焊接工藝課程設(shè)計報告

1、目 錄1塔立式煤氣爐的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析21.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析22母材性能分析52.1母材化學(xué)成分及力學(xué)性能分析 52.2母材焊接性分析 53塔立式煤氣爐的工藝流程圖及鋼板復(fù)檢53.1 工藝流程圖、鋼板復(fù)檢54零件的下料64.1 筒節(jié)的下料64.2 封頭的下料64.3其他部件 75筒節(jié)的卷制及封頭的壓制成型95.1 卷板的質(zhì)量控制 95.2 影響封頭成型的主要因素 106裝配、焊接工藝116.1 工件的定位原理116.2 定位器116.3 工件的定位方法126.4 定位焊126.5 筒節(jié)的縱縫裝配136.6 環(huán)縫的組裝136.7 縱縫裝配焊接156.8 筒節(jié)間的環(huán)縫焊接166.9 封頭拼接焊接工藝1

2、6 6.10附件裝配焊接. 6.11焊后熱處理.7焊后檢驗187.1 焊接檢驗程序的設(shè)計原則187.2 X射線檢測187.3 水壓試驗187.4 氣壓試驗21參考文獻(xiàn)23摘 要在查閱大量資料和現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)后，對5000塔立式煤氣爐的生產(chǎn)制造過程進(jìn)行了全面的了解。并且測繪設(shè)計出了煤氣爐的圖紙。本文制定了5000塔立式煤氣爐的制造工藝，其中有產(chǎn)品的選料，選用焊接性好的Q235A；產(chǎn)品的下料，采用數(shù)控火焰切割機(jī)床等設(shè)備；零部件的成型加工，如角鋼的彎曲采用熱加工火焰加熱并錘擊，煤氣爐筒節(jié)的加工采用冷加工在卷板機(jī)上完成等；總體的裝配，采用專用的胎夾具進(jìn)行裝配；最后的整體裝配的焊接，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊

3、、埋弧焊等；焊后檢驗等。提高煤氣爐裝配的效率，從而提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：5000塔立式煤氣爐；制作工藝及流程；焊接裝配工藝；焊后檢驗1 塔立式煤氣爐的制作工藝1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析本塔立式煤氣爐的主材料為Q235，該產(chǎn)品的部件主要由爐體、爐頂、接管法蘭、支座、管板、彎管、斜管、蒙板等組成。煤氣爐內(nèi)徑=2850mm，壁厚10mm，煤氣爐筒體長度L=10700mm,煤氣爐上端接有彎管與測溫管相連。結(jié)構(gòu)簡圖見下圖1，設(shè)計的技術(shù)參數(shù)見下表1。表1 球罐設(shè)計參數(shù)設(shè)計壓力Mpa0.4焊縫接頭系數(shù)0.85凈質(zhì)量Kg1135使用溫度140160NDT比例100%充水質(zhì)量Kg22735設(shè)計溫度0200腐蝕裕

4、度mm1.5地震烈度7（遠(yuǎn)震）介質(zhì)名稱氧氣水壓試驗壓力MPa0.5基本雪壓N/m2550 全容積m313.6受熱面積25.2容器類別II圖1 塔立式煤氣爐主視圖1.1.1筒體 筒體的作用是提供工藝所需的承壓空間，是壓力容器最主要的受壓元件之一，其內(nèi)直徑和容積往往需要由工藝計算確定。圓柱形筒體（即圓筒）和球形筒體是工程中最常用的筒體結(jié)構(gòu)。筒體直徑較?。ㄒ话阈∮?00mm）時，圓筒可用無縫鋼管制作，此時筒體上沒有縱焊縫；直徑較大時，可用鋼板在卷板機(jī)上卷成圓筒或用鋼板在水壓機(jī)上壓制成兩個半圓筒，在用焊縫將兩者焊接在一起，形成整圓筒。由于該焊縫的方向和圓筒的縱向（即軸向）平行，因此稱為縱向焊縫，簡稱縱

5、焊縫。若容器的直徑不是很大，一般只有一條縱焊縫；隨著容器直徑的增大，由于鋼板幅面尺寸的限制，可能有兩條或兩條以上的縱焊縫。另外，長度較短的容器可直接在一個圓筒的兩端連接封頭，構(gòu)成一個封閉的壓力空間，也就制成了一臺壓力容器外殼。但當(dāng)容器較長時，由于鋼板幅面尺寸的限制，也就需要先用鋼板卷焊成若干段筒體（某一段筒體稱為一個筒節(jié)），再由兩個或兩個以上的筒節(jié)組焊成所需長度的筒體。筒節(jié)與筒節(jié)之間、筒體與端部封頭之間的連接焊縫，由于其方向與筒體軸向垂直，因此稱為環(huán)向焊縫，簡稱環(huán)焊縫。由于本設(shè)計的罐體直徑較大，應(yīng)采用鋼板卷制后焊接。除此之外，由于容器的長度較長，需要用鋼板卷焊成若干個筒節(jié)，再組裝焊接成所需要長

