儲油罐的設(shè)計及焊接工藝

1、河北工程大學(xué)畢業(yè)論文第1章 緒論1.1焊接技術(shù)的發(fā)展及其工業(yè)地位焊接技術(shù)是隨著金屬的應(yīng)用而出現(xiàn)的，古代的焊接方法主要是鑄焊、釬焊和鍛焊。中國商朝制造的鐵刃銅鉞，就是鐵與銅的鑄焊件，其表面銅與鐵的熔合線婉蜒曲折，接合良好。春秋戰(zhàn)國時期曾侯乙墓中的建鼓銅座上有許多盤龍，是分段釬焊連接而成的。經(jīng)分析，所用的與現(xiàn)代軟釬料成分相近。戰(zhàn)國時期制造的刀劍，刀刃為鋼，刀背為熟鐵，一般是經(jīng)過加熱鍛焊而成的。據(jù)明朝宋應(yīng)星所著天工開物一書記載：中國古代將銅和鐵一起入爐加熱，經(jīng)鍛打制造刀、斧；用黃泥或篩細(xì)的陳久壁土撒在接口上，分段煅焊大型船錨。中世紀(jì)，在敘利亞大馬士革也曾用鍛焊制造兵器。古代焊接技術(shù)長期停留在鑄焊、鍛

2、焊和釬焊的水平上，使用的熱源都是爐火，溫度低、能量不集中，無法用于大截面、長焊縫工件的焊接，只能用以制作裝飾品、簡單的工具和武器。19世紀(jì)初，英國的戴維斯發(fā)現(xiàn)電弧和氧乙炔焰兩種能局部熔化金屬的高溫?zé)嵩矗?8851887年,俄國的別納爾多斯發(fā)明碳極電弧焊鉗；1900年又出現(xiàn)了鋁熱焊。20世紀(jì)初，碳極電弧焊和氣焊得到應(yīng)用，同時還出現(xiàn)了薄藥皮焊條電弧焊，電弧比較穩(wěn)定，焊接熔池受到熔渣保護(hù)，焊接質(zhì)量得到提高，使手工電弧焊進(jìn)入實(shí)用階段，電弧焊從20年代起成為一種重要的焊接方法。在此期間，美國的諾布爾利用電弧電壓控制焊條送給速度，制成自動電弧焊機(jī)，從而成為焊接機(jī)械化、自動化的開端。1930年美國的羅賓諾夫

3、發(fā)明使用焊絲和焊劑的埋弧焊，焊接機(jī)械化得到進(jìn)一步發(fā)展。40年代，為適應(yīng)鋁、鎂合金和合金鋼焊接的需要，鎢極和熔化極惰性氣體保護(hù)焊相繼問世。1951年蘇聯(lián)的巴頓電焊研究所創(chuàng)造電渣焊，成為大厚度工件的高效焊接法。1953年，蘇聯(lián)的柳巴夫斯基等人發(fā)明二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，促進(jìn)了氣體保護(hù)電弧焊的應(yīng)用和發(fā)展，如出現(xiàn)了混合氣體保護(hù)焊、藥芯焊絲氣渣聯(lián)合保護(hù)焊和自保護(hù)電弧焊等。1957年美國的蓋奇發(fā)明等離子弧焊；40年代德國和法國發(fā)明的電子束焊，也在50年代得到實(shí)用和進(jìn)一步發(fā)展；60年代又出現(xiàn)激光焊等離子、電子束和激光焊接方法的出現(xiàn)，標(biāo)志著高能量密度熔焊的新發(fā)展，大大改善了材料的焊接性，使許多難以用其他方法焊接的

4、材料和結(jié)構(gòu)得以焊接。其他的焊接技術(shù)還有1887年，美國的湯普森發(fā)明電阻焊，并用于薄板的點(diǎn)焊和縫焊；縫焊是壓焊中最早的半機(jī)械化焊接方法，隨著縫焊過程的進(jìn)行，工件被兩滾輪推送前進(jìn)；二十世紀(jì)世紀(jì)20年代開始使用閃光對焊方法焊接棒材和鏈條。至此電阻焊進(jìn)入實(shí)用階段。1956年，美國的瓊斯發(fā)明超聲波焊；蘇聯(lián)的丘季科夫發(fā)明摩擦焊；1959年，美國斯坦福研究所研究成功爆炸焊；50年代末蘇聯(lián)又制成真空擴(kuò)散焊設(shè)備。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國重型機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)制造業(yè)取得了令人矚目的成就。我國不僅是世界鋼材消耗大國，也是一個世界機(jī)械制造業(yè)大國。據(jù)國際鋼鐵協(xié)會（IISI）統(tǒng)計，2004年世界鋼產(chǎn)量首次達(dá)到10.

5、3億t，用鋼量為9.35億t。我國2004年鋼產(chǎn)量為2.72億t，約占全球鋼產(chǎn)量的26，全年用鋼量為3.12億t，占全球鋼產(chǎn)量的33，其中1.6億t應(yīng)用于焊接結(jié)構(gòu)，約占用鋼量的51左右。而歐美和原蘇聯(lián)焊接結(jié)構(gòu)用鋼占其用鋼量的60左右，日本超過70。由此可見，我們與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有一定差距。根據(jù)有關(guān)調(diào)查，在1.6億t焊接結(jié)構(gòu)用鋼中，機(jī)械制造業(yè)金屬結(jié)構(gòu)用鋼量約占用鋼量的45，鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，給我國焊接行業(yè)，尤其是重型機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)焊接技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了很大的發(fā)展空間。進(jìn)入21世紀(jì)，我國重型機(jī)械行業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，應(yīng)徹底改善耗能大、耗材高、效率低、工作環(huán)境差和自動化程度低的傳統(tǒng)焊接

6、產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)焊接技術(shù)與產(chǎn)業(yè)向著優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、低成本、環(huán)境友好方面和自動化方向發(fā)展，努力將相對人力資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為科技競爭優(yōu)勢，促進(jìn)企業(yè)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級。1.2行業(yè)焊接技術(shù)現(xiàn)狀 1.2.1中國大陸情況 發(fā)展至今，我國的重型機(jī)械焊接技術(shù)與美國（如P&H公司等）、德國（如西馬克公司等）、法國（如奧鋼聯(lián)公司等）、日本（如三菱重工、小松株式會社等）等發(fā)達(dá)國家間存在很大的差距。目前，這些國家及地區(qū)采用焊接結(jié)構(gòu)件的比例日趨增大，其中自動化、機(jī)械化的氣體保護(hù)焊及多絲埋弧焊等高效焊接工藝方法消耗的焊接金屬材料約占全部焊材總量的5070，其焊接生產(chǎn)采用機(jī)械化、自動化、高效的焊接工藝方法，帶來焊接生產(chǎn)效率高、

7、焊接質(zhì)量好的效果，國際競爭力強(qiáng)。 機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)，氣體保護(hù)焊、雙絲埋弧自動焊、龍門焊機(jī)、電渣焊等高效焊接工藝方法在大型金屬結(jié)構(gòu)制造企業(yè)中的應(yīng)用日趨增多，高效焊接方法完成的金屬結(jié)構(gòu)件已占其總重量的5080左右，在中小型企業(yè)中，CO2氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲、埋弧自動焊等方法也得到一定應(yīng)用。但總體來說，我國重型機(jī)械制造中勞動工資低廉的優(yōu)勢正在被生產(chǎn)效率低下、質(zhì)量成本高昂的巨大差距所抵消，這應(yīng)引起我們的足夠重視。 1.2.2成就及產(chǎn)品情況 機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)主要為國家大型骨干企業(yè)和國家重點(diǎn)工程項(xiàng)目提供重型機(jī)械裝備。行業(yè)制造骨干企業(yè)如第一重型機(jī)械集團(tuán)有限公司、第二重型機(jī)械集團(tuán)有限公司、太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司

