1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)筒體制造工藝設(shè)計目 錄 TOC o 1-2 h z u 11333444455 2.3.1.鋼板的嬌平. 5 2.3.2鋼板的除銹. 6778999104工裝夾具.10101111115.2.2焊條干燥.11 5.2.3預(yù)熱.12 5.3焊接工藝.13 5.3.1縱縫焊接參數(shù).13 5.3.2點固焊.14 5.3.3縱縫焊接參數(shù).156焊接順序及注意事項.16結(jié)論.17致謝.2021 摘 要本次設(shè)計中的筒體，其殼板的材質(zhì)為16MnR，本文對其母材的焊接性做了簡要的分析，

2、并在此基礎(chǔ)上選擇了筒體焊前的預(yù)熱溫度，以及焊接方法和焊接材料。預(yù)熱溫度為120140，焊接方法為焊條電弧焊，焊條為E5015。筒板成形采取局部成形的方法。本文根據(jù)筒體上每條焊縫的不同特點，制定了了各條焊縫的具體焊接方法，并選擇了焊接工藝參數(shù)。筒體組裝、焊接之后，需要進行焊后處理，包括無損檢測，焊后熱處理，以及耐壓試驗等，本文也都進行了簡要的分析和說明，并介紹了相應(yīng)的處理方法和注意事項。關(guān)鍵詞：筒體；成形；組裝；焊接；引 言隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，焊接已成為機械制造等行業(yè)中一種越來越重要的加工工藝手段。目前，焊接已廣泛用于能源、石油化工、航空航天、原子能、海洋、交通等重大工程項目，同時亦遍及

3、工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。據(jù)報道，各工業(yè)發(fā)達國家用于焊接結(jié)構(gòu)件的鋼材占各國全年鋼產(chǎn)量的40%45%，可見焊接技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中占有何等重要的地位3。隨著焊接技術(shù)與材料工程技術(shù)以及計算機技術(shù)的研發(fā)與結(jié)合，近年來，國內(nèi)一些典型的焊接結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，并呈逐年遞增的趨勢。筒體就是其中的典型之一。目前，雖然我國的筒體制造業(yè)發(fā)展很快，但總體制造水平偏低，某些加工手段及工藝措施還相對保守。但是，其基本制造工藝還是比較穩(wěn)定的，所以筒體的制造技術(shù)應(yīng)該被廣泛的應(yīng)用，并在原基礎(chǔ)上有所突破創(chuàng)新。本次筒體制造工藝設(shè)計依據(jù)工廠設(shè)計圖紙和國家相關(guān)標準規(guī)定進行編制；設(shè)計目的是全面了解筒體的制造工藝，使所學(xué)到的焊接專業(yè)理論知識能夠

4、應(yīng)用到實際生產(chǎn)當中去，并最終完成畢業(yè)設(shè)計工作。在設(shè)計工作過程中，采取“邊設(shè)計，邊學(xué)習(xí)，邊調(diào)研，邊改進”的“四邊”原則，真正做到理論與實際相結(jié)合，力求達到學(xué)以致用，并為自己日后參加工作，奠定理論知識基礎(chǔ)，積累實際工作經(jīng)驗。筒體的概況1.1化學(xué)成分和力學(xué)性能殼板采用16MnR低碳低合金鋼，其化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表1和表2。表1 16MnR的化學(xué)成分%鋼號CSiMnPS16MnR0.200.200.601.201.600.0350.035表2 16MnR的力學(xué)性能鋼號板厚mm狀態(tài)SMPabMPa5%室溫沖擊功(AKVJ)16MnR3860正火2854906201927（橫向）1.2.焊接性分析根

