80m3液化石油儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及焊接工藝設(shè)計(jì)

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(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)課程任務(wù)書(shū)學(xué)院材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)材料成型及控制工程設(shè)計(jì)題目80m 3液化石油氣臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件表序號(hào)項(xiàng) 目數(shù) 值單 位備 注1名 稱(chēng)液化石油氣臥式儲(chǔ)罐2用 途儲(chǔ)存3最高工作壓力1.6MPa由介質(zhì)溫度確定4工作溫度-19505公稱(chēng)容積（Vg）80M36設(shè)計(jì)壓力1.77 MPa7裝量系數(shù)(V)0.98工作介質(zhì)液化石油氣9材質(zhì)Q345R臥式儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：董顯、劉玉琨二維結(jié)構(gòu)與二維圖紙：倪貝拓水壓數(shù)值模擬：李高陽(yáng)、張根紅臥式儲(chǔ)罐焊接設(shè)計(jì)焊接工藝設(shè)計(jì)：楊嘉興、

2、申永成工藝卡及焊接設(shè)計(jì)圖紙：魏?jiǎn)⒌瞎こ填A(yù)算：宋厚80m 3液化石油氣臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)摘 要 液化石油氣儲(chǔ)罐是盛裝液化石油氣的常用設(shè)備，由于該氣體具有易燃易爆的特點(diǎn)，因此在設(shè)計(jì)這種儲(chǔ)罐時(shí)，要注意安全與防火，和在制造、安裝等方面的特點(diǎn)。臥式儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以應(yīng)力分析為主要途徑，以材料力學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)容器的各個(gè)主要受壓部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。利用ANSYS軟件對(duì)進(jìn)行靜力學(xué)應(yīng)力、應(yīng)變模擬分析，得出的應(yīng)力作用下的較為精確詳盡的儲(chǔ)罐響應(yīng)結(jié)果,直觀的再現(xiàn)了儲(chǔ)油罐在應(yīng)力作用下的受力情況和薄弱環(huán)節(jié),從為儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。在焊接過(guò)程中，采用多層多道焊，選擇合理的焊接工藝措施，如控制焊接電流、電弧電壓，選擇材料、破口形式、

3、焊絲焊劑、焊條等，不但能控制結(jié)構(gòu)的焊接變形和應(yīng)力，而且能保證焊縫的組織和性能，有效提高壓力容器的品質(zhì)。此外，除第一層打底焊外，每層都要捶擊消除應(yīng)力，每道焊縫都要清渣，防止夾渣，焊縫要圓滑過(guò)渡，防止應(yīng)力集中。同時(shí)，在工程預(yù)算方面，從原材料花費(fèi)、焊接相關(guān)花費(fèi)、人工費(fèi)幾個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)估算。關(guān)鍵詞：臥式儲(chǔ)罐，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模擬分析，焊接工藝，工程預(yù)算80m3 LIQUEFIED OIL TANK STRUCTURE DESIGNABSTRACTLiquefied petroleum gas storage tank is holding the commonly used equipment, lique

4、fied petroleum gas (LPG) due to the characteristics of the gas is flammable and explosive, so in the design of the tank, pay attention to the safety and fire protection, and in the aspect of manufacture, installation, etc. Horizontal tank structure design is based on stress analysis as the main way,

5、 on the basis of mechanics of materials, to design the main compression portion of the container. Using ANSYS software to the stress, strain simulation statics analysis, it is concluded that the stress under the action of response result more accurate and detailed tank, intuitive reproduce the force

6、 of the oil tank under the effect of stress and the weak link, from the design provides a reliable basis for storage tank. In the welding process, the use of multi-layer welding, multichannel selecting rational welding process measures,Such as control welding current, arc voltage, material selection

7、, crevasse form, flux welding wire, welding wire, etc., not only can control the welding deformation and stress of structure, and can guarantee organization and properties of the weld, effectively improve the quality of the pressure vessel. In addition, in addition to the first layer of backing weld

8、ing, each layer to thump of eliminating stress and every way weld slag removal, preventing slag, weld to smooth the transition, prevent stress concentration. At the same time, in the aspect of engineering budget, from raw materials costs, welding related costs and labor statistical estimation.KEY WO

9、RDS: Horizontal tank,Structure design,Simulation analysis, Welding process,Project budg TOC o 1-3 h z u 第一章 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇1.1液化石油氣參數(shù)的確定 液化石油氣的主要組成部分由于石油產(chǎn)地的不同，各地石油氣組成成分也不同。取產(chǎn)自新疆克拉瑪依油田的液化石油氣，其具體成分如下：表1.1 液化石油氣組成成分組成成分異辛烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷乙炔各成分百分比0.012.2547.323.4821.963.791.190.02 對(duì)于設(shè)計(jì)溫度下各成分的飽和蒸氣壓力如表1.2：表1.2 各溫

10、度下各組分的飽和蒸氣壓力溫度，飽和蒸汽壓力，MPa異辛烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷乙炔-2501.30.20.060.040.0250.0070-2001.380.270.0750.0480.030.0090002.3550.4660.1530.1020.0340.02402003.7210.8330.2940.2050.0760.058050071.7440.670.50.20.160.00111.2設(shè)計(jì)溫度 根據(jù)本設(shè)計(jì)工藝要求，使用地點(diǎn)為天津市的室外，用途為液化石油氣儲(chǔ)配站工作溫度為-1950，介質(zhì)為易燃易爆的氣體。 從表中我們可以明顯看出,溫度從50降到-25時(shí),各種成分的飽和蒸氣

11、壓力下降的很厲害,可以推斷,在低溫狀態(tài)下,由飽和蒸氣壓力引起的應(yīng)力水平不會(huì)很高。由上述條件選擇危險(xiǎn)溫度為設(shè)計(jì)溫度。為保證正常工作，對(duì)設(shè)計(jì)溫度留一定的富裕量。所以，取最高設(shè)計(jì)溫度t=50，最低設(shè)計(jì)溫度t=25。根據(jù)儲(chǔ)罐所處環(huán)境，最高溫度為危險(xiǎn)溫度，所以選t=50為設(shè)計(jì)溫度。1.3設(shè)計(jì)壓力 該儲(chǔ)罐用于液化石油氣儲(chǔ)配供氣站，因此屬于常溫壓力儲(chǔ)存。工作壓力為相應(yīng)溫度下的飽和蒸氣壓。因此，不需要設(shè)保溫層。根據(jù)道爾頓分壓定律，我們不難計(jì)算出各種溫度下液化石油氣中各種成分的飽和蒸氣分壓，如表1.3：表1.3 各種成分在相應(yīng)溫度下的飽和蒸氣分壓溫度, 飽和蒸氣分壓, MPa異辛烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戍烷正戍