8、、大連重工起重機(jī)集團(tuán)有限公司、中信重型機(jī)械有限公司、鄭州煤機(jī)廠、北京煤機(jī)廠、上海振華港口機(jī)械公司、齊齊哈爾第二機(jī)床廠等，主要制造大型橋式和門式起重機(jī)、435m3機(jī)械式挖掘機(jī)、16m3液壓挖掘機(jī)、大型加壓氣化爐、加氫反應(yīng)器、大型舞臺設(shè)備、航天發(fā)射塔架、焦?fàn)t機(jī)械設(shè)備、螺旋焊管設(shè)備以及大型減速機(jī)、提升機(jī)、堆取料機(jī)、軋鋼鍛壓設(shè)備、氧氣瓶壓機(jī)、水泥設(shè)備、粉磨、破碎機(jī)械、水利、工程機(jī)械、液壓支柱、港口機(jī)械及環(huán)保設(shè)備等大型設(shè)備。 1.2.3重型機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)用鋼 我國重型機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)大多采用國內(nèi)外成熟鋼種，如Q235系列碳素鋼，Q345、Q390系列低合金鋼，20g、16MnR壓力容器用鋼等。近年來，

9、隨著國家重點(diǎn)工程的發(fā)展和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，焊接用鋼的種類品種大幅度提高，隨著鋼材種類和品種的不斷增多，焊接件的年產(chǎn)量大幅度提高。據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年齊齊哈爾第二機(jī)床廠焊接件年產(chǎn)量約為1萬噸；第二重型機(jī)械集團(tuán)有限公司約為3萬噸；太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司為約5萬噸；中信重型機(jī)械有限公司突破5萬噸；上海振華港口機(jī)械公司焊接件年產(chǎn)量高達(dá)20萬噸左右。焊接結(jié)構(gòu)件以其獨(dú)特的優(yōu)勢，已取代了鉚接結(jié)構(gòu)，替代了鑄造結(jié)構(gòu)，成為重型機(jī)械行業(yè)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)。 1.2.4焊接工藝方法   機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)開始起步一般采用手工電弧焊工藝方法。20世紀(jì)50年代開始使用埋弧自動焊和電渣焊工藝方法，主要用于一

10、些厚板對接、工型梁及筒體焊接。近年來，一些大型企業(yè)通過技術(shù)改造，相繼應(yīng)用雙絲埋弧焊、雙絲窄間隙埋弧自動焊、龍門式焊機(jī)、軋輥埋弧堆焊等先進(jìn)的焊接工藝方法，以滿足產(chǎn)品制造技術(shù)要求。   我國大型骨干企業(yè)焊接技術(shù)改造，氣體保護(hù)焊工藝方法在重型機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用?？梢哉f氣體保護(hù)焊工藝方法伴隨著重型機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)焊接技術(shù)的發(fā)展而壯大。在我國八十年代后期，為滿足國家重點(diǎn)工程大型機(jī)械技術(shù)裝備制造要求，引進(jìn)國外先進(jìn)的焊接技術(shù)和設(shè)備，對大型骨干重型機(jī)械企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，我國大型重型機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)制造企業(yè)通過與美國、德國、日本等國家的跨國公司合作制造大型金屬結(jié)構(gòu)，批量購買國外氣體保護(hù)焊設(shè)備、

11、焊材等器材，并進(jìn)行焊工培訓(xùn)。我國借助國外氣體保護(hù)焊成熟技術(shù)和生產(chǎn)工藝，形成了我國大型金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)以氣體保護(hù)焊為主的生產(chǎn)能力，從根本上改變了重型機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)的制造技術(shù)水平，推動了我國氣體保護(hù)焊技術(shù)的發(fā)展。90年代初至今的近十幾年時間，以第一屆“全國CO2焊接技術(shù)推廣應(yīng)用交流會”為契機(jī)，我國又分別于2001年和2004年連續(xù)舉行兩屆全國CO2焊接技術(shù)推廣應(yīng)用交流會，氣體保護(hù)焊技術(shù)在重型機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)中推廣應(yīng)用工作持續(xù)、穩(wěn)定、蓬勃發(fā)展，氣體保護(hù)焊技術(shù)開發(fā)應(yīng)用能力增強(qiáng)，應(yīng)用工作從大型機(jī)械企業(yè)推廣到中小企業(yè)，而大型重型機(jī)械企業(yè)的氣體保護(hù)焊應(yīng)用也從合作制造產(chǎn)品的生產(chǎn)，推廣到普通產(chǎn)品的生產(chǎn)中。氣體保護(hù)

12、焊設(shè)備、焊材、輔件基本實(shí)現(xiàn)國內(nèi)供給，逐漸形成了我國氣體保護(hù)焊產(chǎn)業(yè)。1.3儲油罐1.3.1儲油罐的分類 儲油罐是儲存油品的容器，它是石油庫的主要設(shè)備。儲油罐按材質(zhì)可分金屬油罐和非金屬油罐；按所處位置可分地下油罐、半地下油罐和地上油罐；按安裝形式可分立式、臥式；按形狀可分圓柱形、方箱形和球形。（1）金屬油罐金屬油罐是采用鋼板材料焊成的容器。普通金屬油罐采用的板材是一種代號叫A3F的平爐沸騰鋼；寒冷地區(qū)采用的是A3平爐鎮(zhèn)靜鋼；對于超過10000m3的大容積油罐采用的是高強(qiáng)度的低合金鋼。常見的金屬油罐形狀，一般是立式圓柱形、臥式圓柱形、球形等幾種。立式圓柱形油罐根據(jù)頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)又可分為桁架頂罐、無力矩頂罐

13、、梁柱式頂罐、拱頂式罐、套頂罐和浮頂罐等，其中最常用的是拱頂罐和浮頂罐。拱頂罐結(jié)構(gòu)比較簡單，常用來儲存原料油、成品油和芳烴產(chǎn)品。浮頂罐又分內(nèi)浮頂罐和外浮頂罐兩種，罐內(nèi)有鋼浮頂浮在油面上，隨著油面升降。浮頂不僅降低了油品的消耗，而且減少了發(fā)生火災(zāi)的危險性和對大氣的污染。尤其是內(nèi)浮頂罐，蒸發(fā)損耗較小，可以減少空氣對油品的氧化，保證儲存油品的質(zhì)量，對消防比較有利。目前內(nèi)浮頂罐在國內(nèi)外被廣泛用于儲存易揮發(fā)的輕質(zhì)油品，是一種被推廣應(yīng)用的儲油罐。臥式圓柱形油罐應(yīng)用也極為廣泛。由于它具有承受較高的正壓和負(fù)壓的能力，有利于減少油品的蒸發(fā)損耗，也減少了發(fā)生火災(zāi)的危險性。它可在機(jī)械，一成批制造，然后運(yùn)往工地安裝，

