检查
外观：焊缝饱满、无咬边、气孔、裂纹，焊脚高度 ≥ 管壁厚 0.7 倍。
几何：用平板对研法兰密封面，接触率 ≥ 75 %，局部间隙 ≤ 0.05 mm；密封面倾斜度 ≤ 0.5 mm。
无损检测：重要或高温高压管线按设计比例进行 PT（渗透）或 RT（射线）抽检，Ⅱ级合格。
安装垫片与螺栓
垫片选型：常温低压采用 1 mm 耐油石棉橡胶垫（安装前用机油浸泡 4 h）；高温或不锈钢系统选用石墨金属缠绕垫。
安放：垫片内径与法兰密封面内径对齐，不得遮挡流道。