12、烷乙烯-2500.0290.09460.0140.00880.000950.0-2000.0310.1270.01760.01050.001140.0000.0530.22040.03590.02240.001290.02000.0840.3940.0690.0450.002880.00063050000.08250.15730.10980.007580.00190有上述分壓可計(jì)算再設(shè)計(jì)溫度t=50時(shí)，總的高和蒸汽壓力P=0.01%0+2.25%7+47.3%1.744+23.48%0.67+21.96%0.5+3.79%0.2+1.19%0.16+0.02%0.0011=1.25901 MP

13、a （1.1）因?yàn)椋篜異丁烷（0.2）P液化氣(1.25901)P丙烷（1.744）設(shè)計(jì)壓力為1.77MPa，最高工作壓力為1.6MPa。1.4 設(shè)計(jì)儲(chǔ)量參考相關(guān)資料，石油液化氣密度一般為500-600Kg/m3，取石油液化氣的密度為510Kg/m3，盛裝液化石油氣體的壓力容器設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量為： 表1.4 液化石油氣主要成分在50的密度 Kg/m3溫度 丙烷異丁烷正丁烷50446520542參考化工原理： （1.2） 故設(shè)計(jì)存儲(chǔ)量為：W=Vt=0.980510=36720t （1.3） 1.5 主要元件材料的選擇1.5.1筒體材料的選擇 選用筒體材料為Q345R 鞍座 地腳螺栓均選用Q345R的材

14、料1.5.2鞍座材料的選擇 該臥式容器采用雙鞍座式支座，根據(jù)工作溫度為-1950，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JB/T4712.1-2007選擇鞍座材料為Q345R，使用溫度為-20250，許用應(yīng)力為sa= 185MPa。1.5.3地腳螺栓的材料選擇 根據(jù)密封所需壓緊力大小計(jì)算螺栓載荷，選擇合適的螺柱材料。計(jì)算螺栓直徑與個(gè)數(shù)，按螺紋和螺栓標(biāo)準(zhǔn)確定螺栓尺寸。選擇螺栓材料為Q345R。第二章 容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1筒體和封頭的設(shè)計(jì) 對(duì)于承受內(nèi)壓，且設(shè)計(jì)壓力Pc=1.77MPa3 (2.4) 符合要求。則v計(jì)=v筒+2v封= L/4+2v封=87.63m3 （2.5） 根據(jù)介質(zhì)的易燃易爆、有毒、有一定的腐蝕性等特性，存

15、放溫度為-1950，最高工作壓力等條件。根據(jù)GB150-2011表4.1，選用筒體材料為低合金鋼Q345R（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB713）選用Q345R為筒體材料，適用于介質(zhì)含有少量硫化物，具有一定腐蝕性，壁厚較大（8mm）的壓力容器。Q345R鋼板,根據(jù)GB150，初選厚度為620mm，最低沖擊試驗(yàn)溫度為-20，熱軋?zhí)幚恚?185Mpa;面焊接；鋼板負(fù)偏差由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表14.5查得： 腐蝕裕量由GB150.1-4-2010查得： 考慮容器運(yùn)輸和安裝過(guò)程中的穩(wěn)定性，殼體加工成形后不包括腐蝕裕量的最小厚度：a） 對(duì)碳素鋼、低合金鋼制容器，不小于3 mm；b） 對(duì)高合金鋼制容器，一般應(yīng)不小于2 mm

16、。本筒體材料Q345R為碳素鋼 ,則壁厚附加量C=0.8+3=3.8mm。 （2.6） 2.3筒體厚度計(jì)算根據(jù)介質(zhì)的易燃易爆、有毒、有一定的腐蝕性等特性，存放溫度為-2048，最高工作壓力等條件。根據(jù)GB150-1998表4.1，選用筒體材料為低合金鋼Q345R，適用于介質(zhì)含有少量硫化物，具有一定腐蝕性，壁厚較大（8mm）的壓力容器。根據(jù)GB150，初選厚度為625mm，最低沖擊試驗(yàn)溫度為-20，熱軋?zhí)幚?。由GB150附錄B中的式（B.1）可知筒體的計(jì)算公式為： （2.7） （2.8)對(duì)Q345R，鋼板負(fù)偏差,可取名義厚度2.4封頭厚度計(jì)算根據(jù)GB150封頭厚度計(jì)算公式（5.1）可知： （2.

17、9） (2.10)對(duì)Q345R，鋼板負(fù)偏差,為便于取材可取封頭名義厚度第三章 零部件的確定3.1開(kāi)孔和選取法蘭分析液化石油氣儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置排污口，出液口，進(jìn)液口，人孔，液位計(jì)口，溫度計(jì)口，壓力表口，安全閥口，排空口等。圖3.1液化石油氣儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)圖3.1.1人孔的設(shè)計(jì)查壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)，因筒體長(zhǎng)度11000mm6000mm，需開(kāi)兩個(gè)人孔，選回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔。由使用地為室外，確定人孔的公稱(chēng)直徑DN=500mm，以方便工作人員的進(jìn)入檢修。配套法蘭與上面的法蘭類(lèi)型相同，根據(jù)HG/T 21518-2005回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔，查表3.1，由PN=2.5MPa選用凹凸面的密封形式MFM，采用

18、8.8級(jí)35CrMoA等長(zhǎng)雙頭螺柱連接。其明細(xì)尺寸見(jiàn)表3.1：表3.1 人孔尺寸表 單位：mm密封面型式凹凸面MFMD7304330公稱(chēng)壓力PN / MPa2.566048螺柱數(shù)量20公稱(chēng)直徑DN500280A405螺母數(shù)量40123B200螺柱尺寸M33x2x170d506b44L300總質(zhì)量302圖3.2回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔3.1.2 接管和法蘭根據(jù)設(shè)計(jì)壓力PN=1.77MPa，查HG/T 20592-97鋼制管法蘭，選用PN=2.5MPa板式平焊鋼制管法蘭(PL)，由介質(zhì)特性和使用工況，查密封面型式的選用。選擇密封面型式為平面，壓力等級(jí)為1.04.0MPa，接管法蘭材料選用Q345R。

19、根據(jù)各接管公稱(chēng)通徑，查得各法蘭的尺寸如下表3.2： 圖3.3板式平焊鋼制管法蘭表3.2 接管及法蘭尺寸序號(hào)名稱(chēng)公稱(chēng)通徑DN鋼管外徑B連接尺寸法蘭厚度C法蘭高度H法蘭頸法內(nèi)蘭徑B1坡口寬度b法蘭理論質(zhì)量Kg法蘭外徑DD螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n螺栓通徑a液位計(jì)口3238140100188M161830603952.02b放氣管8089200160188M1624401189164.86c安全閥口8089200160188M164401189164.86d排污口8089200160188M1624401189164.86e液相出口8089200160188M162440118916