14、便于搬運(yùn)和拆遷，機(jī)動性較好。缺點(diǎn)是容量一般較小，用的數(shù)量多，占地面積大。它適用于小型分配油庫、農(nóng)村油庫、城市加油站、部隊(duì)野戰(zhàn)油庫或企業(yè)附屬油庫。在大型油庫中也用來作為附屬油罐使用，如放空罐和計量罐等。球形油罐具有耐壓、節(jié)約材料等特點(diǎn)，多用于石油液化氣系統(tǒng)，也用做壓力較高的溶劑儲罐。 （2）非金屬油罐非金屬油罐的種類很多，有土油罐、磚油罐、石砌油罐、鋼筋混凝土油罐、玻璃鋼油罐、耐油橡膠油罐等等。石砌油罐和磚砌油罐應(yīng)用較多，常用于儲存原油和重油。該類油罐最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約鋼材、耐腐蝕性好、使用年限長。非金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)小，當(dāng)儲存原油或輕質(zhì)油品時，因罐內(nèi)溫度變化較小，可減少蒸發(fā)損耗，降低火災(zāi)危險性。又

15、由于非金屬罐一般都具有較大的剛度，能承受較大的外壓，適宜建造地下式或半地下式油罐，有利于隱蔽和保溫。但是一旦發(fā)生基礎(chǔ)下陷，易使油罐破裂，難以修復(fù)。它的另一大缺點(diǎn)是滲漏，雖然使用前經(jīng)過防滲處理，但防滲技術(shù)還未完全解決。 （3）地下油罐地下油罐指的是罐內(nèi)最高油面液位低于相鄰區(qū)域的最低標(biāo)高02m，且罐頂上覆土厚度不小于05m的油罐。這類油罐損耗低，著火的危險性小。 （4）半地下油罐半地下油罐指的是油罐埋沒深度超過罐高的一半，油罐內(nèi)最高油面液位比相鄰區(qū)域最低標(biāo)高不高出2m的油罐。 （5）地上油罐地上油罐指的是油罐基礎(chǔ)高于或等于相鄰區(qū)域最低標(biāo)高的油罐，或油罐埋沒深度小于本身高度一半的油罐。地上油罐是目前

16、煉油企業(yè)常見的一類油罐，它易于建造，便于管理和維修，但蒸發(fā)損耗大，著火危險性較大?；緟?shù) 1、壓力：常壓溫度：-19200 介質(zhì)：燃料油（石油化工原料等） 2、5m³100 m³ 臥式油罐基本參數(shù)和尺寸 3、安全：儲罐應(yīng)有壁雷、防靜電措施、消防措施，根據(jù)工程實(shí)際情況由選用單位與環(huán)衛(wèi)措施等統(tǒng)一考慮。 4、防腐：儲罐內(nèi)壁防腐措施應(yīng)根據(jù)罐內(nèi)貯存介質(zhì)確定，外壁防腐措施根據(jù)罐土質(zhì)確定。 5、根據(jù)現(xiàn)在容器所造材質(zhì)及規(guī)格不同，主體材質(zhì)可選用不銹鋼、碳鋼、低合金鋼。最后根據(jù)客戶要求來設(shè)計制造、安裝。 第2章 25cm3儲油罐結(jié)構(gòu)的制造工藝2.1 儲油罐的結(jié)構(gòu)分析本次設(shè)計的

17、儲油罐屬于II類壓力容器。工業(yè)生產(chǎn)中具有特定的工藝功能并承受一定壓力的密閉容器和分離容器均屬壓力容器。它在石油化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等國民經(jīng)濟(jì)設(shè)備，稱壓力容器。目前壓力容器在各行業(yè)中的應(yīng)用已十分廣泛。貯運(yùn)容器、反應(yīng)容器、換熱的各個部門都起著重要作用。本儲油罐的設(shè)計目的是儲蓄和運(yùn)輸石油，石油是無毒易爆介質(zhì)，每個焊縫都必須保證質(zhì)量達(dá)到要求。本產(chǎn)品主要是由筒體，封頭，法蘭所組成。產(chǎn)品的簡要數(shù)據(jù)如表2-1所示。 表2-1 產(chǎn)品簡要數(shù)據(jù)表設(shè)計壓力 (MPa)0.2設(shè)計溫度()100工作壓力 (MPa)0.1全容積(m3)25物料名稱導(dǎo)熱油，氮?dú)馊萜黝愋虸I類儲油罐上還有支座、支架、支撐架、法蘭等

18、幾個附件。2.3產(chǎn)品制作工藝流程圖2.3.1筒節(jié)制作工藝流程圖此儲油罐的筒體部分是由兩節(jié)筒節(jié)焊接而成，筒節(jié)的制作工藝流程如圖2-1所示。圖2-1 筒節(jié)制作工藝流程圖 2.3.2封頭制作工藝流程圖本設(shè)計中有兩個封頭，它們的制作工藝是相同的，如圖2-2所示。圖2-2頭制作工封藝流程圖2.4筒節(jié)制作工藝2.4.1鋼材復(fù)檢壓力容器是質(zhì)量要求嚴(yán)格的重要焊接結(jié)構(gòu)。儲油罐的厚度為8mm的Q235B鋼板制作。這兩種鋼材在使用前應(yīng)進(jìn)行必要的化學(xué)成分和力學(xué)性能復(fù)檢，還應(yīng)檢驗(yàn)金屬材料的表面及內(nèi)部質(zhì)量(如夾層、砂眼等)。2.4.2鋼材預(yù)處理（1）矯正鋼材在軋制、運(yùn)輸、裝卸和堆放過程中，表面常會出現(xiàn)凹凸不平或彎曲、扭曲

19、、波浪變形等現(xiàn)象。當(dāng)這些變形超過一定程度時，會影響焊接結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)過程中各工序的正常進(jìn)行，并將降低產(chǎn)品的質(zhì)量。按操作方法的不同對鋼板的矯正可分為手工矯正、機(jī)械矯正和火焰矯正三種方法。在本設(shè)計中對Q235B鋼板的矯正選用的是機(jī)械矯正法。(2)清理鋼材表面存在的鐵銹、氧化皮及各種污物等，都將直接影響零件和產(chǎn)品的制造質(zhì)量，焊前應(yīng)進(jìn)行清理的工作。除銹的方法有種：化學(xué)法和機(jī)械法。本設(shè)計中對Q235B鋼板清理選用的是機(jī)械法中的噴丸方法。采用GYX-nM型鋼材預(yù)處理裝置，它是一種大型噴丸除銹設(shè)備，既可以用于鋼板、型鋼的表面處理，也可用于結(jié)構(gòu)部件的表面處理。鋼材矯正后，利用電磁吊上料、輥道輸送到加熱室預(yù)熱，再進(jìn)

20、入噴砂機(jī)中將鐵銹及氧化皮除掉，清理掉丸料后，裝置自動噴底漆并烘干，以防鋼板在加工過程中再次生銹。2.4.3劃線、下料（1）下料規(guī)范筒體的排板下料應(yīng)根據(jù)板材實(shí)際尺寸進(jìn)行，繪制排板圖時應(yīng)遵循以下規(guī)定： 1 最短筒節(jié)長度L300mm。 2同一筒節(jié)在下料時應(yīng)盡量減少縱向拼接焊縫的數(shù)目，同一筒節(jié)相鄰縱縫間的弧長距離L500mm。 3筒節(jié)與筒節(jié)之間，筒節(jié)與封頭之間的焊縫不允許采用“+”字交叉焊縫，它們之間的焊縫必須錯開，錯開量應(yīng)大于名義厚度的三倍，且不小于100mm。 4筒體內(nèi)件與筒體焊接的焊縫邊緣應(yīng)盡量避開筒體環(huán)焊縫邊緣。 5臥式容器的環(huán)焊縫應(yīng)盡可能布置在支座之外，縱焊縫的布置應(yīng)在筒體下部140或170

