鋼砂倉的焊接工藝

1、摘要壓力容器是部或外部承受氣體或液體壓力、并對(duì)安全性有較高要求的密封容 器。壓力容器主要為圓柱形，少數(shù)為球形或其他形狀。圓柱形壓力容器通常由筒 體、封頭、接管、法蘭等零件和部件組成，壓力容器工作壓力越高，筒體的壁就 應(yīng)越厚。壓力容器有多種結(jié)構(gòu)形式，如多層式、繞板式、型槽繞帶式、熱套式、 厚板卷焊式和鍛焊式壓力容器等。許多生產(chǎn)工藝過程需要在壓力下進(jìn)行，許多氣 體和液化氣需要在壓力下貯存，因此壓力容器越來越廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)部門。 許多新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)壓力容器不斷提出了新的更高的要求。本次課程設(shè)計(jì)的主要容包括：焊接結(jié)構(gòu)的概述、焊接方法、母材的化學(xué)成分、 及其焊接性、焊接工藝的編制及焊接的評(píng)定。編寫

2、的設(shè)計(jì)說明書講述了埋弧自動(dòng) 焊和手工電弧焊的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用， 焊前準(zhǔn)備工作，焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形 的影響及焊接工藝參數(shù)的確定。目錄摘要. I目錄. I I第 1 章 緒論 . 11.1 焊接結(jié)構(gòu)的敘述 11.2 焊接方法 21.2.1 埋弧焊 . 21.2.2 手工電弧焊 . 51.3 母材性能分析 . 81.3.1 Q235 簡(jiǎn)介. 81.3.2 Q235A 的焊接性 . 91.3.3 Q235A 鋼的焊接特點(diǎn) . 101.4 焊接材料的選擇 101.4.1 焊接材料 . 10第 2 章 焊接工藝規(guī)程的制定 . 122.1 焊接方法及焊接材料 . 122.2 輔助工作和焊前準(zhǔn)備 . 12

3、2.2.1 焊前準(zhǔn)備 . 122.3 裝配 162.4 施過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié) . 172.4.2 焊接參數(shù)的控制 . 172.5 工藝分析 182.5.1 選材及下料 . 182.5.2 下料工具與下料要求 . 182.5.3 壓力容器的熱處理： . 192.6 壓力試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)及其檢測(cè) . 21焊接工藝卡 . 21參考文獻(xiàn) . 23第 1 章 緒論1.1 焊接結(jié)構(gòu)的敘述壓力容器是典型的焊接結(jié)構(gòu)， 主要的制造方法就是焊接， 焊接質(zhì)量直接關(guān)系到設(shè)備的質(zhì)量。有必要在這里了解一下，基本的焊接知識(shí)。焊接接頭分類 壓力容器的焊接接頭分成四類，目的是在設(shè)計(jì)、制造、維修、管理時(shí) 可以分別對(duì)待，從而保證質(zhì)量

4、。圓筒部分的縱向接頭 （多層包扎容器 層板層縱向接頭除外） ，球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，各類凸形 封頭中的所有拼焊接頭以及嵌入式接管與殼體對(duì)接連接的接頭， 均屬 A類焊接接頭。1. 殼體部分的環(huán)向焊縫接頭，錐形封頭小端與接管連接的接頭，長(zhǎng)頸法蘭與接管連接的接頭，均屬B類焊接接頭，但已規(guī)定為A、C、D類的焊 接接頭除外。2. 平蓋、管板與圓筒非對(duì)接連接的接頭，法蘭與殼體、接管連接的接頭，封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭， 均屬C類焊 接接頭。3. 接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接的接頭，均屬 D類焊接接頭，但已規(guī)定為A B類的焊接接頭除外。A類焊縫是容器中受力最大的接頭

5、， 因此一般要求采用雙面焊或保證全焊透 的單面焊縫；B類焊縫的工作應(yīng)力一般為A類的一半。除了可采用雙面焊的對(duì)接焊縫以外， 也可采用帶襯墊的單面焊；在中低壓焊縫中，C類接頭的受力較小，通常采用角焊縫聯(lián)接。對(duì)于高壓容 器，盛有劇毒介質(zhì)的容器和低溫容器應(yīng)采用全焊透的接頭。D類焊縫是接管與容器的交叉焊縫。受力條件較差，且存在較高的應(yīng)力集中。 在后壁容器中這種焊縫的拘束度相當(dāng)大，殘余應(yīng)力亦較大，易產(chǎn)生裂紋等缺陷。 因此在這種容器中D類焊縫應(yīng)采取全焊透的焊接接頭。對(duì)于低壓容器可采用局部 焊透的單面或雙面角焊。接頭的基本形式 有對(duì)接接頭、 T 形（十字形）接頭、角接頭和搭接接頭對(duì)接接頭是最基本的一種接頭形式

6、，其強(qiáng)度可以達(dá)到與母材相同，受力均勻，筒體與封頭等重要部件的連接均采用對(duì)接接頭。 厚度小時(shí) 不開坡口，當(dāng)厚度超過8mn是要有坡口。從圖1-1可以看到，對(duì)接接頭中的應(yīng)力 分布比較復(fù)雜，焊縫與母材交界處有應(yīng)力集中現(xiàn)象。 應(yīng)力集中系數(shù)的大小和焊縫 的幾何尺寸相關(guān)，如果通過打磨將余高磨平， 應(yīng)力的分配情況就有明顯改善。 實(shí) 際上，一些重要設(shè)備也確實(shí)是如此。以町科余高時(shí)們應(yīng)力竹柘希輪來硒石的應(yīng)力分布圖1.1前叫余高為加強(qiáng)高是從受力橫斷面面積增大角度考慮的。1.2焊接方法埋弧焊1. 準(zhǔn)備焊絲焊劑，焊絲就去污、油、銹等物，并有規(guī)則地盤繞在焊絲盤，焊劑應(yīng) 事先烤干（250 °C下烘烤1 2小時(shí)），并

