毕业设计〔文〕中文摘
着制造业断开展锅炉压力容器行业中广泛生产程中发挥着越越重作量正逐年攀升
相传统压力容器制造方法通焊接手段生产压力容器正高生产效率低生产钱逐渐成压力容器制造业中流焊接生产程中较质控点较难握影响焊缝质量素较导致焊接产品次合格率较难进步提升
产品制作工艺说明书中简分析储气罐构成根材料特点产品结构尺寸制作出适合产品工艺流程详细述储气罐加工装配焊接工艺时储气罐制作中容易出现质量问题进行分析说明提出相应解决措施焊接方法选手工电弧焊埋弧焊焊接材料选焊条J857焊丝H10MnSi焊剂HJ350
关键词：高压储罐焊接工艺设计
毕业设计〔文〕外文摘
TITLE：BOILER AND PRESSURE VESSEL WELDING METHOD COMMONLY USED TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF CHOICE
ABSTRACT：WITH THE CONTINUOUS DEVELOPMENT OF MANUFACTURING INDUSTRY BOILER AND PRESSURE VESSEL IN ALL WALKS OF LIFE IS WIDELY USED AND BECAUSE OF ITS PRODUCTION PROCESS IN A MORE AND MORE IMPORTANT ROLE IN USAGE IS ALSO UP YEAR BY YEAR
Compared with the traditional pressure vessel manufacture method and by means of welding production of pressure vessels because of its high production efficiency and lower cost of production gradually become the mainstream of the pressure vessel manufacturing industry But in the process of welding production more qc point is difficult the influence factors on the quality of the welding seam more lead to the welding products a qualified rate more difficult to have the further promotion
Product manufacturing process instructions a brief analysis of the composition of the gas tank the characteristics of the material and product structure size to produce products for the process detail tank fabrication assembly welding At the same time prone to gas tank production quality issues analysis shows the corresponding measures to resolve Welding and submerged arc welding players work welding electrode material selection J857 wire H10MnSi and flux HJ350
Keywords： High pressure tankWeldingDesign of technology
目录
第章 绪
11压力容器应…………………………………………………… 4
12压力容器制造技术开展………………………………………… 4
第二章 高压储罐常材料选择
21储罐选材原…………………………………………………… 6
22高压储罐常钢………………………………………………… 7
23体材料制备…………………………………………………… 9
第三章 高压储罐结构制造
31高压储罐结构参数………………………………………………10
32课题钢…………………………………………………………10
33高压储罐板材制作程…………………………………………11
34高压储罐装备……………………………………………………12
第四章 高压储罐焊接工艺
41 14CrMoVB焊接性分析 ……………………………………… 16
42焊接方法选择……………………………………………………19
43焊接材料选择……………………………………………………20
44焊前准备……………………………………………………………23
45坡口制备方法…………………………………………………27
46分层焊接……………………………………………………………30
47焊接工艺卡…………………………………………………………40
第五章 检验
51损检验……………………………………………………………41
52高压容器常见缺陷处理………………………………………42
53压力实验……………………………………………………………46
54成品验收……………………………………………………………49
结 ………………………………………………………………………… 49
致谢……………………………………………………………………………51
参考文献………………………………………………………………………52
第章 绪
11压力容器应
石油化工医药等产品定工艺程定条件利相匹配机械设备生产出着科学技术进步工业生产开展特国民济领域持续稳定压力容器已石油化工轻工医药环保冶金食品生物工程国防等工业领域日常生活中广泛应数量日益增容积设备越越例生产尿素需配套合成塔换热器离器反响器储罐等压力容器加工原油需原油生产工艺配套精馏塔换热器加热炉等压力容器外精溜解析吸收萃取等工艺种塔类设备压力容器流体加热冷液体汽化蒸汽冷凝废热回收种热交换器属压力容器石油化工中三合成材料生产中聚合加氢裂解等工艺反响设备原料成品半成品储存运输计量种设备等压力容器统计化工厂中80左右设备属压力容器范畴
压力容器种类操作条件复杂真空容器高压超高压设备核容器温度存低温高温较范围处理介质具腐蚀性易燃易爆毒甚剧毒种样性操作特点压力容器选材制造检验维护致理等诸方面造成复杂性压力容器制造现场组焊检验等诸环节提出越越高求
压力容器涉学科综合性强台压力容器参数确定投入正常通环节相关部门类工程技术员努力实现
12压力容器制造技术进展
着科学技术开展压力容器制造技术水越越高制造进展表现四方面
1压力容器型化开展
型化压力容器节省材料降低投资节约源提高生产效率降低生产钱目前板焊结构形式煤气化塔厚度达200mm径9100mm单台质量已达2500t现年产30万吨合成氨52万吨尿素装置四关键设备均已实现国产化炼油处理装置250 X 104 ta原油提高1000 X 104 ta原油处理力液化石油气化工原料气储运中卧式储罐已生产φ7400mmX 38mmX 7400mm单台设备达600t设备核电设备生产中已生产总重达380t350MV核反响堆压力容器总重达345t1000MV核电蒸汽发生器
适应型容器制造制造装备迅猛开展目前单台吊车起吊质量已达1200t水压机6000t卷板机4000t冷弯厚度达380mm宽6m热压封头直径达4 5m厚度达300mm重型旋压机加工直径7m厚165mm椭圆形封头
2压力容器钢开展
压力容器型化生产程中工艺条件越越苛刻导致压力容器钢求日益严格促材料技术断开展求钢材强度越越高时求改善钢材抗裂性韧性指标通降低含碳量增加微量合金元素保证强度时通提高冶炼技术降低杂质保证抗裂性韧性目前日冶炼技术磷含量降低001％硫含量降低0002％着冶炼技术断开展出现线量焊接性良钢板复合钢板越越普遍着加氢工艺技术特煤加氢液化工艺开展钢抗氧力抗蠕变性高温度限制抗拉强度已满足求年国外相继开发新型CrMoV抗氢钢腐蚀环境中保证压力容器安双锈钢Ni基锈钢哈氏合金等材料应越越
3压力容器制造方法开展
传统压力容器制造方法锻造式卷焊式包扎式热套式等方法1981年德国首次推出焊接成形技术新方法采丝埋弧焊法制造压力容器新技术出现原铸锻轧三种传统制造方法根底增加第四种制造方法——焊接制造
4焊接新材料新技术产生应
提高高强度钢断裂韧性必须降低焊缝中氢含量超低氢材料研制受容器制造厂家关注日神钢公司研制UL系列超低氢焊条时止裂温度降低2550C时吸湿性理简便国压力容器钢单纯碳钢渡普通低合金钢进开展低温钢高强度钢特殊钢目前已利CrMoV抗氢钢制造出加氢反响器
外动焊接技术焊接机器型容器焊缝实现动化提高焊接质量效率降低工劳动强度动焊接设备方面出现踪焊缝系统动焊机数控技术控制焊接参数工业电视监视焊接程等热处理方式出现轻型加热炉淬火工艺出现喷淋式浸式方法退火出现部燃烧局部加热退火工频电加热电阻加热红外线加热等局部加热方法广泛应
第二章 高压储罐常材料选择
21储罐选材原
(1)强度求 压力容器工作程中需承受压力载荷材料强度应满足求材料强度指标确定压力容器壁厚钢材项力学性具相互联系相互约束机制选材时单纯考虑强度指标考虑材料塑性韧性耐蚀性等指标材料强度低势必造成材料厚度增原选高强度材料会带材料制造钱提高抗脆性力降低满足强度条件量选择塑性韧性拟材料特殊求高温高压氢介质压力容器选择材料时考虑蠕变极限持久极限外考虑抗氢腐蚀氢脆影响
(2)塑性韧性求 压力容器结构防止存圆角缺口结构焊接中防止存气孔夹渣未焊透未熔合裂纹等缺陷程中压力温度等存波动势必造成出现交变载荷导致存缺陷方产生应力集中缺陷出现扩展趋势求材料较塑性减少缺陷延展趋势压力容器制造程中采冷(热)弯成形焊接结构求选材料应具较冷(热)加工性塑性GB 1501998规定压力容器材料塑性δ515~20考虑含碳量般碳含量超02％
(3)制造工艺性 压力容器壳体通定热变形冷变形需形状材料求具良焊眺较冷〔热〕加工性保证冷〔热〕加工时出现断裂等缺陷质量焊接结构外具较焊接性附加工艺措施条件优质焊接接头
〔4〕耐蚀性 许生产中压力容器接触介质存定腐蚀性导致容壁减薄满足初设计载简求保证压力容器设计寿命安运行必须根介质性质选择求耐蚀性材料必时针介质具体性质选高合金钢色金属耐蚀衬里
〔5〕较低硫磷含量 钢材中硫磷害元素硫元素存钢中会促进非金属夹杂物形成塑性韧性降低磷元素够提高钢强度伴着增钢材脆性特低温脆性般结构钢相压力容器钢求硫磷较低水国压力容器钢硫磷含量求分低002％003％途钢材压力容器钢牌号R〞示区里R〞代表中文容器〞第字写字母
22高压储罐常钢
压力容器钢根求
1压力容器常材料
〔l〕壳体常材料压力容器壳体受压元件强度求外塑性韧性必须满足求目前压力容器壳体般采冷(热)成形方法选碳素结构钢压力容器碳素钢板低合金钢板锈钢板
①碳素结构钢板 类材料般途非压力容器专钢板价格廉价源广泛质量稳定定限制条件压力容器供选钢板Q235A·F Q235AQ235C限制条件参见GB 150——1998
钢制压力容器
②压力容器碳素钢板低合余钢板 类材料属般压力容器专钢板普通压力容器结构钢板中参加少员合金元素诸MnSiMoVNiCr等元素够显著改变钢材强度综合力学性GB—1996压力容器钢板提供钢板品种20R16MnR15MnVR等外GB 1501998钢制压力容器中规定允许采压力容器钢板外钢板07MnCrMoVR07MnCrMoVDR等低合金钢板压力容器碳素钢板低合金钢板性求参见GB 1501998钢制压力容器
③低温压力容器低合金钢板GB 1501998钢制压力容器规定设计温度≤20℃容器属低温容器范畴类容器应选耐低温专钢板强度求外更求具足够韧性防止压力容器低温脆断GB 35311996低温压力容接低合金钢板GB 1501998钢制压力容器提供制造低温压力容器专钢板16MnDR15MnNiDR09Mn2VDV07MnNiCrMoVDR等
④锈钢板 锈钢指含铬量12~30铁基合金含铬量12％~17％锈钢气中发生钝化气水腐蚀性太强介质中含铬量17％锈钢强腐蚀性介质中类锈钢称耐酸钢〞GB4237锈钢轧制钢板提供种锈钢锈钢然生产中起广泛作某种钢号言受定限制目前没找够抵抗种介质类型腐蚀锈钢
〔2〕接换热常材料 压力容器许工艺接进料出料换热等缝钢切属受压元件常缝钢材料般四类碳素钢低合金钢低合金耐热钢高合金钢冶炼求性求前面介绍钢板根相常碳素钢材料102020g等低合余钢材料16Mn15MnV等低温钢材料09Mn2VD09MnD等中温抗氢钢材料12CrMo15CrMo10MoWVNb12Cr2Mo1Ni5Mo等高合金钢材料0Cr130Cr18Ni90Cr18Ni9Ti0Cr18Ni12Mo2Ti0Crl9Ni13Mo300Cr19Ni1000Cr17Ni14Mo2等
〔3〕道法兰常材料 道法兰式压力容器中拟典型受力元件通常钢板者锻件机械加工制成然壳体组焊求板法兰材料具良锻性焊性切削加工性外道法兰仅介质直接接触受力拟复杂选择材料时应考虑力学性高壳体材料