21、°范圍之外。 6筒體的縱、環(huán)焊縫應(yīng)盡可能避開開孔以及補(bǔ)強(qiáng)圈。 7排板圖上必須按產(chǎn)品標(biāo)識和可追溯性管理規(guī)定的規(guī)定進(jìn)行標(biāo)記繪制。 8根據(jù)排板圖進(jìn)行下料時，各塊板料的材質(zhì)標(biāo)記、產(chǎn)品編號、件號、筒節(jié)號、板厚及幾何尺寸、焊縫編號、坡口方向均應(yīng)檢查合格。 9排板圖上應(yīng)按選定的基準(zhǔn)繪制裝配基準(zhǔn)線，裝配基準(zhǔn)線對于大直徑的容器應(yīng)間隔45°繪制一條，對于直徑較小的容器至少應(yīng)保證隔90°有一條。裝配基準(zhǔn)線沿圓周用規(guī)定的標(biāo)記表示。10筒體周長一律按中徑展開，并參照封頭外周長尺寸加以確定。11筒節(jié)下料劃線時，板上應(yīng)注明檢查線、實(shí)際用料線和切割線。12切割余量和邊緣加工余量根據(jù)選定的加工方法

22、或工藝文件要求確定。13筒體展開長度應(yīng)考慮縱焊縫收縮量，其數(shù)值按有關(guān)工藝文件規(guī)定。（2）材劃線及下料尺寸的計算和確定選定鋼板尺寸規(guī)格后，在板材上進(jìn)行劃線，所謂劃線即按構(gòu)件設(shè)計圖樣的圖形與尺寸1:1劃在待下料的鋼板上，隨后按劃線圖形進(jìn)行下料加工的工序。下料是指將零件從金屬材料上按劃線標(biāo)記切割下來的工序。下料的方法可分為兩類：機(jī)械切割和熱切割。本設(shè)計中Q235B鋼板選用的都是中等厚板的板材，對其下料均選用熱切割的方法，采用的設(shè)備是CNC-4A型數(shù)控切割機(jī)，用氧乙炔火焰進(jìn)行切割。在劃線下料前應(yīng)先對制作筒節(jié)的板材進(jìn)行選取，因?yàn)殇摬脑诰韴A后，內(nèi)層纖維受壓而縮短，外層纖維被拉伸而伸長。而在內(nèi)層與外層之間存

23、在著一層既不縮短也不伸長的纖維，該層即為中性層。制作內(nèi)筒筒節(jié)所用鋼材的展開尺寸計算就是以中性層為依據(jù)的。首先，按彎曲內(nèi)徑與板厚的比值確定中性層位置，為中性層位置系數(shù)。，所以值取0.5。故筒節(jié)的展開直徑： d=Dg+s=2200+8=2208 (2-1)筒節(jié)的展開長度：L=d=3.14*2208=6693 (2-2)筒節(jié)的展開長度即為選用板材的長度；再根據(jù)筒體的總長選擇板材數(shù)量以及每塊板材的寬度。筒體總長5800mm，選取兩塊板材即可，寬度為2900mm。采用數(shù)控切割機(jī)下料時，鋼板邊緣處厚度不均勻，影響焊接質(zhì)量，因此，需預(yù)留出余邊量為50mm。 根據(jù)國標(biāo)70988熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形和重量

24、。鋼板寬度可為50mm或者10mm倍數(shù)的任何尺寸。鋼板長度可為100mm或者50mm的任何尺寸，但厚度小于等于4mm鋼板的最小長度不得小于1.2mm，厚度大于4mm鋼板的最小長度不得小于2m。根據(jù)以上計算和國標(biāo)規(guī)定，選擇制作筒節(jié)板材的尺寸為,8mm*6800mm*3000倆塊；所選板材尺寸如圖2-3所示圖2-3筒節(jié)板材尺寸2.4.4邊緣加工邊緣加工是按工藝要求采用一定的加工方法將工件的邊緣或端面加工成符合工藝要求的形狀、平直度和粗糙度的生產(chǎn)過程。邊緣加工可以消除前到工序加工所產(chǎn)生的加工硬化層和熱影響區(qū)；根據(jù)工藝要求完成坡口加工；消除裝配、焊接工件邊緣或自由邊的各類缺陷，以提高儲油罐的整體質(zhì)量；

25、提高結(jié)構(gòu)的表面質(zhì)量，也可為產(chǎn)品的后期制作創(chuàng)造條件。常用邊緣加工的方法為刨削、銑削、車削等切削加工工藝。2.4.5筒節(jié)卷制鋼板的彎曲加工，實(shí)際上是通過旋轉(zhuǎn)的輥軸，使鋼板在輥軸的作用力和摩擦力的作用下，自動向前推進(jìn)產(chǎn)生塑性變形而彎曲。本設(shè)計選用對稱式三輥卷板機(jī)，鋼板卷制的基本原理如圖2-3所示。圖2-4三輥卷板機(jī)工作原理圖（1) 使用對稱式三輥卷板機(jī)進(jìn)行鋼板卷制時，在鋼板的兩端各存在一個平直段（約為兩下輥中心距長度的一半）無法卷彎。為此，在卷制之前，應(yīng)采取的措施將鋼板兩端彎曲成所需要的曲率。預(yù)彎的方法有以下兩種：模壓預(yù)彎和彎胎預(yù)彎。在此選擇彎胎預(yù)彎的方法，即利用彎曲胎板在卷板機(jī)上進(jìn)行的。其原理如圖

26、2-5所示。胎板工件圖2-5 預(yù)彎胎板法工作原理圖預(yù)彎胎板一般用厚度大于筒體厚度兩倍以上的板材制成。在本設(shè)計中預(yù)彎胎板的厚度取20mm。在冷變形時需考慮到回彈量，預(yù)彎胎板的曲率半徑應(yīng)略小于筒體的半徑，所以取900mm。預(yù)彎長度應(yīng)大于兩下輥中心距的一半，通常為(620)s，在此取240mm。(2) 為防止鋼板在卷制過程中出現(xiàn)扭斜，產(chǎn)生軸線方向的錯邊，滾卷之前在卷板機(jī)上擺正鋼板的過程為對中。常用的方法有：對中擋板對中法、傾斜進(jìn)料對中法、輥上槽線對中法。本設(shè)計所選用的是輥上槽線對中法，即先在鋼板上劃出中線，然后與下輥表面的槽線對正，即可對中。(3) 對中后可實(shí)施滾卷，使上輥下壓，鋼板產(chǎn)生一定曲率的彎

27、曲。卷制時應(yīng)注意：冷卷時，不超過材料允許的最大變形率；上輥下壓產(chǎn)生的下壓力保證輥?zhàn)硬淮蚧?；根?jù)板厚、材質(zhì)，一次下壓量不超過卷板機(jī)的額定功率；考慮冷卷時的回彈量，應(yīng)過卷2030mm，并隨時用樣板進(jìn)行測量。卷制達(dá)到要求曲率時，還應(yīng)在此曲率下多卷幾次，以使其變形均勻和釋放內(nèi)應(yīng)力，減少回彈。(4) 在滾圓完畢并對縱縫進(jìn)行裝配焊接之后，應(yīng)再次滾圓，以使筒節(jié)的圓度達(dá)到規(guī)定的范圍。步驟如下：逐漸加載，達(dá)到最大矯正曲率；重點(diǎn)矯正焊縫區(qū)，經(jīng)測量直到合格；逐漸卸載，至卷制過程結(jié)束。2.5封頭制作工藝封頭制作的鋼材復(fù)檢、預(yù)處理、邊緣加工工藝與內(nèi)筒筒節(jié)的鋼材復(fù)檢、預(yù)處理及邊緣加工工藝相同。下面介紹封頭制作的其它工藝。