5、據(jù)國際焊接學(xué)會（IIW）所采用的碳當量（CE）計算公式： （%） （1-1）將16MnR所含化學(xué)成分的相應(yīng)數(shù)值代入上式，計算其碳當量。通過計算得出，16MnR的碳當量CE=0.40%0.46%。當CE=0.40%0.60%，鋼的淬硬傾向逐漸增加8，所以16MnR屬于有淬硬傾向的鋼。但是，當CE不超過0.5%時，淬硬傾向尚不嚴重，焊接性較好，但隨板厚增加需要采取一定的預(yù)熱措施。筒體殼板厚為48mm，所以在焊接前，為避免出現(xiàn)裂紋，應(yīng)對其進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為120140。1.3.焊接方法與焊接材料焊接方法為焊條電弧焊。焊接材料如下：筒體主體焊接采用E5015焊條，筒體附件焊接采用E4303焊條，關(guān)于

6、焊條的具體要求見表3。表3 焊接材料表母材焊條規(guī)格烘干溫度時間筒體板16MnRE50155.0 4.03503801h平臺Q235AE43034.01001500.5h1.4.遵守的規(guī)范和標準國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程GB1501998鋼制壓力容器 筒體板的備料工藝2.1 備料根據(jù)設(shè)計圖紙，對每塊筒體板用計算機放大樣，根據(jù)放樣后的實樣，提出筒體板的備料計劃，要求備料筒體板的同時，要考慮到筒體焊接產(chǎn)品的試板用量，需復(fù)驗的材質(zhì)要求和安裝用胎具用量以及筒體板所需的工藝余量和加工余量等，并且應(yīng)盡量節(jié)省材料。筒體板的備料除外形尺寸必須準確無誤外，同時要求各項技術(shù)參數(shù)必須寫清楚，以便購料。

7、對于筒體附件的備料，要求各項技術(shù)參數(shù)，參照技術(shù)標準，相關(guān)圖紙?zhí)栆约皵?shù)量等必須明確、清晰。筒體板毛坯規(guī)格見表4。表4 筒體板的毛坯規(guī)格名稱材質(zhì)厚度/mm長度/m寬度/m數(shù)量供貨狀態(tài)板16MnR486.22.002正火對于筒體的一些標準附件，如開口銷、墊圈等，在選購時，要求購買的數(shù)量要多于圖紙上的規(guī)定數(shù)量，以便互換使用和方便維修。此外，筒體的焊接主要采用焊條電弧焊，所以要求準備足夠的E5015焊條，并按要求做好焊前準備及處理。2.2 材料復(fù)驗、入庫無論是筒體用鋼板，外購件以及焊材等必須按圖紙及相關(guān)技術(shù)標準進行原材料的復(fù)驗或外購件的進廠檢驗，確保原材料的各項性能指標符合要求后方可使用。對筒體殼用鋼板

8、的具體要求如下：鋼板幾何尺寸必須符合計劃要求，每塊筒體殼板均不得拼接，球殼板的材質(zhì)為16MnR（化學(xué)成分測定和力學(xué)性能試驗），并要求在正火狀態(tài)下供貨，厚度保證32mm，鋼板減薄量不得大于0.25mm，必須符合GB665496壓力容器用鋼板中的規(guī)定，并在交貨狀態(tài)下逐張進行超聲波檢測，按JB473094壓力容器無損檢測規(guī)定級為合格，并須在-19做V型缺口試驗，沖擊功不小于20J。當材料經(jīng)檢驗合格后，存入倉庫，并做好標記，妥善保管。2.3 鋼材的預(yù)處理鋼材的預(yù)處理包括鋼板的矯平和鋼板的表面除銹兩個方面。2.3.1鋼板的矯平鋼板在軋制、運輸、裝卸和堆放過程中，由于自重、支撐不當、或裝卸條件不良及其他原

9、因，可能會產(chǎn)生彎曲、扭曲、波浪及表面不平等變形。當這些變形超過一定程度時，會給尺寸的度量、劃線、剪裁及其他加工帶來困難，而且會影響到成形零件的尺寸和幾何形狀的精度，從而影響到裝配、焊接和整個產(chǎn)品的質(zhì)量5。所以，劃線、下料前必須進行鋼板的矯平。由于筒體制造所用鋼板厚度較厚，所以選用42009輥式中厚板矯平機進行矯平。其矯平原理如圖1所示，使板料通過矯平機上的上下兩列輥子之間，在輥子壓力的作用下，受到多次反復(fù)彎曲，整個鋼板得到均勻地伸長，使多重原始曲率逐步趨向一致變?yōu)閱我?，并不斷減小，最終得到矯平。為了提高矯平效果，可使輥間距離前后不等，前邊輥間距離較小，使鋼板產(chǎn)生較大的變形，以使彎曲均勻，而后面