6、度的筒體。1.1.2封頭 封頭是容器的一個部件，是以焊接方式連接筒體。根據(jù)幾何形狀的不同，可分為球形、橢圓形、碟形、球冠形、錐殼和平蓋等幾種，其中球形、橢圓形、碟形、球冠型封頭又統(tǒng)稱為凸形封頭。在焊接上分為對焊封頭，承插焊封頭。用于各種容器設(shè)備，如儲罐、換熱器、反應(yīng)釜、鍋爐和分離設(shè)備等。封頭是壓力容器上的端蓋，是壓力容器的一個主要承壓部件。所起的作用是密封作用封頭焊好了之后是不可以再拆卸的。與之配套的管件有壓力容器、管道、法蘭盤、彎頭、三通、四通等產(chǎn)品。本罐體的封頭屬于凸形封頭中的橢圓形封頭。起到封閉和承壓作用。1.1.3法蘭 法蘭按其所連接的部分分為管法蘭和容器法蘭。用于管道連接和密封的法蘭

7、叫管法蘭，用于容器頂蓋與筒體連接的法蘭叫容器法蘭。法蘭與法蘭之間一般加密封元件，并用螺栓連接起來。1.1.4支座此產(chǎn)品的支座為鞍式支座，主要作用是支承容器2 母材性能分析Q235是隸屬熱軋鋼范疇，是我國于20世紀(jì)50年代研制生產(chǎn)和應(yīng)用最廣泛的熱軋鋼，屈服強(qiáng)度為235MPa的低合金鋼大多屬于熱軋鋼，是靠合金元素錳的固溶強(qiáng)化獲得高強(qiáng)度。熱軋鋼通常為鋁鎮(zhèn)靜的細(xì)晶粒鐵素體+珠光體組織的鋼，一般在熱軋狀態(tài)下使用。Q235鋼的主要化學(xué)成分如表2示,Q235鋼的力學(xué)性能如表3所示。2.1 母材化學(xué)成分及力學(xué)性能分析表2 Q235鋼的主要化學(xué)成分鋼號化學(xué)成分（%）CSiMnSPQ235A0.140.220.3

8、00.300.650.0500.045Q235B0.120.200.30 0.300.6700.0450.045Q235C0.180.300.350.800.0400.040Q235D0.170.350.350.800.0400.035表3 Q235材料力學(xué)性能鋼號板厚/mm熱處理狀態(tài)力學(xué)性能沖擊韌性抗拉強(qiáng)度b/MPa屈服點(diǎn)s/MPa伸長率5（%）180彎曲試驗溫度/沖擊功Aku/JQ23512-20熱軋375-46023526d=2a+2027（橫向）注：d=彎心直徑 a=試樣厚度2. 2 母材的焊接性分析由于低碳鋼含碳量低，錳、硅含量也少，所以，通常情況下不會因焊接而產(chǎn)生嚴(yán)重硬化組織或淬火

9、組織。低碳鋼焊后的接頭塑性和沖擊韌度良好，焊接時，一般不需預(yù)熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織，整個焊接過程不必采取特殊的工藝措施，焊接性優(yōu)良。1)裂紋問題熱裂紋：熱軋鋼一般含碳量較低，而含錳量較高，因此它們Mn/S比較大，具有良好的抗熱裂性能。正常情況下焊縫中不會出現(xiàn)熱裂紋，但當(dāng)材料成分不合格或有嚴(yán)重偏析，使碳、硫含量偏高，Mn/S比偏低，易出現(xiàn)熱裂紋。錳在鋼種可與硫形成硫化錳，減少了硫的有害影響，增強(qiáng)了鋼的抗熱裂性能。冷裂紋：鋼材冷裂紋主要取決于鋼材的淬硬傾向，而剛才的淬硬傾向又主要取決于它的化學(xué)成分。熱軋鋼由于含有少量合金元素，其碳當(dāng)量比低碳鋼碳當(dāng)量略高些，所以這種鋼淬

10、硬傾向比低碳鋼要大些，而且隨鋼材強(qiáng)度級別的提高，合金元素的增加，它的淬硬傾向逐漸增大，應(yīng)根據(jù)接頭形式和鋼材厚度來調(diào)整線能量、預(yù)熱和后熱溫度，以控制熱影響區(qū)的冷卻速度，同時降低焊縫金屬的含氫量等措施，防止冷裂紋的產(chǎn)生。再熱裂紋：從鋼材的化學(xué)成分考慮，由于熱軋鋼中不含強(qiáng)碳化物形成元素，因此對再熱裂紋不敏感，而且還可以通過提高預(yù)熱溫度和焊后立即后熱等措施來防止再熱裂紋的產(chǎn)生。2)脆化問題過熱區(qū)脆化：熱軋鋼焊接時近縫區(qū)中被加熱到100以上粗晶區(qū)，易產(chǎn)生晶粒長大現(xiàn)象，往往會承受不住應(yīng)力的作用而破壞。防止過熱區(qū)脆化的措施是提高冷卻速度，尤其是提高奧氏體最小穩(wěn)定性范圍內(nèi)的冷卻速度，縮短在這一溫度區(qū)間停留時間

11、，減少或防止奧氏體組織的出現(xiàn)，以提高鋼的沖擊韌度，而且為防止過熱區(qū)粗晶脆化，也不宜采用過大線能量。熱應(yīng)變脆化：熱應(yīng)變脆化是由于焊接過程中熱應(yīng)力產(chǎn)生塑性變形使位錯增殖，同時誘發(fā)氮碳原子快速擴(kuò)散聚集在位錯區(qū)，出現(xiàn)熱應(yīng)變脆化。3 塔立式煤氣爐制作工藝流程塔立式煤氣爐工藝流程如圖2所示。圖2 塔立式煤氣爐制作工藝流程圖鋼板復(fù)檢是為了檢驗所用的鋼材是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，材料相關(guān)的技術(shù)要求，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和等級標(biāo)準(zhǔn)，罐體主要檢驗以下幾個方面：鋼號、化學(xué)成分、力學(xué)性能、形狀。表面情況和內(nèi)部缺陷等。4零件的下料4.1筒節(jié)下料1）鋼材的復(fù)檢按照GB1591-88,GB6654-86標(biāo)準(zhǔn)對原材料（鋼板、鋼帶、鋼管、型材和鍛