7、且不讓其它雜質(zhì)混入。工件焊口處要去 油去污去水。2. 接通控制箱的三相電源開關(guān)。3. 檢查焊接設(shè)備，在空載的情況下，變位器前轉(zhuǎn)與后轉(zhuǎn)，焊絲向上與向下是否正常，旋轉(zhuǎn)焊接速度調(diào)節(jié)器觀察變位器旋轉(zhuǎn)速度是否正常；松開焊絲送進(jìn)輪， 試控 啟動(dòng)按扭和停止按扭，看動(dòng)作是否正確， 并旋轉(zhuǎn)電弧電壓調(diào)節(jié)器，觀察送絲輪的 轉(zhuǎn)速是否正確。1. 弄干凈導(dǎo)電咀，調(diào)整導(dǎo)電咀對(duì)焊絲的壓力，保證有良好的導(dǎo)電性，且送絲暢通無阻。2. 按焊件板厚初步確定焊接規(guī)， 焊前先作焊接同等厚度的試片， 根據(jù)試片的熔透 情況（X光透視或切斷焊縫，視焊縫截面熔合情況）和表面成形，調(diào)整焊接規(guī)， 反復(fù)試驗(yàn)后確定最好的焊接規(guī)。3. 使電咀基本對(duì)準(zhǔn)焊縫

8、，微調(diào)焊機(jī)的橫向調(diào)整手輪，使焊絲與焊縫對(duì)準(zhǔn)。4. 按焊絲向下按扭，使焊絲與工件接近，焊槍頭離工件距離不得小于15mm焊絲伸出長(zhǎng)度不得小與 30mm。5. 檢查變位器旋轉(zhuǎn)開關(guān)和斷路開關(guān)的位置是否正確，并調(diào)整好旋轉(zhuǎn)速度。6. 打開焊劑漏頭閘門，使焊劑埋住焊絲，焊劑層一般高度為3050mm。1 焊接工作（ 1 ）應(yīng)鏟按啟動(dòng)按扭，此時(shí)焊絲上抽，接著焊絲自動(dòng)變?yōu)橄滤团c工件接觸摩擦 并引起電弧，以保證電弧正常燃燒，焊接工作正常進(jìn)行。（ 2）焊接過程中必須隨時(shí)觀察電流表和電壓表，并及時(shí)調(diào)整有關(guān)調(diào)節(jié)器（或按 扭）。使其符合所要求的焊接規(guī)，在發(fā)現(xiàn)網(wǎng)路電壓過低時(shí)應(yīng)立刻暫停焊接工作， 以免嚴(yán)重影響熔透質(zhì)量，等網(wǎng)路電

9、壓恢復(fù)正常后再進(jìn)行工作。 在使用4mm旱絲時(shí) 要求焊縫寬度10mm焊接溝槽時(shí)焊接速度"15m/h,電壓24V,電流"300A 在接近表面時(shí)，電壓27V,電流"450A在焊接球閥時(shí)一般在焊第一層時(shí)盡量用 低電壓小電流， 因無良好冷卻怕升溫過高損壞件及應(yīng)力大。 在焊第二層及以后一 定通水冷卻，電壓及電流均可加大，以焊渣容易清理為好。（ 3）焊接過程還應(yīng)隨時(shí)注意焊縫的熔透程度和表面成形是否良好，熔透程度可 觀察工件的反面電弧燃燒處紅熱程度來判斷， 表面成形即可在焊了一小段時(shí)， 就 去焊渣觀察， 若發(fā)現(xiàn)熔透程度和表面成形不良時(shí)及時(shí)調(diào)節(jié)規(guī)進(jìn)行挽救， 以減少損 失。（ 4）注

10、意觀察焊絲是否對(duì)準(zhǔn)焊縫中心，以防止焊偏，焊工觀察的位置應(yīng)與引弧 的調(diào)整焊絲時(shí)的位置一樣，以減少視線誤差， 如焊小直徑筒體的焊縫時(shí)， 可根據(jù) 焊縫背面的紅熱情況判斷此電弧的走向是否偏斜，進(jìn)行調(diào)整。（ 5）經(jīng)常注意焊劑漏斗中的焊劑量，并隨時(shí)添加，當(dāng)焊劑下流不順時(shí)就及時(shí)用 棒疏通通道，排除大塊的障礙物。3 焊接結(jié)束（ 1 ）關(guān)閉焊劑漏斗的閘門，停送焊劑。（ 2）輕按（即按一半深，不要按到底）停止按扭，使焊絲停止送進(jìn)，但電弧仍燃燒，以填滿金屬熔池，然后再將停止按扭按到底，切斷焊接電流，如一下子將 停止按扭按到底，不但焊縫末端會(huì)產(chǎn)生熔池沒有填滿的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)此處還會(huì)有裂縫，而且焊絲還可能被粘在工件上，增