28、2.5.1封頭部分的選料封頭在劃線下料前應(yīng)先對制作封頭的坯料進(jìn)行計算。坯料直徑（包括加工余量）： (2-11)式中：-毛坯料直徑,mm；-封頭內(nèi)徑,mm； -封頭形狀影響系數(shù)； -板厚, mm； -直邊量, mm；100-二次切割余量, mm。所以，筒= Dp=1.19*（2200+8）+2*40+100=2807.52m m由于毛坯料直徑過大，所以采用拼板的方法來制作毛坯料，為了避免焊縫十字交叉，壓力容器的封頭由兩塊或有左右對稱的三塊鋼板且對接焊縫距封頭中心1/4。內(nèi)筒封頭坯料由：8mm*1100mm *2850mm和8mm*1750mm*2850mm的兩塊板材拼焊而成，封頭拼板如圖2-6所

29、示。1100175028072850 圖2-6 封頭拼板示意圖2.5.2 加熱拉延前要對板材進(jìn)行加熱，這樣可以提高板材的韌性，降低變形抗力，易于拉延成形。采用室式加熱爐加熱。筒封頭材料為Q235B鋼板，沖壓的起始溫度為900-1050左右，沖壓結(jié)束溫度不得低于700，如溫度低于700沖壓后必須進(jìn)行回火處理。溫度過高，板材的結(jié)構(gòu)組織將發(fā)生變化；溫度過低，變形抗力大不易拉延。2.5.3 壓制壓制封頭的方法很多，可采用人工錘擊法、沖壓成形法及爆炸成形法等。本設(shè)計采用的是沖壓成形法。整體封頭壓制屬于拉延過程。拉延也稱為拉伸或壓延，它是平板毛坯或空心半成品利用拉延模具拉延成一個開口零件的過程。此加儲油罐

30、的封頭設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形。首先，對沖壓封頭的壓延力進(jìn)行計算： (2-12)式中，-壓邊力影響系數(shù)，有壓邊； -封頭形狀影響系數(shù)； -毛坯直徑，mm； -封頭內(nèi)徑，mm； -板厚，mm； -材料的高溫抗拉強(qiáng)度，N/mm2。根據(jù)上式計算出筒封頭的壓延力： 內(nèi)筒沖壓設(shè)備采用水壓機(jī)或油壓機(jī)。根據(jù)上述的延壓力計算來選擇壓力機(jī)的噸位，并且需要考慮到?jīng)_壓直徑。所以可選用500t的四柱式油壓機(jī)。在壓制封頭過程中，當(dāng)，需要采用壓邊圈。內(nèi)筒封頭的，所以要采用壓邊圈。壓邊圈主要用來防止由于沖壓力過大而產(chǎn)生起皺的現(xiàn)象。壓邊圈應(yīng)安裝在下模上面，與下模表面之間應(yīng)留有1.151.2倍板厚的間隙。由于，。因此，該產(chǎn)品的封頭屬于

31、中壁封頭，中壁封頭可一次拉延成形。2.5.4劃線、切割因考慮到在沖壓成形加工工藝過程中存在不穩(wěn)定因素，較難掌握封頭的變形及準(zhǔn)確形狀，在封頭毛坯下料時已預(yù)留出100mm修邊余量，以便加工后進(jìn)行修整。因此，封頭沖壓成形后利用焊接回轉(zhuǎn)臺再按照內(nèi)筒封頭的展開尺寸，進(jìn)行二次劃線及二次切割。為提高工作效率，可使鋼板的二次切割和坡口加工同時進(jìn)行。將封頭夾持于可旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)平臺上，開口朝上，而將割槍夾持于工作平臺側(cè)面的支架上，使之對準(zhǔn)切割線，由電動機(jī)驅(qū)動回轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)。即可切出直邊、V形或X形坡口。切割時主要考慮封頭的對中方法，本設(shè)計采用三角對中法，即將封頭放在等邊三角形支架上，找出最低點(diǎn)，裝夾好即可。另外，由于

32、封頭中心與回轉(zhuǎn)臺中心不同軸及封頭高度差異造成封頭邊緣的徑向跳動，使切割不穩(wěn)定，為此，可采用與割嘴相連的導(dǎo)向滾輪，用彈簧壓緊在封頭壁進(jìn)行切割。 2.6 裝配工藝 在焊接結(jié)構(gòu)制造中，將組成結(jié)構(gòu)的各個零件按照一定的位置、尺寸關(guān)系和精度要求組合起來的工序，稱為裝配。裝配在焊接結(jié)構(gòu)制造工藝中占有很重要的地位，這不僅是由于裝配工作的質(zhì)量好壞直接影響著產(chǎn)品的最終質(zhì)量，而且還因?yàn)檠b配工序的工作量大，約占整個產(chǎn)品制造的30%40%。因此，應(yīng)正確的選用工裝夾具定位并夾緊工件；選用適合的變位機(jī)調(diào)整焊件、焊機(jī)或焊工的位置，可提高裝配工作的效率和質(zhì)量，縮短產(chǎn)品制造工期、降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量。2.6.1 裝配的基本

33、條件進(jìn)行焊接結(jié)構(gòu)的裝配，必須具備定位、夾緊和測量三個基本條件。定位就是將帶裝配的零件按圖樣的要求保持正確的相對位置的方法。夾緊就是借助于外力是零件準(zhǔn)確到位，并將定位后的零件固定。測量是指在裝配過程中對零件間的相對位置和各部位尺寸進(jìn)行一系列的技術(shù)測量，以衡量定位的準(zhǔn)確性和夾緊的效果，以指導(dǎo)裝配工作。2.6.2 工件的定位定位器是將裝配零件在裝焊夾具中固定在正確位置的器具。在裝焊工裝夾具中常用的定位器主要有擋鐵、支撐釘、定位銷、定位槽、V形鐵、定位樣板等。裝焊夾具在使用前，應(yīng)按規(guī)定的程序校驗(yàn)定位器與基準(zhǔn)面之間的形位公差，是否符合夾具設(shè)計圖樣的要求。在安裝基面上的定位器要承受焊件的重力，并與焊件表面

34、接觸。2.6.3容器的裝配焊接（1）筒節(jié)間的裝配焊接筒節(jié)對接裝配首先應(yīng)定位準(zhǔn)確、可靠，符合施工圖樣規(guī)定的尺寸和公差要求。為使筒節(jié)易于獲得同軸度及便于裝配中翻轉(zhuǎn)，裝配前筒節(jié)已進(jìn)行了矯圓，為了防止筒體變形可以在筒體內(nèi)使用徑向推撐器撐圓。本設(shè)計中筒節(jié)間的裝配采用的是臥式裝配的方法，裝配是在焊接滾輪架上進(jìn)行的。將兩筒節(jié)置于滾輪架上按要求預(yù)留出焊縫間隙，進(jìn)行定位焊。接頭裝配后，錯邊量不應(yīng)超過壁厚的15%，最大不超過5.0mm。（2）筒與筒封頭間的裝配焊接筒與筒封頭裝配時，內(nèi)筒放置在滾輪架上，封頭則是用吊車吊至裝配處。定位焊方法及焊接工藝均與筒節(jié)間的裝配焊接相同。2.6.4附件的裝配焊接 其它部件，如接管