板常材料Q235AQ235I3Q235C16MnI6MnR等
法兰常材料板材Q235AQ23 513Q235C16Mn15MnVR常锻件20MnMo15CrMo等种类
〔4〕螺栓螺母常材料 螺栓螺母压力容器广泛类根底零件压力容器工作时承受较负荷螺栓螺母需采较高强度材料制造时求选择材料具较塑性韧性良机械加工性高温高强度螺栓钢必须具较抗松弛性良耐热性较低裂纹敏感性螺栓螺母配通常螺栓强度硬度螺母稍高
螺栓常材料Q235A354040MnB40 MnBV40Cr30CrMoA35 CrMoA35 CrMoVA25Cr2MoVA1Cr5Mo0Cr19Ni19等
螺母常材料Q215AQ235A2025352Cr1330CrMn等
〔5〕支座附件常材料 压力容器支座承受整容器重工作介质负荷没承受介质压力温度负荷选择时刚性较材料常钢材Q235AQ235B等
23体材料制备——钢材处理
〔1〕钢材外表处理 低合金高强度钢通常具较高耐断裂强度疲劳强度抗腐蚀性腐蚀疲劳性较差工程应中许构件防止收水氯离子介质侵蚀时承受动载荷作求构件具较高疲劳抗力外表处理方法外表喷丸外表镀锌相互结合
通实验说明外表处理钢材抗腐蚀疲劳强度提高80％钢材疲劳源说明转移亚外表说明形变层抗腐蚀力增加孔腐蚀消失疲劳裂纹减少利改善低应力长寿命范围腐蚀疲劳性
〔2〕钢材外表净化工作 钢板外表净化钢板预处理步骤运特定方法设备祛外表油污铁锈杂质氧化皮等外表净化方法体分两类：机械法化学法化学法酸洗碱洗盐洗等机械法砂轮磨喷沙喷丸处理
外表处理钢材较钢结构构件外表锈蚀飞溅钢结构构件外表产生定程度凹凸压花效果消应力集中增加外表硬度改善外表密度增加外表抗力 增构件摩擦系数〔高强摩擦栓〕涂料附着力
〔3〕钢材矫正工作 钢材轧制运输装卸堆放程中重支承装卸条件良原会产生弯曲扭曲翘曲波浪变形外表等变形变形超定程度时会尺寸度量划线剪裁加工带困难会影响成形零件尺寸形状精度会影响装配焊接整产品质量划线料前应予矫形钢材加工程中会受力均等工艺原原工件产生变形影响道工序加工确保加工质量需进行矫形外装配——焊接工件会焊接等原产生某变形需矫形成品矫形矫形钢材工件外力作产生原变形相反塑性变形消弯曲扭曲皱折等现象获正确形状程矫形实质拉长纤维缩短缩短纤维拉长恢复原状局部纤维拉长缩短产生局部纤维相变形达矫形目矫形方法操作方法分手工矫形机械矫形火焰矫形三种
第三章 高压储罐结构
31高压储罐结构参数
1250t水压高压储罐设计压力32MPa工作压力21储罐体锻焊结构设备径7745mm厚60mm总长度7745mm三节壳体两端盖组焊成结构图31示
图31 高压储罐结构示意图
32课题钢
储罐题材料14CrMoVB低合金高强度钢种钢屈服硬度较高〔285HB〕含锰量淬透性焊接性拟差材料金相组织回火马氏体少量粒状贝氏体14CrMoVB钢化学成分见表31
表31 14CrMoVB钢化学成分
成分
C
Si
Mn
P
S
Cr
Mo
V
B
含量〔质量分数〕％
010
032
120
0019
0010
094
042
0056
0026
33压力容器板材制作工艺流程
1筒体板材制作流程
〔1〕板材切割料例60mm厚板材需等离子者火焰切割
〔2〕筒体卷制成型厚钢板应采热卷板者辊卷板图32示
图32
〔3〕焊接包括筒体缝焊接环缝焊接根焊接工艺应采埋弧焊焊接适宜〔具体参第四章焊接工艺〕
〔4〕筒体组装前准备包括筒体缝边缘准备筒体矫圆组环缝
〔5〕筒体组装续工作包括筒体壁修磨清理筒体封头接开口筒体接总装焊接
2封头制作工艺
〔1〕封头板火焰切割料
〔2〕封头板拼缝焊接筒体工艺相采埋弧焊进行焊接
〔3〕封头板损检测正火处理
〔4〕热压成型旋压成型
〔5〕正火者进行调制处理低合金钢热压加温高该钢材正常正火温度
〔6〕封头部清理整修
3型材结构制作工艺
〔1〕型材预处理包括矫矫直涂防护漆等
〔2〕热切割剪料
〔3〕弯曲成形折边
〔4〕孔加工采气割钻铣等方法
〔5〕总装焊接
〔6〕结构整体喷丸锈
4材焊接结构制作工艺
材制作工艺型材相似进行介绍
34压力容器装配
1筒体装配
筒节制造程中少条缝卷制组焊时缝组装没积累误差组装质量较易控制 壁厚20~65mm直径1000~6000mm筒节假设弯卷程控制会产生偏差图33示
图33
筒节板料预弯质量佳会造成缝棱角超差时组装程控制力筒节缝焊校圆工序中予修正
图34 棱角度
2壳体环缝组装
环焊缝组装焊缝困难方面制造误差筒节封头圆周长度直径偏差方面筒节封头定圆度误差外组装时必须控制环缝间隙满足容器终总体尺寸求
采螺栓撑圆器间隙调节器筒式万夹具等辅助工具关量具矫正中齐
3孔接支座等零部件壳体组装
筒体划线
筒体总装焊接损检测等工序完成作总体尺寸检验找出筒体两端四条中心线核查否等分然检查筒体两端中心线否扭曲检查步骤：
〔1〕筒体放滚轮架转动筒体吊垂线方法端口A心高位置
〔2〕端A心吊线端口交点C测C心偏移值b说明环缝组装心线发生扭曲
〔3〕调整中心线偏移两端中心线垂线重合重表核查等分正确性
〔4〕纠正中收线位置重表弹粉线做标记时筒体中收线扭拉已纠正图样口位置划出接开位置线切割线检查线时划出支座安装位置线做标记
长塔器尤分段发运塔器分段四条中收轴线开孔位置线塔盘支撑圈装配位置分精确划出 图6示
图35 检查筒体中心线
孔等口壳壁斜插口应相贯线展开制作开孔切割样板
4开孔切割位置线进行切割
坡口磨清理焊缝检验尺检测孔坡口尺寸正确性符合必须进行认真修正
5孔接法兰装配
法兰两种类型种焊法兰时需控制接法兰垂直度偏差13mm锻制焊法兰应控制接环缝间隙均匀需特强调严禁法兰密封面直接面装配台接触防止弄伤密封面通常做法法兰接装配焊接型变位器进行法兰会电弧击伤灶接程正确位置完成质量容易保证
6壳体组装孔接
〔1〕首先孔接伸出高度补强圈厚度孔接四条中心点焊定位筋板筒体开孔进行预组装必时气割修正坡口处孔径接利装入装配环隙适均匀
〔2〕组时注意法兰中安装
〔3〕接伸出余量图样求角焊缝焊割样板划线预先接伸出余量割
〔4〕孔直径接组装焊接前薄壁容器尤塔器部预先采取支撑加固防焊塌
〔5〕角焊缝补强圈损检测难实施该角焊缝质量取决坡口清洁度尺寸精度低劣焊缝质量会造成泄漏甚安隐患装配全程包括划线气割组装焊接检查等环节必须认真作记录明确质量责
7支座装配
压力容器安放安装通种支座根底面接触支座作部件身制造质量容器壳壁装配焊接质量坏直接影响压力容器运行稳操作安性外支座容器壳壁装配通常处该容器总阶段直接影响容器口方位标高轴线倾斜度等质量求素支座制作装配全程必须予足够重视
根行业标准规定四种类型支座：鞍式支座腿式支座支承式支座耳式支座
类支座适场合制造装配质量求安装程方法相求：支座底板应保持面底板螺栓已距离误差应予严格控制支座底面允许翘曲倾斜
鞍式支座〔图36〕零部件装配焊接时两件成称状点焊起减少焊接变形拆开检查底板面度立板气割口弧形问题应进行火焰矫正
第四章 低合金高强度钢焊接工艺点
41 14CrMoVB焊接性分析
低合金高强钢焊接性包括两方面裂纹敏感性二焊接热影响区力学性
众周知扩散氢脆性组织剩余应力冷裂纹产生三素碳量公式〔IIWCEN公式〕热影响区硬度等评价钢材冷裂敏感性
〔1〕冷裂纹问题
现代低合金高强度钢热机械控制工艺技术微合金化技术广泛应碳含量碳量幅度降低冷裂敏感性明显非极端情况〔拘束度扩散氢含量高〕般会遭遇冷裂纹
值注意焊缝金属冷裂纹问题
冷裂纹倾
低合金高强钢着强度等级增高焊接接头冷裂纹倾增冷裂纹氢致裂纹延迟裂纹指焊接接头冷较低温度〔Ms温度〕时产生焊接裂纹冷裂纹般产生热影响区时产生焊缝金属产生冷裂纹三素：裂缝金属残留扩散氢热影响区焊缝金属硬组织焊接剩余应力
焊接低合金高强度钢时氢源焊条药皮中水分破口外表水分油污等杂质物质电弧高温作分解出氢溶解熔池金属熔池冷凝时氢逸出残留焊缝外焊接低合金高强度钢重特点热影响区较淬硬倾强度等级提高含碳元素合金元素含量增淬硬性增焊接浮焊件冷速度快时热影响区焊缝金属更容易产生淬硬组织焊接时均匀加热冷构件身拘束作焊缝然会产生剩余应力低合金高强度钢焊接时较冷裂倾
防止冷裂纹产生焊前应严标说明书规定烘干焊条坡口清理干净采取焊前预热焊保温缓冷热处理等措施
母材强度提高焊接性改善促冷裂纹发生位置热影响区转移焊缝基焊时间变化氢局部界开裂应力影响国际焊接联合会提出判高强钢冷裂纹位置根方法焊焊缝中氢含量时间单调减少热影响区氢含量先母材根底值升高峰值然降整程分钟恰剩余应力发生程步通计算剩余应力值时间变化热影响区焊缝受实时扩散氢含量影响界开裂应力预测冷裂纹发生位置高强度焊缝金属裂纹敏感性然利焊缝冷裂纹影响焊缝冷裂纹剩余应力值产生时间果较早产生较剩余应力利焊缝冷裂纹值相反低强度焊缝金属低剩余应力较晚产生剩余应力利热影响区冷裂纹产生
〔2〕热裂纹倾
焊接程中焊缝热影响区金属冷固相线附高温区产生焊接裂纹热裂纹着晶界开裂分布焊缝中心两侧外表规锯齿状产生热裂纹原焊缝金属中碳硫元素含量偏高焊接程中形成低熔点晶物液态金属冷结晶时聚集晶界处焊接应力作晶界开裂形成热裂纹低合金钢焊接时应考虑钢材焊接材料含碳量锰硫形成硫化锰硫化锰熔点高会增加钢抗裂纹性时减焊接结构刚性控制焊缝成形系数等防止热裂纹倾
〔3〕热影响区组织韧性
热影响区区域组织构成区域组织受加热速度峰值温度冷速度影响单道焊根峰值温度热影响区划分粗晶区〔GC热影响区〕细晶区〔GR热影响区〕中间界区〔IC热影响区〕亚界区〔SC热影响区〕双道焊层焊第二道焊道热影响区第道重叠第道热影响区中形成局部完全热区中引注目亚界热粗晶区〔SCGC热影响区〕中间界热粗晶区〔ICGC热影响区〕
粗晶区组织韧性
粗晶区奥氏体长易形成脆性组织倍受关注1000°C奥氏体长迅速利微合金元素形成微碳化物氮化物粒子限制奥氏体晶粒长效途径NbTi应微合金元素线钢船板建筑结构中均广泛然必须严格控制含量碳氮化物粒子会太粗会分细
粗晶区相变组织影响韧性水素粗晶区奥氏体冷程中发生相变相变组织取决材料淬透性冷速度取决否存抑制晶界铁素体B晶否促进铁素体形核细粒子TiO2切均够相变温度范围中表达
中间界热粗晶区低韧性区尤形成MA组元情况热粗晶区中续焊道前边焊道粗晶区热Ac1~Ac3温度发生局部奥氏体化转变局部奥氏体化转变导致局部富碳奥氏体形成冷时转变高碳孪晶马氏体脆性岛〞尺寸达5mm热粗晶区中相例达5导致热粗晶区韧性幅度降
局部脆性区般发生粗晶区热粗晶区较少发生热热影响区世纪80年代局部脆性区问题引起广泛关注争议方面裂纹尖端张开位移试验发现局部脆性区韧性低时裂纹尖端张开位移值低005mm方面尚没关局部脆性区导致焊接结构提早失效案例关局部脆性区研究总说局部脆性区韧性取决局部脆性区宽度局部脆性区越宽裂纹尖端张开位移值越低热影响区韧性低层焊时焊道布置焊接工艺控制十分重
42焊接方法选择
焊条电弧焊特点
1焊条电弧焊优点
〔1〕操作灵活全位置焊接 焊条电弧焊广泛焊立焊横焊仰焊等种空间位置接搭接角接T型接头等种接头形式焊接
〔2〕焊接头装配求低 焊接时时调整电弧位置运条姿势修正焊接参数保证踪焊缝均匀熔透
〔3〕焊金属材料广 焊条电弧焊广泛低碳钢低合金结构钢焊接锈钢耐热钢低温钢等合金钢焊接
〔4〕焊缝质量强
2焊条电弧焊缺点
〔1〕生产效率低劳动强度 焊接电流焊完焊条必须进行更换清渣停止焊接
〔2〕焊缝质量赖性强
埋弧焊特点
1埋弧焊优点
〔1〕焊接生产效率高 允许较电流埋弧焊电弧功率熔透深度焊丝融化速度相应提高外焊剂熔渣隔热作降低热损耗热效率提高焊接速度提高
〔2〕焊接质量 埋弧焊时电弧熔池均处焊剂熔渣保护中保护效果焊条电弧焊焊剂存熔池金属凝固速度减缓液体金属融化焊剂间较时间进行冶金反响减少焊缝中产生气孔裂纹等焊接缺陷性
〔3〕焊接钱低 埋弧焊时开I坡口坡口节约坡口加工消耗金属减少焊缝焊丝填充量焊接厚焊件时获较济效益
2埋弧焊缺点
〔1〕难空间位置施焊 埋弧焊通常适合焊者倾斜度位置焊接
〔2〕焊件装配质量求高 埋弧焊时焊件装配必须保证接口中间隙均匀焊件整错边现象
〔3〕适合焊接薄板短焊缝 焊接电流100A时电弧稳定性适合焊接太薄焊件外埋弧焊操作灵活性差般适合焊接长焊缝者圆焊缝
综合考虑压力容器采单面焊双面成型焊法部结构采焊条电弧焊外部长焊缝圆焊缝采埋弧焊
43焊接材料选择
选择焊接材料时般求焊缝金属焊态应具接母材机械性 等强匹配〞外应该根母材化学成分力学性条件焊接方法综合考虑选焊接材料必时通实验确定特殊条件 结构刚度冷裂纹难防止时 选择母材强度稍低材料作填充金属 低强匹配〞 少许牺牲焊缝强度提高韧性情况 焊接接头性更利
1焊条电弧焊焊材选择
根母材成分性应选择接14CrMoVB钢国产焊条J857结构成分见表41
表41 J857焊条成分
成分
C
Mn
Si
S
P
Mo
含量〔质量分数〕％
010~015
010~015
04~08
0020~ 0035
0020~ 0035
060~120
〔1〕焊条直径选择 焊条直径般根焊件厚度选择时考虑接头形式施焊位置焊接层数素般情况焊条直径焊件厚度间关系参考数表42
表42 焊条直径焊件厚度间关系
焊接厚度mm
2
3
4~5
6~12
＞13
焊条直径mm
2
32
32~4
4~5
4~6
结应选择直径6mmJ857焊条
〔2〕焊接电流选择 选择焊接电流时应根焊条类型直径焊件厚度接头形式焊接位置层数等综合素定直径焊条适宜焊接电流范围参考表43