11、加操作的麻煩。(3) 按焊絲向上按扭，上抽焊絲，焊槍上升。(4) 回收焊劑，供下次使用，但要注意勿使焊渣混入。(5) 檢查焊接質(zhì)量，不合格的刨去，進(jìn)行補(bǔ)焊。二次焊接前必須清理干凈焊接面。圖1.2埋弧焊操作流程(1) 控制箱和焊機(jī)外殼應(yīng)接地(零)和防止漏電。接線板罩殼必須蓋好。(2) 埋弧焊焊機(jī)的小車輪子要有良好絕緣，導(dǎo)線應(yīng)絕緣良好，工作過程中應(yīng)理順 導(dǎo)線，防止扭轉(zhuǎn)及被熔渣燒壞。(3) 焊接過程中應(yīng)注意防止焊劑突然停止供給而發(fā)生強(qiáng)烈弧光裸露灼傷眼睛。所 以，焊工作業(yè)時(shí)應(yīng)戴普通防護(hù)眼鏡。(4) 半自動(dòng)埋弧焊的焊把應(yīng)有固定放置處，以防短路。(5) 埋弧自動(dòng)焊熔劑的成分里含有氧化錳等對(duì)人體有害的物質(zhì)。

12、焊接時(shí)雖不像手弧焊那樣產(chǎn)生可見煙霧，但將產(chǎn)生一定量的有害氣體和蒸氣。所以，在工作地點(diǎn)最好有局部的抽氣通風(fēng)設(shè)備。埋弧焊工藝焊前準(zhǔn)備：埋弧焊在焊接前必須做好準(zhǔn)備工作，包括焊件的坡口加工、待焊部位的表面清理、焊件的裝配以及焊絲表面的清理、焊劑的烘干等。 坡口加工坡口加工要求按 GB 9861988 執(zhí)行，以保證焊縫根部不出現(xiàn)未焊透或夾渣，并 減少填充金屬量。坡口的加工可使用刨邊機(jī)、 機(jī)械化或半機(jī)械化氣割機(jī)、 碳弧氣 刨等。 待焊部位的清理 焊件清理主要是去除銹蝕、油污及水分，防止氣孔的產(chǎn)生。一般用噴砂、噴丸方 法或手工清除，必要時(shí)用火焰烘烤待焊部位。 焊件的裝配 裝配焊件時(shí)要保證間隙均勻， 高低平整

13、，錯(cuò)邊量小，定位焊縫長(zhǎng)度一般大于 30mm， 并且定位焊縫質(zhì)量與主焊縫質(zhì)量要求一致。必要時(shí)采用專用工裝、卡具。 焊接材料的清理 埋弧焊用的焊絲和焊劑對(duì)焊縫金屬的成分、 組織和性能影響極大。 因此焊接前必 須清除焊絲表面的氧化皮、鐵銹及油污等。 焊劑保存時(shí)要注意防潮， 使用前必須 按規(guī)定的溫度烘干待用1.2.2 手工電弧焊一 焊接工藝國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦碳當(dāng)量的公式焊接工藝參數(shù)的選擇手工電弧焊的焊接工藝 參數(shù)主要有焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接層數(shù)、電源種類及極性等。1焊條直徑焊條直徑的選擇主要取決于焊件厚度、 接頭形式、焊縫位置和焊接層次等因素。 在一般情況下， 可根據(jù)表 1-1 按焊件厚度選

14、擇焊條直徑， 并傾向于選擇較大直徑 的焊條。另外，在平焊時(shí)，直徑可大一些；立焊時(shí)，所用焊條直徑不超過5mm；橫焊和仰焊時(shí)，所用直徑不超過 4mm開坡口多層焊接時(shí)，為了防止產(chǎn)生未焊透 的缺陷，第一層焊縫宜采用直徑為 3.2m m的焊條。2焊接電流焊接電流的過大或過小都會(huì)影響焊接質(zhì)量， 所以其選擇應(yīng)根據(jù)焊條的類型、 直徑、 焊件的厚度、接頭形式、 焊縫空間位置等因素來考慮， 其中焊條直徑和焊縫空間 位置最為關(guān)鍵。 在一般鋼結(jié)構(gòu)的焊接中， 焊接電流大小與焊條直徑關(guān)系可用以下 經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行試選：I=10d2 (1-1)式中I 焊接電流 (A) ；d 焊條直徑 (mm)。另外，立焊時(shí)，電流應(yīng)比平焊時(shí)小

15、15%20%;橫焊和仰焊時(shí)，電流應(yīng)比平焊 電流小10%15%。3電弧電壓根據(jù)電源特性， 由焊接電流決定相應(yīng)的電弧電壓。此外，電弧電壓還與電弧長(zhǎng) 有關(guān)。電弧長(zhǎng)則電弧電壓高， 電弧短則電弧電壓低。 一般要求電弧長(zhǎng)小于或等于 焊條直徑，即短弧焊。4焊接層數(shù)焊接層數(shù)應(yīng)視焊件的厚度而定。 除薄板外，一般都采用多層焊。 焊接層數(shù)過少， 每層焊縫的厚度過大， 對(duì)焊縫金屬的塑性有不利的影響。 施工中每層焊縫的厚度 不應(yīng)大于 4 5mm。5電源種類及極性直流電源由于電弧穩(wěn)定， 飛濺小，焊接質(zhì)量好，一般用在重要的焊接結(jié)構(gòu)或厚 板大剛度結(jié)構(gòu)上。其他情況下，應(yīng)首先考慮交流電焊機(jī)。根據(jù)焊條的形式和焊接特點(diǎn)的不同，利用電