12、件等）尺寸偏差、表面質(zhì)量、化學(xué)成分、材料性能、交貨狀態(tài)和其它實驗結(jié)果等進(jìn)行控制驗收。鋼板表面不許有裂紋、氣泡、折疊、夾雜、結(jié)疤和壓入氧化鐵皮、鋼板不得有分層。鋼材必須附有質(zhì)量證明書，質(zhì)檢部門應(yīng)按質(zhì)量證明書對鋼材進(jìn)行驗證，必要時需進(jìn)行復(fù)檢。當(dāng)圖樣和工藝另有要求時，按圖樣和工藝要求進(jìn)行復(fù)驗。材料復(fù)驗取樣的方法和數(shù)量按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。材料化學(xué)成分一般按爐號、力學(xué)性能按批號取樣復(fù)驗。2）板材預(yù)處理對于吊裝、運(yùn)輸、堆放等造成變形的鋼材，其偏差如大于允許偏差時，使用前首先進(jìn)行矯正。對于板材的局部不平度，使用長度為1m的平尺檢查,在任意 1 范圍內(nèi),當(dāng)鋼板厚度14mm時,間隙應(yīng)1mm; 當(dāng)鋼板厚度14mm時,

13、間隙1.5mm;否則使用平板機(jī)矯正。對于型鋼，如角鋼、工字鋼等，采用拉線法、線墜、直尺測量，對其彎曲、翼緣傾斜、扭曲等進(jìn)行控制，矯正方法可使用火焰矯正和壓力機(jī)矯正。10mm的板材的矯平，矯直可在5-11輥的輥式矯直機(jī)上進(jìn)行。鋼板越薄，其不平整度往往越大，實際生產(chǎn)時進(jìn)行校正所用的工作輥數(shù)也越多。鋼板表面有銹蝕，麻點(diǎn)，劃痕時，其深度不得大于剛才厚度負(fù)允許值的1/2。鋼材表面的銹蝕等級可參考現(xiàn)行國標(biāo)GB8923.表面清理可采用機(jī)械法：噴砂、拋丸、平動風(fēng)砂輪、鋼絲刷等方法。3）下料前尺寸計算外筒體規(guī)格為：DN1600，即筒體內(nèi)徑為2850mm,板厚為10mm。由于考慮到筒體卷制中，內(nèi)壁受到壓縮、外壁受

14、到拉伸，只有中間面線長保持不變，因而筒體下料按中徑計算。即中徑為：內(nèi)徑+單面壁厚。下料展開圖如圖3所示圖3 筒體下料展開圖考慮到下料過程中需要留取的機(jī)加工余量，長寬號料允差以及刨削余量的條件下，下料前筒體展開的長度計算公式，如下： （1-1）=3.14（2850+10）+10=8990.4mm。式中：L-筒體毛坯展開長度,mm；D-容器的公稱直徑,mm；-容器壁厚,mm；S-加工余量（包括切割余量，刨邊余量和焊接收縮量等）,mm；說明：由于所要求設(shè)計的煤氣爐筒節(jié)總長度為2890mm，根據(jù)上面的計算得出下料尺寸2890mm8991mm，還要考慮刨邊和余量。（內(nèi)筒體照此處理）4）下料方式由于所設(shè)計

15、的反應(yīng)罐筒體材料為Q235,采用數(shù)控或小車式氧乙炔切割，但當(dāng)鋼板較薄、余量不多切割后易產(chǎn)生變形時也采用數(shù)控等離子切割機(jī)放水切割。剪切、切割后相對于檢查線偏差為1mm。5）坡口切割與刨邊氧乙炔切割坡口。板切割后坡口表面不得有溝槽和缺肉，不得有氧化鐵等雜物。應(yīng)均勻光滑,坡口鈍邊允差為1mm，角度允差為2.5。切割的坡口必須磨去氧化層、滲碳層、淬硬層，直至露出金屬光澤。由于是低碳鋼材料，坡口均采用刨邊機(jī)。需削薄處理的筒節(jié)鋼板不得在鋼板未圈圓的情況下采用刨邊機(jī)削薄。坡口鈍邊允差為1mm，角度允差為2.5。需進(jìn)行坡口探傷的板料其坡口探傷前，須進(jìn)行表面打磨，直至露出金屬光澤。4.2封頭的下料1）鋼材的復(fù)檢

16、按照GB1591-88,GB6654-86標(biāo)準(zhǔn)對原材料（鋼板、鋼帶、鋼管、型材和鍛件等）尺寸偏差、表面質(zhì)量、化學(xué)成分、材料性能、交貨狀態(tài)和其它實驗結(jié)果等進(jìn)行控制驗收。鋼板表面不許有裂紋、氣泡、折疊、夾雜、結(jié)疤和壓入氧化鐵皮、鋼板不得有分層。鋼材必須附有質(zhì)量證明書，質(zhì)檢部門應(yīng)按質(zhì)量證明書對鋼材進(jìn)行驗證，必要時尚需進(jìn)行復(fù)檢。當(dāng)圖樣和工藝另有要求時，按圖樣和工藝要求進(jìn)行復(fù)驗。材料復(fù)驗取樣的方法和數(shù)量按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。材料化學(xué)成分一般按爐號、力學(xué)性能按批號取。2）板材預(yù)處理對于吊裝、運(yùn)輸、堆放等造成變形的鋼材，其偏差如大于允許偏差時，使用前首先進(jìn)行矯正。對于板材的局部不平度，使用長度為1m的平尺檢查,在