表43 焊条直径电流关系
焊条直径mm
16
20
25
32
4
5
6
焊接电流A
25~40
40~65
50~80
100~130
160~210
200~270
260~300
结：应选择90A焊接电流进行焊接范围电流焊接时电弧稳定焊缝成形性易出现夹渣等焊接缺陷需注意保证焊穿成形良条件应量采较焊接电流适提高焊接速度提高效率
〔3〕焊接电流种类极性选择 交流电源焊接时电弧稳定性差采直流电源焊接时电弧稳定柔飞溅少J857焊条低氢钠型药皮低合金高强钢焊条低氢型焊条稳定性差通常必须采直流弧焊电源
低氢型焊条采直流电源进行焊接时般反接反接电流拟稳定
〔4〕焊接层数选择 焊件厚度拟时候需进行层焊接低合金钢层焊层焊缝厚度时焊缝金属塑性利影响
焊接层数根焊件厚度焊条直径坡口形式装配间隙等决定做估算：
nδd
等式中n焊接层数δ焊件厚度〔mm〕d焊条直径〔mm〕
接头厚度超5mm求开定形状坡口采层焊层道焊技术般采底焊填充焊盖面焊焊接方式
2埋弧焊焊材选择
埋弧焊时焊丝焊剂直接参焊接程中冶金反响化学成分物理特性会影响焊接工艺程焊缝金属化学成分组织性产生影响正确选择焊丝焊剂合理配合埋弧焊技术项重容
〔1〕焊丝选择
焊丝埋弧焊中作填充金属焊缝金属组成局部焊缝质量直接影响
选择埋弧焊丝时考虑焊丝中锰硅含量单道焊道焊应考虑焊丝溶敷金属中渡MnSi熔敷金力学性影响埋弧焊焊接较厚焊件力学性求高时选含Mn较焊丝H10Mn2
(2)焊剂选择
焊剂埋弧焊中作造渣隔绝空气金属熔池污染控制焊缝金属化成分保证焊缝金属力学性防止裂纹气孔夹渣等缺陷产生
制造方法焊接分熔炼焊剂烧结焊剂粘结焊剂熔炼焊剂成分均匀颗粒强度高吸水性易储存国生产应种焊剂
〔3〕焊丝焊剂选配合
焊丝焊剂正确选二者间合理配合获优质焊缝关键埋弧焊工艺重环节
焊接低合金高强度钢时焊缝母材等强度外特注意提高焊缝塑性韧性般选低锰低硅者低锰中硅焊剂配合相应钢种焊丝
低合金高强度钢埋弧焊焊接常焊剂配合焊丝见图
表44 焊丝焊剂配合
焊剂类
焊剂型号
成分类型
途
配焊丝
适电流种类
熔炼型
HJ250
低Mn中Si中F
低合金高强度钢
相应钢种焊丝
直流
HJ350
中Mn中Si中F
重低合金高强度钢
MnMoMnSi含Ni高强度焊丝
交直流
根焊接工艺求筒体钢种查阅常焊剂焊丝配合表选中锰焊丝H08MnAH10MnSi焊剂选择HJ350
44焊前准备工作
1焊接序遵循原
〔1〕焊缝收缩 减少施焊时拘束度 图纸设计时应防止交叉焊缝 交叉时设计应力释放孔
〔2〕先焊接收缩量焊缝 减少应力
〔3〕部件整体结构划分假设干部件 部件求焊接组装成部件 样减少总装时焊接量 减少次受热量
2制定合理焊接序目
焊接序目
削弱焊接接应力集中保证焊接连续性防止变形
焊接序原列
广义原
〔1〕焊接时量减少热输入量量减少填充金属
〔2〕 组焊结构应合理分配组单元进行合理组焊接
〔3〕位构件钢性部位焊接
〔4〕中间两侧进行称焊接
〔5〕先焊短焊缝焊长焊缝
〔6〕先焊接焊缝焊角焊缝
〔7〕先焊接焊缝焊环焊缝
〔8〕存焊接应力时先焊拉应力区焊剪应力压应力区
〔9〕变形特殊限制时采分段退焊法
局部接头焊接序原：
中部外焊接焊接渣方起焊
3焊条电弧焊焊前准备
〔1〕焊工施焊前需进行技术准备工作：熟悉图纸解产品结构熟悉产品焊接工艺解产品焊接接头求掌握焊接参数等
〔2〕器材准备方面焊接设备工装检验调整包括焊接参数调整焊接工艺规定领取焊接材料技术求焊前J857焊条必须350~400℃烘焙1时放保温箱取焊前应焊件铁锈脏物预热200℃左右
〔3〕坡口清理工作施焊前应检查坡口外表裂纹分层夹渣等缺陷应焊接接头外坡口外表坡口两侧母材外表少20mm范围氧化物油污熔渣影响焊接质量物质
〔4〕焊接接头组卡具定位者直接坡口点焊方法进行焊接接头组组时应保证焊接程中焊点开裂影响底层焊缝施焊控制口错边量口间隙棱角度等参数超相应产品制造验收标准规定
〔5〕焊接前安保障工作包括施焊工必须穿戴保障安生产产品焊接面罩皮手套工作鞋等检查设备运行情况防止漏电等安事发生
4埋弧焊焊前准备工作
埋弧焊焊前准备工作包括焊件坡口加工焊件清理装配焊丝外表焊剂烘干焊机检查调整等工作准备工作焊缝质量坏密切关系必须认真完成
〔1〕坡口选择加工较电流焊接般开坡口焊件焊透着焊件厚度增加限提高焊接电流保证焊件焊透焊缝良成形应焊件开坡口坡口形式焊条电弧焊时根相中尤Y形X形U形坡口常焊件厚度10 ~24mm时Y形坡口厚度24 ~60mm时开X形坡口求高厚焊件重焊缝锅炉锅筒等压力容器般开U形坡口埋弧焊焊缝坡口根形式已标准化种坡口适厚度根尺寸标注方法见GBT9861988规定
坡口常气割者机械加工方法制备手工气割难保证坡口直光滑刨削车削等机械加工方法制备坡口达气割更高精度求目前U型坡口通常采机械加工方法制备
〔2〕焊件清理装配焊件装配前需坡口附区域外表锈蚀油污氧化物水分等清理干净量生产时喷丸处理方法批量时手工清理钢丝刷风动电动砂轮钢丝轮等进行必时氧乙炔火焰烘烤焊接部位烧掉焊件外表污垢油漆烘干水分机械加工坡口容易坡口外表沾染切削液油脂焊前挥发性溶剂污染部位清洗干净
焊件装配时必须保证接缝间隙均匀整错边特单面焊双面成形埋弧焊中更应严格控制装配时焊件必须夹具定位焊缝固定定位焊焊条焊件材料性相符位置般应第道焊缝反面长度般30mm定位焊缝应整允许裂纹夹渣等缺陷
直缝焊件装配须接缝两端加装引弧板引出板果焊件带焊接试板应工件装配起焊接试板引弧板引出板焊件安装位置图3示加装引弧板引出板埋弧焊焊接时速度快刚引弧时焊件达热衡引弧处质量易保证装引弧板电弧引弧板引燃进入焊件焊件焊缝端头保证质量理焊件(包括试板)焊缝焊完整熔池引引出板结束焊接防止收弧处熔池金属流失留弧坑保证焊缝末端质量引弧板引出板材质坡口尺寸应焊焊件相焊接结束引弧板引出板割掉焊接环焊缝时引弧部位正常焊缝重叠熄弧已焊成焊缝进行需外加装引弧板 引出板
图41 焊接试板引弧板引出板焊件安装位置
1——引弧板 2——焊件 3——焊接试板 4——引出板
5焊丝外表清理焊剂烘干
埋弧焊焊丝严格清理焊丝外表油绣拔丝润滑剂清理干净免污染焊缝造成气孔
焊剂运输储存程中容易吸潮前应烘干250℃温度烘干保温1 ~ 2h限直流焊接焊剂前必须350~400℃烘干保温2h烘干应立回收焊剂筛焊渣等杂质
6焊机检查调试
焊前应检查接焊机动力线焊接电缆接头否松动接线否连接妥导电嘴易损件定检查磨损情况否夹持焊机进行调试检查仪表指示局部动作情况求调预定焊接参数焊前应实测焊接速度测量时标出05~10min焊接车移动焊件转动距离计算出实际焊接速度
起动焊机前应次检查焊机辅助开关旋钮等位置否正确误离
合器否接合检查误焊机操作序进行焊接
45焊接坡口制备方法
1坡口定义作
根设计工艺求焊件焊部位加工成定形状尺寸沟槽坡口作：
(1)热源(电弧火焰)保焊缝根部保证根部焊透
(2)便操作清理焊渣
(3)调整焊缝成型系数获较焊缝成型
(4)调节根金属填充金属例
2选择坡口原
获高质量焊接接头应选择适坡口型式坡口选择取决母材厚度焊接方法工艺求选择时应注意问题：
(1)量减少填充金属量
(2)坡口形状容易加工
(3)便焊工操作清渣
(4)焊应力变形
VUX型坡口拟
坡口形式
拟条件
加工
焊缝填充金属量
焊件翻转
焊变形
V
方便
较
需
较
U
复杂
少
需
X
方便
较少
需
较
3坡口制备
采取方法根焊件尺寸形状加工条件确定方法：
(1)剪边：剪板机剪切加工常I形坡口
(2)刨边：刨床刨边机加工常板件加工
(3)车削：车床车机加工适子加工
(4)切割：氧——乙炔火焰手工切割动切割机切割加工成I形V形X形K形坡口
(5)碳弧气刨：清理焊根时开槽效率较高劳动条件较差
(6)铲削磨削：手工风动电开工具铲削砂轮机(角磨光机)磨削加工效率较低焊接缺陷返修部位开槽坡口加工质量焊接程影响应符合图纸技术条件求
4适合课题坡口形式
压力容器钢板厚度60mm根母材厚度焊接工艺求行坡口进行：
（1） V型坡口 产生较开口导致焊材浪费生产效率降低
（2） U型坡口 减坡口开口量U型坡口更利焊剂流入
时减少焊接应力增加焊缝性减少裂纹量产生
制备方法
较厚钢板进行U型坡口加工时工操作时切割完成需机床加工劳动效率低般采刨边机进行加工效率高成型良次性加工完成符合技术求特征包括夹持普通车床卡盘连接普通车床车头心棒尾座顶尖间步回转模板马鞍法兰普通车床拖板丝杆撤两侧安置两根拉力弹簧通固定支架左端固定车床拖板右端固定车床拖板部普通车床刀架夹持：固定套滚动模头切削刀具夹持方套连转动手柄丝杆通径固定方套挡圈套相连结构图42示
图42
采破口机器进行U型坡口加工种方式操作简单固定程序坡口质量保证生产效率极高次型投入适合成批量生产企业结构图43示
图43
结：选择刨边机者破口机器加工U型坡口更利焊接结构参数图44示
图44〔单位mm〕
46 分层焊接
固定接焊分底焊填充焊盖面焊中焊条直径焊接电流关系表46做参考
46 分层焊接参数说明
焊接层次
焊条直径㎜
焊接电流A
底焊
25
70～90
填充焊
32
110～130
盖面焊
32
100～120
1底焊
厚板单面坡口接焊接时防止角变形防止动焊时发行烧穿现象先接头反面坡口根部进行条底焊道焊接
母材低合金高强度钢板厚度60mmU型坡口〔坡口面两边合成角度65度〕钝边2～4mm接装配时考虑横收缩末端间隙略始端间隙焊接时焊接层数较易产生较反变形应预留10°左右反变形量装配尺寸见图
图45 接横焊试板装配尺寸
底层焊接采灭弧击穿焊连弧击穿焊进行焊接焊接参数见表 表47接横焊底层焊接参数
焊接参数操作方法
钝边厚度mm
焊条直径mm
焊接电流〔A〕
焊条牌号
灭弧焊
4
25
90～110
J857
底层焊接操作
直流反接灭弧底操作领：焊接底层时渡液态金属受重力影响容易偏离焊条轴线倾斜短弧施焊根底保持定倾角80—90度外需焊件水轴线倾斜70—80度见图2
图46 板接横焊底层采灭弧焊时焊条倾角
焊条倾斜坡口面角度影响电弧坡口面加热均匀：坡口面受热较坡口面受热较差时熔池金属受重力作坠极易造成坡口面熔合良甚冷接应先击穿坡口面击穿坡口面击穿位置相互错开定距离坡口面击穿熔孔前坡口面击穿熔孔起焊时首先定位焊缝前10—15mm处坡口面划擦引弧然电弧迅速回拉定位焊缝中心部位处加热坡口见坡口两侧金属熔化时熔滴金属送坡口根部压电弧熔滴熔化定位焊缝母材金属熔合成第熔池听反面电弧穿透声时说明已形成明显见熔孔时焊条焊件保持成定倾角次坡口面坡口面接钝边处击穿施焊见图47
图47 板接横焊底层采灭弧焊击穿施焊倾角
施焊程中控制电弧抬太高保持短弧焊接
底层采灭弧焊操作手法见图13
图48 板接焊底层采灭弧焊操作手法
V1—引弧方 V2—灭弧方
— 表示电弧稍作停留
电弧穿透坡口根部时应侧坡口面熔化1—15mm坡口面熔孔坡口面熔孔超前〔指焊接方〕05—1熔孔直径样利减部熔池金属坠倾防止熔合良冷接灭弧横焊时焊缝形状熔孔见图5
图49 板接横焊底层采灭弧焊时焊缝性状熔孔
施焊时应焊道反面熔化金属稍微坠果控制电弧燃烧时间产生坠焊缝部易出现气孔原气体逸出时受母材金属横断面阻挡逸出受阻：次熔池存时间短
更换焊条熄弧前防止产生弧坑缩孔必须熔池反面补充滴熔滴然电弧拉侧前方熄弧更换焊条时速度快换焊条熔池尚处红热状态引弧施焊接头位置应选熔池前缘利电弧加热吹力重新击穿坡口钝边保证根部焊透接头光滑听试板反面电弧穿透声稍做停留然立收弧次运条前进
焊底层碱性焊条灭弧焊法施焊时酸性焊条样长弧预热跳弧控制熔池温度必须采短弧焊否容易产生气孔焊件反面弧长应保持约12弧柱长度
2填充层焊接
电流120A电弧运动方法斜圆圈
坡口引弧电弧拉起焊处坡口熔合线处局部电弧外露焊件熔渣外流时焊接方倾斜焊条前运动处没预热停留起预热作果拉长电弧进行预热焊件两端磁场作会导致电弧严重偏吹仅起预热作反会影响正常焊接焊条幅度前倾约35mm然压低电弧右运动起焊处方熔合线处稍作停留方充分熔合填满压低电弧45°运动(运动时快)熔合线焊条熔合线前运动毫米停留然快速运动焊接进行电弧偏吹程度减焊条前倾斜程度渐减焊接前方时电弧会左侧偏吹样焊条应左倾填充焊时运条方法见图15
图410 开坡口接填充焊时斜圆圈运条法
首先焊条角度变化较焊条角度熔渣流动改变熔渣紧电弧熔渣方流焊条方倾事实熟练熔渣前流前改变焊条角度熔渣流动前体积会形状会发生变化流没流动前提前倾斜焊条样焊条角度直幅度变化熔渣明显变化获整齐均匀焊道焊条角变化横焊练难点学员说较难掌握技巧二电弧位置焊条运动坡口时约13电弧位坡口23焊条位前焊层样电弧充分熔化熔合线焊接位置中关键问题三电弧长度说压低电弧低关键坡口处焊条方药皮轻碰坡口益电弧运动运载方时坡口吹电弧低(方电弧长度方电弧长度)否成型良
第层常见问题：侧较低夹角原电弧侧停留时间短电弧未运动方电弧长度适宜二侧未熔合现象原电弧运动方法错误电弧运动快运动方时电弧前拖动动作运动关重目防止熔渣前淌否会阻碍电弧坡口熔化三焊道中间成型良原焊条角变化问题通焊条角度变化控制熔渣流动变熔渣直紧电弧否熔渣流离电弧远时中间高前流超前电弧时焊道会变低甚会夹渣圆圈法电弧运动参电弧运动方法特点
3填充层第二层焊接
填充层第层完焊道宽度较宽果采圆圈法斜锯齿法会熔池体积易控制层应采道焊宽采层两道方法