16、弧中的陽極溫度比陰極高的特點(diǎn)， 選用不同的極性來焊接各種不同的構(gòu)件。 用堿性焊條或焊接薄板時(shí)， 采用直流反 接（工件接負(fù)極 ） ；而用酸性焊條時(shí)，通常采用正接 （工件接正極 ）。 鋼材的可焊性各種鋼材焊接性能的差異是用可焊性來表示的。 鋼材的可焊性是指 在適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和工作條件下， 材料易于焊接和滿足結(jié)構(gòu)性能的程度。 一般可焊性 具體表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：（1）焊接作業(yè)要容易；（2）焊接時(shí)不發(fā)生裂紋和其他有害缺陷；（3）母材和焊接接頭的機(jī)械、化學(xué)和物理性能好；（ 4）母材的缺口韌性優(yōu)良；（5）焊接接頭有足夠的塑性和韌性?？珊感猿３Ｊ茕摰幕瘜W(xué)成分、 軋制方法和板厚因素影響。 為了評(píng)價(jià)化學(xué)成份對(duì) 可焊

17、性的影響， 一般用碳當(dāng)量表示。 碳當(dāng)量是化學(xué)成分對(duì)焊接熱影響區(qū)最高硬度 的影響。二 焊接操作手工電弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的一種電弧焊。 手工電弧焊使用的設(shè)備 簡(jiǎn)單，方法簡(jiǎn)便靈活， 但對(duì)焊工操作技術(shù)要求高， 焊接質(zhì)量在一定程度上決定于 焊工操作技術(shù)。 手工電弧焊焊接的工件厚度一般在 1.5m m以上，1mm以下的薄 板不適合手工電弧焊。 手工電弧焊按電源種類分為：交流手工電弧焊和直流手 工電弧焊。 采用直流焊接， 電弧穩(wěn)定、柔順，飛濺少。 而交流焊接電弧穩(wěn)定性差。 手工焊焊條按其熔渣性質(zhì)分為酸性焊條和堿性焊條。 堿性焊條與同級(jí)別的酸性焊 條相比，其熔敷金屬延性和韌性高，擴(kuò)散氫含量低，抗裂性

18、能強(qiáng)，因此對(duì)于重要 的鋼結(jié)構(gòu)件的焊接，一般都選用堿性焊條。 但堿性焊條工藝性能較差， 必須采用 直流電源焊接。 手工電弧焊的最大優(yōu)點(diǎn)就是靈活性好，焊條可以小批量生產(chǎn)，通過調(diào)整藥皮和焊芯的成分，可以適應(yīng)特種材料的焊接。何皿城口（b）口«）置丫申區(qū)醴】就口但）U-111ft口（e）或U型墩口圖1.31.3母材性能分析1.3.1 Q235 簡(jiǎn)介Q235A韌性和塑性較好，有一定的伸長(zhǎng)率，具有良好的焊接性能和熱加工性。 Q235A一般在熱軋狀態(tài)下使用，用其軋制的型鋼、鋼筋、鋼板、鋼管可用于制造 各種焊接結(jié)構(gòu)件、橋梁及一般不重要的機(jī)器零件，如螺栓、拉桿、鉚釘、套環(huán)和 連桿等?；瘜W(xué)成份碳 C :

19、< 0.22%硅 Si : < 0.35%錳 Mn: W1.4%硫 S : < 0.050%磷 P :< 0.045%鉻Cr :允許殘余含量w 0.030%鎳Ni :允許殘余含量w 0.030%銅Cu:允許殘余含量w 0.030%注:脫氧方法 :F 、Z力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度 (T b (MPa): 370500屈服強(qiáng)度 (T s (MPa) : w 16 時(shí)：235; 16 40 時(shí)：225; 40 60 時(shí)： 215; 60 100 時(shí)： 215; 100 150 時(shí)： 195; 150 時(shí)： 185伸長(zhǎng)率 S 5 (%): w 40 時(shí)：26;40 60 時(shí)：25;60

20、 100 時(shí)：24;100 150 時(shí)：22;150 200 時(shí)：21;冷彎(彎180°):【縱向】鋼厚度w 16時(shí)，彎心直徑d=a；鋼厚度16100 時(shí)，彎心直徑 d=2a；【橫向】鋼厚度w 16時(shí)，彎心直徑d=1.5a ;鋼厚度16100時(shí)，彎心直徑 d=2.5a ；熱處理規(guī)及金相組織 熱處理規(guī)：熱軋。碳素鋼的焊接性隨含碳量增加而惡化，金相組織：鐵素體 +珠光體。 Q235A 鋼的焊接性1.3.2 Q235A 的焊接性因?yàn)楹剂枯^高的鋼從焊接溫度快速冷下來容易被 淬硬。被淬硬的焊縫和熱影響區(qū) 因其塑性下降，在焊接應(yīng)力容易產(chǎn)生裂紋。碳素鋼被淬硬主要是在馬氏體組織形成而 引起，馬氏體

21、的數(shù)量受冷卻速度影響，非?？斓睦鋮s速度可以產(chǎn)生100%的馬氏體，從而可達(dá)到最高硬度。因此，焊接含硯較高的碳素鋼時(shí)，就應(yīng)當(dāng)注意減緩冷 卻速度， 使馬氏體的數(shù)量減至最少。 焊接的冷卻速度受焊接熱輸入、 母材板厚和 環(huán)境溫度的影響。厚板或在低溫條件下焊接， 其冷卻速度加快; 預(yù)熱或加大焊接 線能量，可以降低冷卻速度，減少裂紋產(chǎn)生。碳素鋼的碳含量增加到約0.15%以上時(shí)，對(duì)氫致裂紋尤其敏感。因此，焊接碳含量高于 0.15%的碳素鋼時(shí)，須注意減 少氫的來源。例如大氣中的水分，焊前對(duì)待焊部位及附近須清除油污、鐵銹等。 手弧焊時(shí)宜選用低氫焊條， 在其它焊接方法中應(yīng)制造低氫環(huán)境， 以減少焊縫周圍 環(huán)境中的氫含

