[发明专利]一种钢管件高强高可靠密封径向摩擦焊接方法

说明书

本发明提供一种钢管件高强高可靠密封径向摩擦焊接方法，该方法采用旋转加压工装（30）夹持钢环焊接毛坯（10）、固定夹持工装（40）分别夹持两根钢管焊接毛坯（20）的夹持方式，采用两端钢管焊接毛坯（20）均不旋转、钢环焊接毛坯（10）旋转加压且在两端钢管焊接毛坯（20）焊接处开设环形凹槽（21）的径向摩擦焊接方式；不仅实现了大长度钢管的径向摩擦焊接、确保焊后钢管的同轴度高，同时还有效避免大长度钢管自旋转而导致的径向跳动、避免管内出现焊接飞边或焊瘤等，保证焊接质量，并且，环形凹槽（21）形成双止口锁紧结构，确保焊接强度与焊件的高可靠密封性。

技术领域

本发明涉及固相焊技术领域，尤其涉及一种钢管件高强高可靠密封径向摩擦焊接方法。

背景技术

钢管是一种具有中空截面、长度远大于直径或周长的经济型钢材，其不仅可用于输送水、石油、各种化工原料和气体等流体介质，也可广泛用于制造机械零件或工程结构，此外，钢管也常应用于火炮、炮弹、装甲车等各种常规武器/装备的研制与生产。可见，钢管在石油化工、建筑、汽车、农业、国防等国民经济领域中有着极其广泛的用途。现有技术中，根据用途的不同，钢管具有不同的尺寸和性能；例如10～30MPa高压流体输送的流体钢管，通常要求单根钢管长度达到数十米以上，并且对钢管的耐高压等密封性能有较高要求；然而，普通钢管长度通常在3～10米左右，其通常面临大长度钢管的多段高强高密封连接问题。

目前，采用手工电弧焊等传统焊接工艺是实现大长度钢管连接的常用手段；然而，采用MIG多层多道电弧焊后，焊缝处通常存在气孔、裂纹等凝固冶金有关的焊接缺陷，难以满足高压流体钢管的高密封要求。现有技术中，惯性轴向摩擦焊接头连接强度高、焊缝也不产生与凝固冶金有关的焊接缺陷，是能够实现钢管高质量连接、避免焊接缺陷的有效方法；然而，在惯性轴向摩擦焊工艺中、需要一端钢管焊件高速旋转，但钢管长度大，施焊过程中大长度、大重量钢管焊件的稳定夹持、高速旋转等工序难度大，且径向跳动大，导致焊后钢管存在焊接同轴度差、焊接内飞边难以去除等问题，也难以满足大长度钢管的焊接要求。因此，有必要开发出一种钢管件高强高可靠密封径向摩擦焊方法，为大长度、高压流体钢管的高强焊接和高可靠密封提供技术途径。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种钢管件高强高可靠密封径向摩擦焊接方法，以解决上述背景技术中存在的问题，从而获得大长度、高强、高可靠密封钢管。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种钢管件高强高可靠密封径向摩擦焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、根据钢管和钢环的结构尺寸，选择合适的钢环旋转加压工装和钢管固定夹持工装；

b、对待焊钢环和待焊钢管待焊接部位进行机加工，加工出钢环焊接毛坯与钢管焊接毛坯，并在两根钢管焊接毛坯的焊接部位分别开设一相同的环形凹槽；然后对钢环焊接毛坯内表面和钢管焊接毛坯待焊部位进行去铁锈、去毛刺、去油污处理；

c、将两根钢管焊接毛坯对接后、采用固定夹持工装分别夹持两根钢管焊接毛坯，将钢环焊接毛坯安装在待焊接部位后（即对应环形凹槽）、采用旋转加压工装夹持钢环焊接毛坯；同时，将旋转加压工装与径向摩擦焊机连接；

d、启动径向摩擦焊机，固定夹持工装夹持钢管焊接毛坯且静止不旋转，旋转加压工装夹持钢环焊接毛坯且跟随径向摩擦焊机的主轴旋转；当主轴达到摩擦转速时，旋转加压工装对钢环焊接毛坯施加径向摩擦压力，钢环焊接毛坯在径向摩擦压力持续作用下收缩变形并与钢管焊接毛坯外表面接触、摩擦；主轴与旋转加压工装的动能不断消耗、径向摩擦压力不断增加，当转轴转速下降至顶锻转速且径向摩擦压力达到顶锻压力时，产生顶锻刹车，保压、完成钢管与钢环的径向摩擦焊接；

e、打开旋转加压工装与固定夹持工装，取下焊接件。