侧道焊接焊条方焊件约85°前方夹角视电弧偏吹熔渣流动定坡口起焊引弧位置距离开起焊处定距离引燃电弧拉起焊处局部电弧稍外露焊件熔渣稍外流时压低电弧倾斜焊条直线法前运动保证少局部电弧熔化熔合线坡口局部电弧位前层焊道
方道两点形状成台阶似台阶状样托住方焊道会层整二方焊道预留适宜位置方根部宽度约相焊条直径样电弧方便根部熔化果窄电弧难伸入焊道根部易产生未熔宽时斜圆圈斜锯齿会导致熔池体积增成型易控制
侧焊道焊接：根预位置宽窄深浅选择适宜电弧运动方法果根部宽度稍焊条直径时采直线直线复法法简单果焊道宽深时采斜锯齿法果宽深时采斜圆圈法果窄深采直线复法〔防止根部未熔未熔缺陷〕宽深根部窄时采三角法
焊接完成首先保证两面侧夹角二保证整利层焊接
填充层第二两层焊接重点第层整光滑夹角样层焊接简单
第三四层中间出道两道中间焊道直线法两点：方焊道外第道似台阶利道焊接二焊道压方焊道花纹尖处样保证层焊完焊层整
层焊接完成方距方焊件坡口边缘约051mm方05mm
4盖面层焊接
〔1〕手工电弧焊盖面
方道焊接时焊条稍倾低电弧直线法焊条焊接方夹角熔渣流动改变始终熔渣紧电弧熔渣淌 获坡口渡圆滑焊道中间道前道边重叠方道预留位置稍样方道压低电弧快焊熔池体积成型易控制咬边焊接速度快热量输入少起回火焊道作
总实践中焊工焊接道焊时采带渣焊处：快滑咬边前提：电流热焊样会焊道长时间处高温状态导致晶粒粗机械性降低采清渣焊操作手法见图16
图411 盖面焊时焊条角度
α1 75°～85° α270°～80° α360°～70°
〔2〕埋弧焊盖面
环缝埋弧焊制作圆柱形球型压力容器常见种焊接形式般先专焊剂垫焊接环缝图17示然滚轮转台焊接外焊缝工作量外焊缝焊接时通常采机头动焊件均匀转动方法焊接焊接转动切线速度焊接速度参考表9
钢板厚度mm
装配间隙mm
焊丝直径mm
焊接电流A
电弧电压V
焊接速度(mh)
10
3～4
5
700～750
34～36
30
20
4～5
5
850～900
36～40
27
40
8～9
5
1100～1200
40～44
12
60
10～11
5
1200～1300
44～48
10
防止熔池中液态金属熔渣转动焊件外表流失焊接焊缝外焊缝焊丝位置应逆焊件转动方偏离中心线定距离焊接熔池接水位置获良焊缝成形焊丝偏置距离筒体直径变应30～80MM图17示
图412 1焊丝 2焊件 3辊轮 4焊剂垫 5传送带
47焊接工艺卡
第五章 检验
51损检验
损检测包括射线检测超声波检测磁力检测等具体操作表说明：
表51 损检测
检测方法
设备
途
优点
缺点
射线检测
射线机胶片增感屏暗室处理设备等
适探测焊缝部气孔未焊透夹渣等体积型缺陷焊缝部面型缺陷透方致时易检测
确定缺陷位置种类检测结果长期保存
价格昂贵安措施求高适宜较厚工件面缺陷易检测技术求性高
超声波检测
超声波探伤仪探头耦合剂标准试块
适缺陷部裂纹气孔夹渣未熔合未焊透
检测较厚工件缺陷进行准确定位面缺陷十分敏感安方便钱低
缺陷定位困难检测前工件外表需加工适外表粗糙形状复杂工件技术求性高
磁力检测
磁头磁轭线圈磁粉等
检测铁磁外表外表裂纹未焊透夹渣等缺陷
确定缺陷位置形状安方便钱低检测灵敏度高检测结果易解释
非铁磁检测法确定缺陷深度种类检测工件需退磁
渗透检测
渗透剂现象剂清洗剂标准试块黑光灯等
检测金属非金属外表开口缺陷
确定缺陷位置形状设备轻便检测结果易解释
检测前必须清洁工件法确定缺陷深度性质适疏松孔材料
涡流检测
涡流探伤仪标准试块等
检测导体材料外表外表裂纹气孔未熔合等缺陷
确定缺陷位置相尺寸采非接触式检测容易实行动化
难缺陷定性法非导材料
52压力容器常见缺陷措施
压力容器常见缺陷存部位分外表缺陷埋藏缺陷两类压力容器安性构成潜威胁中焊接造成缺陷分进行讨
1外表缺陷
〔1〕外表裂纹
裂纹压力容器重点检验工程现场检验时优先磁粉探伤技术快速准确直观发现外表裂纹目前检验外表缺陷灵敏手段外表裂纹危害性极旦发现应认真分析产生原采取适措施(磨挖补等) 予彻底消断裂力学观点言外表裂纹存允许尺寸考虑外表裂纹储存介质直接接触外外表裂纹气接触易促裂纹扩展危害极外表裂纹律采取磨消措施
措施：关文件规定外表裂纹磨深度≤7 设计厚度＞3mm 时补焊减少应力集中求磨削部位光滑渡圆滑果超出述规定必须采取严格补焊措施予修复
〔2〕焊缝咬边
焊缝咬边连续应力集中部位容易诱发裂纹 容器焊缝咬边应磨消磨补焊容器外表焊缝咬边深度≤0 5mm 连续长度≤100mm 焊缝两侧咬边总长超该焊缝长度10 时作处理超述范围应磨消磨补焊
2埋藏缺陷
常见埋藏缺陷裂纹未焊透未熔合气孔夹渣等缺陷制造时留中处理重点埋藏裂纹壁厚< 8mm 钢制容器般采X 射线探伤直接准确反映缺陷类型着板厚增加X 射线量衰减增探伤灵敏度降低检测壁厚> 8mm 钢制容器时般采超声波探伤超声波穿透力强厚板中缺陷探伤灵敏度较高检测速度快
〔1〕埋藏裂纹
腐蚀介质接触相外表裂纹言受应力较危害性较程中尤交变载荷频繁间歇操作时产生裂纹扩展外表穿透产生破坏埋藏裂纹处理重视旦发现必须采取严格措施予挖补修复
〔2〕未焊透未熔合
未焊透射线底片呈两侧整齐细直黑线般焊缝中部根部未熔合射线底片侧整齐黑度较细直黑线般焊缝中间坡口未熔合射线底片呈连续断续黑线般焊缝中心边缘1 2 处层间未熔合射线底片黑度较规块状阴影超声波探伤时未焊透未熔合均制造缺陷处焊缝中间腐蚀介质接触相外表裂纹言危害性较样存诱发裂纹
探伤中假设发现存诱发裂纹应述埋藏裂纹处理原进行必挖补修复假设没新裂纹产生视具体尺寸位置条件等外表缺陷进行挖补修复作处理
〔3〕气孔夹渣
气孔点状夹渣超声波波形气孔夹渣均制造缺陷量压力容器检验发现绝局部气孔会开展成裂纹潜危险适放宽容限检验时没发现气孔边缘新裂纹产生时作处理假设发现新裂纹产生时应述原进行挖补修复夹渣适放宽容限身高度较断面形状扁呈三角形端部夹角狭长锋利夹渣应适挖补修复
3焊缝质量求
根GB502052001焊缝质量等级缺陷分级焊缝质量等级分级二级三级焊缝质量标准
焊缝外表 III级焊缝裂纹焊瘤烧穿弧坑等缺陷II级焊缝外表气孔夹渣弧坑裂纹电弧擦伤等缺陷I级焊缝咬边未焊满等缺陷
焊缝外观 焊缝外形均匀焊道焊道焊道根金属间渡滑焊渣飞溅物干净
外表气孔 III级焊缝允许III级焊缝50mm长度焊缝允许直径≤04t≤3mm气孔2气孔间距≤6倍孔径
咬边 I级焊缝允许II级焊缝咬边深度≤005t≤05mm连续长度≤100mm两侧咬边总长度≤10％焊缝长度III级焊缝：咬边深度≤01t≤1mm〔注：t试板薄处厚度〕
焊缝成品保护
〔1〕焊接允许撞砸接头允许刚焊接完成钢材浇水低温应采取缓冷措施
〔2〕允许焊缝外母材引弧
〔3〕种构件校正前方施焊意移动垫铁卡具防造成构件尺寸偏差隐蔽部位焊缝必须办理完隐蔽验收手续方进行道隐蔽工序
〔4〕低温焊接允许立清渣应等焊缝降温进行
应注意质量问题
〔1〕尺寸超出运行偏差：焊缝长度宽度厚度缺乏中心线偏移弯折等偏差应严格控制焊接部位相尺寸位置合格前方准焊接焊接时精心操作
〔2〕焊接裂纹：防止裂纹产生应选择适宜焊接工艺参数施焊程序防止电流允许突然熄火焊接接头应搭10~15mm焊接中允许搬动敲击焊件
〔3〕外表气孔：焊条规定时间温度进行烘焙焊接区域必须清理干净焊接程中选择适焊接电流降低焊接速度熔池中气体完全逸出
〔4〕焊缝夹渣：层施焊应层层清理焊渣操作中应运条正确弧长适注意熔渣方采碱性焊条时必须熔渣留熔池面
4合格焊缝处理
合格焊缝
〔1〕焊接检验程中发现焊缝情况视合格焊缝：
错焊接材料 误图样标准规定符焊接材料制成焊缝产品中会造成重质量事致产品报废
〔2〕焊缝质量符合标准求 指焊缝力学性物理化学性未满足标准求焊缝中存缺陷超标
〔3〕违反焊接工艺规程 焊接生产中违反焊接工艺规程施焊容易焊缝中留质量隐患样焊缝应视合格焊缝
〔4〕证焊工施焊焊缝 证焊工焊焊缝均视合格焊缝
合格焊缝处理
〔1〕报废 性法满足求焊接缺陷严重局部返修济者质量保证焊缝应作报废处理
〔2〕返修 局部焊缝存缺陷超标时通返修修复焊缝部位屡次返修时焊接热循环会接头性造成影响压力容器规定焊缝部位返修般超两次
(3)回 焊缝然满足标准求担影响产品性安
作回〞处理
(4)降低条件 返修造成产品报废造成巨济损失情况根检验结果户意降低产品条件般少采种处理方法
5焊接接头应力——检验
〔1〕应力集中概念
定义
焊接形状焊缝布置特点焊接接头工作应力分布均匀应力σmax均应力σm值高种情况称应力集中
表达式：KTσmax／σm
焊接接头中存应力集中影响素
①焊接工艺缺陷冶金缺陷夹渣气孔咬边未焊透均会引起应力集中中咬边未焊透较严重
②合理焊缝外形焊缝形状会引起程度应力集中
③接头型式：接头型式引起应力集中
④制造程中缺陷
⑤焊接剩余应力
〔2〕焊接应力形成危害
表现焊接区收缩时受阻发生拉应变超材料拉应变(产生断裂拉应变) 会焊接区造成裂纹剩余应力焊缝中残存氢结合时会促热影响区硬化导致冷裂纹延迟裂纹产生
焊接剩余应力存会降低焊接区金属塑性抗疲劳强度承受动载荷结构危害时剩余应力特定介质腐蚀作结合时会引起裂纹状腐蚀谓应力腐蚀研究结果说明变形剩余应力金属材料影响金属均匀腐蚀转变局部腐蚀转变晶间穿晶腐蚀
〔3〕常消应力
目前国消焊接应力技术包括热处理法击法(振动时效爆炸法锤击喷丸等) 机械拉伸法(液压载法温差拉伸法等)
热处理法容器加热550～650 ℃高超材料相变点钢材身回火温度保温段时间缓慢冷程钢材温度升高时屈服强度降样原弹性应变会成塑性应变应力松弛消应力热处理质量坏关键加热温度保温时间温度均匀性等工艺参数进行控制热处理温度越高保温时间越长应力消越彻底研究证明消应力热处理工件应力般消60～80
53压力试验
强度刚度求计算确定容器厚度受材质钢板卷弯焊接安装等加工制造程影响规定工作压力出现变形焊缝泄漏现象导致容器安容器中安设备出厂前检修需进行压力试验者增加气密性试验压力试验目超设计压力检查容器强度密封结构密封性等气密性试验密封性求高重容器强度试验合格进行泄漏检验
压力试验方法两种种液压试验种气压试验压力试验种类求试验压力值应图样中注明通常情况采水压试验适合液压试验压力容器例容器允许微量残留液体结构原满液体塔式容器试验时液体重力超承受力等采气压试验
1液压试验
液压试验试验压力容器中注满液体泵逐步增加试验压力检验容器整体强度气密性图x容器液压试验示意图试验时必须采两量程完全相校验压力表压力表量程般试验压力1 5~4倍试验压力2倍验介质求价格低廉源广设备影响满足条件洁净水常称水压试验需时采会导致发生危险液体种液试验时温度应高试验液体闪点温度沸点温度奥氏体锈钢制容器水进行液压试验
应水渍干净
试验程中应容器顶部设置排气口便充加液体时设备空气排保持设备观察外表干净
试验时压力应缓慢升达规定压力保压时间般低30min〔时压力表读数应保持变)压力降规定试验压力80％压力保持足够时间焊接接头连接部位进行检查发现渗漏应进行标记泄压进行修补修重新进行试验直达求止夹套容器应首先进行筒液压试验合格焊夹套然夹套进行液压试验液压试验完毕应容器液体排压缩空气吹干
〔1〕液压试验压力
试验压力进行液压试验时规定容器应达压力该值反响容器顶部压力表试验压力面方法确定
ρT125ρ[σ][σ]t
式中ρT——试验压力MPa
ρ——设计压力MPa
[σ]——容器元件材料试验温度许应力MPa
[σ]t ——容器元件材料试验温度许应力MPa
〔2〕试验强度校验
压力试验前应压力容器进行强度校验强度校验式进行：
σ tρT〔Di+δe〕(2δe)
式中σ t——试验压力容器力
Di——容器直径
δe——容器效厚度mm
试验结果应满足σ t≤09φσs
σs——容器材料试验温度屈服MPa
φ——容器焊缝系数
2气压试验
气体具压缩特点承装气体容器旦发生事造成危害较进行气压试验前必须容器焊缝进行100损探伤应增加试验现场安设施气压试验时气体枯燥洁净空气氮气者惰性气体
气压试验时压力应缓慢升规定试验压力10％超005MPa保温5min然焊缝连接部位进行初次泄漏检查发现泄漏修补应重新进行试验初次泄漏检查合格继续缓慢增加压力规定值50％进行观察试验合格规定试验压力10级差逐级增规定试验压力保压l0min压力降试验压力87％保持足够长时间次进行泄漏检查泄漏修补述规定重新进行试验
3气密性试验
容器工作时盛装介质危险程度较(易燃毒性程度极度高度危害设计许微量泄漏)时需进行气密性试验
课题设计储水容器原存述危害进行气密性试验
54成品验收
验证产品工艺合理制作方法合格国家标准通实验说明产品投入生产应
结
1制定正确制定焊接工艺参数利整焊接施工进程
2保证施工效率应选择正确方法设备
3保证产品合格实性选材时必须优原
4注重理实践相结合
致 谢
段时间查找整理总结终完成毕业文时表示学读书生涯结束生结束更新开始三年求学生涯老师父母亲友支持结束许辛苦时收获良
文交付际心情难静特感谢指导老师您出色学生您尊敬老师您治学严谨学生蔼亲您永远学典范文写作时老师您指导悉心点播常常感觉山重水复疑路柳暗花明村〞时感谢三年中教育老师学识渊博力营造良学气氛授鱼授渔您仅教学识促进步更置身知识海洋中潜移默化仅接受全新思维更树立宏伟目标
感谢父母养育恩回报没父母鼓励监督支持利完成文写作感恩情溢言表
学朋友言帮助请接受诚挚谢意
次感谢指导帮助良师益友文中引参考著作者谢谢
参考文献
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着制造业断开展锅炉压力容器行业中广泛生产程中发挥着越越重作量正逐年攀升