22、量。 焊接碳素鋼時(shí)產(chǎn)生裂紋的力學(xué)原因是結(jié)構(gòu)的拘束力和不均衡的 熱應(yīng)力。即使是不易淬硬的低碳鋼， 在受拘束力條件下采用了不正確的焊接程序， 也會(huì)因這些應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂紋。 總之，對(duì)碳素鋼的焊接，應(yīng)針對(duì)其碳含量不同而采取 相應(yīng)的工藝措施。當(dāng)含碳較低時(shí)，如低碳鋼，應(yīng)著重注意防止結(jié)構(gòu)拘束應(yīng)力和不均 衡的熱應(yīng)力所引起的裂紋； 當(dāng)含碳量較高時(shí)，如高碳鋼，除了防止因這些因?yàn)閼?yīng) 力所引起的裂紋外，還要特別注意防止因淬硬而引起的裂紋。1.3.3 Q235A 鋼的焊接特點(diǎn)低碳鋼的含碳量低(< 0.25%)，其它合金元素含量較少，故是焊接性最好的 鋼種。采用通常的焊接方法后， 接頭中不會(huì)產(chǎn)生淬硬組織或冷裂紋。

23、 只要焊接材 料選擇適當(dāng)，便能得到滿意的焊接接頭。 用電弧焊焊接低碳鋼時(shí)， 為了提高焊縫 金屬的塑性、韌性、和抗裂性能，通常是使 焊縫金屬的碳含量低于母材，依靠提高焊 縫中的硅、錳含量和電弧所具有較高的冷來達(dá)到與母材等強(qiáng)度。因此，焊縫金屬會(huì)隨 著冷卻速度的增加， 其強(qiáng)度會(huì)提高， 而塑性和韌性會(huì)下降。 當(dāng)厚板單層角焊縫時(shí)， 焊角尺寸不宜過??；多層焊時(shí)，應(yīng)盡量連續(xù)施焊；焊補(bǔ)表面缺陷時(shí)，焊縫應(yīng)具有 一定的尺寸，焊縫長(zhǎng)度不得過短，必要時(shí)應(yīng)采用100-150 C的局部預(yù)熱。1.4 焊接材料的選擇1.4.1 焊接材料電弧焊焊條用于焊接結(jié)構(gòu)的低碳鋼多是 Q235鋼，其抗拉強(qiáng)度平均約417.5N/mm2, 按

24、等強(qiáng)度原則應(yīng)選用E43XX系列焊條,它的熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不小于 420N/mm2(43kgf /mm2),在力學(xué)性能上與母材恰好相匹配。當(dāng)焊接重要的或裂紋 敏感性較大的結(jié)構(gòu)時(shí)， 常選用低氫型堿性焊條，如E4316、E4315、E5016、E5015等。因這類焊條具有較好的抗裂性能和力學(xué)性能，其韌性和抗時(shí)效性能也很好。但這類焊條工藝性能較差，對(duì)油、銹和水份很敏感，焊前需在350-400 C下烘干1-2 小時(shí)，并需對(duì)接頭作徹底清理干凈。所以對(duì)于一般的焊接結(jié)構(gòu)，推薦選用工 藝性能較好的酸性焊條，如 E4303 E4313 E4320等。這些焊條雖然氣體、雜質(zhì) 較高，焊縫金屬的塑性、韌性及抗裂性不及堿

25、性焊條，但一般都能滿足使用性能 要求。低碳鋼焊條選用舉例。鋼號(hào)型號(hào)牌號(hào)牌號(hào)型號(hào)施焊條件Q235AE4313J422E4301J423般不預(yù)熱焊接工藝要點(diǎn)為確保低碳鋼的焊接質(zhì)量，在焊接工藝方面須注意：1）焊前清除焊件表面鐵銹、油污、水份等雜質(zhì)，焊接材料焊前烘干。2）角焊縫、對(duì)接多層焊的第一層焊縫以及單道焊鄉(xiāng)要避免采用窄而深的坡口形 式，以防止出現(xiàn)裂紋、未焊透或夾渣等焊接缺陷。3）焊接剛性大的構(gòu)件時(shí)，為了防止產(chǎn)生裂紋，宜采用焊前預(yù)熱和焊 后消除應(yīng)力的措施。第2章焊接工藝規(guī)程的制定2.1焊接方法及焊接材料前面已經(jīng)已經(jīng)分析過，采用埋弧自動(dòng)焊和手工電弧焊，焊接材料為J507和HJ431+H08 Mn A