20、4.86f液相回流管8089200160188M1624401189164.86g液相進(jìn)口8089200160188M1624401189164.86h氣相管8089200160188M1624401189164.86i壓力表口202510575144M121626452641.03j溫度計(jì)口202510575144M121626452641.033.1.3 墊片查HG/T 20592-20635-2009鋼制管法蘭、墊片、緊固件，知板式平焊鋼制法蘭的尺寸，根據(jù)設(shè)計(jì)壓力為Pc=1.77MPa，采用金屬包覆墊片，選擇法蘭的密封面均采用平面密封。金屬材料為純鋁板L3，標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 3880，最高

21、工作溫度200，最大硬度40HB。填充材料為非石棉纖維橡膠板，代號(hào)為NAS，最高工作溫度為290。得對(duì)應(yīng)墊片尺寸如表3.3：圖3.4平面型墊片表3.3 墊片尺寸符號(hào)管口名稱(chēng)公稱(chēng)直徑DN(mm)內(nèi)徑D1(mm)外徑D2(mm)厚度(mm)a液位計(jì)口3261.5823b放氣管80 109.51423c安全閥80109.51423d排污口80109.51423e液相出口80109.51423f液相回流管80109.51423g液相進(jìn)口80109.51423h氣相管口80109.51423i壓力表2045.5613j溫度計(jì)2045.56133.1.4 螺栓（螺柱）的選擇根據(jù)密封所需壓緊力大小計(jì)算螺栓載

22、荷，選擇合適的螺柱材料。計(jì)算螺栓直徑與個(gè)數(shù)，按螺紋和螺栓標(biāo)準(zhǔn)確定螺栓尺寸。選擇螺栓材料為Q345R。查HG/T 20592-20635-200鋼制管法蘭、墊片、緊固件得螺柱的長(zhǎng)度和平墊圈尺寸,如下表3.4：表3.4螺栓尺寸 符號(hào)管口名稱(chēng)公稱(chēng)直徑(mm)螺紋螺柱長(zhǎng)(mm)a液位計(jì)口32M1685b放氣管80M16100c安全閥80M16100d排污口80M16100e液相出口80M16100f液相回流管80M16100g液相進(jìn)口80M16100h氣相管口80M16100i壓力表口20M1280j溫度計(jì)20M1280圖3.5雙頭螺柱圖3.6 螺母3.1.5液位計(jì)的設(shè)計(jì) 根據(jù)容器的工作溫度-1950

23、，設(shè)計(jì)壓力Pc=1.77MPa，介質(zhì)密度,查化工容器及設(shè)備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，玻璃管液面計(jì)適用工作工作壓力小于1.6MPa，并不滿(mǎn)足工作的需求，所以選用價(jià)格稍高的磁性液面計(jì)，根據(jù)測(cè)量范圍30010000mm，工作壓力：（高壓型）4.0MPa，介質(zhì)溫度：（標(biāo)準(zhǔn)型）-20150，介質(zhì)密度，選擇了L5770T頂裝式的磁性液面計(jì)。根據(jù)法蘭標(biāo)準(zhǔn)和液面計(jì)的型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮，選用公稱(chēng)直徑為32的液面計(jì)，其接管法蘭也用公稱(chēng)直徑為32的平面法蘭，其尺寸與壓力表連接法蘭一致。 圖3.7 磁性液面計(jì)3.2鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1鞍座選型該臥式容器采用雙鞍座式支座，根據(jù)工作溫度為-1950按JB/T 4731-2005

24、 表5.1選擇鞍座材料為Q345R，許用應(yīng)力為sa= 185MPa。估算鞍座的負(fù)荷：計(jì)算儲(chǔ)罐總重量 m=m1+2m2+m3+m4 。其中：m1 為筒體質(zhì)量：對(duì)于Q345R普通碳素鋼，取=7.85103kg/m3 m1=DL=311201037.85103=16268.34kg (3.1)m2為單個(gè)封頭的質(zhì)量：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4746-2002 鋼制壓力容器用封頭中標(biāo)B.2 EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知m2=DL=1564.1kg (3.2)m3為充液質(zhì)量：液化石油氣D，所以在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍。補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑d=530+10=540mm (3.31)補(bǔ)強(qiáng)圈厚度： (3.32)圓整取名義厚度為16mm。根據(jù)

25、GB-150，JB/T4736-2002，補(bǔ)強(qiáng)圈焊接形式D型，如圖3.9，尺寸如表3.7： D1=d0+(612) (3.33)圖3.10補(bǔ)強(qiáng)圈焊接形式表3.7 補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)接管公稱(chēng)直徑DN/mm外徑D2/mm內(nèi)徑D1/mm厚度（）/mm重量/Kg5008405401641.5圖3.11開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)第四章 應(yīng)力校核4.1 圓筒軸向彎矩計(jì)算4.1.1 圓筒中間截面上的軸向彎矩圓筒的平均半徑Ra=Di/2+n/2=1510mm，座反力F=497kN根據(jù)JB/T 4731-2005式（7.2）得： = (4.1) 化簡(jiǎn)得：M1=F（C1L-A） (4.2)其中C1= (4.3) Mi=F（C1L-A）=8

26、84.7 kNm (4.4)其中，剪力彎矩圖如下圖4.1所示（圓筒軸向最大彎矩位于圓筒中間截面或鞍座平面上）：圖4.1 容器載荷、支座反力、剪力及彎矩圖4.1.2 支座截面處的彎矩 根據(jù)JB/T 4731-2005式（7.3）得：M2= (4.5)式中： C2=2 (4.6) C3=0.05 (4.7) M2=-217.72kNm (4.8)4.2 圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算并校核4.2.1 圓筒中間截面上的軸向應(yīng)力根據(jù)JBT4731-2005中的式（7.4）和(7.5)分別計(jì)算截面最高點(diǎn)和最低點(diǎn)應(yīng)力：計(jì)算截面最高點(diǎn)（壓應(yīng)力） 1= =56.49 MPa (4.9)計(jì)算截面最低點(diǎn)（拉應(yīng)力） 2=76.2