17、任意 1范圍內(nèi),當(dāng)鋼板厚度14mm時,間隙應(yīng)1mm; 當(dāng)鋼板厚度14mm時,間隙1.5mm;否則使用平板機(jī)矯正。對于型鋼，如角鋼、工字鋼等，采用拉線法、線墜、直尺測量，對其彎曲、翼緣傾斜、扭曲等進(jìn)行控制，矯正方法可使用火焰矯正和壓力機(jī)矯正。10mm的板材的矯平，矯直可在511輥的輥式矯直機(jī)上進(jìn)行。鋼板越薄，其不平整度往往越大，實際生產(chǎn)時進(jìn)行校正所用的工作輥數(shù)也越多。鋼板表面有銹蝕，麻點(diǎn)，劃痕時，其深度不得大于剛才厚度負(fù)允許值的1/2.鋼材表面的銹蝕等級可參考現(xiàn)行國標(biāo)GB8923.表面清理可采用機(jī)械法：噴砂、拋丸、平動風(fēng)砂輪、鋼絲刷等方法。3）下料前尺寸計算所設(shè)計的煤氣爐封頭尺寸為：EHA282

18、8，即公稱直徑為d=2828mm，厚度為10mm，通過查閱JB-T4746-2002鋼制壓力容器用封頭標(biāo)準(zhǔn)得直邊高度為50mm，封頭中性層厚度為408，封頭展開后的直徑,如 （1-2） =1.22828+250+10 =3505mm。 式中：D-封頭展開后的直徑,mm；d-封頭的公稱直徑,mm；h-直邊高度,mm；S-加工余量（包括切割余量，刨邊余量和焊接收縮量等）,mm；4）下料方式所設(shè)計的封頭材料為Q235，采用小車式氧乙炔切割。5）坡口加工焊接坡口應(yīng)根據(jù)工藝條件選用標(biāo)準(zhǔn)坡口。采用X型坡口。如圖5所示。 邊緣加工方法有機(jī)械切削、熱切割坡口加工兩大類。 產(chǎn)品采用氧乙炔切割方法制備坡口，對影響

19、焊接質(zhì)量的表面層，應(yīng)用冷加工法去除。 焊接坡口應(yīng)保持平整，不得有裂紋、分層、夾渣等缺陷。坡口表面及兩側(cè)（焊條電弧焊10mm,埋弧焊、氣體保護(hù)焊各20mm,電渣焊40mm）應(yīng)將水、鐵銹、油污、積渣和其它有害雜質(zhì)清理干凈。切割下料后，再下一環(huán)節(jié)開始前要進(jìn)行尺寸復(fù)查。 圖4 坡口加工方式4.3其他部件1）號料按設(shè)計圖紙和標(biāo)準(zhǔn)圖選用材料，預(yù)焊件墊板材料應(yīng)與殼體材料相同。按設(shè)計圖紙、標(biāo)準(zhǔn)圖，根據(jù)展開尺寸，將預(yù)焊件墊板套裁到一張板上，一次號出并留出切割余量。按設(shè)計圖紙、標(biāo)準(zhǔn)圖，根據(jù)展開尺寸，進(jìn)行內(nèi)外件的號料，劃出相應(yīng)部件的倒角、內(nèi)外圓弧、圓角。角鋼、工字鋼、槽鋼型拼焊加強(qiáng)（保溫）圈號料時，考慮焊接收縮，內(nèi)

20、外圓直徑須同步放大10mm，以保證最終尺寸。預(yù)留切割余量2-5mm。2）下料剪切、切割下料。按設(shè)計圖紙、標(biāo)準(zhǔn)圖保證倒角、內(nèi)外圓弧、圓角。剪切面允許有深度1mm的磕痕和厚度0.5mm的毛刺。切割后，材料表面均勻光滑，不得有氧化鐵等雜物，不得有溝槽、缺肉等缺陷。3）具體操作a.法蘭：按圖紙尺寸及排板要求劃線，內(nèi)外徑預(yù)5-8mm機(jī)加余量；分瓣拼焊時按4瓣劃線。按線下料按線下料；同時下試板、引弧板、滅弧板。b.管蓋：按圖紙尺寸及排板要求劃線，內(nèi)外徑預(yù)留8mm機(jī)加余量；按線下料。c.管板：按圖紙尺寸及排板要求劃線，內(nèi)外徑預(yù)留10mm機(jī)加余量；庫管員作好材料標(biāo)記移植，檢驗員檢查確認(rèn)后，按線下料。5 筒節(jié)的

21、卷制及封頭的壓制成型鋼材的卷制是對已經(jīng)按尺寸要求剪裁下料，并經(jīng)邊緣加工后的板材實施彎曲的工藝方法。它是在卷板機(jī)上，利用工作輥相對位置變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，對坯料進(jìn)行連續(xù)彎曲加工，是焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中圓筒形、錐形等工件的主要加工方式。鋼材冷彎曲加工時，應(yīng)符合下列規(guī)定：其變形率5%，鋼板的最小彎曲半徑R25S（為板厚)；對壓力容器而言，2.%3%。否則，必須在加熱狀態(tài)下進(jìn)行。通常當(dāng)D/40時，可在冷態(tài)下進(jìn)行，當(dāng)D/40時，必須熱彎。根據(jù)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程之規(guī)定： 當(dāng)?shù)吞间摵蚎235B板厚0.03Dg、低合金鋼板厚0.025Dg（Dg為工件的公稱直徑）時；可采用冷彎方法，否則應(yīng)進(jìn)行熱彎的方法。當(dāng)彎曲厚度