35、、法蘭、吊架及支座等，在定位后采用焊條電弧焊進(jìn)行定位焊，然后焊接。2.6.5焊接工藝裝備選用（1）滾輪架的選用焊接滾輪架是借助主動滾輪與焊件之間的摩擦力，帶動焊件旋轉(zhuǎn)的變位機(jī)。焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配與焊接，焊件也可以在滾輪架上進(jìn)行修整、翻孔及探傷等作業(yè)。本設(shè)計中選用的是自調(diào)心式的滾輪架如圖2-6所示，自調(diào)心式的滾輪架可根據(jù)焊件的直徑自動調(diào)整滾輪之間距離。 圖2-7 自調(diào)心式焊接滾輪架（2）焊接操作機(jī) 焊接操作機(jī)是在焊接作業(yè)中將焊件回轉(zhuǎn)或傾斜，使焊件上的焊縫置于有利施焊位置的焊接變位機(jī)械。焊接操作機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為伸縮臂式焊接操作機(jī)、平臺式焊接操作機(jī)、門架式焊接操作機(jī)三種。本次設(shè)計選用

36、的是伸縮臂式焊接操作機(jī)，其焊接機(jī)頭和工作臺安裝在伸臂的一端，伸臂可水平伸縮。與所選用的焊接滾輪架配合，可以焊接儲油罐的內(nèi)、外環(huán)縫和縱縫。2.7 儲油罐檢驗(yàn) 焊接檢驗(yàn)工作必須貫穿于儲油罐的整個焊接生產(chǎn)過程中。焊接檢驗(yàn)主要是為了檢查出焊接接頭中的缺陷，檢查是否存在可能影響焊接接頭質(zhì)量的工藝，以確保儲油罐的制造質(zhì)量。在各部件整體裝配焊接完成后，還需要對儲油罐進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。耐壓試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)容器的密封性能和強(qiáng)度，它是壓力容器設(shè)計和制造質(zhì)量的綜合性檢驗(yàn)。2.7.1無損檢驗(yàn)本儲油罐采用X射線探傷的方法進(jìn)行焊接缺陷的無損檢驗(yàn)。無損檢驗(yàn)是指不使焊接結(jié)構(gòu)受傷、分離或者破壞，而了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性和完整性所進(jìn)

37、行的各種檢驗(yàn)，是保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的有效方法。射線探傷是利用射線可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種檢驗(yàn)方法。按所使用的射線源種類不同，可分為X射線探傷、射線探傷和高能射線探傷等。X射線探傷又分為射線照相法、熒光屏檢測法、工業(yè)電視檢測法、射線劑量檢測法等。在焊接結(jié)構(gòu)制造中多采用射線照相法。射線照相法的探傷原理是利用了射線在穿過物質(zhì)時的衰減規(guī)律及對某些物體產(chǎn)生熒光和光化作用為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的。射線透照工件時，因?yàn)橛?、無缺陷部位對射線的吸收比不同，因而透過的射線能量大小也不同，就會在底片上引起不同的感光度。X射線探傷 適用于檢查儲油罐各對接焊縫的內(nèi)部缺陷。對氣孔、夾渣等體積性缺陷，具有較高的檢

38、測靈敏度超聲波檢測 超聲檢測（Ultrasonic Testing，UT）是利用超聲波在介質(zhì)中傳播時產(chǎn)生衰減，遇到界面產(chǎn)生反射的性質(zhì)來檢測缺陷的無損檢測方法。 超聲檢測既可用于檢測焊縫內(nèi)部埋藏缺陷和焊縫內(nèi)表面裂紋，還用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現(xiàn)裂紋的檢測。 該方法具有靈敏度高、指向性好、穿透力強(qiáng)、檢測速度快成本低等優(yōu)點(diǎn)，且超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，對人體沒有危害。但該方法無法檢測表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，該方法對缺陷的定性、定量表征不準(zhǔn)確。 儲油罐上的對接焊縫檢測長度為100%X射線探傷，其檢驗(yàn)結(jié)果必須符合GB332387中規(guī)定的II級合格，并輔以2

39、0%的超聲波探傷。2.7.2水壓試驗(yàn) 耐壓試驗(yàn)是用水或其它適宜的液體作為加壓介質(zhì)（極少數(shù)情況用氣體作加壓介質(zhì)），對容器進(jìn)行強(qiáng)度和密封性的綜合檢驗(yàn)，在絕大多數(shù)場合耐壓試驗(yàn)用水作為加壓介質(zhì)的耐壓試驗(yàn)又稱為水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)容器受壓部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，驗(yàn)證其是否具有在設(shè)計壓力安全運(yùn)行所需的承壓能力，在耐壓試驗(yàn)時，對于高壓或小容器還可進(jìn)行殘余變形測定，以判明材料是否出現(xiàn)整體屈服?？紤]穩(wěn)定因素，本產(chǎn)品的試驗(yàn)壓力為0.2兆帕，容器灌滿水后用水泵加壓，達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)壓力后，在試驗(yàn)壓力下持續(xù)不少于30分鐘。然后降至試驗(yàn)壓力的80%，保持足夠的時間，檢查焊接接頭和連接部位。第3章 焊接工藝評定3.1焊

40、接工藝評定的意義、目的在焊接結(jié)構(gòu)制造工藝擬訂好，焊縫施焊前要進(jìn)行焊接工藝評定，這是從焊接工藝角度保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施，使制造出來的接頭滿足所要求的性能。焊接工藝評定的目的在于驗(yàn)證焊接工藝（指導(dǎo)書）的正確性，焊接工藝正確與否的標(biāo)志在于焊接接頭的使用性能是否符合要求。若使用性能符合要求，則證明所擬訂的焊接工藝是正確的，當(dāng)用于產(chǎn)品時，則產(chǎn)品焊接接頭的使用性能同樣可以滿足要求。壓力容器焊接工藝所包括的內(nèi)容相當(dāng)廣泛，并且任何一種主要焊接參數(shù),如焊接電流、焊接電壓、焊接速度、預(yù)熱溫度、層間溫度、焊接材料的牌號或成分、焊后熱處理溫度和保溫時間、焊件厚度個焊接位置的改變,都會對接頭的性能產(chǎn)生較大的影響,因此

41、對于所編制的并將用于生產(chǎn)的每項(xiàng)焊接工藝應(yīng)作相應(yīng)的評定。焊接工藝評定的主要內(nèi)容是按準(zhǔn)備采用的焊接工藝，在接近實(shí)際生產(chǎn)的條件下焊制模擬產(chǎn)品接頭的試板，并從焊成的試板中按產(chǎn)品的技術(shù)條件截取拉力、彎曲和沖擊韌性試樣。并將焊接條件變化是否影響焊接接頭力學(xué)性能作為是否需要重新評定焊接工藝的判斷準(zhǔn)則，評定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則也是根據(jù)這一判斷職責(zé)指定的。如果所有試樣的檢驗(yàn)結(jié)果全部符合技術(shù)要求，則證明所編制的焊接是可行的，可根據(jù)工藝評定報告擬訂正式的焊接工藝細(xì)則卡。如果檢驗(yàn)的項(xiàng)目中某一項(xiàng)或幾項(xiàng)不合格，則說明該工藝不能用于生產(chǎn)，需要重新編制再作焊接工藝試驗(yàn)，直至全部項(xiàng)目合格。3.2 焊接工藝評定的一般過程（1）擬訂焊接工藝