27、6MPa (4.10) 4.2.2 由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力計(jì)算并校核鞍座平面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力,根據(jù)JBT4731-2005中的式（7.6）和（7.7),按下式計(jì)算：1.當(dāng)圓筒在鞍座平面上或靠近鞍座處有加強(qiáng)圈或被封頭加強(qiáng)（即）時(shí)，軸向應(yīng)力位于橫截面最高點(diǎn)處. 取鞍座包角，查JBT4731-2005表7.1得，.則：鞍座橫截面最高點(diǎn)軸向應(yīng)力（拉應(yīng)力） 3= =68.62MPa (4.11) 2. 在橫截面最低點(diǎn)處的軸向應(yīng)力鞍座很截面最低點(diǎn)處軸向應(yīng)力（壓應(yīng)力）4= =64.13MPa (4.12)圖4.2 支座處圓筒軸向應(yīng)力位置4.2.3 圓筒軸向應(yīng)力校核 根據(jù)JBT473

28、1-2005中的式（4.3）可知:A=1.2510-3 (4.13) 根據(jù)JBT4731-2005中的式（4.4）和查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)得,則B=EA=21051.2510-3=166.67Mpa (4.14) 壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)tcr=min（t，B）=min（0.8166.67）=133.33MPa (4.15) 在操作工況條件下，軸向拉應(yīng)力不得超過(guò)材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力t，壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)軸向許用臨界應(yīng)力cr和材料的t。t=0.9185=166.5 MPa (4.16)cr=B=133.33MPa (4.17)在水壓試驗(yàn)條件下，軸向拉應(yīng)力不得超過(guò)0.9Rel=0.90.9185=149.85 M

29、Pa (4.18)壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)min0.8Rel，B=min0.8185,166.67=149.85MPa (4.19) 1， 2t=166.67MPa 合格 (4.20) 壓應(yīng)力：|1|， |4|tcr=133.33 MPa 合格 (4.21) Tcr=133.33MPa 合格 (4.22)4.3 切向剪應(yīng)力的計(jì)算及校核因A0.5Rm，帶來(lái)的加強(qiáng)作用，根據(jù)包角=120查JB/T4731-2005中表7.2得K3=0.88，K4=0.401，其最大剪應(yīng)力位于2=2（/2 +/20）的支座角點(diǎn)處。根據(jù)JB/T4731-2005中式（7.9)得=K3=0.88=14.58MPa (4.23) 圓

30、筒的切應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力的0.8倍。即 0.8t=0.8185=148 MPa 合格 (4.24)根據(jù)JB/T4731-2005中式（7.10)得圓筒被封頭加強(qiáng)（）時(shí)，其最大剪應(yīng)力h=K4=0.401=6.64 MPa (4.25) 根據(jù)JB/T4731-2005中式（7.12),由內(nèi)壓引起的拉伸應(yīng)力（K=1.0）h=132.75MPa (4.26) h+h=6.64+132.75=139.39MP 1.25t=231.25MPa 合格 (4.27)4.4 鞍座應(yīng)力計(jì)算并校核 1.水平應(yīng)力由包角=120，查JB/T 4731-2005 表7.5可知，K9=0.204 根據(jù)JB/T

31、4731-2005中式（7.25)得水平分力 Fs=K9F=0.204497=101.39kN (4.28)2.腹板水平拉應(yīng)力 計(jì)算高度Hs=min（H，Ra/3）=min（250，） =250mm (4.29) 鞍座腹板厚度b0=10mm 鞍座實(shí)際寬度b4=430 mm ，鞍座墊片有效寬度b2=b+1.56=631 mm，鞍座有效斷面平均應(yīng)力，對(duì)于無(wú)墊板或者墊板不起加強(qiáng)作用的情況。根據(jù)JB/T4731-2005中式（7.26)得9=64.056 MPa (4.30) 3.應(yīng)力校核對(duì)于Q345R鞍座材料的許用應(yīng)力sa=185 MPa9=64.056StyleSymmetric Expansio

32、n2D AxiSymmetric命令，打開(kāi)2D Axi-Symmetric對(duì)話(huà)框，分別選擇All expansion和No expansion，單擊OK按鈕，生成結(jié)果如圖5.12、圖5.13。 圖5.12 圖5.135.6.2 最高工作壓力為1.6MPA的后處理模擬1.查看容器罐變形情況執(zhí)行Main Menu-General -Postproc-Plot Results-Deformed Shape對(duì)話(huà)框，選擇Def+undef edge ，單擊 OK，即輸出變形圖如圖5.14。圖5.14根據(jù)變形圖可以得到最大位移DMX=0.m從變形圖可以看出，儲(chǔ)油罐發(fā)生橫向收縮，結(jié)果與預(yù)期的估計(jì)相一致，儲(chǔ)油

33、罐能夠安全使用。2.查看容器罐位移云圖執(zhí)行Main Menu-General -Postproc-PlotResults-Contour Plot-Noda Solu 命令，彈出選擇框，依次選擇Noda Solution-DOF solution-Displacement vector sum,單擊OK按鈕，位移云圖如圖5.15。 圖5.153.查看Mises應(yīng)力執(zhí)行Main Menu：General Postproc-Plot Results-Contour Plot-Nodal命令對(duì)話(huà)框，打開(kāi)對(duì)話(huà)框依次選擇Noda Solution-Stress-von Mises stress ,然后單

34、擊OK按鈕，生成結(jié)果如圖5.16。 圖5.16根據(jù)應(yīng)力圖可以得到最大應(yīng)力SMX=0.127108pa=12.7Mpa 最小應(yīng)力SMN=1139.69pa=0.Mpa 最大變形DMX=0.m從應(yīng)力云圖可以看出，在儲(chǔ)油罐接管處，由于存在結(jié)構(gòu)不連續(xù)，發(fā)生微小應(yīng)力集中現(xiàn)象，結(jié)果與預(yù)期的估計(jì)相一致，儲(chǔ)油罐能夠安全使用。4.等比例顯示執(zhí)行Unitity Menu-PlotCctrs-Style-Displacement Scaling 命令，彈出對(duì)話(huà)框，在框中選擇項(xiàng)中選擇1.0（true scale），然后單擊OK按鈕，生成的結(jié)果即正式的變形圖如圖5.17。 圖5.175.查看三維立體圖從應(yīng)用菜單中選擇U

35、tility Menu：PlotCtrlsStyleSymmetric Expansion2D AxiSymmetric命令，打開(kāi)2D Axi-Symmetric對(duì)話(huà)框，分別選擇All expansion和No expansion，單擊OK按鈕，生成結(jié)果如圖5.18、圖5.19。圖5.18圖5.195.7結(jié)論通過(guò)有限元對(duì)儲(chǔ)油罐進(jìn)行了三維靜力學(xué)分析，理論計(jì)算結(jié)果與有限元分析結(jié)果基本一致，符合儲(chǔ)油罐的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足安全要求。根據(jù)位移圖分析可得，最大位移為0.0162mm。根據(jù)應(yīng)力圖分析可得，壓力容器罐在設(shè)計(jì)壓力1.77MPA和最高工作壓力1.6MPA兩種載荷情況下最大應(yīng)力為14.1MPA和12.7MPA