22、較大，或曲率半徑較小時，要想按要求的曲率進(jìn)行彎曲加工，而又不致使材料受損，保證其彎曲質(zhì)量，就必須采用熱彎曲加工。注：鋼板熱彎曲時，除特殊需要，經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)外，同一部位的加熱次數(shù)不得超過二次(可加熱二次)。主要工序步驟有：鋼板的預(yù)彎、對中、卷圓、矯圓。5.1 卷板質(zhì)量的控制鋼板卷制的質(zhì)量控制，除按工藝要求、正確的選擇加工方法和工藝規(guī)范、正確的施焊外，還要注意防止各種缺陷的產(chǎn)生，以及對已經(jīng)產(chǎn)生的缺陷加以排除。鋼板長度4992mm，寬度2512mm。（1）外形缺陷 由材料性能、規(guī)格、下料精度、焊接質(zhì)量、操作方式及工藝規(guī)范的差異所引起的筒節(jié)形狀和尺寸產(chǎn)生的誤差。（2）表面壓傷 在工件表面和輥子之間

23、存在的氧化皮和其他夾雜物，造成表面壓傷，特別是熱卷和熱矯時，氧化皮的危害尤為嚴(yán)重，為此應(yīng)采取相應(yīng)的措施。（3）卷裂 由于冷卷硬化，粗晶組織，應(yīng)力集中及各種脆性條件引起材料塑性變壞，導(dǎo)致卷裂，具體注意事項之前已寫到，這里不再重復(fù)。5.2 影響封頭成形質(zhì)量的主要因素影響封頭壁厚變化的因素有：1）材料強(qiáng)度越低，壁厚變薄量越大。2）變形程度越大，封頭底部越尖，壁厚變薄量越大。3）上、下模間隙越小或下模圓角越小，壁厚變薄量越大。4）壓邊力過大或過小，壓制溫度超高，都會導(dǎo)致壁厚減小。5）潤滑情況越好，則壁厚變薄的薄越??；6）加熱溫度越高，則壁厚變薄量越大；7）壓邊力越大，則壁厚變薄量越嚴(yán)重；8）封頭成形質(zhì)

24、量檢查方法如圖4所示。圖5 封頭成形質(zhì)量檢查方法6 裝配、焊接工藝在焊接結(jié)構(gòu)制造中，裝配是整個工藝的重要工序，它占全部加工時間的30%40%，裝配對焊接產(chǎn)品質(zhì)量影響極大，因此在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中，正確地設(shè)計、選用各種工裝夾具將工件準(zhǔn)確定位并夾緊，用各種變位機(jī)械實現(xiàn)焊件、焊機(jī)或焊工位置改變的機(jī)械化、自動化，可大大縮短裝配、焊接時間，保證產(chǎn)品的裝配精度和焊接質(zhì)量，充分發(fā)揮焊接設(shè)備能力，擴(kuò)大其使用范圍。6.1 工件的定位原理任何空間的鋼體未被定位時都具有六個自由度，即沿三個互相垂直的坐標(biāo)軸的移動和繞這三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動。因此，要使零件（一般可視為剛體）在空間具有確定的位置，就必須約束其六個自由度。為要限制

25、零件在空間的六個自由度，至少要在空間設(shè)置六個定位點(diǎn)與零件接觸。以六個定位點(diǎn)來限制零件在空間的自由度，以求得完全確定零件的空間位置，稱為“六點(diǎn)定位規(guī)則”。6.2 定位器定位器是將待裝配零件在裝焊夾具中間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板、支撐釘、定位銷、定位槽、V形鐵和定位樣板等。定位器是保證待裝配零件之間保持正確的相對位置的重要元件，因此定位器首先應(yīng)按高精度加工，保證在夾具體上的安裝精度。裝焊夾具在使用前，應(yīng)按規(guī)定的程序校驗定位器與基準(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，并與焊件表面接觸。因定位器工作面易磨損，應(yīng)采用硬度

26、較高的鋼材制作。6.3 工件的定位方法根據(jù)零件的具體情況，選取零件的定位方法。根據(jù)定位方法的不同可分為如下幾種：劃線定位、樣板定位、定位元件定位、胎卡具定位。本次設(shè)計選用胎卡具定位。6.4定位焊定位焊是用來固定各焊接零件之間的相對位置以保證焊件得到正確的幾何形狀和尺寸而進(jìn)行的焊接。裝配定位焊要求：裝配間隙不能過大，盡量避免強(qiáng)力裝配定位，為防止定位焊焊縫裂開，要求定位焊焊縫應(yīng)有足夠的長度，定位焊選用焊接時同類型的焊接材料，也可選用強(qiáng)度等級稍低的焊接材料。定位焊應(yīng)在-5度以上進(jìn)行，當(dāng)氣溫低于-5時，應(yīng)稍加預(yù)熱，溫度在-5以上。定位焊間距要小，采用較大的電流和較慢的焊速7 因定位焊為斷續(xù)焊，焊件溫度