10、的輥間距離較大，使鋼板的變形逐漸減小和平直，這樣一次通過便能達到矯平目的。圖1 42009輥式中厚板矯平機原理圖2.3.2鋼板的表面除銹鋼板的表面除銹采用噴丸的方法。噴丸是用高速噴出的壓縮空氣流帶出來的高速運動砂粒沖擊工件表面，打落鐵銹，使金屬表面形成均勻而較光潔的表面，并進一步釋放在鋼板中的殘余應(yīng)力。鋼材經(jīng)此清理，并經(jīng)噴涂保護底漆，烘干處理等工序后，既可保護鋼材在生產(chǎn)或使用過程中不再生銹，又不影響機械加工和焊接質(zhì)量。鋼板表面除銹選用GYX3M型鋼材預(yù)處理裝置。其技術(shù)特性參數(shù)見表5。該裝置進行鋼材預(yù)處理的具體工藝過程為：電磁吊上料輥道輸送預(yù)熱（4050）噴丸除銹清理丸料自動噴漆烘干（6070）

11、軌道輸送出料。表5 GYX-3M型鋼材預(yù)處理裝置技術(shù)數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)鋼板預(yù)處理規(guī)格/mm寬10003000，厚6600，長240012000焊件輸送速度v/m.min-1v=0.84，無級調(diào)速年處理量/t2000040000除銹等級SISO5 5900Sa2 1/2（A,B）涂膜等級/m1525筒體板的成形工藝3.1 一次號料因為筒體為雙曲面，是不可能在平面上精確展開的，所以筒體板一次精確下料困難很大，只能先近似展開，即下荒料，在壓制成形后再進行二次切割5。一次號料時，將所制作的劃線樣板放在用于制作球殼板的坯料上，在樣板輪廓線的基礎(chǔ)上，再向外四周分別擴展150mm,打上下料線。號料要求沿凈尺寸向四

12、周內(nèi)打檢查線，距凈尺線距離50mm（見圖2）。圖2 檢查線位置示意圖3.2 一次下料利用小車式直線氣割機（半自動切割機）按照鋼板毛坯上的下料線進行切割，若條件允許，且所切筒體板尺寸對稱，可采用兩臺半自動切割機分別沿筒體板兩側(cè)同時切割。一次下料前必須經(jīng)自檢、互檢、專檢三方確認后才能進行施工，并備有記錄。3.3 筒體板的壓形將一次切割后的球殼板用2000噸油壓機進行壓形，2000噸油壓機的技術(shù)參數(shù)見表6。壓形采取局部成形的方法（見圖3），局部成形屬于冷壓成形，坯料每壓一次后向前移動一段距離，注意要留有一定的壓延重疊面積，以保證曲率均勻一致，要求一次下壓量不要太大，應(yīng)緩慢壓至所規(guī)定的曲率嚴禁采用急劇

13、加工成形，在壓制過程中，用內(nèi)卡樣板檢查筒體板，合格后方可下胎。當筒體板弦長在2000mm以上時，檢查樣板弦長不得小于2000mm，當筒體殼板弦長小于2000mm時，檢查樣板的弦長不得小于筒體板的弦長。樣板筒體47.75mm。表6 2000噸油壓機技術(shù)參數(shù)液壓系統(tǒng)最高工作壓力31.5MPa快速下行速度100mm/s公稱壓力2000噸加壓下行速度23mm/s系統(tǒng)調(diào)定工作壓力25MPa提升速度80mm/s圖3 筒體板曲率允許偏差3.4 二次號料經(jīng)壓制合格后的筒體板下胎后，對其進行二次號料。二次號料時將劃線樣板放在已成形的筒體板上，根據(jù)筒體板的具體形狀和技術(shù)要求找出基準點和基準線，然后，再按照劃線樣板