36、，壓力容器滿(mǎn)足強(qiáng)度，儲(chǔ)油罐可以安全使用。第六章 焊接工藝參數(shù)的選擇6.1母材焊接性根據(jù)2008年9月1日實(shí)施的GB 713-2008鍋爐和壓力容器用Q345R是,是鍋爐壓力容器常用鋼材。交貨狀態(tài)分：熱軋或正火，屬低合金鋼，其塑性、焊接性及加工工藝性能良好，且質(zhì)量穩(wěn)定，可用于-40以下寒冷地區(qū)的各種結(jié)構(gòu)。性能與16Mn的（16mm鋼板的屈服強(qiáng)度大于345Mpa）性能相近，抗拉強(qiáng)度為（510-640）之間，伸長(zhǎng)率大于21%，零度V型沖擊功大于34J。Q345R工藝參考標(biāo)準(zhǔn)。作為屈服強(qiáng)度為340MPa級(jí)的壓力容器專(zhuān)用板，它具有良好的綜合力學(xué)性能和工藝性能。磷、硫含量略低于低合金高強(qiáng)度鋼板16Mn鋼，

37、除抗拉強(qiáng)度、延伸率要求比16Mn鋼有所提高外，還要求保證沖擊韌性。由于加入了少量合金元素，Q345R鋼的冷裂紋傾向較大，所以在較低溫度下或剛性大、壁厚結(jié)構(gòu)的焊接時(shí)，需要考慮采取預(yù)熱措施，預(yù)防冷裂紋的產(chǎn)生。此外，由于加入的合金元素能細(xì)化晶粒，大大提高了鋼的韌性，鋼的綜合機(jī)械性能得到較大提高。目前，它是我國(guó)用途最廣、用量最大的壓力容器專(zhuān)用鋼板。6.2母材碳當(dāng)量估測(cè)碳當(dāng)量=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15*100%式中：C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu為鋼中該元素含量。隨著碳當(dāng)量的增加，鋼材的焊接性會(huì)變差，一般當(dāng)碳當(dāng)量小于0.4%時(shí)，不需要預(yù)熱（板厚太大時(shí)也得預(yù)熱）。當(dāng)

38、碳當(dāng)量值大于0.4%0.6%時(shí)，冷裂紋的敏感性將增大，焊接時(shí)需要采取預(yù)熱。Q345R是C0.2%的一種低合金鋼，查表得出化學(xué)成分表6.1 Q345R化學(xué)成分元素CMnSiPSAlVNb含量0.21.0-1.60.550.0350.0350.0150.02-0.150.015-0.06即：Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5計(jì)算Ceq=0.49%，大于0.45%，可見(jiàn)Q345R鋼焊接性能不是很好，需要在焊接時(shí)制定嚴(yán)格的工藝措施。第七章 焊接方法的選擇7.1 焊接方法的選擇手工電弧焊的優(yōu)點(diǎn)：焊接設(shè)備價(jià)格低，簡(jiǎn)單；焊條品種齊全，可以焊接多種不同的金屬，包括最常用的

39、金屬和合金；在狹窄空問(wèn)焊接的場(chǎng)合，采用手工電弧焊比較方便、實(shí)用；對(duì)于同樣的焊接設(shè)備，采用不同的電流設(shè)置，獲得滿(mǎn)足使用要求的焊縫；適合各種位置的焊接；與氣體保護(hù)焊相比，不易受到風(fēng)的影響；對(duì)焊接金屬的最大厚度沒(méi)有限制；在大多數(shù)天氣情況下都可以進(jìn)行焊接。手工電弧焊的缺點(diǎn)：不適合焊接厚度小于1. 5mm的薄板；負(fù)載率和總的熔敷效率一般比送絲焊接方法低，當(dāng)焊條消耗完畢或需要更換焊條時(shí)，焊接過(guò)程也暫時(shí)中斷；并非整根焊條都可以充分利用，焊鉗中被夾持的部分必須丟棄，一般要浪費(fèi)2550mm長(zhǎng)度的焊條；頻繁地更換焊條也增加了焊接缺陷的產(chǎn)生。埋弧自動(dòng)焊的優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高。埋弧自動(dòng)焊的生產(chǎn)率可比手工焊提高510倍。

40、因?yàn)槁窕∽詣?dòng)焊時(shí)焊絲上無(wú)藥皮，焊絲可很長(zhǎng)，并能連續(xù)送進(jìn)而無(wú)需更換焊條。故可采用大電流焊接（比手工焊大68倍），電弧熱量大，焊絲熔化快，熔深也大，焊接速度比手工焊快的多。板厚30毫米以下的自動(dòng)焊可不開(kāi)坡口，而且焊接變形?。缓竸訉?duì)焊縫金屬的保護(hù)好，所以焊縫質(zhì)量好；節(jié)約鋼材和電能。鋼板厚度一般在30毫米以下時(shí)，埋弧自動(dòng)焊可不開(kāi)坡口，這就大大節(jié)省了鋼材，而且由于電弧被焊劑保護(hù)著，使電弧的熱得到充分利用，從而節(jié)省了電能；改善了勞動(dòng)條件。除減少勞動(dòng)量以外，由于自動(dòng)焊看不到弧光，焊接過(guò)程中發(fā)出的氣體量少，這對(duì)保護(hù)焊工眼睛和身體健康是有益的。埋弧自動(dòng)焊的缺點(diǎn)是適應(yīng)能力差，只能在水平位置焊接長(zhǎng)直焊縫或大直徑的

41、環(huán)焊縫。綜合考慮，由于手工電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便適合全位焊接的特點(diǎn)，因而空間狹小、板較薄的部分手工電弧焊，而厚板接頭要增加熔深，提高生產(chǎn)率，采用埋弧焊。最終采用焊接方法為：手工電弧焊+埋弧焊。7.2焊接設(shè)備7.2.1手弧焊機(jī)手弧焊用的焊機(jī)是一臺(tái)額定電流500A以下的弧焊電源：交流變壓器或直流發(fā)電機(jī)；輔助設(shè)備有焊鉗、焊接電纜、面罩、敲渣錘、鋼絲刷和焊條保溫筒等。1.焊鉗焊鉗 用以加持焊條進(jìn)行焊接的工具，應(yīng)安全、輕便、耐用，根據(jù)焊接方法及設(shè)備54頁(yè)，表3.2表7.1 手工電焊機(jī)的型號(hào)型號(hào)型號(hào)型號(hào)額定電流（A）焊接電纜孔徑（mm）適用的焊條直徑（mm）重量（kg）外形尺寸(mm)G35230014