27、比正常焊接時要低，熱量不足容易產(chǎn)生未焊透，故定位焊電流應(yīng)比焊接電流大10%15%，特別注意定位焊后應(yīng)盡快進(jìn)行焊接避免中途停頓和間隔時間過長。本設(shè)計定位焊工藝參數(shù)如表4所示。表4 定位焊工藝參數(shù)板厚（mm）選用焊條直徑（mm）采用焊條電流（A）電源設(shè)備83.2E4303150直流ZXG-300 定位焊縫的參考尺寸如表5所示。表5定位焊縫參考尺寸焊件厚度（mm）焊縫高度（mm）焊縫長度（mm）間距（mm）8230503006.5 筒節(jié)的縱縫裝配 筒節(jié)與筒節(jié)之間的裝配采用臥式裝配法，此筒體選擇臥式裝配法裝置。筒節(jié)的縱縫裝配的制造過程中，至少有一條縱縫是在卷成形后組焊的，由于縱縫的組裝沒有積累誤差，組

28、裝質(zhì)量較易控制。但是若彎卷過程控制不好，就會產(chǎn)生偏差，從而給組裝帶來麻煩。筒節(jié)的板料預(yù)彎質(zhì)量不佳還會造成縱縫棱角度超差，這時靠組裝過程來控制是無能為力的，而只能在筒節(jié)縱縫焊后矯圓工序中予以修正。筒節(jié)的縱向接頭借助最簡單的拉緊夾具用定位焊裝配而成。筒節(jié)的縱縫組對要在滾輪架上進(jìn)行，先采用焊條電弧焊定位，然后借助伸縮臂式操作機(jī)進(jìn)行埋弧自動焊?？v焊縫的焊接為了能實現(xiàn)機(jī)械化，因此滾輪架裝備有安置在小車上的卡規(guī)。小車沿臺架在軌道上移動，卡規(guī)在垂直平面用拉桿來調(diào)整。被裝配的筒節(jié)用吊車送到滾輪架上。移動卡規(guī)，使液壓缸的支座處于被裝配接頭的平面中，開啟液壓缸，把卡規(guī)固定在第一個筒節(jié)上。端面液壓缸把第二個筒節(jié)推向

29、第一個，并在調(diào)節(jié)好接頭的間隙后，用液壓缸把邊緣對齊，并施以定位焊縫。為了把被裝配的筒節(jié)轉(zhuǎn)一個角度，以便在其它部位進(jìn)行焊接，不僅要把液壓缸去掉，還要把支座的壓緊去掉。后者通過卡規(guī)在液壓缸活塞桿的作用下圍繞軸稍許轉(zhuǎn)動再實現(xiàn)。活塞桿在向下移動，遇到固定的調(diào)節(jié)支座后，提升液壓缸，同時轉(zhuǎn)動卡規(guī)。6.6 環(huán)縫的組裝一般情況下壓力容器的環(huán)縫組裝與焊接是在筒節(jié)縱縫組裝、焊接之后進(jìn)行。圓柱形焊接容器的筒體的組裝有兩種方式：一種將各筒節(jié)組裝成一體再組裝兩封頭；另一種則先將兩封頭分別與一組筒節(jié)組裝后再進(jìn)行總組裝。本產(chǎn)品選擇前一種裝配方式。筒節(jié)與筒節(jié)之間的裝配方法分為立式和臥式兩種。立式裝配法在裝配平臺或車間地面上進(jìn)

30、行；臥式裝配法多在滾輪駕或V形鐵上進(jìn)行。此筒體選擇臥式裝配法。見圖5所示。圖6筒節(jié)裝配圖1、3-滾輪架,2-移動輔助夾具環(huán)焊縫的組裝比縱縫困難。一方面由于制造誤差，每個筒節(jié)和封頭的圓周長度往往不同，即直徑大小有偏差；另一方面，筒節(jié)和封頭往往有一定的圓度誤差。此外，組裝時還必須控制環(huán)縫的間隙，以滿足容器最終的總體尺寸要求。將兩圓筒置于滾輪架上緊靠在一起，校正兩節(jié)圓筒的同軸度校正合格后施行定位焊，然后在滾輪架上進(jìn)行埋弧自動焊裝配筒節(jié)。封頭與筒體的裝配如圖6所示。在滾輪支架上放置筒體，并在封頭端部上焊一個吊環(huán)，供吊封頭使用，將封頭和筒體固定，調(diào)整好間隙和錯邊量后進(jìn)行定位焊，即完成裝配。 圖7封頭裝配

31、示意圖1 封頭 2 筒體 3 吊耳 4 吊鉤 5 滾輪架6.7 縱縫裝配焊接根據(jù)所選板材Q235B鋼，鋼板厚度為8mm。采用焊條電弧焊，開V形坡口，選用焊機(jī)型號ZXG-300。1）焊前準(zhǔn)備：焊接坡口 本筒體壁厚8mm，采用帶鈍邊的V型坡口，其坡口形式如圖12所示。焊條需在350下烘干1h，焊劑需在150下烘干2h。圖8筒體縱縫坡口示意圖清理 在焊接前應(yīng)清除待焊部位及其周圍的油銹和污物等雜質(zhì)9。可采用機(jī)械法，如用磨光機(jī)。（2）焊接工藝參數(shù)采用直流電源反接。其工藝參數(shù)如表6所示。表 6 焊條電弧焊接工藝參數(shù)焊接材料焊條直徑(mm)焊接電流(A)電流種類E43034150直流反接6.8 筒節(jié)間的環(huán)縫