相传统压力容器制造方法通焊接手段生产压力容器正高生产效率低生产钱逐渐成压力容器制造业中流焊接生产程中较质控点较难握影响焊缝质量素较导致焊接产品次合格率较难进步提升
产品制作工艺说明书中简分析储气罐构成根材料特点产品结构尺寸制作出适合产品工艺流程详细述储气罐加工装配焊接工艺时储气罐制作中容易出现质量问题进行分析说明提出相应解决措施焊接方法选手工电弧焊埋弧焊焊接材料选焊条J857焊丝H10MnSi焊剂HJ350
关键词：高压储罐焊接工艺设计
毕业设计〔文〕外文摘
TITLE：BOILER AND PRESSURE VESSEL WELDING METHOD COMMONLY USED TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF CHOICE
ABSTRACT：WITH THE CONTINUOUS DEVELOPMENT OF MANUFACTURING INDUSTRY BOILER AND PRESSURE VESSEL IN ALL WALKS OF LIFE IS WIDELY USED AND BECAUSE OF ITS PRODUCTION PROCESS IN A MORE AND MORE IMPORTANT ROLE IN USAGE IS ALSO UP YEAR BY YEAR
Compared with the traditional pressure vessel manufacture method and by means of welding production of pressure vessels because of its high production efficiency and lower cost of production gradually become the mainstream of the pressure vessel manufacturing industry But in the process of welding production more qc point is difficult the influence factors on the quality of the welding seam more lead to the welding products a qualified rate more difficult to have the further promotion
Product manufacturing process instructions a brief analysis of the composition of the gas tank the characteristics of the material and product structure size to produce products for the process detail tank fabrication assembly welding At the same time prone to gas tank production quality issues analysis shows the corresponding measures to resolve Welding and submerged arc welding players work welding electrode material selection J857 wire H10MnSi and flux HJ350
Keywords： High pressure tankWeldingDesign of technology
目录
第章 绪
11压力容器应…………………………………………………… 4
12压力容器制造技术开展………………………………………… 4
第二章 高压储罐常材料选择
21储罐选材原…………………………………………………… 6
22高压储罐常钢………………………………………………… 7
23体材料制备…………………………………………………… 9
第三章 高压储罐结构制造
31高压储罐结构参数………………………………………………10
32课题钢…………………………………………………………10
33高压储罐板材制作程…………………………………………11
34高压储罐装备……………………………………………………12
第四章 高压储罐焊接工艺
41 14CrMoVB焊接性分析 ……………………………………… 16
42焊接方法选择……………………………………………………19
43焊接材料选择……………………………………………………20
44焊前准备……………………………………………………………23
45坡口制备方法…………………………………………………27
46分层焊接……………………………………………………………30
47焊接工艺卡…………………………………………………………40
第五章 检验
51损检验……………………………………………………………41
52高压容器常见缺陷处理………………………………………42
53压力实验……………………………………………………………46
54成品验收……………………………………………………………49
结 ………………………………………………………………………… 49
致谢……………………………………………………………………………51
参考文献………………………………………………………………………52
第章 绪
11压力容器应
石油化工医药等产品定工艺程定条件利相匹配机械设备生产出着科学技术进步工业生产开展特国民济领域持续稳定压力容器已石油化工轻工医药环保冶金食品生物工程国防等工业领域日常生活中广泛应数量日益增容积设备越越例生产尿素需配套合成塔换热器离器反响器储罐等压力容器加工原油需原油生产工艺配套精馏塔换热器加热炉等压力容器外精溜解析吸收萃取等工艺种塔类设备压力容器流体加热冷液体汽化蒸汽冷凝废热回收种热交换器属压力容器石油化工中三合成材料生产中聚合加氢裂解等工艺反响设备原料成品半成品储存运输计量种设备等压力容器统计化工厂中80左右设备属压力容器范畴
压力容器种类操作条件复杂真空容器高压超高压设备核容器温度存低温高温较范围处理介质具腐蚀性易燃易爆毒甚剧毒种样性操作特点压力容器选材制造检验维护致理等诸方面造成复杂性压力容器制造现场组焊检验等诸环节提出越越高求
压力容器涉学科综合性强台压力容器参数确定投入正常通环节相关部门类工程技术员努力实现
12压力容器制造技术进展
着科学技术开展压力容器制造技术水越越高制造进展表现四方面
1压力容器型化开展
型化压力容器节省材料降低投资节约源提高生产效率降低生产钱目前板焊结构形式煤气化塔厚度达200mm径9100mm单台质量已达2500t现年产30万吨合成氨52万吨尿素装置四关键设备均已实现国产化炼油处理装置250 X 104 ta原油提高1000 X 104 ta原油处理力液化石油气化工原料气储运中卧式储罐已生产φ7400mmX 38mmX 7400mm单台设备达600t设备核电设备生产中已生产总重达380t350MV核反响堆压力容器总重达345t1000MV核电蒸汽发生器
适应型容器制造制造装备迅猛开展目前单台吊车起吊质量已达1200t水压机6000t卷板机4000t冷弯厚度达380mm宽6m热压封头直径达4 5m厚度达300mm重型旋压机加工直径7m厚165mm椭圆形封头
2压力容器钢开展
压力容器型化生产程中工艺条件越越苛刻导致压力容器钢求日益严格促材料技术断开展求钢材强度越越高时求改善钢材抗裂性韧性指标通降低含碳量增加微量合金元素保证强度时通提高冶炼技术降低杂质保证抗裂性韧性目前日冶炼技术磷含量降低001％硫含量降低0002％着冶炼技术断开展出现线量焊接性良钢板复合钢板越越普遍着加氢工艺技术特煤加氢液化工艺开展钢抗氧力抗蠕变性高温度限制抗拉强度已满足求年国外相继开发新型CrMoV抗氢钢腐蚀环境中保证压力容器安双锈钢Ni基锈钢哈氏合金等材料应越越
3压力容器制造方法开展
传统压力容器制造方法锻造式卷焊式包扎式热套式等方法1981年德国首次推出焊接成形技术新方法采丝埋弧焊法制造压力容器新技术出现原铸锻轧三种传统制造方法根底增加第四种制造方法——焊接制造
4焊接新材料新技术产生应
提高高强度钢断裂韧性必须降低焊缝中氢含量超低氢材料研制受容器制造厂家关注日神钢公司研制UL系列超低氢焊条时止裂温度降低2550C时吸湿性理简便国压力容器钢单纯碳钢渡普通低合金钢进开展低温钢高强度钢特殊钢目前已利CrMoV抗氢钢制造出加氢反响器
外动焊接技术焊接机器型容器焊缝实现动化提高焊接质量效率降低工劳动强度动焊接设备方面出现踪焊缝系统动焊机数控技术控制焊接参数工业电视监视焊接程等热处理方式出现轻型加热炉淬火工艺出现喷淋式浸式方法退火出现部燃烧局部加热退火工频电加热电阻加热红外线加热等局部加热方法广泛应
第二章 高压储罐常材料选择
21储罐选材原
(1)强度求 压力容器工作程中需承受压力载荷材料强度应满足求材料强度指标确定压力容器壁厚钢材项力学性具相互联系相互约束机制选材时单纯考虑强度指标考虑材料塑性韧性耐蚀性等指标材料强度低势必造成材料厚度增原选高强度材料会带材料制造钱提高抗脆性力降低满足强度条件量选择塑性韧性拟材料特殊求高温高压氢介质压力容器选择材料时考虑蠕变极限持久极限外考虑抗氢腐蚀氢脆影响
(2)塑性韧性求 压力容器结构防止存圆角缺口结构焊接中防止存气孔夹渣未焊透未熔合裂纹等缺陷程中压力温度等存波动势必造成出现交变载荷导致存缺陷方产生应力集中缺陷出现扩展趋势求材料较塑性减少缺陷延展趋势压力容器制造程中采冷(热)弯成形焊接结构求选材料应具较冷(热)加工性塑性GB 1501998规定压力容器材料塑性δ515~20考虑含碳量般碳含量超02％
(3)制造工艺性 压力容器壳体通定热变形冷变形需形状材料求具良焊眺较冷〔热〕加工性保证冷〔热〕加工时出现断裂等缺陷质量焊接结构外具较焊接性附加工艺措施条件优质焊接接头
〔4〕耐蚀性 许生产中压力容器接触介质存定腐蚀性导致容壁减薄满足初设计载简求保证压力容器设计寿命安运行必须根介质性质选择求耐蚀性材料必时针介质具体性质选高合金钢色金属耐蚀衬里
〔5〕较低硫磷含量 钢材中硫磷害元素硫元素存钢中会促进非金属夹杂物形成塑性韧性降低磷元素够提高钢强度伴着增钢材脆性特低温脆性般结构钢相压力容器钢求硫磷较低水国压力容器钢硫磷含量求分低002％003％途钢材压力容器钢牌号R〞示区里R〞代表中文容器〞第字写字母
22高压储罐常钢
压力容器钢根求
1压力容器常材料
〔l〕壳体常材料压力容器壳体受压元件强度求外塑性韧性必须满足求目前压力容器壳体般采冷(热)成形方法选碳素结构钢压力容器碳素钢板低合金钢板锈钢板
①碳素结构钢板 类材料般途非压力容器专钢板价格廉价源广泛质量稳定定限制条件压力容器供选钢板Q235A·F Q235AQ235C限制条件参见GB 150——1998
钢制压力容器
②压力容器碳素钢板低合余钢板 类材料属般压力容器专钢板普通压力容器结构钢板中参加少员合金元素诸MnSiMoVNiCr等元素够显著改变钢材强度综合力学性GB—1996压力容器钢板提供钢板品种20R16MnR15MnVR等外GB 1501998钢制压力容器中规定允许采压力容器钢板外钢板07MnCrMoVR07MnCrMoVDR等低合金钢板压力容器碳素钢板低合金钢板性求参见GB 1501998钢制压力容器
③低温压力容器低合金钢板GB 1501998钢制压力容器规定设计温度≤20℃容器属低温容器范畴类容器应选耐低温专钢板强度求外更求具足够韧性防止压力容器低温脆断GB 35311996低温压力容接低合金钢板GB 1501998钢制压力容器提供制造低温压力容器专钢板16MnDR15MnNiDR09Mn2VDV07MnNiCrMoVDR等
④锈钢板 锈钢指含铬量12~30铁基合金含铬量12％~17％锈钢气中发生钝化气水腐蚀性太强介质中含铬量17％锈钢强腐蚀性介质中类锈钢称耐酸钢〞GB4237锈钢轧制钢板提供种锈钢锈钢然生产中起广泛作某种钢号言受定限制目前没找够抵抗种介质类型腐蚀锈钢
〔2〕接换热常材料 压力容器许工艺接进料出料换热等缝钢切属受压元件常缝钢材料般四类碳素钢低合金钢低合金耐热钢高合金钢冶炼求性求前面介绍钢板根相常碳素钢材料102020g等低合余钢材料16Mn15MnV等低温钢材料09Mn2VD09MnD等中温抗氢钢材料12CrMo15CrMo10MoWVNb12Cr2Mo1Ni5Mo等高合金钢材料0Cr130Cr18Ni90Cr18Ni9Ti0Cr18Ni12Mo2Ti0Crl9Ni13Mo300Cr19Ni1000Cr17Ni14Mo2等
〔3〕道法兰常材料 道法兰式压力容器中拟典型受力元件通常钢板者锻件机械加工制成然壳体组焊求板法兰材料具良锻性焊性切削加工性外道法兰仅介质直接接触受力拟复杂选择材料时应考虑力学性高壳体材料