26、.表2.1 （焊條的選用、熔敷金屬抗拉強(qiáng)度420Mpa及焊劑、焊絲的選用與匹配）焊條型號(hào)牌號(hào)藥皮類型焊接位置電流種類E4303J422鈦鈣型全位置直流焊機(jī)、焊絲牌號(hào)抗拉強(qiáng)度Mpa伸長(zhǎng)率屈服強(qiáng)度Mpa沖擊吸收功JHJ431 H08A415550> 330> 22> 272.2輔助工作和焊前準(zhǔn)備焊前準(zhǔn)備1、焊接坡口的制備埋弧焊焊縫坡口的制備對(duì)焊縫質(zhì)量起著只管重要的作用。目前工業(yè)生產(chǎn)上使用的埋弧自動(dòng)焊機(jī)大都是機(jī)械化焊接設(shè)備，焊機(jī)小車或工件轉(zhuǎn)動(dòng)知識(shí)等速運(yùn)動(dòng)， 對(duì)坡口角度、鈍邊或間隙的誤差不能隨時(shí)調(diào)整焊接速度或其它規(guī)參數(shù)以彌補(bǔ)坡口尺 寸的偏差。因此，在焊縫坡口的制備過程中應(yīng)采取措施保證

27、坡口加工尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，特別是鈍邊和間隙尺寸必須嚴(yán)加控制。 對(duì)于重要的焊接結(jié)構(gòu)（如鍋爐、 壓力容器等，焊縫坡口最好用機(jī)械加工方法制備,對(duì)無法用機(jī)械加工設(shè)備加工坡口的 焊件，也應(yīng)采用自動(dòng)切割機(jī)或靠模切割機(jī)加工坡口。采用手工火焰切割或離子切割均不能保證標(biāo)準(zhǔn)要求的坡口尺寸誤差， 除非切割后再用砂輪修磨整形。但這種 手工修整相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)工。因此，焊接坡口正確的加工方法和加工程度要求以及嚴(yán) 格的工序檢查，無論是對(duì)于保證埋弧焊質(zhì)量， 還是降低生產(chǎn)成本，縮短制造周期 都是十分重要的。如果坡口尺寸、鈍邊、間隙、坡口傾角或 U形坡口底部R等超 出了容許的誤差，就有苦惱出現(xiàn)燒穿、未焊透、余高過大或過小、未熔合和

28、夾渣 等缺陷，焊后必須返修而降低了生產(chǎn)效率。 焊接坡口的表面狀態(tài)對(duì)焊縫質(zhì)量也很 重要，不應(yīng)忽視。坡口表面如殘留銹斑、氧化皮、氣割殘?jiān)?、潮氣和油污等，?可能在焊縫中引起氣孔。因此，焊前必須將這些污染清除干凈。對(duì)此，焊接操作 者在焊接之前應(yīng)仔細(xì)檢查焊縫坡口表面， 發(fā)現(xiàn)銹蝕必須用砂輪打磨清除，對(duì)于油 污則應(yīng)用丙酮擦凈；對(duì)于潮氣應(yīng)用火焰加熱烘干，以防止焊縫中氣孔的形成。在低合金鋼和不銹鋼的焊接中，焊接坡口的清理更為重要，坡口表面的銹蝕和水 分油污不但會(huì)引起氣孔，而且可能促使氫致裂紋、焊縫增碳， 甚至降低不銹鋼焊 接接頭的耐蝕性和低合金鋼接頭的力學(xué)性能，故應(yīng)特別注意。表2.2采用埋弧自動(dòng)焊的坡口形式和

29、基本尺寸規(guī)定如下:序號(hào)板厚/mm坡口形式坡口尺寸/mm1620（1）b=02.502612（2）b=0431024（ 2）Ia =50 ° 80°b=0 2.5p=6 1041030（ 1）/2a =40 ° 80° b=0 2.5 p=6 102、焊材的準(zhǔn)備焊前應(yīng)進(jìn)行300C -500C的烘干，以消除焊劑中水分，防止焊i過程中氣孔的形成。 低合金鋼埋弧焊時(shí)，堿性焊劑應(yīng)在400r-450r溫度下烘干，消除焊劑中的結(jié)晶水，降 低焊縫中的氫含量，保證焊縫不致出現(xiàn)白點(diǎn)、 氫致裂紋等缺陷。焊劑在焊前徹底 烘干或低合金鋼埋弧焊焊前準(zhǔn)備工作的重要環(huán)節(jié)。在實(shí)際生產(chǎn)中，

30、經(jīng)常出現(xiàn)因焊劑未烘干或烘干不良而導(dǎo)致焊縫或熱影響區(qū)的氫致裂紋。在濕度較大（超過85%的工作環(huán)境下，熔煉焊劑在大氣中存放 24h，燒結(jié)焊劑在大氣中存放8h后就應(yīng) 按規(guī)定的烘干制度重新烘干。碳鋼和低合金鋼埋弧焊焊絲表面應(yīng)保持光潔，對(duì)于 油、銹和其他有害涂料焊前應(yīng)清除干凈，否則也可能導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)氣孔。不銹鋼 埋弧焊焊絲表面應(yīng)采用丙酮等溶劑徹底清除油污。在厚板焊接中，焊絲消耗量相 當(dāng)大，通用埋弧焊機(jī)的焊絲盤容量一般較小， 為減少焊縫接頭數(shù)量，節(jié)省更換焊 絲的輔助時(shí)間，推薦采用大盤焊絲， 焊前需將焊絲重新纏繞成盤。在焊絲纏繞過 程中可同時(shí)清銹除油。表2.3集箱壁厚mm焊絲直徑焊接參數(shù)焊接參數(shù)目 /吋焊接