32、焊接環(huán)焊縫的焊接，先將兩筒體放在滾輪架上，對齊，筒體間隙為2mm，將筒體定位焊，然后選用焊條電弧焊。筒節(jié)間的環(huán)縫焊接采用V型坡口，其環(huán)焊縫工藝同筒節(jié)的縱縫焊接工藝，焊接工藝參數(shù)如表7所示。6.9 封頭拼接焊接工藝拼接鋼板時，應(yīng)采用焊條電弧焊。封頭拼接完成進(jìn)行X射線探傷，按GB3323-87標(biāo)準(zhǔn)，級合格。其焊條電弧焊工藝參數(shù)如表7所示。拼接鋼板的坡口形式采用V型，如圖8所示圖9拼接鋼板坡口示意圖封頭與筒體的環(huán)縫焊接采用V型坡口，焊條電弧焊，坡口形式如圖9所示其焊接工藝與參數(shù)同筒節(jié)的縱縫焊接工藝，角度、板厚、堆幾層焊相同。最后一道環(huán)縫焊接工藝1）焊接坡口 壁厚8mm，采用帶鈍邊的V型坡口，其坡口形

33、式、焊接順序如圖17所示。全部為焊條電弧焊，單面焊雙面成型。選擇的J422（E4303）焊條是低氫鈉型焊條，采用直流反接。采用的是ZXG300型直流弧焊機(jī)工藝參數(shù)如表6所示。圖10坡口形式及焊接順序6.10 附件裝配焊接筒體組裝焊接后即應(yīng)加工各種孔并裝配法蘭、管件及支座等法蘭、管件及支座應(yīng)根據(jù)有關(guān)設(shè)計規(guī)范選用。法蘭螺孔不得超過規(guī)定的偏斜；法蘭平面必須與接管垂直；本設(shè)計還需要加加強(qiáng)圈，先焊好接管與筒壁的連接焊縫，在焊裝加強(qiáng)圈。并應(yīng)在加強(qiáng)圈焊接后再割孔以減少焊接變形。6.11焊后熱處理焊后熱處理可減小焊后殘余應(yīng)力，細(xì)化晶粒，提高焊縫的塑性和韌性。采用高溫回火，對于Q235B鋼，回火的溫度在650左

34、右。保溫時間按每毫米板厚保溫12分鐘計算，回火保溫時間為40分鐘左右。7 焊后檢驗容器焊接完成后，需要進(jìn)行焊縫質(zhì)量檢驗。由于筒節(jié)間的環(huán)縫焊接、封頭與筒體的環(huán)縫焊接、最后一道環(huán)縫焊接都是對接焊縫，所以焊后需要100%射線探傷外加20%超聲波探傷，須符合GB3323-2005級標(biāo)準(zhǔn)。附件裝配焊接后用100%超聲波進(jìn)行探傷，達(dá)到JB/15281鋼制壓力容器對接焊縫超聲波探傷級標(biāo)準(zhǔn)。焊縫的質(zhì)量取決于焊接時所用的焊絲、焊劑、氣體質(zhì)量、接頭的裝配質(zhì)量、焊接順序、坡口的清理、施工條件、焊工操作技術(shù)水平高低和選用的焊接規(guī)范等因素。為保證焊接質(zhì)量，必須使焊接檢驗工作貫穿于焊接生產(chǎn)的全過程，只有把焊接檢驗工作擴(kuò)展

35、到整個焊接生產(chǎn)和使用過程中去，才能更好的保證焊接質(zhì)量。7.1焊接檢驗程序的設(shè)計原則1)焊接工藝流程焊接工程技術(shù)人員必須根據(jù)不同產(chǎn)品的焊接工藝流程來設(shè)計檢驗程序。按照焊接工藝流程編排檢驗程序就是要根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)特點(diǎn)，將檢驗內(nèi)容(項目)作為一道單獨(dú)工序納入到焊接工藝流程中去，防止出現(xiàn)漏檢。2)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗程序和檢驗內(nèi)容的制定必須受有關(guān)國家、部頒標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品技術(shù)條件和產(chǎn)品制作合同的制約。這些法規(guī)性文件是設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量檢驗程序的重要依據(jù)，必須嚴(yán)格遵守，不能隨意改動。3)具有先進(jìn)性和可靠性先進(jìn)性就是要執(zhí)行最新的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、使用最新的檢驗方法和檢驗設(shè)備。可靠性是指緊密結(jié)合產(chǎn)品的制造特點(diǎn)和企業(yè)實際(工程技

36、術(shù)力量，工人的基本素質(zhì)，設(shè)備先進(jìn)程度、加工能力和使用狀態(tài)，廠房建筑和周圍環(huán)境等等)，嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗程序，正確的使用檢驗設(shè)備和儀器，準(zhǔn)確地判定產(chǎn)品質(zhì)量等級。 4)經(jīng)濟(jì)性原則在保證產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量要求的前提下，要盡可能地簡化檢驗程序和檢驗項目，以降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。不要盲目地增加一些不必要的檢驗項目和內(nèi)容，只顧質(zhì)量而不惜工本的做法是不符合經(jīng)常性原則的。7.2 X射線檢測 射線的種類很多，其中易于穿透物質(zhì)的有X射線、Y射線、中子射線三種。這三種射線都被用于無損檢測，其中X射線和Y射線廣泛用于鍋爐壓力容器焊縫和其他工業(yè)產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)材料的缺陷檢測。本設(shè)計采用X射線探傷方法進(jìn)行焊縫質(zhì)量檢驗