板常材料Q235AQ235I3Q235C16MnI6MnR等
法兰常材料板材Q235AQ23 513Q235C16Mn15MnVR常锻件20MnMo15CrMo等种类
〔4〕螺栓螺母常材料 螺栓螺母压力容器广泛类根底零件压力容器工作时承受较负荷螺栓螺母需采较高强度材料制造时求选择材料具较塑性韧性良机械加工性高温高强度螺栓钢必须具较抗松弛性良耐热性较低裂纹敏感性螺栓螺母配通常螺栓强度硬度螺母稍高
螺栓常材料Q235A354040MnB40 MnBV40Cr30CrMoA35 CrMoA35 CrMoVA25Cr2MoVA1Cr5Mo0Cr19Ni19等
螺母常材料Q215AQ235A2025352Cr1330CrMn等
〔5〕支座附件常材料 压力容器支座承受整容器重工作介质负荷没承受介质压力温度负荷选择时刚性较材料常钢材Q235AQ235B等
23体材料制备——钢材处理
〔1〕钢材外表处理 低合金高强度钢通常具较高耐断裂强度疲劳强度抗腐蚀性腐蚀疲劳性较差工程应中许构件防止收水氯离子介质侵蚀时承受动载荷作求构件具较高疲劳抗力外表处理方法外表喷丸外表镀锌相互结合
通实验说明外表处理钢材抗腐蚀疲劳强度提高80％钢材疲劳源说明转移亚外表说明形变层抗腐蚀力增加孔腐蚀消失疲劳裂纹减少利改善低应力长寿命范围腐蚀疲劳性
〔2〕钢材外表净化工作 钢板外表净化钢板预处理步骤运特定方法设备祛外表油污铁锈杂质氧化皮等外表净化方法体分两类：机械法化学法化学法酸洗碱洗盐洗等机械法砂轮磨喷沙喷丸处理
外表处理钢材较钢结构构件外表锈蚀飞溅钢结构构件外表产生定程度凹凸压花效果消应力集中增加外表硬度改善外表密度增加外表抗力 增构件摩擦系数〔高强摩擦栓〕涂料附着力
〔3〕钢材矫正工作 钢材轧制运输装卸堆放程中重支承装卸条件良原会产生弯曲扭曲翘曲波浪变形外表等变形变形超定程度时会尺寸度量划线剪裁加工带困难会影响成形零件尺寸形状精度会影响装配焊接整产品质量划线料前应予矫形钢材加工程中会受力均等工艺原原工件产生变形影响道工序加工确保加工质量需进行矫形外装配——焊接工件会焊接等原产生某变形需矫形成品矫形矫形钢材工件外力作产生原变形相反塑性变形消弯曲扭曲皱折等现象获正确形状程矫形实质拉长纤维缩短缩短纤维拉长恢复原状局部纤维拉长缩短产生局部纤维相变形达矫形目矫形方法操作方法分手工矫形机械矫形火焰矫形三种
第三章 高压储罐结构
31高压储罐结构参数
1250t水压高压储罐设计压力32MPa工作压力21储罐体锻焊结构设备径7745mm厚60mm总长度7745mm三节壳体两端盖组焊成结构图31示
图31 高压储罐结构示意图
32课题钢
储罐题材料14CrMoVB低合金高强度钢种钢屈服硬度较高〔285HB〕含锰量淬透性焊接性拟差材料金相组织回火马氏体少量粒状贝氏体14CrMoVB钢化学成分见表31
表31 14CrMoVB钢化学成分
成分
C
Si
Mn
P
S
Cr
Mo
V
B
含量〔质量分数〕％
010
032
120
0019
0010
094
042
0056
0026
33压力容器板材制作工艺流程
1筒体板材制作流程
〔1〕板材切割料例60mm厚板材需等离子者火焰切割
〔2〕筒体卷制成型厚钢板应采热卷板者辊卷板图32示
图32
〔3〕焊接包括筒体缝焊接环缝焊接根焊接工艺应采埋弧焊焊接适宜〔具体参第四章焊接工艺〕
〔4〕筒体组装前准备包括筒体缝边缘准备筒体矫圆组环缝
〔5〕筒体组装续工作包括筒体壁修磨清理筒体封头接开口筒体接总装焊接
2封头制作工艺
〔1〕封头板火焰切割料
〔2〕封头板拼缝焊接筒体工艺相采埋弧焊进行焊接
〔3〕封头板损检测正火处理
〔4〕热压成型旋压成型
〔5〕正火者进行调制处理低合金钢热压加温高该钢材正常正火温度
〔6〕封头部清理整修
3型材结构制作工艺
〔1〕型材预处理包括矫矫直涂防护漆等
〔2〕热切割剪料
〔3〕弯曲成形折边
〔4〕孔加工采气割钻铣等方法
〔5〕总装焊接
〔6〕结构整体喷丸锈
4材焊接结构制作工艺
材制作工艺型材相似进行介绍
34压力容器装配
1筒体装配
筒节制造程中少条缝卷制组焊时缝组装没积累误差组装质量较易控制 壁厚20~65mm直径1000~6000mm筒节假设弯卷程控制会产生偏差图33示
图33
筒节板料预弯质量佳会造成缝棱角超差时组装程控制力筒节缝焊校圆工序中予修正
图34 棱角度
2壳体环缝组装
环焊缝组装焊缝困难方面制造误差筒节封头圆周长度直径偏差方面筒节封头定圆度误差外组装时必须控制环缝间隙满足容器终总体尺寸求
采螺栓撑圆器间隙调节器筒式万夹具等辅助工具关量具矫正中齐
3孔接支座等零部件壳体组装
筒体划线
筒体总装焊接损检测等工序完成作总体尺寸检验找出筒体两端四条中心线核查否等分然检查筒体两端中心线否扭曲检查步骤：
〔1〕筒体放滚轮架转动筒体吊垂线方法端口A心高位置
〔2〕端A心吊线端口交点C测C心偏移值b说明环缝组装心线发生扭曲
〔3〕调整中心线偏移两端中心线垂线重合重表核查等分正确性
〔4〕纠正中收线位置重表弹粉线做标记时筒体中收线扭拉已纠正图样口位置划出接开位置线切割线检查线时划出支座安装位置线做标记
长塔器尤分段发运塔器分段四条中收轴线开孔位置线塔盘支撑圈装配位置分精确划出 图6示
图35 检查筒体中心线
孔等口壳壁斜插口应相贯线展开制作开孔切割样板
4开孔切割位置线进行切割
坡口磨清理焊缝检验尺检测孔坡口尺寸正确性符合必须进行认真修正
5孔接法兰装配
法兰两种类型种焊法兰时需控制接法兰垂直度偏差13mm锻制焊法兰应控制接环缝间隙均匀需特强调严禁法兰密封面直接面装配台接触防止弄伤密封面通常做法法兰接装配焊接型变位器进行法兰会电弧击伤灶接程正确位置完成质量容易保证
6壳体组装孔接
〔1〕首先孔接伸出高度补强圈厚度孔接四条中心点焊定位筋板筒体开孔进行预组装必时气割修正坡口处孔径接利装入装配环隙适均匀
〔2〕组时注意法兰中安装
〔3〕接伸出余量图样求角焊缝焊割样板划线预先接伸出余量割
〔4〕孔直径接组装焊接前薄壁容器尤塔器部预先采取支撑加固防焊塌
〔5〕角焊缝补强圈损检测难实施该角焊缝质量取决坡口清洁度尺寸精度低劣焊缝质量会造成泄漏甚安隐患装配全程包括划线气割组装焊接检查等环节必须认真作记录明确质量责
7支座装配
压力容器安放安装通种支座根底面接触支座作部件身制造质量容器壳壁装配焊接质量坏直接影响压力容器运行稳操作安性外支座容器壳壁装配通常处该容器总阶段直接影响容器口方位标高轴线倾斜度等质量求素支座制作装配全程必须予足够重视
根行业标准规定四种类型支座：鞍式支座腿式支座支承式支座耳式支座
类支座适场合制造装配质量求安装程方法相求：支座底板应保持面底板螺栓已距离误差应予严格控制支座底面允许翘曲倾斜
鞍式支座〔图36〕零部件装配焊接时两件成称状点焊起减少焊接变形拆开检查底板面度立板气割口弧形问题应进行火焰矫正
第四章 低合金高强度钢焊接工艺点
41 14CrMoVB焊接性分析
低合金高强钢焊接性包括两方面裂纹敏感性二焊接热影响区力学性
众周知扩散氢脆性组织剩余应力冷裂纹产生三素碳量公式〔IIWCEN公式〕热影响区硬度等评价钢材冷裂敏感性
〔1〕冷裂纹问题
现代低合金高强度钢热机械控制工艺技术微合金化技术广泛应碳含量碳量幅度降低冷裂敏感性明显非极端情况〔拘束度扩散氢含量高〕般会遭遇冷裂纹
值注意焊缝金属冷裂纹问题
冷裂纹倾
低合金高强钢着强度等级增高焊接接头冷裂纹倾增冷裂纹氢致裂纹延迟裂纹指焊接接头冷较低温度〔Ms温度〕时产生焊接裂纹冷裂纹般产生热影响区时产生焊缝金属产生冷裂纹三素：裂缝金属残留扩散氢热影响区焊缝金属硬组织焊接剩余应力
焊接低合金高强度钢时氢源焊条药皮中水分破口外表水分油污等杂质物质电弧高温作分解出氢溶解熔池金属熔池冷凝时氢逸出残留焊缝外焊接低合金高强度钢重特点热影响区较淬硬倾强度等级提高含碳元素合金元素含量增淬硬性增焊接浮焊件冷速度快时热影响区焊缝金属更容易产生淬硬组织焊接时均匀加热冷构件身拘束作焊缝然会产生剩余应力低合金高强度钢焊接时较冷裂倾
防止冷裂纹产生焊前应严标说明书规定烘干焊条坡口清理干净采取焊前预热焊保温缓冷热处理等措施
母材强度提高焊接性改善促冷裂纹发生位置热影响区转移焊缝基焊时间变化氢局部界开裂应力影响国际焊接联合会提出判高强钢冷裂纹位置根方法焊焊缝中氢含量时间单调减少热影响区氢含量先母材根底值升高峰值然降整程分钟恰剩余应力发生程步通计算剩余应力值时间变化热影响区焊缝受实时扩散氢含量影响界开裂应力预测冷裂纹发生位置高强度焊缝金属裂纹敏感性然利焊缝冷裂纹影响焊缝冷裂纹剩余应力值产生时间果较早产生较剩余应力利焊缝冷裂纹值相反低强度焊缝金属低剩余应力较晚产生剩余应力利热影响区冷裂纹产生
〔2〕热裂纹倾
焊接程中焊缝热影响区金属冷固相线附高温区产生焊接裂纹热裂纹着晶界开裂分布焊缝中心两侧外表规锯齿状产生热裂纹原焊缝金属中碳硫元素含量偏高焊接程中形成低熔点晶物液态金属冷结晶时聚集晶界处焊接应力作晶界开裂形成热裂纹低合金钢焊接时应考虑钢材焊接材料含碳量锰硫形成硫化锰硫化锰熔点高会增加钢抗裂纹性时减焊接结构刚性控制焊缝成形系数等防止热裂纹倾
〔3〕热影响区组织韧性
热影响区区域组织构成区域组织受加热速度峰值温度冷速度影响单道焊根峰值温度热影响区划分粗晶区〔GC热影响区〕细晶区〔GR热影响区〕中间界区〔IC热影响区〕亚界区〔SC热影响区〕双道焊层焊第二道焊道热影响区第道重叠第道热影响区中形成局部完全热区中引注目亚界热粗晶区〔SCGC热影响区〕中间界热粗晶区〔ICGC热影响区〕
粗晶区组织韧性
粗晶区奥氏体长易形成脆性组织倍受关注1000°C奥氏体长迅速利微合金元素形成微碳化物氮化物粒子限制奥氏体晶粒长效途径NbTi应微合金元素线钢船板建筑结构中均广泛然必须严格控制含量碳氮化物粒子会太粗会分细
粗晶区相变组织影响韧性水素粗晶区奥氏体冷程中发生相变相变组织取决材料淬透性冷速度取决否存抑制晶界铁素体B晶否促进铁素体形核细粒子TiO2切均够相变温度范围中表达
中间界热粗晶区低韧性区尤形成MA组元情况热粗晶区中续焊道前边焊道粗晶区热Ac1~Ac3温度发生局部奥氏体化转变局部奥氏体化转变导致局部富碳奥氏体形成冷时转变高碳孪晶马氏体脆性岛〞尺寸达5mm热粗晶区中相例达5导致热粗晶区韧性幅度降
局部脆性区般发生粗晶区热粗晶区较少发生热热影响区世纪80年代局部脆性区问题引起广泛关注争议方面裂纹尖端张开位移试验发现局部脆性区韧性低时裂纹尖端张开位移值低005mm方面尚没关局部脆性区导致焊接结构提早失效案例关局部脆性区研究总说局部脆性区韧性取决局部脆性区宽度局部脆性区越宽裂纹尖端张开位移值越低热影响区韧性低层焊时焊道布置焊接工艺控制十分重
42焊接方法选择
焊条电弧焊特点
1焊条电弧焊优点
〔1〕操作灵活全位置焊接 焊条电弧焊广泛焊立焊横焊仰焊等种空间位置接搭接角接T型接头等种接头形式焊接
〔2〕焊接头装配求低 焊接时时调整电弧位置运条姿势修正焊接参数保证踪焊缝均匀熔透
〔3〕焊金属材料广 焊条电弧焊广泛低碳钢低合金结构钢焊接锈钢耐热钢低温钢等合金钢焊接
〔4〕焊缝质量强
2焊条电弧焊缺点
〔1〕生产效率低劳动强度 焊接电流焊完焊条必须进行更换清渣停止焊接
〔2〕焊缝质量赖性强
埋弧焊特点
1埋弧焊优点
〔1〕焊接生产效率高 允许较电流埋弧焊电弧功率熔透深度焊丝融化速度相应提高外焊剂熔渣隔热作降低热损耗热效率提高焊接速度提高
〔2〕焊接质量 埋弧焊时电弧熔池均处焊剂熔渣保护中保护效果焊条电弧焊焊剂存熔池金属凝固速度减缓液体金属融化焊剂间较时间进行冶金反响减少焊缝中产生气孔裂纹等焊接缺陷性
〔3〕焊接钱低 埋弧焊时开I坡口坡口节约坡口加工消耗金属减少焊缝焊丝填充量焊接厚焊件时获较济效益
2埋弧焊缺点
〔1〕难空间位置施焊 埋弧焊通常适合焊者倾斜度位置焊接
〔2〕焊件装配质量求高 埋弧焊时焊件装配必须保证接口中间隙均匀焊件整错边现象
〔3〕适合焊接薄板短焊缝 焊接电流100A时电弧稳定性适合焊接太薄焊件外埋弧焊操作灵活性差般适合焊接长焊缝者圆焊缝
综合考虑压力容器采单面焊双面成型焊法部结构采焊条电弧焊外部长焊缝圆焊缝采埋弧焊
43焊接材料选择
选择焊接材料时般求焊缝金属焊态应具接母材机械性 等强匹配〞外应该根母材化学成分力学性条件焊接方法综合考虑选焊接材料必时通实验确定特殊条件 结构刚度冷裂纹难防止时 选择母材强度稍低材料作填充金属 低强匹配〞 少许牺牲焊缝强度提高韧性情况 焊接接头性更利
1焊条电弧焊焊材选择
根母材成分性应选择接14CrMoVB钢国产焊条J857结构成分见表41
表41 J857焊条成分
成分
C
Mn
Si
S
P
Mo
含量〔质量分数〕％
010~015
010~015
04~08
0020~ 0035
0020~ 0035
060~120
〔1〕焊条直径选择 焊条直径般根焊件厚度选择时考虑接头形式施焊位置焊接层数素般情况焊条直径焊件厚度间关系参考数表42
表42 焊条直径焊件厚度间关系
焊接厚度mm
2
3
4~5
6~12
＞13
焊条直径mm
2
32
32~4
4~5
4~6
结应选择直径6mmJ857焊条
〔2〕焊接电流选择 选择焊接电流时应根焊条类型直径焊件厚度接头形式焊接位置层数等综合素定直径焊条适宜焊接电流范围参考表43
