四川大學(xué)畢業(yè)論文答辯ppt課件

1、,loading,1,201不銹鋼罐焊接工藝研究,姓 名： 指導(dǎo)老師： 劉曉波 學(xué) 院： 材料學(xué)院,2,內(nèi)容提要,1、課題背景,2、焊接材料介紹,5、焊接缺陷及焊后處理,3、球罐設(shè)計思路,3、焊接工藝介紹,3,全國各地球罐,4,課題背景,球罐是在19世紀(jì)末被發(fā)明的一種貯存容器，自從它問世以來，就一直受到各國重視。早期用鉚接結(jié)構(gòu)制作的球罐只能用來貯存低壓氣態(tài)介質(zhì)， 因此，實(shí)用性不強(qiáng)，發(fā)展速度緩慢。但是，二戰(zhàn)后，由于焊接技術(shù)的飛速發(fā)展，由低壓、常溫等氣體貯藏慢慢發(fā)展到對中、高壓甚至低溫液化氣體的貯藏與運(yùn)輸，并且在向大型化方向發(fā)展。因?yàn)榍蚬薜某叽缂哟?，造成焊接難度上升。,5,現(xiàn)在廣泛采用的自動焊技術(shù)

2、，可以大幅度地提高球罐組焊效率和產(chǎn)品質(zhì)量，非常顯著降低焊生產(chǎn)成本和勞動強(qiáng)度。 日本便采取了不同形式的坡口和MIG焊接等方法。 我國大型球罐自動焊研究開始于20世紀(jì)80年代并且逐漸運(yùn)用于工業(yè)制造當(dāng)中，并且取得了智能型全位置球罐焊接機(jī)器人等研究成果。,6,壓力容器介紹,按承受壓力的等級分為：低壓力 容器 、中壓 容器 、高壓力容器以及超高壓 容器 按承裝介質(zhì)分為：非易燃、無毒；易燃或有毒；劇毒。 根據(jù)工藝過程中不同的作用可將容器分為： 反應(yīng)容器：可以在容器中進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng) 換熱容器：用可以在中間進(jìn)行熱量交換的容器。 分離容器：可以讓其中的介質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量交換、氣體凈化，三態(tài)分離。 貯運(yùn)容器：用于盛裝

3、液體或氣體物料、貯運(yùn)介質(zhì)或?qū)毫ζ鹌胶饩彌_作用的容器。,7,焊接材料介紹,201不銹鋼是一種具有一定耐酸、耐堿性能，密度高、拋光無氣泡、無針孔等特點(diǎn)，是生產(chǎn)各種表殼、表帶底蓋優(yōu)質(zhì)材料等。主要用于做裝飾 管、工業(yè)管道、以及某些淺拉伸的制品等。,8,抗拉強(qiáng)度:100,000 to 180,000 psi 折合為：700MPa至1260MPa 屈服強(qiáng)度:50,000 to 150,000 psi 折合為：350MPa至1050MPa 伸長率 :55 to 60% 彈性模量:29,000,000 psi 折合為：203000MPa 硬度要求（布氏硬度）HRB183N/mm2(MPa)。 密度 :.28

4、0lbs/cubic inch(密度7.93g/cm3) 201不銹鋼管密度,9,球罐設(shè)計思路,球罐的殼體是由數(shù)塊壓制成型的球形曲面的球瓣壓制而成，因?yàn)橐紤]到球殼板焊接是的要求，故應(yīng)該對稱布置。 應(yīng)采用偶數(shù)數(shù)目的支柱，支柱也應(yīng)該對稱布置，且應(yīng)當(dāng)位于赤道板中心，一般不宜采用赤道板與支柱偏心的結(jié)構(gòu)。對于球殼的設(shè)計，主要是對球殼的分帶分角塊設(shè)計以及單塊球瓣的尺寸計算設(shè)計。 橘瓣式球罐因?yàn)楹缚p拼接而成，焊接比較容易，錯開的焊縫讓應(yīng)力分布比較均勻，故本次201不銹鋼罐的結(jié)構(gòu)采用桔瓣正切式，采用丁字接頭。采用五帯八柱式,10,五帶八柱桔瓣式球罐分帶形式及焊縫分布,11,球罐效果圖,12,球瓣壓制成型,本

5、設(shè)計采用球瓣冷加工方法。此方法避免了熱加工成型造成球瓣精度比較差，鋼板的附加量大，不得不大量的去除氧化皮，造成板材機(jī)械強(qiáng)度較低但是勞動強(qiáng)度卻比較大，資源消耗較多等缺點(diǎn)。,各帶球瓣壓制成型后示意圖,13,球罐單片散裝法工藝流程圖,14,鋼制球罐的焊接工藝介紹,選擇施焊環(huán)境 焊前準(zhǔn)備 1）焊接坡口 2）預(yù)熱 3）焊條的干燥和保溫 本次焊接使用埋弧焊，并且使用散裝法，在組裝完球罐后再使用埋弧焊。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的焊接變形比較小，比較容易保持球體的尺寸和形狀,15,施焊環(huán)境,假如在施焊過程中出現(xiàn)了惡劣天氣比如出現(xiàn)雨雪、大風(fēng)、低溫或者濕度過高的環(huán)境，應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施或者暫停焊接。在球罐表面50

