一种深海压力舱舱体及其制造工艺技术领域
本发明属于窄间隙焊接技术领域，特别是涉及一种230mm壁厚深海压力舱舱体及窄
间隙焊制造工艺。
背景技术
为促进我国深海水下油气开采技术发展，突破现有技术瓶颈，提高我国深海油气自
主开发能力，进一步解决我国油气资源供给不足与需求量不断增长的社会矛盾，天津钢
管集团股份有限公司与天津大学海洋与船舶工程研究所拟联合设计、研制，并于天津大
学深水结构实验室建立全尺寸深海压力舱实验平台，以用于开展对我国深海装备的中试
检测工作，模拟深水极端载荷环境，对输油管件、阀门、水下机器人等深海设备进行力
学试验。
舱体是最关键部件，材料20MnMoNb,里外圆Φ1710/Φ1250mm，长9150mm，重84942kg，
设计承压76MPa。锻件毛坯吨位太重，需采用分段锻造、组焊的方式，分段焊接时，由于
舱体壁厚230mm较厚，普通焊接方式坡口大，既浪费焊丝材料、又极容易产生焊接裂纹；
而且，整体组焊后里孔加工超出机床行程，无法加工。基于上述问题，主要需要解决的
就是分段锻造，如何保证焊接质量，减少焊接变形，和舱体内壁加工的问题，该制造工
艺的应用就显得极为重要。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种焊接质量高、变形量小、效率
高的一种深海压力舱舱体及其制造工艺。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种深海压力舱舱体，其特征在于：舱体采用分段结构，所述舱体分为数段舱体单
元，在相邻的舱体单元的内壁设有阴阳对接的定位止口，定位止口的配合间隙为
0.02～0.06mm；相邻的舱体单元上设有焊接坡口，所述焊接坡口的形状为J形，底部为
R4.5mm的圆角，焊接坡口端部最大宽度为12～14mm。
本发明还可以采用如下技术措施：
一种深海压力舱舱体的制造工艺包括如下步骤：
1)焊接方式的选择。如果采用混合气体保护焊或者埋弧焊，需要制备较大的焊接坡
口，焊量大、焊接应力相应增大，容易产生焊接裂纹和焊接变形。为保证焊缝质量、控
制焊接变形，采用窄间隙焊的方式焊接，所谓窄间隙焊，即只开小角度坡口，坡口端部
最大宽12-14mm，通过赋予焊丝弯曲特质，利用其所形成的波形焊丝，使坡口两个侧壁完
全熔透，实现一层一焊道的焊接方式；
2)、根据舱体的长度，结合镗床的加工行程，确定整个舱体分段的数量，即舱体单
元个数；然后制作分段毛坯舱体单元，并各段粗加工；
3)、在车床上，加工舱体单元的焊接坡口和舱体单元的定位止口，所述焊接坡口的
的形状为J形，底部为R4.5mm的圆角，焊接坡口端部最大宽度为12～14mm；所述定位
止口为阴阳对接定位止口，止口的配合间隙为0.02～0.06mm；
4)、按照舱体的一侧对接相邻的舱体单元，保证定位止口对正，对正后，在定位止
口部位焊接临时定位块进行固定；
5)、焊接前后的处理，焊接前需要对焊接部分进行预热，焊接后需要对焊接部位进
行保温，防止焊接变形，保证整体的直线度≤5mm；
6)、检测，焊缝全熔透，进行100％超声波探伤检测，质量执行JB4730-2005的Ⅰ
级，技术等级B级；进行100％磁粉探伤检测，质量执行JB/T4730.4-2005的Ⅰ级；
7)、探伤合格后，上镗床，机加工去除内壁的定位块和定位止口；
8)、重复4～7步骤，依次焊接剩余的舱体单元，超声波及磁粉探伤，合格后加工去
除定位止口，直至所有的舱体单元段全部焊接完成；
9)、整体组焊后，进行退火处理，并按照图纸要求整体加工成活，保证壁厚的均匀。
本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用锻焊结合的方案，运用窄间隙焊，