37、。容器上的A、B類焊縫應(yīng)進(jìn)行20%射線檢測（筒體縱向焊縫和封頭拼接焊縫為A類焊縫，筒體環(huán)縫為B類焊縫），按JB/T4730-2005 III級合格。 X射線是從X射線管中產(chǎn)生的，X射線管是一種兩極電子管。如果兩極之間加兒十千伏以至兒百千伏的電壓(叫做管電壓)時，電子就從陰極向陽極方向加速飛行、獲得很大的動能，當(dāng)這些高速電子撞擊陽極時。與陽極金屬原子的核外庫侖場作用，放出X射線。電子的動能部分轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線能，其中大部分都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋ｋ娮邮菑年帢O移向陽極的，而電流則相反，是從陽極向陰極流動的，這個電流叫做管電流，要調(diào)節(jié)管電流，只要調(diào)節(jié)燈絲加熱電流即可，管電壓的調(diào)節(jié)是靠調(diào)整X射線裝置主變壓器的初級電

38、壓來實現(xiàn)的。利用射線透過物體時，會發(fā)生吸收和散射這一特性，通過測量材料中因缺陷存在影響射線的吸收來探測缺陷。7.3水壓試驗壓力容器在其部件或整體制造完成后，都有要進(jìn)行壓力試驗。大多數(shù)壓力容器的耐壓試驗是在所有制造工序完成后進(jìn)行的，所以又稱竣工試壓。壓力試驗的目的是檢驗容器強(qiáng)度和密封性能，它也是壓力容器設(shè)計、材料、制造質(zhì)量的綜合性檢驗，因此十分重要。水壓試驗的主要目的是檢驗容器受壓部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，驗證其是否具有在設(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。7.3.1 水壓試驗的要求本產(chǎn)品的試驗壓力為1.25MPa。（1） 容器耐

39、壓試驗的壓力應(yīng)符合圖樣要求，且不小于表7中規(guī)定。表7容器耐壓試驗的壓力要求壓力等級PT水壓氣壓低壓中壓高壓超高壓1.25P1.25P1.25P1.25P1.20P1.15P注：P為設(shè)計壓力，PT為試驗壓力考慮穩(wěn)定因素，本產(chǎn)品的試驗壓力為1.25MPa（2）水壓試驗時溫度的要求對碳素鋼Q235B鋼制容器液壓試驗時，液體溫度不得低于5，而水壓試驗的溫度上限一般宜限制在40以下，不得超過60。7.3.2 試驗過程1）試驗前的準(zhǔn)備 正確決定試驗壓力，本產(chǎn)品試驗壓力為1.25MPa。 進(jìn)行耐壓試驗前，必須徹底清除器壁內(nèi)的殘留物。 將容器的檢查孔和其它接管孔封嚴(yán)安全泄壓裝置應(yīng)泄下，不允許為圖省事而將安全閥

40、彈簧旋轉(zhuǎn)加大開啟壓力，容器頂部應(yīng)留一個排氣孔，也可以用安全閥接口作為排氣孔，以便注水時排出器內(nèi)空氣。 容量較小的容器作耐壓試驗，最好用手動試壓泵，容量大的容器也應(yīng)使用專門試壓泵作試驗，以保證壓力能夠緩慢平穩(wěn)地升高。 各密封部位的緊固螺栓，必須全部裝配齊全，對其均勻地施加緊固力。 容器試壓前，應(yīng)裝設(shè)兩塊經(jīng)校驗合格的壓力表，其中一塊裝設(shè)在容器上，另一塊裝設(shè)在試壓泵的出口管路。2）水壓試驗程序 注液和排空氣 液壓實驗注入液體加壓介質(zhì)時，器內(nèi)空氣同時由容器頂部的排氣孔排出，直至整個容器內(nèi)部充滿液體為止。此時，再停留12分鐘，讓空氣泡有時間逸出。然后關(guān)閉頂部排氣孔，連接試壓泵準(zhǔn)備打壓。 升壓 再容器溫度

41、與液體溫度趨于一致后，開動試壓泵緩慢升壓，壓力分階段上升。當(dāng)壓力上升至設(shè)計壓力或最高壓力時，應(yīng)暫停升壓，并對受壓部件外觀和各連接部位進(jìn)行檢查。若發(fā)現(xiàn)有異常情況或泄漏，應(yīng)做出判斷和處理，但嚴(yán)禁在這個壓力下緊固密封件螺栓。若情況正常即可繼續(xù)升壓至試驗壓力，并根據(jù)容器容量大小和結(jié)構(gòu)確定保壓時間。保證時間一般不小于30分鐘。 檢查 容器在保壓后緩慢泄壓至規(guī)定試驗壓力的80%進(jìn)行檢查。重點(diǎn)檢查焊縫及連接部位有無變形或異?，F(xiàn)象，檢查焊縫時，可以用小錘輕敲焊縫周圍。檢查情況應(yīng)詳細(xì)記錄。 泄壓和排液處理 容器檢查完畢后，應(yīng)將液體排出，并同時把頂部排氣孔打開，液體排盡后再根據(jù)要求進(jìn)行通風(fēng)干燥處理。3）水壓試驗合格標(biāo)準(zhǔn) 容器各焊縫無滲漏。 容器無可見的異常變形。 經(jīng)返修，焊補(bǔ)深度大于9mm或大于壁厚一半的高強(qiáng)鋼制容器焊補(bǔ)部位按原探傷方法進(jìn)行復(fù)查無超過原定標(biāo)準(zhǔn)時的缺陷。 設(shè)計要求殘余變形測定的容器，在耐壓試驗同時，應(yīng)作