31、電流A電弧電壓V焊接速度m/h710216024018 2530 3814 603、接頭的組裝埋弧焊接頭的組裝狀況對(duì)焊接質(zhì)量油很大影響。 對(duì)接接頭的間隙和錯(cuò)邊在很大 程度上影響著焊縫的熔透和外表成形， 焊前應(yīng)仔細(xì)檢查。接頭的組裝誤差主要決 定于劃線、下料、成形和坡口加工的精度。因此，接頭的裝配質(zhì)量是通過嚴(yán)格控制前道工序的加工偏差來保證的。特別是在單面焊雙面成形焊時(shí)，因接頭的裝配 間隙是決定熔透深度的重要因素，裝配間隙應(yīng)嚴(yán)格控制，在同一條焊縫上裝配間 隙的誤差不應(yīng)超過1mm否則就很難保證單面焊雙面成形焊縫的均勻熔透。且還 會(huì)引起咬邊、夾渣等缺陷。接頭的錯(cuò)邊量應(yīng)控制在不超過接頭板厚的10%最大不超

32、過3mm4焊接參數(shù)的選擇2.3埋弧自動(dòng)焊的參數(shù)選擇鋼板厚度mm焊縫層數(shù)焊接電流A電弧電壓V焊接速度m/h焊絲直徑焊絲伸出 長(zhǎng)度m843050028 3428 36425 35外45052030 3528 36425 351255065030 3625 32530 40外60070030 3624 30530 401465070034 3823 28530 40外68073034 3823 28530 401668073034 3823 26530 40外1,外2,60068034 3822 26530 40續(xù)表2.3鋼板厚度m焊縫層數(shù)焊接電流A電弧電壓V焊接速度m/h焊絲直徑m焊絲伸出 長(zhǎng)度m

33、1870075034 3822 26530 40外168073035 3822 25530 40外255062036 3822 26530 402070075035 3821 25530 40外165073035 3821 24540外255063035 3821 24540表9集箱壁厚焊絲直徑焊接參數(shù)焊接參數(shù)mQm焊接電流A電弧電壓V焊接速度m/h目 /吋710216024018 2530 3814 602.3裝配一、裝配方式的分類裝配方式可按結(jié)構(gòu)類型及生產(chǎn)批量、工藝過程、工藝方法及工作地點(diǎn)來分類。1按結(jié)構(gòu)類型及生產(chǎn)批量的大小分類(1) 單件小批量生產(chǎn)單件小批量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)經(jīng)常采用劃線定位的裝

34、配方法。(2) 成批生產(chǎn)成批生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)通常在專用的胎架上進(jìn)行裝配。胎架是一種專用的工藝 裝備，上面有定位器、夾緊器等，具體結(jié)構(gòu)是根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的形狀特點(diǎn)設(shè)計(jì)的。2 按工藝過程分類(1) 由單獨(dú)的零件逐步組裝成結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，可以是一次裝配完畢后進(jìn) 行焊接；當(dāng)裝配復(fù)雜構(gòu)件時(shí)，大多數(shù)是裝配與焊接交替進(jìn)行。(2) 由部件組裝成結(jié)構(gòu)裝配工作是將零件組裝成部件后，再由部件組裝成整個(gè)結(jié)構(gòu)并進(jìn)行焊接。3 按裝配工作地點(diǎn)分類(1) 工件固定式裝配裝配工作在固定的工作位置上進(jìn)行，這種裝配方法一般用在重型焊接結(jié)構(gòu)或產(chǎn)量不大的情況下。(2) 工件移動(dòng)式裝配工件沿一定的工作地點(diǎn)按工序流程進(jìn)行裝配，在工作 地點(diǎn)上設(shè)

35、有裝配用的胎具和相應(yīng)的工人。這種裝配方式在產(chǎn)量較大的流水線生產(chǎn)中 應(yīng)用廣泛，但有時(shí)為了使用某種固定的專用設(shè)備，也常采用這種裝配方式。4裝配的基本條件在金屬結(jié)構(gòu)裝配中， 將零件或部件總裝成產(chǎn)品則稱為總裝配。 通常裝配后的部 件或整體結(jié)構(gòu)直接送入焊接工序， 但有些產(chǎn)品先要進(jìn)行部件裝配焊接， 經(jīng)矯正變 形后再進(jìn)行總裝配。無論何種裝配方案都需要對(duì)零件進(jìn)行定位、夾緊和測(cè)量， 這 就是裝配的三個(gè)基本條件。(1) 定位定位就是確定零件在空間的位置或零件間的相對(duì)位置。(2) 夾緊夾緊就是借助通用或?qū)Ｓ脢A具的外力將已定位的零件加以固定的過程。 中翼板 與腹板間相對(duì)位置確定后，是通過調(diào)節(jié)螺桿1 來實(shí)現(xiàn)夾緊的。3測(cè)

36、量測(cè)量是指在裝配過程中，對(duì)零件間的相對(duì)位置和各部件尺寸進(jìn)行一系列 的技術(shù)測(cè)量，從而鑒定定位的正確性和夾緊力的效果，以便調(diào)整。2.4 施焊過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)2.4.1 預(yù)熱溫度的選擇預(yù)熱是防止裂紋的有效措施 , 也有助于改善接頭性能，根據(jù)設(shè)備的材質(zhì)及鋼 板厚度，參照J(rèn)B/T4709-2000，選擇預(yù)熱溫度為150C。且保證整個(gè)焊件在焊 接過程中的層間溫度不低于預(yù)熱溫度。 如有低于預(yù)熱溫度時(shí)， 必須采用輔助加熱 措施。2.4.2 焊接參數(shù)的控制焊接時(shí) , 應(yīng)嚴(yán)格參照工藝評(píng)定確定的參數(shù)，選擇正確的焊接電流、焊接速度 和裝配間隙。 避免因焊接電流過小或焊接速度太快， 基本金屬未得到充分熔化而 產(chǎn)生未熔合