42、2-50.5250 x80 x40G582500184-80.7290 x100 x452.焊接電纜 焊接電流應(yīng)采用多股細(xì)銅線電纜，一般選用YHH型電焊橡皮套電纜或YHHR型電焊橡皮套特軟電纜。根據(jù)焊接方法及設(shè)備54頁(yè)，表3-3選擇。焊接電纜長(zhǎng)度一般不超過(guò)20-30mm根據(jù)焊接方法及設(shè)備表3.3額定電流與相對(duì)應(yīng)的銅芯電纜最大斷面積的關(guān)系表7.2 額定電流與相對(duì)應(yīng)的銅芯電纜最大斷面積的關(guān)系額定電流（A）100125160200250315400500630電纜斷面積（mm2）161625355070951201503.面罩 面罩是為了防止焊接的飛濺、弧光及其他輻射對(duì)焊工面部及頸部損傷的一種遮蔽工

43、具，有手持式和頭盔式。根據(jù)焊接方法及設(shè)備54頁(yè)，表3.4，選擇護(hù)目鏡片。表 7.3 焊工護(hù)目遮光鏡片選用表工種遮光鏡片號(hào)焊接電流30-7575-200200-400電弧焊5-67-88-1011-12碳弧氣刨10-1112-14焊接輔助工3-47.2.2埋弧焊機(jī)埋弧焊機(jī)分為自動(dòng)焊機(jī)和半自動(dòng)焊機(jī)兩大類(lèi)1半自動(dòng)埋弧焊機(jī)半自動(dòng)埋弧焊機(jī)的主要功能（1）將焊絲通過(guò)軟管連續(xù)不斷地送入電弧區(qū)（2）傳輸電焊電流（3）控制焊接啟動(dòng)和停止（4）向焊接區(qū)鋪施焊劑因此它主要由送絲機(jī)構(gòu)、控制箱帶軟管的焊接手把及焊接電源組成。軟管式半自動(dòng)埋弧焊兼有前述自動(dòng)埋弧焊的有點(diǎn)及手工電弧焊的機(jī)動(dòng)性。在難以實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)焊的工件上（例如

44、中心線不規(guī)則的焊縫、短焊縫、施焊空間狹小的工件）可用這種焊機(jī)進(jìn)行焊接。2自動(dòng)埋弧焊機(jī)自動(dòng)埋弧焊機(jī)的主要功能是（1）連續(xù)不斷地向焊接區(qū)送焊絲（2）傳輸焊接電流（3）使電弧沿接縫移動(dòng)（4）控制電弧的主要參數(shù)（5）控制焊接的啟動(dòng)與停止（6）向焊接區(qū)鋪施焊劑（7）焊接前調(diào)節(jié)焊絲端位置常用的自動(dòng)埋弧焊機(jī)有等速送絲和變速送絲兩種。它們一般都由機(jī)頭、控制箱、導(dǎo)軌（或支架）以及焊接電源組成。等速送絲自動(dòng)埋弧焊機(jī)采用電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)。變速送絲自動(dòng)埋弧焊機(jī)采用電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。圖7.1 MZT-1000型自動(dòng)焊焊車(chē)第八章 焊接材料選擇8.1焊接材料選用原則對(duì)受內(nèi)壓的簡(jiǎn)體，由于其工作介質(zhì)為液化石油氣，考慮其腐蝕

45、性小，再綜合其經(jīng)濟(jì)效益考慮選擇Q345R作為材料。表8.1 Q345R材料性能分析（GB713-2008）元素CSiMnSPAlVNbTi含量0.20.550.0350.0350.0350.0030.0060.0150.02低合金鋼焊接材料的選擇應(yīng)根據(jù)所焊鋼材的化學(xué)成分、接頭的力學(xué)性能要求、結(jié)構(gòu)的拘束程度（板厚、接頭形式）、焊后是否需要熱處理、焊接結(jié)構(gòu)的服役工況（耐腐蝕、耐高溫、耐低溫等）、焊接位置和施焊條件、焊接產(chǎn)品的批量大小及焊接設(shè)備條件等方面進(jìn)行綜合考慮。對(duì)于重要的焊接產(chǎn)品，焊接材料初步選定后，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)產(chǎn)品的工藝規(guī)程進(jìn)行工藝評(píng)定，檢測(cè)焊縫金屬的力學(xué)性能、抗裂性、耐腐蝕性以及焊條、焊絲和

46、焊劑的焊接工藝性能，經(jīng)考核所選的焊接材料滿(mǎn)足所焊產(chǎn)品的技術(shù)要求后，方可用于產(chǎn)品的焊接。所選擇的焊接材料以焊縫金屬的力學(xué)性能及其他特殊性能滿(mǎn)足焊接結(jié)構(gòu)的使用要求為前提，其次，焊接材料應(yīng)具有良好的焊接工藝性能及較高的焊接生產(chǎn)效率。選擇低合金鋼焊接材料應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：1.對(duì)于低合金高強(qiáng)度剛，在保證焊接接頭強(qiáng)度的前提下，重點(diǎn)考慮焊接材料的抗裂性及焊縫金屬的塑韌性。為此應(yīng)優(yōu)先選擇低氫及超低氫的焊接材料及塑韌 性?xún)?yōu)良的焊接材料。2.對(duì)于兩種強(qiáng)度級(jí)別不同的結(jié)構(gòu)鋼之間的焊接，應(yīng)按強(qiáng)度級(jí)別低的母材選擇焊接材料。3.選擇焊接材料時(shí)，應(yīng)考慮工藝條件的影響。采用同一焊接材料焊同一鋼種時(shí)，如果坡口形式不同，則焊縫性

47、能各異。如用HJ431焊劑進(jìn)行Q345（16Mn）鋼埋弧焊不開(kāi)坡口直邊對(duì)接焊時(shí)，由于母材溶入焊縫金屬較多，此時(shí)采用合金成分較低的H08A焊絲配合HJ431，即可滿(mǎn)足焊縫力學(xué)性能要求；但如焊接Q345（16Mn）鋼厚板開(kāi)坡口對(duì)接接頭時(shí)，如仍采用H08A-HJ431組合，則因母材熔合比小，而使焊縫強(qiáng)度偏低，此時(shí)應(yīng)采用合金成分較高的H08MnA、H10Mn2等焊絲與HJ431組合；角接接頭焊接時(shí)的冷卻速度要大于對(duì)接接頭，因此Q345R鋼角接時(shí)，應(yīng)采用合金成分較低的H08A焊絲與HJ431焊劑組合，以獲得綜合力學(xué)性能較好的焊縫金屬；對(duì)于焊后經(jīng)受熱卷或熱處理的焊件，必須考慮焊縫金屬經(jīng)受高溫?zé)崽幚砗髮?duì)其性