表43 焊条直径电流关系
焊条直径mm
16
20
25
32
4
5
6
焊接电流A
25~40
40~65
50~80
100~130
160~210
200~270
260~300
结：应选择90A焊接电流进行焊接范围电流焊接时电弧稳定焊缝成形性易出现夹渣等焊接缺陷需注意保证焊穿成形良条件应量采较焊接电流适提高焊接速度提高效率
〔3〕焊接电流种类极性选择 交流电源焊接时电弧稳定性差采直流电源焊接时电弧稳定柔飞溅少J857焊条低氢钠型药皮低合金高强钢焊条低氢型焊条稳定性差通常必须采直流弧焊电源
低氢型焊条采直流电源进行焊接时般反接反接电流拟稳定
〔4〕焊接层数选择 焊件厚度拟时候需进行层焊接低合金钢层焊层焊缝厚度时焊缝金属塑性利影响
焊接层数根焊件厚度焊条直径坡口形式装配间隙等决定做估算：
nδd
等式中n焊接层数δ焊件厚度〔mm〕d焊条直径〔mm〕
接头厚度超5mm求开定形状坡口采层焊层道焊技术般采底焊填充焊盖面焊焊接方式
2埋弧焊焊材选择
埋弧焊时焊丝焊剂直接参焊接程中冶金反响化学成分物理特性会影响焊接工艺程焊缝金属化学成分组织性产生影响正确选择焊丝焊剂合理配合埋弧焊技术项重容
〔1〕焊丝选择
焊丝埋弧焊中作填充金属焊缝金属组成局部焊缝质量直接影响
选择埋弧焊丝时考虑焊丝中锰硅含量单道焊道焊应考虑焊丝溶敷金属中渡MnSi熔敷金力学性影响埋弧焊焊接较厚焊件力学性求高时选含Mn较焊丝H10Mn2
(2)焊剂选择
焊剂埋弧焊中作造渣隔绝空气金属熔池污染控制焊缝金属化成分保证焊缝金属力学性防止裂纹气孔夹渣等缺陷产生
制造方法焊接分熔炼焊剂烧结焊剂粘结焊剂熔炼焊剂成分均匀颗粒强度高吸水性易储存国生产应种焊剂
〔3〕焊丝焊剂选配合
焊丝焊剂正确选二者间合理配合获优质焊缝关键埋弧焊工艺重环节
焊接低合金高强度钢时焊缝母材等强度外特注意提高焊缝塑性韧性般选低锰低硅者低锰中硅焊剂配合相应钢种焊丝
低合金高强度钢埋弧焊焊接常焊剂配合焊丝见图
表44 焊丝焊剂配合
焊剂类
焊剂型号
成分类型
途
配焊丝
适电流种类
熔炼型
HJ250
低Mn中Si中F
低合金高强度钢
相应钢种焊丝
直流
HJ350
中Mn中Si中F
重低合金高强度钢
MnMoMnSi含Ni高强度焊丝
交直流
根焊接工艺求筒体钢种查阅常焊剂焊丝配合表选中锰焊丝H08MnAH10MnSi焊剂选择HJ350
44焊前准备工作
1焊接序遵循原
〔1〕焊缝收缩 减少施焊时拘束度 图纸设计时应防止交叉焊缝 交叉时设计应力释放孔
〔2〕先焊接收缩量焊缝 减少应力
〔3〕部件整体结构划分假设干部件 部件求焊接组装成部件 样减少总装时焊接量 减少次受热量
2制定合理焊接序目
焊接序目
削弱焊接接应力集中保证焊接连续性防止变形
焊接序原列
广义原
〔1〕焊接时量减少热输入量量减少填充金属
〔2〕 组焊结构应合理分配组单元进行合理组焊接
〔3〕位构件钢性部位焊接
〔4〕中间两侧进行称焊接
〔5〕先焊短焊缝焊长焊缝
〔6〕先焊接焊缝焊角焊缝
〔7〕先焊接焊缝焊环焊缝
〔8〕存焊接应力时先焊拉应力区焊剪应力压应力区
〔9〕变形特殊限制时采分段退焊法
局部接头焊接序原：
中部外焊接焊接渣方起焊
3焊条电弧焊焊前准备
〔1〕焊工施焊前需进行技术准备工作：熟悉图纸解产品结构熟悉产品焊接工艺解产品焊接接头求掌握焊接参数等
〔2〕器材准备方面焊接设备工装检验调整包括焊接参数调整焊接工艺规定领取焊接材料技术求焊前J857焊条必须350~400℃烘焙1时放保温箱取焊前应焊件铁锈脏物预热200℃左右
〔3〕坡口清理工作施焊前应检查坡口外表裂纹分层夹渣等缺陷应焊接接头外坡口外表坡口两侧母材外表少20mm范围氧化物油污熔渣影响焊接质量物质
〔4〕焊接接头组卡具定位者直接坡口点焊方法进行焊接接头组组时应保证焊接程中焊点开裂影响底层焊缝施焊控制口错边量口间隙棱角度等参数超相应产品制造验收标准规定
〔5〕焊接前安保障工作包括施焊工必须穿戴保障安生产产品焊接面罩皮手套工作鞋等检查设备运行情况防止漏电等安事发生
4埋弧焊焊前准备工作
埋弧焊焊前准备工作包括焊件坡口加工焊件清理装配焊丝外表焊剂烘干焊机检查调整等工作准备工作焊缝质量坏密切关系必须认真完成
〔1〕坡口选择加工较电流焊接般开坡口焊件焊透着焊件厚度增加限提高焊接电流保证焊件焊透焊缝良成形应焊件开坡口坡口形式焊条电弧焊时根相中尤Y形X形U形坡口常焊件厚度10 ~24mm时Y形坡口厚度24 ~60mm时开X形坡口求高厚焊件重焊缝锅炉锅筒等压力容器般开U形坡口埋弧焊焊缝坡口根形式已标准化种坡口适厚度根尺寸标注方法见GBT9861988规定
坡口常气割者机械加工方法制备手工气割难保证坡口直光滑刨削车削等机械加工方法制备坡口达气割更高精度求目前U型坡口通常采机械加工方法制备
〔2〕焊件清理装配焊件装配前需坡口附区域外表锈蚀油污氧化物水分等清理干净量生产时喷丸处理方法批量时手工清理钢丝刷风动电动砂轮钢丝轮等进行必时氧乙炔火焰烘烤焊接部位烧掉焊件外表污垢油漆烘干水分机械加工坡口容易坡口外表沾染切削液油脂焊前挥发性溶剂污染部位清洗干净
焊件装配时必须保证接缝间隙均匀整错边特单面焊双面成形埋弧焊中更应严格控制装配时焊件必须夹具定位焊缝固定定位焊焊条焊件材料性相符位置般应第道焊缝反面长度般30mm定位焊缝应整允许裂纹夹渣等缺陷
直缝焊件装配须接缝两端加装引弧板引出板果焊件带焊接试板应工件装配起焊接试板引弧板引出板焊件安装位置图3示加装引弧板引出板埋弧焊焊接时速度快刚引弧时焊件达热衡引弧处质量易保证装引弧板电弧引弧板引燃进入焊件焊件焊缝端头保证质量理焊件(包括试板)焊缝焊完整熔池引引出板结束焊接防止收弧处熔池金属流失留弧坑保证焊缝末端质量引弧板引出板材质坡口尺寸应焊焊件相焊接结束引弧板引出板割掉焊接环焊缝时引弧部位正常焊缝重叠熄弧已焊成焊缝进行需外加装引弧板 引出板
图41 焊接试板引弧板引出板焊件安装位置
1——引弧板 2——焊件 3——焊接试板 4——引出板
5焊丝外表清理焊剂烘干
埋弧焊焊丝严格清理焊丝外表油绣拔丝润滑剂清理干净免污染焊缝造成气孔
焊剂运输储存程中容易吸潮前应烘干250℃温度烘干保温1 ~ 2h限直流焊接焊剂前必须350~400℃烘干保温2h烘干应立回收焊剂筛焊渣等杂质
6焊机检查调试
焊前应检查接焊机动力线焊接电缆接头否松动接线否连接妥导电嘴易损件定检查磨损情况否夹持焊机进行调试检查仪表指示局部动作情况求调预定焊接参数焊前应实测焊接速度测量时标出05~10min焊接车移动焊件转动距离计算出实际焊接速度
起动焊机前应次检查焊机辅助开关旋钮等位置否正确误离
合器否接合检查误焊机操作序进行焊接
45焊接坡口制备方法
1坡口定义作
根设计工艺求焊件焊部位加工成定形状尺寸沟槽坡口作：
(1)热源(电弧火焰)保焊缝根部保证根部焊透
(2)便操作清理焊渣
(3)调整焊缝成型系数获较焊缝成型
(4)调节根金属填充金属例
2选择坡口原
获高质量焊接接头应选择适坡口型式坡口选择取决母材厚度焊接方法工艺求选择时应注意问题：
(1)量减少填充金属量
(2)坡口形状容易加工
(3)便焊工操作清渣
(4)焊应力变形
VUX型坡口拟
坡口形式
拟条件
加工
焊缝填充金属量
焊件翻转
焊变形
V
方便
较
需
较
U
复杂
少
需
X
方便
较少
需
较
3坡口制备
采取方法根焊件尺寸形状加工条件确定方法：
(1)剪边：剪板机剪切加工常I形坡口
(2)刨边：刨床刨边机加工常板件加工
(3)车削：车床车机加工适子加工
(4)切割：氧——乙炔火焰手工切割动切割机切割加工成I形V形X形K形坡口
(5)碳弧气刨：清理焊根时开槽效率较高劳动条件较差
(6)铲削磨削：手工风动电开工具铲削砂轮机(角磨光机)磨削加工效率较低焊接缺陷返修部位开槽坡口加工质量焊接程影响应符合图纸技术条件求
4适合课题坡口形式
压力容器钢板厚度60mm根母材厚度焊接工艺求行坡口进行：
（1） V型坡口 产生较开口导致焊材浪费生产效率降低
（2） U型坡口 减坡口开口量U型坡口更利焊剂流入
时减少焊接应力增加焊缝性减少裂纹量产生
制备方法
较厚钢板进行U型坡口加工时工操作时切割完成需机床加工劳动效率低般采刨边机进行加工效率高成型良次性加工完成符合技术求特征包括夹持普通车床卡盘连接普通车床车头心棒尾座顶尖间步回转模板马鞍法兰普通车床拖板丝杆撤两侧安置两根拉力弹簧通固定支架左端固定车床拖板右端固定车床拖板部普通车床刀架夹持：固定套滚动模头切削刀具夹持方套连转动手柄丝杆通径固定方套挡圈套相连结构图42示
图42
采破口机器进行U型坡口加工种方式操作简单固定程序坡口质量保证生产效率极高次型投入适合成批量生产企业结构图43示
图43
结：选择刨边机者破口机器加工U型坡口更利焊接结构参数图44示
图44〔单位mm〕
46 分层焊接
固定接焊分底焊填充焊盖面焊中焊条直径焊接电流关系表46做参考
46 分层焊接参数说明
焊接层次
焊条直径㎜
焊接电流A
底焊
25
70～90
填充焊
32
110～130
盖面焊
32
100～120
1底焊
厚板单面坡口接焊接时防止角变形防止动焊时发行烧穿现象先接头反面坡口根部进行条底焊道焊接
母材低合金高强度钢板厚度60mmU型坡口〔坡口面两边合成角度65度〕钝边2～4mm接装配时考虑横收缩末端间隙略始端间隙焊接时焊接层数较易产生较反变形应预留10°左右反变形量装配尺寸见图
图45 接横焊试板装配尺寸
底层焊接采灭弧击穿焊连弧击穿焊进行焊接焊接参数见表 表47接横焊底层焊接参数
焊接参数操作方法
钝边厚度mm
焊条直径mm
焊接电流〔A〕
焊条牌号
灭弧焊
4
25
90～110
J857
底层焊接操作
直流反接灭弧底操作领：焊接底层时渡液态金属受重力影响容易偏离焊条轴线倾斜短弧施焊根底保持定倾角80—90度外需焊件水轴线倾斜70—80度见图2
图46 板接横焊底层采灭弧焊时焊条倾角
焊条倾斜坡口面角度影响电弧坡口面加热均匀：坡口面受热较坡口面受热较差时熔池金属受重力作坠极易造成坡口面熔合良甚冷接应先击穿坡口面击穿坡口面击穿位置相互错开定距离坡口面击穿熔孔前坡口面击穿熔孔起焊时首先定位焊缝前10—15mm处坡口面划擦引弧然电弧迅速回拉定位焊缝中心部位处加热坡口见坡口两侧金属熔化时熔滴金属送坡口根部压电弧熔滴熔化定位焊缝母材金属熔合成第熔池听反面电弧穿透声时说明已形成明显见熔孔时焊条焊件保持成定倾角次坡口面坡口面接钝边处击穿施焊见图47
图47 板接横焊底层采灭弧焊击穿施焊倾角
施焊程中控制电弧抬太高保持短弧焊接
底层采灭弧焊操作手法见图13
图48 板接焊底层采灭弧焊操作手法
V1—引弧方 V2—灭弧方
— 表示电弧稍作停留
电弧穿透坡口根部时应侧坡口面熔化1—15mm坡口面熔孔坡口面熔孔超前〔指焊接方〕05—1熔孔直径样利减部熔池金属坠倾防止熔合良冷接灭弧横焊时焊缝形状熔孔见图5
图49 板接横焊底层采灭弧焊时焊缝性状熔孔
施焊时应焊道反面熔化金属稍微坠果控制电弧燃烧时间产生坠焊缝部易出现气孔原气体逸出时受母材金属横断面阻挡逸出受阻：次熔池存时间短
更换焊条熄弧前防止产生弧坑缩孔必须熔池反面补充滴熔滴然电弧拉侧前方熄弧更换焊条时速度快换焊条熔池尚处红热状态引弧施焊接头位置应选熔池前缘利电弧加热吹力重新击穿坡口钝边保证根部焊透接头光滑听试板反面电弧穿透声稍做停留然立收弧次运条前进
焊底层碱性焊条灭弧焊法施焊时酸性焊条样长弧预热跳弧控制熔池温度必须采短弧焊否容易产生气孔焊件反面弧长应保持约12弧柱长度
2填充层焊接
电流120A电弧运动方法斜圆圈
坡口引弧电弧拉起焊处坡口熔合线处局部电弧外露焊件熔渣外流时焊接方倾斜焊条前运动处没预热停留起预热作果拉长电弧进行预热焊件两端磁场作会导致电弧严重偏吹仅起预热作反会影响正常焊接焊条幅度前倾约35mm然压低电弧右运动起焊处方熔合线处稍作停留方充分熔合填满压低电弧45°运动(运动时快)熔合线焊条熔合线前运动毫米停留然快速运动焊接进行电弧偏吹程度减焊条前倾斜程度渐减焊接前方时电弧会左侧偏吹样焊条应左倾填充焊时运条方法见图15
图410 开坡口接填充焊时斜圆圈运条法
首先焊条角度变化较焊条角度熔渣流动改变熔渣紧电弧熔渣方流焊条方倾事实熟练熔渣前流前改变焊条角度熔渣流动前体积会形状会发生变化流没流动前提前倾斜焊条样焊条角度直幅度变化熔渣明显变化获整齐均匀焊道焊条角变化横焊练难点学员说较难掌握技巧二电弧位置焊条运动坡口时约13电弧位坡口23焊条位前焊层样电弧充分熔化熔合线焊接位置中关键问题三电弧长度说压低电弧低关键坡口处焊条方药皮轻碰坡口益电弧运动运载方时坡口吹电弧低(方电弧长度方电弧长度)否成型良
第层常见问题：侧较低夹角原电弧侧停留时间短电弧未运动方电弧长度适宜二侧未熔合现象原电弧运动方法错误电弧运动快运动方时电弧前拖动动作运动关重目防止熔渣前淌否会阻碍电弧坡口熔化三焊道中间成型良原焊条角变化问题通焊条角度变化控制熔渣流动变熔渣直紧电弧否熔渣流离电弧远时中间高前流超前电弧时焊道会变低甚会夹渣圆圈法电弧运动参电弧运动方法特点
3填充层第二层焊接
填充层第层完焊道宽度较宽果采圆圈法斜锯齿法会熔池体积易控制层应采道焊宽采层两道方法