14、的輪廓線和筒體板的基準線劃出其他必要的加工線，以保證劃線準確性。此外，部分筒體板需要進行鉆孔，為確定其準確位置和保證其正確的孔形，須在此時進行人孔的劃線號料。3.5 二次下料二次號料的筒體板經(jīng)自檢、互檢、專檢合格后方可下料切割，并且筒體板的二次切割須在特制的胎具上進行。此時凈尺時，同時將坡口按圖示要求開好（圖4）。坡口可采用半自動氣割機配專用靠模進行切割，切割時，要求割炬運動軌跡位于筒體板的圓弧上，并且要求切割坡口的垂直中心線須指向圓心。坡口加工后必須仔細檢查其面質(zhì)量和曲率。坡口表面應(yīng)符合下面的要求：平面度0.5mm；坡口表面熔渣和氧化皮須清楚干凈，并進行100%的滲透探傷檢測，不得有裂紋、夾

15、渣和分層等缺陷，按JB4730中的規(guī)定進行，合格級別不能低于級。此外，筒體板周邊100mm范圍內(nèi)按JB4730-9規(guī)定進行100%的磁粉和超聲檢測，磁粉檢測的缺陷累計長度按級驗收，超聲檢測按級驗收，檢測合格后的焊接坡口表面及其內(nèi)、外邊緣50mm的范圍內(nèi)，應(yīng)立即涂上專用于焊接坡口的可焊性防銹涂料，焊接時不必除去。圖4 筒體板的對接坡口3.6板的修形由于二次搬運、切割造成的筒體板回彈，必須進行筒體板的修形，用加填板的方法進行修整，直到滿足設(shè)計圖紙及施工規(guī)范的要求。當筒體板成形后的塑性變形超過3%時，應(yīng)按焊后熱處理規(guī)范進行熱處理。變形量按下式計算： （4-1） 式中：t板厚（mm）；Rt最終加工半徑

16、（mm）；R0加工前半徑（mm），平板時為無限大。4.工裝夾具小方塊均焊在球殼板外側(cè)，焊接位置距球殼板邊緣150mm，其相互間距按各帶焊縫長度和球殼板厚度而定，在5001500mm范圍內(nèi)。在帶支柱的赤道板上劃出中心線和定位線后，焊上定位塊和馬蹄形夾板。工裝夾具須焊接牢固，且四周焊滿。相關(guān)夾具示意圖見圖5。圖5 工裝夾具示意圖(a) 龍門夾具；(b) 小方塊；(c) 馬蹄形夾板；(d) 定位塊5.焊接工藝5.1 施焊環(huán)境當施焊環(huán)境出現(xiàn)下列任一情況，且無有效防護措施時，嚴禁施焊。雨天及雪天；風(fēng)速超過8m/s，相當于級風(fēng)；環(huán)境溫度在-5以下；相對濕度在90%以上。尤須指出，焊接環(huán)境溫度和相對濕度在距

17、筒體表面5001000mm處測得。5.2 焊前準備5.2.1焊接工藝評定焊接前，應(yīng)按國家標準鋼制壓力容器焊接工藝評定GB4708進行焊接工藝評定，并且應(yīng)按立焊和橫焊兩種焊接位置分別評定。然后做出有效的焊接工藝評定報告。5.2.2焊條的干燥焊條貯存應(yīng)保持干燥，相對濕度不得大于60%，焊條使用前應(yīng)按要求進行烘干，對于E5015焊條，烘干溫度為350380，烘干時間為1h；對于E4315和E4303焊條，烘干溫度為100150，烘干時間為0.5h。烘干后的焊條應(yīng)保存在100150的恒溫箱中，藥皮應(yīng)無脫落和明顯裂紋。焊條在保溫筒內(nèi)不宜超過4h,超過后應(yīng)按原烘干規(guī)范重新烘干，重復(fù)烘干的次數(shù)不應(yīng)超過兩次。