6、01000mm處應(yīng)測量環(huán)境的溫度以及相對濕度。,16,埋弧焊,弧焊（含埋弧堆焊及電渣堆焊等）是一種電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。其固有的焊接質(zhì)量穩(wěn)定、焊接生產(chǎn)率高、無弧光及煙塵很少等優(yōu)點(diǎn)，使其成為壓力容器、管段制造、箱型梁柱等重要鋼結(jié)構(gòu)制作中的主要焊接方法。,17,選擇原因,1）生產(chǎn)率高 埋弧焊的焊絲伸出長度（從導(dǎo)電嘴末端到電弧端部的焊絲長度）遠(yuǎn)較手工電弧焊的焊條短，一般在50mm左右，而且是光焊絲，不會因提高電流而造成焊條藥皮發(fā)紅問題，即可使用較大的電流（比手工焊大510倍），因此，熔深大，生產(chǎn)率較高。對于20mm以下的對接焊可以不開坡口，不留間隙，這就減少了填充金屬的數(shù)量。 （2）焊縫

7、質(zhì)量高 對焊接熔池保護(hù)較完善，焊縫金屬中雜質(zhì)較少，只要焊接工藝選擇恰當(dāng)，較易獲得穩(wěn)定高質(zhì)量的焊縫。 （3）勞動條件好 除了減輕手工操作的勞動強(qiáng)度外，電弧弧光埋在焊劑層下，沒有弧光輻射，勞動條件較好。 埋弧自動焊至今仍然是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的一種焊接方法。適于批量較大，較厚較長的直線及較大直徑的環(huán)形焊縫的焊接。廣泛應(yīng)用于化工容器、鍋爐、造船、橋梁等金屬結(jié)構(gòu)的制造。,18,焊絲選擇,1、等強(qiáng)度原則 一般用于焊接低碳鋼和低合金鋼。 2、同成分原則 一般用于焊接耐熱鋼、不銹鋼等金屬材料。,19,3、等條件原則 根據(jù)工件或焊接結(jié)構(gòu)的工作條件和特點(diǎn)選擇最多。 4、抗裂紋原則 選用抗裂性好的堿性焊條，以免在焊

8、接和使用過程中接頭產(chǎn)生裂紋。,20,本次焊接采用國標(biāo)GB型號H08A 美標(biāo)AWS型號 EL12，此焊條H08A是鍍銅碳素結(jié)構(gòu)鋼焊絲，配合相應(yīng)焊劑HJ431進(jìn)行埋弧焊，焊接金屬有著較好的熱力學(xué)性能，它可以配合相應(yīng)焊劑用于碳鋼（如：Q235、Q195）、強(qiáng)度級別較低的合金鋼如09Mn2,16Mn，16MnCu等埋弧焊。,21,制造過程中缺陷,氫裂裂紋是球罐制造中最主要的“先天性”裂紋，其主要原因有以下幾個方面： 材料的焊接性 組裝時的拘束應(yīng)力 焊接工藝：水中的氫元素會造成氫致裂紋焊接應(yīng)力也會造成裂紋，過高或者過低的焊接線能量，都會降低焊接接頭的性能，從而造成焊接裂紋；預(yù)熱、后熱、層間溫?zé)岬牟缓侠矶?/p>

9、可能會導(dǎo)致裂紋,22,熱裂紋形成及防止,常見的熱裂紋有兩種：結(jié)晶裂紋、液化裂紋 結(jié)晶裂紋是焊接熔池初次結(jié)晶過程中形成的裂紋，是焊縫金屬沿初次結(jié)晶界的開裂。,而液化裂紋是緊靠熔合線的母材晶界被局部重熔，在收縮力的作用下而產(chǎn)生的裂紋。,低熔點(diǎn)共晶物的多少取決于焊縫金屬中C、S、L等元素的含量。,23,冷裂紋是一種最危險的缺陷，具有延遲性。有的甚至在焊 縫無損探傷后才形成，而造成不可彌補(bǔ)的漏檢。,冷裂紋形成及防止,焊接接頭的冷裂紋主要在屈服極限大于300MPa的低合金 鋼中產(chǎn)生。鋼材的強(qiáng)度越高，焊接產(chǎn)生冷裂紋的可能性越 大，在低碳鋼的焊接接頭中一般不出現(xiàn)冷裂紋。,防止的措施 a控制近縫區(qū)的冷卻速度，

10、使之不易形成淬硬組織； b將工件預(yù)熱（降低冷卻速度）； c建立低氫的焊接條件。,24,25,26,球罐焊接要點(diǎn),整體焊接順序： 先縱后橫，即先焊接縱向的焊縫，然后再焊接橫向的焊縫。 赤道帶板優(yōu)先焊接，隨后是溫帶板，最后焊接極帶板 外側(cè)大坡口面焊縫優(yōu)先焊接而表面層不焊，之后再焊接內(nèi)側(cè)小坡口 ，最后焊接表面層直至成型。 以上步驟可以減小焊接應(yīng)力，并使其均勻分布，這樣可以將焊接變形控制在最小的范圍之內(nèi)，也可以防止冷裂紋的產(chǎn)生,27,雙面焊優(yōu)點(diǎn),是成型好，焊縫質(zhì)量高，減少焊接變形，一般可用于比較厚的容器，鋼結(jié)構(gòu)，鋼板的焊接。,28,焊后檢測,外觀檢測 檢查前應(yīng)將外表面污染物擦除干凈，焊縫表面不能出現(xiàn)氣孔，裂紋 、夾渣、 未焊透等缺陷。 球罐密封性檢驗(yàn) 升壓應(yīng)采取逐級升壓方式，以10-20%為一級，這樣可方便觀察有無異常現(xiàn)象。當(dāng)達(dá)到試驗(yàn)壓力是，在檢測完沒有泄漏等異常顯現(xiàn)后，保持至少30min即為合格。 球罐無損探傷 本次我們采用