37、、未焊透現(xiàn)象。2.4.3 焊后保溫及后熱由于本設(shè)備的材質(zhì)為16MnR屬冷裂紋敏感性較大的低合金鋼，且鋼板厚 度達(dá)90mm卷制后的拘束度較大。因此，設(shè)備的縱環(huán)縫焊接完成后應(yīng)進(jìn)行后熱 處理。后熱溫度在200350C，保溫時(shí)間在0.5小時(shí)后,保溫緩冷，以防止冷裂 紋的產(chǎn)生244 熱處理設(shè)備焊接完畢后，為清除焊接應(yīng)力，采用整體爐退火處理，產(chǎn)品試板隨設(shè)備 同爐進(jìn)行熱處理，并進(jìn)行產(chǎn)品試板的力學(xué)性能檢驗(yàn)。2.5工藝分析本次設(shè)計(jì)的鋼砂倉為D1類壓力容器，設(shè)計(jì)壓力小于1.6MPa。壓力容器的生產(chǎn)工藝流程：下料成型焊接r損檢測(cè)組對(duì)焊接無損檢測(cè)熱處理壓力試驗(yàn)選材及下料1壓力容器的選材主要依據(jù)設(shè)計(jì)文件及相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

38、及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2壓力容器材料的種類3材料為16MnR下料工具與下料要求下料工具及適用圍：1等離子切割：合金鋼、不銹鋼 22剪扳機(jī)：&W 8伽L<2500伽 切邊為直邊 33鋸管機(jī)：接管4滾板機(jī)：三輥橢圓度要求：壓容器：橢圓度w 1%D;且 25伽錯(cuò)邊量要求：見下表表1mm對(duì)口處鋼板厚度S s按焊接接頭類別劃分對(duì)口錯(cuò)邊量 bABw 12w 1/4 S sw 1/4 S s> 12 20w 3w 1/4 S s> 20 40w 3w 5注：球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭以及嵌入式接管與圓筒或封頭對(duì)接連接的 A類接頭，按B類焊接接頭的對(duì)口錯(cuò)變量要求。直線度要求：一般容器：LW 3

39、0000 伽直線度W L/1000伽焊接焊前準(zhǔn)備與焊接環(huán)境1、焊條、焊劑及其他焊接材料的貯存庫應(yīng)保持干燥，相對(duì)濕度不得大于60%2、當(dāng)施焊環(huán)境出現(xiàn)下列任一情況，且無有效防護(hù)措施時(shí)，禁止施焊：A）手工焊時(shí)風(fēng)速大于10m/sB）相對(duì)濕度大于90%C）雨、雪環(huán)境焊接工藝1、容器施焊前的焊接工藝評(píng)定，按 JB4708進(jìn)行2、A、B類焊接焊縫的余高不得超過 GB150的有關(guān)規(guī)定3、焊縫表面不得有裂紋、氣孔、弧坑和飛濺物焊縫返修1、焊逢的同一部位的返修次數(shù)不宜超過兩次。 如超過兩次, 返修前均應(yīng)經(jīng)制造單位技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，返修次數(shù)、部位和返修情況應(yīng)記入容器的質(zhì)量證明書。2、要求焊后熱處理的容器，一般應(yīng)在熱

40、處理前進(jìn)行返修 如在熱處理后返修時(shí)，補(bǔ)焊后應(yīng)做必要的熱處理壓力容器的熱處理：1 正火目的：細(xì)化晶粒，提咼母材及?；幚砗缚p的綜合機(jī)械性能，消除冷作硬化，便于切削加工。 方法：把要正火的零件放入加熱爐中加熱到一定溫度按每毫米1.5分2.5分保溫出爐空冷，風(fēng)冷或霧冷2 調(diào)質(zhì)處理: 目的：提高零件的綜合機(jī)械性能。 方法：淬火+高溫回火（500C以上）。得到索氏體。3 固溶處理：（針對(duì)奧氏體不銹鋼）即在室溫條件下保留奧氏體。 目的：將零件加熱使碳化物溶到奧氏體中，再以足夠快的冷卻速度將碳 化物固定在奧氏體中。具有最低的強(qiáng)度、最高塑性、最好的耐蝕性。 方法：加熱到1000r1150C，以2分到4分/伽保

41、溫后快冷，然后水 冷，再進(jìn)行空冷。4 焊后熱處理：（消除應(yīng)力，退火） PWHT 一般熱處理： SR ISR 目的： A. 改善焊接接頭及熱影響區(qū)的組織和性能。B. 消除焊接和冷作硬化的應(yīng)力。C. 防止產(chǎn)生焊接裂紋。 方法：A.優(yōu)先采用爐整體消除應(yīng)力方法（另一法：把容器視為加熱爐，在設(shè)備部加熱外殼保溫）B. 分段熱處理：一端在爐，采取適當(dāng)保溫措施以防有害的溫度梯度（重復(fù)加熱的長(zhǎng)度1.5m）C.對(duì)環(huán)縫進(jìn)行局部消除應(yīng)力處理一加熱寬度：焊縫中心 線每側(cè) 2倍板厚。 焊后熱處理工藝：A. 爐溫400C以下裝爐B. 升溫速率5000E /T （有效厚度）/h且w 200E /hC. 保溫時(shí)間 T< 50mm 25mm/h T>50mm保溫時(shí)間=（150+T） /100 （ h）D. 降溫速率：400E 以上，6500/T E /h且w 260E /h 壓力