18、5.2.3預(yù)熱焊前對筒體板進行預(yù)熱，預(yù)熱的目的是：減緩焊接接頭加熱時溫度梯度及冷卻速度，適當延長在800500區(qū)間的冷卻時間，改善焊縫金屬和熱影響區(qū)的顯微組織，從而減少和避免產(chǎn)生淬硬組織，有利于氫的逸出，可防止冷裂紋的產(chǎn)生4。熱源采用液化石油氣，定位焊和臨時焊縫采用點狀加熱器，筒體焊縫采用條狀加熱器，且應(yīng)放在焊縫小坡口的一側(cè)。注意應(yīng)保證加熱的均勻性，預(yù)熱溫度為120140，實測溫度不得低于120。溫度的測量點在距焊縫中心50mm處，兩側(cè)對稱測量。在整個焊接過程中應(yīng)保持此溫度。預(yù)熱寬度為焊縫中心線兩側(cè)各3倍板厚，為144150mm。預(yù)熱長度須在施焊長度兩端各延伸150mm以上。拘束度較高的焊縫節(jié)

19、點（如人孔、接管）或環(huán)境溫度低于5時，應(yīng)采用較高的預(yù)熱溫度，且適當擴大預(yù)熱范圍。5.3.焊接工藝 5.3.1 1.坡口加工 內(nèi)筒縱縫坡口 內(nèi)筒體壁厚為32mm,開X形對坡口，坡口形狀如圖所示。2.內(nèi)同環(huán)坡口 內(nèi)筒壁厚為32mm，開X形坡口，其坡口形狀如圖所示。5.3.2縱縫焊接工藝參數(shù)1.點固焊 點固焊筒節(jié)卷制完成后，為了防止在搬運和焊接過程中變形過大應(yīng)該先進行點固焊。將卷好的筒節(jié)放在滾加上，然后用螺旋拉緊器來調(diào)節(jié)錯變量及間隙的大小，調(diào)整到合適位置，采用焊條電弧焊在筒節(jié)內(nèi)側(cè)進行點固。點固焊接參數(shù)如圖7，夾套筒節(jié)點固焊接參數(shù)如圖8。點固焊接參數(shù)7焊條型號焊條直徑mm焊接電流 A電流種類焊縫長度m

20、m 間隔長度mmE50155220直流反接50220夾套筒節(jié)點固焊接參數(shù)8焊條型號焊條直徑mm焊接電流 A電流種類焊縫長度mm 間隔長度mmE43035190200直流反接50200-2. 縱縫焊接工藝參數(shù) 筒縱縫采用埋弧焊和焊條自動焊接，先焊內(nèi)焊縫。用埋弧焊小車進行焊接。才有雙面埋弧焊進行焊接。焊絲的伸長度為40mm.。內(nèi)筒縱縫焊接工藝參數(shù)見下表9，夾套縱縫焊接參數(shù)見下表10。焊縫焊接材料焊絲直徑mm焊接電流A焊接電壓V焊接速度cm/min內(nèi)側(cè)H08MnA+HJ4314380420303240外側(cè)400440303240內(nèi)筒縱縫焊接工藝參數(shù)9焊縫焊接材料焊絲直徑mm焊接電流A焊接電壓V焊接速

21、度cm/min內(nèi)側(cè)H08A+HJ4314380420303240外側(cè)400440303240夾套縱縫焊接參數(shù)106.焊接順序總的焊接順序是：先焊縱縫，后焊環(huán)縫；先焊大坡口面焊縫，后焊小坡口面焊縫。7.焊接注意事項坡口處理。焊前將坡口表面和兩側(cè)至少20mm范圍內(nèi)的油污、水分及其他有害雜質(zhì)清除干凈。所有焊縫施焊前，均須對施焊處坡口及邊緣進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為120140。焊接方法。所有焊縫全部采用焊條電弧焊，焊機選用ZXG - 400型弧焊整流器。焊條選用E5015焊條。焊工布置。要求對稱均勻分布焊工，所有焊工應(yīng)在統(tǒng)一指揮下同步施焊。其具體要求詳見后面各條焊縫的焊接工藝。焊接要點。焊接時，引弧和熄弧