48、能的影響，應(yīng)保證焊縫熱處理后仍具有所要求的強(qiáng)度、塑性和韌性，如厚壁壓力容器筒節(jié)需用熱卷方法成形，熱卷溫度一般要求達(dá)到或高于正火溫度，這時(shí)筒節(jié)縱縫將隨著經(jīng)受正火處理，一般正火處理后的焊縫強(qiáng)度要比焊態(tài)時(shí)低，因此對(duì)于在焊后要經(jīng)受正火處理的焊縫，應(yīng)選用合成成分較高的焊接材料。如焊件焊后要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，一般焊縫金屬的強(qiáng)度將降低，這時(shí)也應(yīng)選用合金較高的焊接材料；對(duì)于焊后經(jīng)受冷卷或冷沖壓的焊件，則要求焊縫具有較高的塑性。4.對(duì)于厚板、拘束度大及冷裂傾向大的焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用超低氫焊接材料，以提高抗裂性能，降低預(yù)熱溫度。厚板、大拘束度焊件，第一層打底焊縫最容易產(chǎn)生裂紋，此時(shí)可選用強(qiáng)度稍低、塑韌性良好的低氫

49、或超低氫焊接材料。5.對(duì)于重要的焊接產(chǎn)品，如海上采油平臺(tái)、壓力容器及船舶等，為確保產(chǎn)品使用的安全性，焊縫應(yīng)具有優(yōu)良的低溫沖擊韌度和斷裂韌性，應(yīng)選用高韌性焊接材料，如高韌性焊絲、焊條、高純度的保護(hù)氣體并采用Ar+CO混合氣體保護(hù)焊等。6.為提高生產(chǎn)率，應(yīng)選用高效鐵粉焊條、重力焊條、高熔敷率的藥芯焊絲及高速焊劑等，立角焊時(shí)可用向下立焊焊條，大口徑管接頭可用高速焊劑，小口徑管接頭可用高速焊劑，小口徑管接頭可用底層焊條。7.在通風(fēng)不良的產(chǎn)品中焊接時(shí)（如船倉(cāng)、壓力容器等），為改善衛(wèi)生條件，宜采用低塵低毒焊條。8.2焊條電弧焊焊接材料焊條的選擇：焊條的選用主要考慮焊縫的使用性和施焊的工藝性，焊條選擇的主要

50、原則有以下幾點(diǎn)。根據(jù)被焊金屬材料的類(lèi)型，選擇相應(yīng)焊條種類(lèi)的大類(lèi)。如焊接母材是普通低合金鋼時(shí)，選用結(jié)構(gòu)鋼類(lèi)型的焊條；根據(jù)被焊母材的性能，選用與其性能相同的焊條，或選用熔敷金屬與母材化學(xué)成分類(lèi)型相同的焊條，以保證母材性能與焊縫相同；選擇焊條時(shí)還要考慮工藝方面，主要是操作方便，易獲得優(yōu)良的焊縫；從焊件的結(jié)構(gòu)特征和受力情況考慮，選擇抗裂紋性能或氧化性強(qiáng)的焊縫；從價(jià)格考慮，在滿(mǎn)足性能及施工要求的前提下，盡量選用熔敷效率高、價(jià)格低的焊條，從而提高生產(chǎn)率，降低成本。根據(jù)焊接方法及設(shè)備表3.12，對(duì)于Q345R鋼應(yīng)選擇的焊條型號(hào)是E5015，對(duì)應(yīng)的牌號(hào)是J507。8.3埋弧焊焊接材料選擇埋弧焊在電弧在焊劑層下

51、燃燒進(jìn)行焊接。焊絲和焊劑為其的消耗材料，從碳素鋼到高鎳合金多種金屬材料的焊接都可以選用焊劑和焊絲配合進(jìn)行埋弧焊接。埋弧焊焊絲的選用既要考慮焊劑成分的影響，又要考慮母材的影響。對(duì)于給定的焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)鋼種成分、對(duì)焊縫性能的要求及焊接工藝參數(shù)的變化等進(jìn)行綜合分析之后，再?zèng)Q定所采用的的焊劑和焊絲。8.3.1焊絲的選擇 藥芯焊絲國(guó)內(nèi)應(yīng)用尚不普遍，活性焊絲主要用于氣體保護(hù)焊，故選擇實(shí)芯焊絲。常用的低合金埋弧焊實(shí)芯焊絲有以下三類(lèi)：低錳焊絲（如H08A）：常配合高錳焊劑，用于低碳鋼和強(qiáng)度較低的低合金鋼焊接；中錳焊絲（如H08MnA，H10MnSi）：主要用于低合金鋼焊接，并可配低錳焊劑焊接低碳鋼；高錳焊絲

52、（如H10Mn2，H08Mn2Si）：用于焊接低合金鋼。8.3.2焊劑的選擇 JQSJ101是氟堿型燒結(jié)焊劑，堿度約為1.8，灰色圓形顆粒，粒度為2.00.28mm（1060目）。焊接時(shí)電弧燃燒穩(wěn)定，脫渣容易，焊接成型美觀，熔敷金屬具有較高的低溫沖擊韌惟，可交直流兩用，直流焊接時(shí)焊絲接正極。其用途是配合適當(dāng)?shù)暮附z（如H08MnA、H10Mn2、H08MnMoA、H08Mn2MoA等），可焊接多種低合金結(jié)構(gòu)鋼，如船體、鍋爐水力容器、管道等。可用于多層焊、雙面單道焊、多絲焊及窄問(wèn)隙埋弧焊。表8.2 焊劑參考成分(%)（按GB/T5293-1999）SPSiO2+TiO2CaO+MgOAl2O3+M

53、nOCaF20.0600.0801525253520301525表8.3 熔敷金屬力學(xué)性能（按GB/T5293-1999）項(xiàng)目配合焊絲b(MPa)s(MPa)5(%)Akv(J)室溫0-20-40H08MnA415550330221501108027H10Mn2480650400221501108027H08MnMoA55065042020907034 -H08Mn2MoA62075050020907034_配合H10MnSi等焊絲可焊接低碳鋼和某些低合金鋼(Q345)結(jié)構(gòu)。故選擇焊劑SJ101根據(jù)焊接丁藝要求，并查常用焊絲焊劑表，選用焊絲Hl0MnS，焊劑SJ101。外面焊接采用埋弧焊，選擇