42、指導(dǎo)書 由具有一定專業(yè)知識和有相當(dāng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的焊接工藝人員，根據(jù)鋼材的焊接性能實(shí)驗(yàn)，結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)、制造工藝條件來擬訂焊接工藝指導(dǎo)書。（2）施焊試件 由技術(shù)熟練的焊工根據(jù)焊接工藝指導(dǎo)書的內(nèi)容及有關(guān)參數(shù)規(guī)定對樣板進(jìn)行施焊。（3）填寫焊接工藝評定報告 按照焊接工藝指導(dǎo)書和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對樣板進(jìn)行施焊后，檢驗(yàn)及測定試樣性能，填寫焊接工藝評定報告。如果評定不合格，應(yīng)修改焊接工藝指導(dǎo)書繼續(xù)評定，直到評定合3.3焊縫位置分布見圖3-1（焊縫位置要避免十字交叉）圖3-1 焊縫分布圖焊縫縫的種類：本儲油罐有二類焊縫：I、縱焊縫，環(huán)焊縫用埋弧焊焊接。II、法蘭用手工電弧焊焊接。3.4 Q235B鋼性能分析3.4.1 Q2

43、35B鋼的成分及性能Q235B易于冶煉，價格低廉，性能基本滿足一般工程結(jié)構(gòu)要求，其含碳量低，通常以熱軋空冷狀態(tài)供應(yīng)，其塑性高，焊接性好，使用下的組織為鐵素體加珠光體。其化學(xué)成分見表2-2。 表3-1 Q235B鋼化學(xué)成分牌號等級化 學(xué) 成 分（%）脫氧方法CMnSiSPQ235B0.120.200.300.700.30.0450.045F、b、z 用焊接碳當(dāng)量法估算判斷焊接性為：Ceq=Wc+Wmn6+Wsi24+Wp2=（0.120.20）+（0.300.70）6+(0.3)/24+(0.045)/2=0.20550.30475證明,碳當(dāng)量小于0.4%-0.5%，鋼就具有良好的焊接性，由上述

44、經(jīng)驗(yàn)公式可知,碳含量在0.2055-0.3475間,可知Q235B焊接性良好。3.4.2 Q235B鋼的力學(xué)性能分析Q235B鋼屬于典型的碳素結(jié)構(gòu)鋼。本次設(shè)計選用的Q235B鋼板的厚度為8mm，該厚度鋼板的力學(xué)性能如表3-2所示。表3-2 Q235B鋼的力學(xué)性能牌號等級規(guī)格(mm)拉 伸 試 驗(yàn)沖擊試驗(yàn)冷彎試驗(yàn)屈服強(qiáng)度(MPa)抗拉強(qiáng)度(MPa)伸長率(%)溫度()V型縱向沖擊吸收功 (J)=2 180ºQ235B616235375500262027縱a，橫1.5a3.4.3 Q235B鋼的焊接性分析Q235B鋼屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼中的低碳鋼。其含碳量少，錳、硅等元素含量較少，一般用熔焊法

45、或其他焊接方法通常不會因焊接而出現(xiàn)嚴(yán)重的硬化組織或淬硬組織。這種鋼的強(qiáng)度不高，塑性和沖擊韌性良好，焊接接頭的塑性和沖擊韌性也很好。焊接時一般不需要預(yù)熱、層間保溫和后熱，焊后也不必?zé)崽幚怼Ｋ訯235B鋼的焊接性優(yōu)良5。但是，當(dāng)剛性大的結(jié)構(gòu)件在低溫條件下焊接時，可能出現(xiàn)裂紋。為此，在寒冷天氣焊接時有必要采用適當(dāng)?shù)念A(yù)熱和緩冷措施。焊接要點(diǎn)：（1）在嚴(yán)寒的低溫條件下焊接低碳鋼或焊接大厚度的焊縫時，由于焊接接頭冷卻速度較快，冷裂紋的傾向增大，特別是在多層焊時，第一道焊縫容易開裂。為避免焊接裂紋，應(yīng)該采取以下措施：預(yù)熱，焊接過程中保持層間溫度。采用低氫或者超低氫焊條。定位焊時，加大焊接電流，減慢焊接速度

46、。整個焊縫盡量一次連續(xù)焊完(2)低碳鋼埋弧焊時，為保證其接頭的沖擊韌度和冷彎性能，應(yīng)適當(dāng)控制熱輸入量，不宜采用大范圍焊接，盡量使每道焊肉的厚度減薄。3.5 壓力容I類焊縫焊接工藝評定本課題主要研究的是Q235B鋼的焊接工藝評定，鋼板的厚度為：=8mm它的力學(xué)性能見表3-2表示。表3-2 所示力學(xué)性能鋼號板厚/mm狀態(tài)拉伸性能彎曲180°沖擊性能s/MPab/MPas/%溫度沖擊功Akv/JQ235B6-12熱軋235370-50026d=3a+2027縱向3.5.1擬訂焊接工藝如下：（1） 焊接方法的確定焊條電弧焊： 原理用手工操作焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。利用焊條與焊件之間建立起來

47、的穩(wěn)定燃燒的電弧，使焊條和焊件熔化，從而獲得牢固的焊接接頭。屬氣渣聯(lián)合保護(hù)。 主要特點(diǎn)操作靈活；待焊接頭裝配要求低；可焊金屬材料廣；焊接生產(chǎn)率低；焊縫質(zhì)量依賴性強(qiáng)（依賴于焊工的操作技能及現(xiàn)場發(fā)揮）。 應(yīng)用廣泛用于造船、鍋爐及壓力容器、機(jī)械制造、建筑結(jié)構(gòu)、化工設(shè)備等制造維修行業(yè)中。適用于（上述行業(yè)中）各種金屬材料、各種厚度、各種結(jié)構(gòu)形狀的焊接。 埋弧焊（自動焊）： 原理電弧在焊劑層下燃燒。利用焊絲和焊件之間燃燒的電弧產(chǎn)生的熱量，熔化焊絲、焊劑和母材（焊件）而形成焊縫。屬渣保護(hù)。 主要特點(diǎn)焊接生產(chǎn)率高；焊縫質(zhì)量好；焊接成本低；勞動條件好；難以在空間位置施焊；對焊件裝配質(zhì)量要求高；不適合焊接薄板（焊

48、接電流小于100A時，電弧穩(wěn)定性不好）和短焊縫。 應(yīng)用廣泛用于造船、鍋爐、橋梁、起重機(jī)械及冶金機(jī)械制造業(yè)中。凡是焊縫可以保持在水平位置或傾斜角不大的焊件，均可用埋弧焊。板厚需大于5毫米（防燒穿）。焊接碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼、復(fù)合鋼材等。 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊（自動或半自動焊）： 原理：利用二氧化碳作為保護(hù)氣體的熔化極電弧焊方法。屬氣保護(hù)。 主要特點(diǎn)焊接生產(chǎn)率高；焊接成本低；焊接變形?。娀〖訜峒校缓附淤|(zhì)量高；操作簡單；飛濺率大；很難用交流電源焊接；抗風(fēng)能力差；不能焊接易氧化的有色金色。 應(yīng)用主要焊接低碳鋼及低合金鋼。適于各種厚度。廣泛用于汽車制造、機(jī)車和車輛制造、化工機(jī)械、

49、農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械等部門。 MIG/MAG焊（熔化極惰性氣體保護(hù)焊）： 原理采用惰性氣體作為保護(hù)氣，使用焊絲作為熔化電極的一種電弧焊方法。 保護(hù)氣通常是氬氣或氦氣或它們的混合氣。MIG用惰性氣體，MAG在惰性氣體中加入少量活性氣體，如氧氣、二氧化碳?xì)獾取?主要特點(diǎn)焊接質(zhì)量好；焊接生產(chǎn)率高；無脫氧去氫反應(yīng)（易形成焊接缺陷，對焊接材料表面清理要求特別嚴(yán)格）；抗風(fēng)能力差；焊接設(shè)備復(fù)雜。 應(yīng)用幾乎能焊所有的金屬材料，主要用于有色金屬及其合金，不銹鋼及某些合金鋼（太貴）的焊接。最薄厚度約為1毫米，大厚度基本不受限制。 TIG焊（鎢極惰性氣體保護(hù)焊） 原理在惰性氣體保護(hù)下，利用鎢極與焊件間產(chǎn)生的電弧熱熔化