侧道焊接焊条方焊件约85°前方夹角视电弧偏吹熔渣流动定坡口起焊引弧位置距离开起焊处定距离引燃电弧拉起焊处局部电弧稍外露焊件熔渣稍外流时压低电弧倾斜焊条直线法前运动保证少局部电弧熔化熔合线坡口局部电弧位前层焊道
方道两点形状成台阶似台阶状样托住方焊道会层整二方焊道预留适宜位置方根部宽度约相焊条直径样电弧方便根部熔化果窄电弧难伸入焊道根部易产生未熔宽时斜圆圈斜锯齿会导致熔池体积增成型易控制
侧焊道焊接：根预位置宽窄深浅选择适宜电弧运动方法果根部宽度稍焊条直径时采直线直线复法法简单果焊道宽深时采斜锯齿法果宽深时采斜圆圈法果窄深采直线复法〔防止根部未熔未熔缺陷〕宽深根部窄时采三角法
焊接完成首先保证两面侧夹角二保证整利层焊接
填充层第二两层焊接重点第层整光滑夹角样层焊接简单
第三四层中间出道两道中间焊道直线法两点：方焊道外第道似台阶利道焊接二焊道压方焊道花纹尖处样保证层焊完焊层整
层焊接完成方距方焊件坡口边缘约051mm方05mm
4盖面层焊接
〔1〕手工电弧焊盖面
方道焊接时焊条稍倾低电弧直线法焊条焊接方夹角熔渣流动改变始终熔渣紧电弧熔渣淌 获坡口渡圆滑焊道中间道前道边重叠方道预留位置稍样方道压低电弧快焊熔池体积成型易控制咬边焊接速度快热量输入少起回火焊道作
总实践中焊工焊接道焊时采带渣焊处：快滑咬边前提：电流热焊样会焊道长时间处高温状态导致晶粒粗机械性降低采清渣焊操作手法见图16
图411 盖面焊时焊条角度
α1 75°～85° α270°～80° α360°～70°
〔2〕埋弧焊盖面
环缝埋弧焊制作圆柱形球型压力容器常见种焊接形式般先专焊剂垫焊接环缝图17示然滚轮转台焊接外焊缝工作量外焊缝焊接时通常采机头动焊件均匀转动方法焊接焊接转动切线速度焊接速度参考表9
钢板厚度mm
装配间隙mm
焊丝直径mm
焊接电流A
电弧电压V
焊接速度(mh)
10
3～4
5
700～750
34～36
30
20
4～5
5
850～900
36～40
27
40
8～9
5
1100～1200
40～44
12
60
10～11
5
1200～1300
44～48
10
防止熔池中液态金属熔渣转动焊件外表流失焊接焊缝外焊缝焊丝位置应逆焊件转动方偏离中心线定距离焊接熔池接水位置获良焊缝成形焊丝偏置距离筒体直径变应30～80MM图17示
图412 1焊丝 2焊件 3辊轮 4焊剂垫 5传送带
47焊接工艺卡
第五章 检验
51损检验
损检测包括射线检测超声波检测磁力检测等具体操作表说明：
表51 损检测
检测方法
设备
途
优点
缺点
射线检测
射线机胶片增感屏暗室处理设备等
适探测焊缝部气孔未焊透夹渣等体积型缺陷焊缝部面型缺陷透方致时易检测
确定缺陷位置种类检测结果长期保存
价格昂贵安措施求高适宜较厚工件面缺陷易检测技术求性高
超声波检测
超声波探伤仪探头耦合剂标准试块
适缺陷部裂纹气孔夹渣未熔合未焊透
检测较厚工件缺陷进行准确定位面缺陷十分敏感安方便钱低
缺陷定位困难检测前工件外表需加工适外表粗糙形状复杂工件技术求性高
磁力检测
磁头磁轭线圈磁粉等
检测铁磁外表外表裂纹未焊透夹渣等缺陷
确定缺陷位置形状安方便钱低检测灵敏度高检测结果易解释
非铁磁检测法确定缺陷深度种类检测工件需退磁
渗透检测
渗透剂现象剂清洗剂标准试块黑光灯等
检测金属非金属外表开口缺陷
确定缺陷位置形状设备轻便检测结果易解释
检测前必须清洁工件法确定缺陷深度性质适疏松孔材料
涡流检测
涡流探伤仪标准试块等
检测导体材料外表外表裂纹气孔未熔合等缺陷
确定缺陷位置相尺寸采非接触式检测容易实行动化
难缺陷定性法非导材料
52压力容器常见缺陷措施
压力容器常见缺陷存部位分外表缺陷埋藏缺陷两类压力容器安性构成潜威胁中焊接造成缺陷分进行讨
1外表缺陷
〔1〕外表裂纹
裂纹压力容器重点检验工程现场检验时优先磁粉探伤技术快速准确直观发现外表裂纹目前检验外表缺陷灵敏手段外表裂纹危害性极旦发现应认真分析产生原采取适措施(磨挖补等) 予彻底消断裂力学观点言外表裂纹存允许尺寸考虑外表裂纹储存介质直接接触外外表裂纹气接触易促裂纹扩展危害极外表裂纹律采取磨消措施
措施：关文件规定外表裂纹磨深度≤7 设计厚度＞3mm 时补焊减少应力集中求磨削部位光滑渡圆滑果超出述规定必须采取严格补焊措施予修复
〔2〕焊缝咬边
焊缝咬边连续应力集中部位容易诱发裂纹 容器焊缝咬边应磨消磨补焊容器外表焊缝咬边深度≤0 5mm 连续长度≤100mm 焊缝两侧咬边总长超该焊缝长度10 时作处理超述范围应磨消磨补焊
2埋藏缺陷
常见埋藏缺陷裂纹未焊透未熔合气孔夹渣等缺陷制造时留中处理重点埋藏裂纹壁厚< 8mm 钢制容器般采X 射线探伤直接准确反映缺陷类型着板厚增加X 射线量衰减增探伤灵敏度降低检测壁厚> 8mm 钢制容器时般采超声波探伤超声波穿透力强厚板中缺陷探伤灵敏度较高检测速度快
〔1〕埋藏裂纹
腐蚀介质接触相外表裂纹言受应力较危害性较程中尤交变载荷频繁间歇操作时产生裂纹扩展外表穿透产生破坏埋藏裂纹处理重视旦发现必须采取严格措施予挖补修复
〔2〕未焊透未熔合
未焊透射线底片呈两侧整齐细直黑线般焊缝中部根部未熔合射线底片侧整齐黑度较细直黑线般焊缝中间坡口未熔合射线底片呈连续断续黑线般焊缝中心边缘1 2 处层间未熔合射线底片黑度较规块状阴影超声波探伤时未焊透未熔合均制造缺陷处焊缝中间腐蚀介质接触相外表裂纹言危害性较样存诱发裂纹
探伤中假设发现存诱发裂纹应述埋藏裂纹处理原进行必挖补修复假设没新裂纹产生视具体尺寸位置条件等外表缺陷进行挖补修复作处理
〔3〕气孔夹渣
气孔点状夹渣超声波波形气孔夹渣均制造缺陷量压力容器检验发现绝局部气孔会开展成裂纹潜危险适放宽容限检验时没发现气孔边缘新裂纹产生时作处理假设发现新裂纹产生时应述原进行挖补修复夹渣适放宽容限身高度较断面形状扁呈三角形端部夹角狭长锋利夹渣应适挖补修复
3焊缝质量求
根GB502052001焊缝质量等级缺陷分级焊缝质量等级分级二级三级焊缝质量标准
焊缝外表 III级焊缝裂纹焊瘤烧穿弧坑等缺陷II级焊缝外表气孔夹渣弧坑裂纹电弧擦伤等缺陷I级焊缝咬边未焊满等缺陷
焊缝外观 焊缝外形均匀焊道焊道焊道根金属间渡滑焊渣飞溅物干净
外表气孔 III级焊缝允许III级焊缝50mm长度焊缝允许直径≤04t≤3mm气孔2气孔间距≤6倍孔径
咬边 I级焊缝允许II级焊缝咬边深度≤005t≤05mm连续长度≤100mm两侧咬边总长度≤10％焊缝长度III级焊缝：咬边深度≤01t≤1mm〔注：t试板薄处厚度〕
焊缝成品保护
〔1〕焊接允许撞砸接头允许刚焊接完成钢材浇水低温应采取缓冷措施
〔2〕允许焊缝外母材引弧
〔3〕种构件校正前方施焊意移动垫铁卡具防造成构件尺寸偏差隐蔽部位焊缝必须办理完隐蔽验收手续方进行道隐蔽工序
〔4〕低温焊接允许立清渣应等焊缝降温进行
应注意质量问题
〔1〕尺寸超出运行偏差：焊缝长度宽度厚度缺乏中心线偏移弯折等偏差应严格控制焊接部位相尺寸位置合格前方准焊接焊接时精心操作
〔2〕焊接裂纹：防止裂纹产生应选择适宜焊接工艺参数施焊程序防止电流允许突然熄火焊接接头应搭10~15mm焊接中允许搬动敲击焊件
〔3〕外表气孔：焊条规定时间温度进行烘焙焊接区域必须清理干净焊接程中选择适焊接电流降低焊接速度熔池中气体完全逸出
〔4〕焊缝夹渣：层施焊应层层清理焊渣操作中应运条正确弧长适注意熔渣方采碱性焊条时必须熔渣留熔池面
4合格焊缝处理
合格焊缝
〔1〕焊接检验程中发现焊缝情况视合格焊缝：
错焊接材料 误图样标准规定符焊接材料制成焊缝产品中会造成重质量事致产品报废
〔2〕焊缝质量符合标准求 指焊缝力学性物理化学性未满足标准求焊缝中存缺陷超标
〔3〕违反焊接工艺规程 焊接生产中违反焊接工艺规程施焊容易焊缝中留质量隐患样焊缝应视合格焊缝
〔4〕证焊工施焊焊缝 证焊工焊焊缝均视合格焊缝
合格焊缝处理
〔1〕报废 性法满足求焊接缺陷严重局部返修济者质量保证焊缝应作报废处理
〔2〕返修 局部焊缝存缺陷超标时通返修修复焊缝部位屡次返修时焊接热循环会接头性造成影响压力容器规定焊缝部位返修般超两次
(3)回 焊缝然满足标准求担影响产品性安
作回〞处理
(4)降低条件 返修造成产品报废造成巨济损失情况根检验结果户意降低产品条件般少采种处理方法
5焊接接头应力——检验
〔1〕应力集中概念
定义
焊接形状焊缝布置特点焊接接头工作应力分布均匀应力σmax均应力σm值高种情况称应力集中
表达式：KTσmax／σm
焊接接头中存应力集中影响素
①焊接工艺缺陷冶金缺陷夹渣气孔咬边未焊透均会引起应力集中中咬边未焊透较严重
②合理焊缝外形焊缝形状会引起程度应力集中
③接头型式：接头型式引起应力集中
④制造程中缺陷
⑤焊接剩余应力
〔2〕焊接应力形成危害
表现焊接区收缩时受阻发生拉应变超材料拉应变(产生断裂拉应变) 会焊接区造成裂纹剩余应力焊缝中残存氢结合时会促热影响区硬化导致冷裂纹延迟裂纹产生
焊接剩余应力存会降低焊接区金属塑性抗疲劳强度承受动载荷结构危害时剩余应力特定介质腐蚀作结合时会引起裂纹状腐蚀谓应力腐蚀研究结果说明变形剩余应力金属材料影响金属均匀腐蚀转变局部腐蚀转变晶间穿晶腐蚀
〔3〕常消应力
目前国消焊接应力技术包括热处理法击法(振动时效爆炸法锤击喷丸等) 机械拉伸法(液压载法温差拉伸法等)
热处理法容器加热550～650 ℃高超材料相变点钢材身回火温度保温段时间缓慢冷程钢材温度升高时屈服强度降样原弹性应变会成塑性应变应力松弛消应力热处理质量坏关键加热温度保温时间温度均匀性等工艺参数进行控制热处理温度越高保温时间越长应力消越彻底研究证明消应力热处理工件应力般消60～80
53压力试验
强度刚度求计算确定容器厚度受材质钢板卷弯焊接安装等加工制造程影响规定工作压力出现变形焊缝泄漏现象导致容器安容器中安设备出厂前检修需进行压力试验者增加气密性试验压力试验目超设计压力检查容器强度密封结构密封性等气密性试验密封性求高重容器强度试验合格进行泄漏检验
压力试验方法两种种液压试验种气压试验压力试验种类求试验压力值应图样中注明通常情况采水压试验适合液压试验压力容器例容器允许微量残留液体结构原满液体塔式容器试验时液体重力超承受力等采气压试验
1液压试验
液压试验试验压力容器中注满液体泵逐步增加试验压力检验容器整体强度气密性图x容器液压试验示意图试验时必须采两量程完全相校验压力表压力表量程般试验压力1 5~4倍试验压力2倍验介质求价格低廉源广设备影响满足条件洁净水常称水压试验需时采会导致发生危险液体种液试验时温度应高试验液体闪点温度沸点温度奥氏体锈钢制容器水进行液压试验
应水渍干净
试验程中应容器顶部设置排气口便充加液体时设备空气排保持设备观察外表干净
试验时压力应缓慢升达规定压力保压时间般低30min〔时压力表读数应保持变)压力降规定试验压力80％压力保持足够时间焊接接头连接部位进行检查发现渗漏应进行标记泄压进行修补修重新进行试验直达求止夹套容器应首先进行筒液压试验合格焊夹套然夹套进行液压试验液压试验完毕应容器液体排压缩空气吹干
〔1〕液压试验压力
试验压力进行液压试验时规定容器应达压力该值反响容器顶部压力表试验压力面方法确定
ρT125ρ[σ][σ]t
式中ρT——试验压力MPa
ρ——设计压力MPa
[σ]——容器元件材料试验温度许应力MPa
[σ]t ——容器元件材料试验温度许应力MPa
〔2〕试验强度校验
压力试验前应压力容器进行强度校验强度校验式进行：
σ tρT〔Di+δe〕(2δe)
式中σ t——试验压力容器力
Di——容器直径
δe——容器效厚度mm
试验结果应满足σ t≤09φσs
σs——容器材料试验温度屈服MPa
φ——容器焊缝系数
2气压试验
气体具压缩特点承装气体容器旦发生事造成危害较进行气压试验前必须容器焊缝进行100损探伤应增加试验现场安设施气压试验时气体枯燥洁净空气氮气者惰性气体
气压试验时压力应缓慢升规定试验压力10％超005MPa保温5min然焊缝连接部位进行初次泄漏检查发现泄漏修补应重新进行试验初次泄漏检查合格继续缓慢增加压力规定值50％进行观察试验合格规定试验压力10级差逐级增规定试验压力保压l0min压力降试验压力87％保持足够长时间次进行泄漏检查泄漏修补述规定重新进行试验
3气密性试验
容器工作时盛装介质危险程度较(易燃毒性程度极度高度危害设计许微量泄漏)时需进行气密性试验
课题设计储水容器原存述危害进行气密性试验
54成品验收
验证产品工艺合理制作方法合格国家标准通实验说明产品投入生产应
结
1制定正确制定焊接工艺参数利整焊接施工进程
2保证施工效率应选择正确方法设备
3保证产品合格实性选材时必须优原
4注重理实践相结合
致 谢
段时间查找整理总结终完成毕业文时表示学读书生涯结束生结束更新开始三年求学生涯老师父母亲友支持结束许辛苦时收获良
文交付际心情难静特感谢指导老师您出色学生您尊敬老师您治学严谨学生蔼亲您永远学典范文写作时老师您指导悉心点播常常感觉山重水复疑路柳暗花明村〞时感谢三年中教育老师学识渊博力营造良学气氛授鱼授渔您仅教学识促进步更置身知识海洋中潜移默化仅接受全新思维更树立宏伟目标
感谢父母养育恩回报没父母鼓励监督支持利完成文写作感恩情溢言表
学朋友言帮助请接受诚挚谢意
次感谢指导帮助良师益友文中引参考著作者谢谢
参考文献
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