22、都應(yīng)在坡口焊道上。所有焊縫焊接時，均采用短弧操作，盡量控制電弧電壓，使其穩(wěn)定。每段焊縫應(yīng)一次連續(xù)焊完，如有特殊情況需中斷時，則第一次焊接的層數(shù)不得少于兩層。再次施焊前，必須仔細檢查，確認無誤后方可按原工藝要求繼續(xù)施焊，每一層的接頭至少錯開50mm。層間溫度。在焊接過程中，層間溫度不應(yīng)低于120。焊接線能量控制。根據(jù)焊接工藝評定報告，提出合理的線能量應(yīng)用范圍，并應(yīng)反映在焊接工藝規(guī)程中。在施焊過程中，應(yīng)對每個焊工進行實際線能量的測定。為了控制起來簡便，應(yīng)用每根焊條應(yīng)焊接的最小焊縫長度來控制焊接線能量。角變形控制。采用多層多道焊，焊接時焊條不作橫向擺動，線能量應(yīng)控制在盡可能小的范圍內(nèi)。當單面焊后發(fā)現(xiàn)

23、角變形超差時，應(yīng)根據(jù)超差的具體情況，在焊縫反面清根時，可適當增加清根的深度和寬度，以使后續(xù)焊的焊縫產(chǎn)生一定的反變形，把棱角控制在允許偏差范圍內(nèi)3。碳弧氣刨清根和打磨。焊縫焊接和返修時，焊縫背面的清根及缺陷的清除采用碳弧氣刨及機械去除的方法。碳弧氣刨的電源采用直流電，反接法。壓縮空氣壓力為0.40.6MPa，壓縮空氣流量為180L/min，必須配置水分離器和過濾裝置，嚴格限制壓縮空氣中所含水分和油脂。刨槽成形應(yīng)為U形，表面平齊。碳弧氣刨后用砂輪修整刨槽，去除滲碳層，使銳角圓滑過渡，使坡口寬窄均勻。對坡口作滲透檢測，驗明有無裂紋、夾渣等缺陷。消氫處理。為了使氫充分逸出，防止延遲裂紋，筒體板以及嵌入

24、式接管與筒體殼的對接焊縫，焊后須立即進行后熱消氫處理，后熱溫度為200250，后熱時間為0.51h。加熱方法與預(yù)熱相同。具體要求如下：1.焊接位置要求立焊。2.焊接時，各層之間要錯開2030mm，防止接頭在一個斷面上。3.先焊大坡口面第一層焊縫，焊接時背面成形，盡可能焊透。4.焊接封面層焊縫時，要注意焊條運條要到位，以免產(chǎn)生咬肉現(xiàn)象。5.大坡口面焊完后，采用碳弧氣刨清根，檢查合格后再焊接小坡口面焊縫。6.焊接小坡口面時，注意不要產(chǎn)生未熔合或未焊透現(xiàn)象。7. 無損檢測筒體焊縫經(jīng)外觀檢查合格后，按要求進行無損檢測。要求檢測人員必須持有有效期內(nèi)的無損探傷資格證，并且探傷經(jīng)驗豐富。 7.1.1射線和超聲檢測筒體上的所有對接焊縫，須進行100%的射線檢測，按JB4730-94中級為合格，并且須進行20%的超聲波復(fù)驗，按JB4730-94中級為合格。7.2 焊后整體熱處理筒體經(jīng)無損檢測合格后，須進行整體消除應(yīng)力熱處理。由于筒體的體積龐大，無法在熱處理爐內(nèi)進行消除應(yīng)力熱處理，所以采用內(nèi)燃加熱法對罐進行整體熱處理。此