焊接质量好、变形小、效率高。并设计定位止口台，保证焊接定位、及内壁加工。本工
艺的实施十分简单方便，解决了生产制造过程中的难题，能够很好地满足焊接质量、探
伤、及设计尺寸各项要求。
附图说明
图1是舱体拼焊结构示意图；
图2是窄间隙焊简图；
图3是焊接坡口及定位止口配合结构示意图；
图4是阴定位止口结构示意图；
图5是阳定位止口结构示意图。
图中：1、舱体；101～105、舱体单元；120、定位止口；130、焊接坡口。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图
详细说明如下：
本实施例依照材料20MnMoNb,里外圆Φ1710/Φ1250mm，长9150mm，重84942kg，设
计承压76MPa，壁厚230mm的舱体进行说明，
请参阅图1至图3，一种深海压力舱舱体，舱体1采用分段结构，所述舱体分为5
段舱体单元，依次为舱体单元101、舱体单元102、舱体单元103、舱体单元105、舱体
单元105，在相邻的舱体单元的内壁设有阴阳对接的定位止口120，请参阅图4和图5，
其中阴定位止口为121、阳定位止口为122；阴阳定位止口的配合间隙为0.02～0.06mm；
相邻的舱体单元上设有焊接坡口130，所述焊接坡口的形状为J形，底部为R4.5mm的圆
角，焊接坡口端部最大宽度为12～14mm，本实施例优选14mm。
一种深海压力舱舱体的制造工艺包括如下步骤：
1)焊接方式的选择。如果采用混合气体保护焊或者埋弧焊，需要制备较大的焊接坡
口，焊量大、焊接应力相应增大，容易产生焊接裂纹和焊接变形。为保证焊缝质量、控
制焊接变形，采用窄间隙焊的方式焊接，所谓窄间隙焊，即只开小角度坡口，坡口端部
最大宽12-14mm，通过赋予焊丝弯曲特质，利用其所形成的波形焊丝，使坡口两个侧壁完
全熔透，实现一层一焊道的焊接方式；
2)、根据舱体的长度，结合镗床的加工行程，确定整个舱体分段的数量，本实施例
分为五段，即五个舱体单元，然后制作分段毛坯舱体单元，并各段粗加工；
3)、在车床上，加工舱体单元的焊接坡口和舱体单元的定位止口，所述焊接坡口的
的形状为J形，底部为R4.5mm的圆角，焊接坡口端部最大宽度为12～14mm；所述定位
止口为阴阳对接定位止口，止口的配合间隙为0.02～0.06mm；
4)、按照舱体的一侧对接相邻的舱体单元，例如舱体单元101、舱体单元102，保
证定位止口对正，对正后，在定位止口部位焊接临时定位块进行固定；
5)、焊接前后的处理，焊接前需要对焊接部分进行预热，焊接后需要对焊接部位进
行保温，防止焊接变形，保证整体的直线度≤5mm；
6)、检测，焊缝全熔透，进行100％超声波探伤检测，质量执行JB4730-2005的Ⅰ
级，技术等级B级；进行100％磁粉探伤检测，质量执行JB/T4730.4-2005的Ⅰ级；
7)、探伤合格后，上镗床，机加工去除内壁的定位块和定位止口；
8)、重复4～7步骤，依次焊接剩余的舱体单元，超声波及磁粉探伤，合格后加工去
除定位止口，直至所有的舱体单元段全部焊接完成；
9)、整体组焊后，进行退火处理，并按照图纸要求整体加工成活，保证壁厚的均匀。
本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用锻焊结合的方案，运用窄间隙焊，
焊接质量好、变形小、效率高。并设计定位止口台，保证焊接定位、及内壁加工。本工
艺的实施十分简单方便，解决了生产制造过程中的难题，能够很好地满足焊接质量、探
伤、及设计尺寸各项要求。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡
是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于
本发明技术方案的范围内。