54、焊絲直徑為5mm以及焊接速度要求選擇MZ-1000型焊機(jī)。第九章 焊接工藝參數(shù)的選擇9.1埋弧焊工藝參數(shù)的選擇埋弧焊的焊接參數(shù) 焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲直徑和伸出長(zhǎng)度等。9.1.1焊接電流 當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí)，焊接電流對(duì)焊縫形狀和尺寸的影響。一般焊接條件下，焊縫熔深與焊接電流成正比。隨著焊接電流的增加，熔深和焊縫余高都有顯著增加，而焊縫的寬度變化不大。同時(shí)，焊絲的熔化量也相應(yīng)增加，這就使焊縫的余高增加。隨著焊接電流的減小，熔深和余高都減小。9.1.2電弧電壓電弧電壓的增加，焊接寬度明顯增加，而熔深和焊縫余高則有所下降。但是電弧電壓太大時(shí)，不僅使熔深變小，產(chǎn)生未焊透，而且會(huì)導(dǎo)致焊縫成形差

55、、脫渣困難，甚至產(chǎn)生咬邊等缺陷。所以在增加電弧電壓的同時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)增加焊接電流。9.1.3焊接速度當(dāng)其他焊接參數(shù)不變而焊接速度增加時(shí)，焊接熱輸入量相應(yīng)減小，從而使焊縫的熔深也減小。焊接速度太大會(huì)造成未焊透等缺陷。為保證焊接質(zhì)量必須保證一定的焊接熱輸入量，即為了提高生產(chǎn)率而提高焊接速度的同時(shí)，應(yīng)相應(yīng)提高焊接電流和電弧電壓。9.1.4焊絲直徑與伸出長(zhǎng)度當(dāng)其他焊接參數(shù)不變而焊絲直徑增加時(shí)，弧柱直徑隨之增加，即電流密度減小，會(huì)造成焊縫寬度增加，熔深減小。反之，則熔深增加及焊縫寬度減小。當(dāng)其他焊接參數(shù)不變而焊絲長(zhǎng)度增加時(shí)，電阻也隨之增大，伸出部分焊絲所受到的預(yù)熱作用增加，焊絲熔化速度加快，結(jié)果使熔深變淺

56、，焊縫余高增加，因此須控制焊絲伸出長(zhǎng)度，不宜過(guò)長(zhǎng)。9.1.5其他1.坡口形狀 2.根部間隙 3.焊件厚度和焊件散熱條件。表9.1 埋弧焊焊接規(guī)范（GB/T5293-1999）焊絲規(guī)格mm焊接電流A電弧電壓V電流種類(lèi)焊接速度m/h道間溫度C焊絲伸出長(zhǎng)度mm1.635020302直流或交流181.5135-16513-192.0400202.54502119-323.25002322-354.05502525-385.0600266.065027由于選用5mm焊絲，則焊接電流為580-620A，電弧電壓為28-32V，焊接速度24-28m/h，焊絲伸出長(zhǎng)度為25-38mm，焊絲H10MnSi，焊劑

57、JQSJ1019.2焊條電弧焊焊接工藝參數(shù)選擇9.2.1確定焊條直徑根據(jù)過(guò)程裝備制造與檢測(cè)得由被焊工件的厚度選擇焊條直徑為5mm。9.2.2焊接電流的確定手工電弧焊根據(jù)焊接方法及設(shè)備 表3.18表9.2 焊條直徑與焊件厚度之間的關(guān)系焊接厚度/mm234-56-1213焊條直徑/mm23.23.2-44-54-6根據(jù)焊接方法及設(shè)備表3.19表9.3 各種直接焊條使用電流參考值焊條直徑/mm1.62.02.53.24.05.05.8焊條電流/A25-4040-6050-80100-130160-210200-270260-300根據(jù)表 4.2得，焊接板厚大于13mm，選用直徑為4-6mm焊條，這里

58、選用5mm焊條，根據(jù)表 4.3焊接電流為200-270A。9.2.3焊接電壓的確定手工電弧焊，焊接電壓選擇為2230V，其電壓主要由電弧長(zhǎng)度決定，電弧長(zhǎng)則電弧電壓高，反之則電壓低。電弧過(guò)長(zhǎng)則不穩(wěn)定，熔深淺，熔寬增加，易產(chǎn)生咬邊等缺陷，同時(shí)空氣容易侵入，易產(chǎn)生氣孔，飛濺嚴(yán)重，浪費(fèi)焊條，電能效率低。生產(chǎn)中盡量采用短弧焊接，電弧長(zhǎng)度一般為26mm。9.2.4焊接速度V的確定由書(shū)本查得焊接線能量約為E=qv=18KJ/cm由焊接線能量公式E=qv=0.7UI/v得焊接速度1520cm/min選擇焊接速度約為18cm/min。由J507焊條對(duì)應(yīng)國(guó)標(biāo)為E5015，即說(shuō)明熔敷金屬抗拉強(qiáng)度為50MPa，焊接位

59、置為平焊，藥皮類(lèi)型為低氫鈉型，焊接電源為直流反接。9.2.5層數(shù)的確定厚板焊接一般要開(kāi)坡口，同時(shí)采用多層多道焊，每層焊接厚度不超過(guò)5mm，手工電弧焊一次最大熔深約為68mm當(dāng)每層厚度約為焊條直徑的0.81.2倍時(shí)，生產(chǎn)效率高。1計(jì)算B類(lèi)焊縫V型焊縫的橫截面積A=b+（-b）2tan(/2)+2/3hc=307.06mm3 （4.1）可知焊道共A/S=307.06/28.29=11，由公式n=D/d（此處厚度用D表示）得焊接層數(shù)n=20/5=4層。2計(jì)算16mm厚法蘭和接管的單V型焊縫橫截面積A=b（-p）2tan/2+2/3hc=168.35 mm3 （4.2）可知焊道共A/S=168.35/

60、27.5=7，由公式n=D/d=16/5=3層。3.計(jì)算18mm厚法蘭和接管的單V型焊縫橫截面積A=b（-p）2tan/2+2/3hc=203.53 mm3 （4.3）可知焊道共A/S=203.53/27.5=8，由公式n=D/d=18/5=4層。4.計(jì)算24mm厚法蘭和接管的單V型焊縫橫截面積A=b（-p）2tan/2+2/3hc=327.89 mm3 （4.4）可知焊道共A/S=327.89/27.5=12，由公式n=D/d=24/5=5層。5.計(jì)算人孔法蘭和接管的單V型焊縫橫截面積A=b（-p）2tan/2+2/3hc=624.86 mm3 （4.5）可知焊道共A/S=624.86/27