50、母材和填充焊絲（也可不加填充焊絲），形成焊縫的焊接方法。 主要特點(diǎn)適應(yīng)能力強(qiáng)（電弧穩(wěn)定，不會產(chǎn)生飛濺）；焊接生產(chǎn)率低（鎢極承載電流能力較差（防鎢極熔化和蒸發(fā)，防焊縫夾鎢）；生產(chǎn)成本較高。 應(yīng)用幾乎可焊所有金屬材料，常用于不銹鋼，高溫合金，鋁、鎂、鈦及其合金，難熔活潑金屬（鋯、鉭、鉬、鈮等）和異鐘金屬的焊接。焊接厚度一般在6毫米以下的焊件，或厚件的打底焊。 等離子弧焊 原理借助水冷噴嘴對電弧的拘束作用，獲得高能量密度的 等離子弧進(jìn)行焊接的方法。 主要特點(diǎn)（與氬弧焊比）（1）能量集中、溫度高，對大多數(shù)金屬在一定厚度范圍內(nèi)都能獲得小孔效應(yīng)，可以得到充分熔透、反面成形均勻的焊縫。（2）電弧挺度好，等離

51、子弧基本是圓柱形，弧長變化對焊件上的加熱面積和電流密度影響比較小。所以，等離子弧焊的弧長變化對焊縫成形的影響不明顯。（3）焊接速度比氬弧焊快。（4）能夠焊接更細(xì)、更薄加工件。（4）設(shè)備復(fù)雜，費(fèi)用較高。由本設(shè)計材料Q235B焊接性能良好，及板為中厚板8mm，且是長焊縫，為提高焊接效率和獲得高質(zhì)量的的焊接接頭綜合比較選用埋弧自動焊埋弧焊是以連續(xù)送給的焊絲作為電極和填充金屬。焊接時，在焊接區(qū)的上面覆蓋一層顆粒狀焊劑，電弧在焊劑層下燃燒，將焊絲端部和局部母材熔化形成焊縫。在電弧熱的作用下，上部分焊劑熔化熔渣并與液態(tài)金屬發(fā)生冶金反應(yīng)。熔渣浮在金屬熔池的表面，一方面可以保護(hù)焊縫金屬，防止空氣的污染，并與熔

52、化金屬產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，改善焊縫金屬的成分及性能；另一方面還可以使焊縫金屬緩慢泠卻。 埋弧焊可以采用較大的焊接電流。與手弧焊相比，其最大的優(yōu)點(diǎn)是焊縫質(zhì)量好，焊接速度高。因此，它特別適于焊接大型工件的直縫或環(huán)縫。而且多數(shù)采用機(jī)械化焊接。埋弧焊已廣泛用于碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼的焊接。它的主要缺點(diǎn)是:1由于埋弧焊是依靠顆粒狀焊劑堆積形成保護(hù)條件，因此主要適用于水平焊縫。2由于埋核焊焊劑的主要成分是氧化錳、二氧化硅等金屬及非金屬氧化物,難以用來焊接鋁、鈦等氧化性較強(qiáng)的金屬及其合金。3只適用于長焊縫的焊接。4由于埋弧焊電弧的電場強(qiáng)度較大,電流小100A時，電弧的穩(wěn)定性不好，因此不適合焊接厚度小于1m

53、m的薄板。其中單面埋弧焊使用較大的焊接電流和強(qiáng)制成形襯墊，在適當(dāng)?shù)钠驴?、間隙條件下可以將焊件一次熔透，實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形對接埋弧焊。這種焊接技術(shù)不需焊件翻面，可提高生產(chǎn)效率，但由于電弧能量密度的限制，一般用于25mm一下板厚的埋弧焊。此結(jié)構(gòu)用單面埋弧焊，在焊劑銅墊法的焊接中，焊接電弧在較大的間隙中燃燒，而使預(yù)埋在焊縫間的和銅墊槽內(nèi)上部的焊劑與焊件一起熔化。隨著焊接電弧的前進(jìn)，離開焊接電弧的液態(tài)金屬和溶劑漸漸凝固，在焊縫下方的金屬表面與銅襯墊之間也結(jié)成了一層渣殼，這層渣殼保護(hù)著焊縫金屬的背面不受空氣的影響，使焊縫表面保持著自動焊焊縫應(yīng)有的光澤。銅墊要有足夠的厚度和寬度，其體積大小應(yīng)足夠承受焊接的

54、熱量而不致熔化。焊劑的敷設(shè)程度直接影響焊縫成形。若焊劑熔敷得太緊密，會出現(xiàn)背面凹陷情況。若焊劑敷設(shè)太疏松，會出現(xiàn)背面凸出情況。本結(jié)構(gòu)采用龍門壓力架焊劑銅墊法 龍門架橫跨焊件接縫處，橫梁上多個氣缸將焊件壓緊在敷有焊劑的銅墊上進(jìn)行焊接，銅墊塊截面及尺寸見圖和表3-3。銅墊倆側(cè)各有一塊同樣長度的水冷銅塊作冷卻之用，二者都裝在下氣缸上，可升降調(diào)整，焊件通常不開坡口，但需留一定的裝配間隙以便將焊劑導(dǎo)入銅墊成形槽中。若裝配間隙不均勻、銅墊未與焊劑緊貼，成形槽中焊劑充填不均或焊接參數(shù)不穩(wěn)定等都會造成背面焊縫凹陷、咬肉或出現(xiàn)焊瘤等長見缺陷，并可能在焊縫倆端，尤其在尾端出現(xiàn)沿焊縫中心線裂紋，嚴(yán)重時會導(dǎo)致焊縫全長

55、縱向裂開。表3-3 銅墊板截面尺寸焊件厚度槽寬b槽深h槽曲率半徑r4-6102.57.06-8123.07.58-10143.59.5銅墊板截面如圖3-2圖3-2 銅墊板截面（2）坡口形式 埋弧焊的坡口形式與尺寸可參照GB98688確定。擋板厚度小于14mm時可不開坡口，當(dāng)板厚為1244mm時開V形坡口或U形坡口。當(dāng)板厚大于44mm時開雙V形或雙U形坡口。 坡口可用刨邊機(jī)、車床、氣割機(jī)等設(shè)備加工。加工后的坡口尺寸及表面粗糙度必須符合設(shè)計圖紙或者工藝文件的規(guī)定。 本儲油罐筒體壁厚為8mm，所以不開坡口。坡口形式為I形。坡口形式如圖3-3 圖3-3 筒體板焊接坡口形式埋弧焊工藝包括焊前準(zhǔn)備與裝配、選用與母材匹配的焊絲與焊劑、選擇正確的焊接工藝參數(shù)及焊后熱處理等。焊前準(zhǔn)備 焊前應(yīng)將坡口以及坡口倆側(cè)2050mm區(qū)域內(nèi)的鐵銹、氧化皮、油污、水分等清理干凈。對于小型焊件，坡口及附近的氧化皮及鐵銹可用紗布、鋼絲刷、角向磨光機(jī)打磨；對于大型焊件，通常采用噴砂、拋丸等方法處理。油污及水分一般用氧-乙炔火焰烘烤。表面處理完之后要求對焊件進(jìn)行裝配。埋弧自動焊焊件的裝