長春職業(yè)技術學院閆世偉畢業(yè)論文設計

.z...畢業(yè)設計題目鑄鋼材料鍋爐筒體焊接工藝目錄一、前言·········································4二、材料特點······································5三、焊縫布置······································6四、焊接方法及焊材的選擇···························7五、焊接工藝評定··································11六、操作技術····································14七、焊接工藝指導書································17八、焊后檢驗·····································20九、本卷須知·····································21十、參考資料····································22十一、結(jié)語·····································23前言鍋爐壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中必不可少的設備,它可分為以下幾類：低壓容器〔代號L〕0.1MPa≤P≤1.6MPa中壓容器〔代號M〕1.6MPa≤P＜10MPa高壓容器〔代號H〕10MPa≤P＜100MPa超高壓容器〔代號U〕P≥100MPa作為承壓類特種設備，鍋爐壓力容器比較容易發(fā)生事故，而且事故的后果經(jīng)常比較嚴重。當前，國家越來越重視對特種設備的平安管理，并將一些事故后果非常嚴重的壓力容器〔如承受高壓、盛裝有毒或易燃易爆介質(zhì)等〕列為重大危險源。因此，鍋爐壓力容器在設計及制造過程中應嚴格按照?鋼制壓力容器?〔GB150——1998〕的規(guī)定，從材料的選擇，到生產(chǎn)加工，再到最后的產(chǎn)品檢驗，務必嚴格遵守相關標準，確保鍋爐壓力容器的質(zhì)量符合國家標準，并平安服役。鍋爐壓力容器的制造流程為：下料→成型→焊接→無損檢測→組對焊接→無損檢測→熱處理→壓力試驗。這里主要介紹了鍋爐筒體的焊接生產(chǎn)加工，其中包括了材料性能的分析、焊接方法及焊材的選擇焊縫位置的布置、焊接工藝評定、焊接工藝操作規(guī)程、焊后檢驗以及本卷須知等內(nèi)容。鍋爐筒體〔材質(zhì)20g〕制造1、材料特點鍋筒是鍋爐中最重要的受壓元件，對鍋筒用鋼有一些要求，鋼材應具有較高的室溫及中溫強度，設計鍋筒時以鋼材的屈服極限和強度極限值為依據(jù)，由于鍋筒直徑較大，隨著壓力的增高，壁厚不斷增加，給制造工藝〔卷板、壓制、焊接等〕帶來許多困難，也使重量明顯增加。鋼板應具有良好的塑性、加工工藝性能和焊接性能，而鋼材的力學性能及焊接性是由其化學成分決定的，不同元素對鋼材的影響也不同。碳碳是鋼中提高強度性能不可缺少的合金元素之一。在碳素構(gòu)造鋼中，一局部碳原子溶解于鋼的基體中，形成固溶體，一局部與鐵形成碳化鐵〔Fe3C〕。隨著鋼中碳含量的增加，F(xiàn)e3C量也會增加，淬硬性也隨之提高，鋼的抗拉強度和屈服強度相應增高，而塑韌性則下降。碳當量每增加0.1%，則抗拉強度約可提高90MPa，屈服點約提高40至50MPa。但是在焊接含碳量較高的鋼種時，焊接熱影響區(qū)會出現(xiàn)淬硬現(xiàn)象，硬度顯著提高，加劇了冷裂紋傾向。錳錳是一種固溶強化鋼材基體最常見的合金元素之一，可同時提高鋼的抗拉強度和屈服點。而且不降低鋼材的塑性。鋼種的錳含量在一定的*圍內(nèi)具有細化組織的作用。增加錳含量可降低缺口沖擊的脆性轉(zhuǎn)變溫度，提高其抗脆斷能力。錳在鐵中的固溶強化極限值為1.6%，當錳的含量超過此極限值，抗拉強度和屈服點進一步提高，而此時沖擊韌度開場下降。因此，從韌性角度考慮，鍋爐用鋼的錳含量不應超過1.6%。在焊接冶金過程中，錳能起脫硫的作用。在高溫下，錳與硫結(jié)合形成硫化錳，局部進入熔渣，殘留局部均勻布于晶內(nèi)，不會在晶界析出，并阻止低熔點硫化物，提高了焊縫金屬的抗熱裂紋能力。因此在鍋爐用鋼中保持適量的錳含量是十分必要的。硅也是一種固溶強化的合金元素，而且其強化作用比錳還要高，因此，過高的含量同樣會造成沖擊韌度的下降，一般優(yōu)質(zhì)鋼的硅含量應該控制在0.15%～0.35%之間較為適宜。鉬其固溶強化作用強于Mn、Cr等元素，鉬不僅能提高鋼的常溫強度還能提高高溫持久強度和高溫蠕變強度，是低合金耐熱鋼不可缺少的合金元素，鉬也是增強抗氫能力而成為抗氫鋼中不可缺少的合金元素。在Cr、Ni不銹鋼中參加2%~3%的Mo可進一步提高其耐蝕性并同時降低焊縫金屬熱裂紋的敏感性，在低合金鋼中參加少量的鉬〔0.3%左右〕，可提高焊縫金屬的沖擊韌度。從焊接性能角度看，鉬提高了低合金鋼的淬硬性和焊接冷裂敏感性，當其含量大于0.4%時就應預熱，以防止冷裂紋的形成。鉻強化作用與鉬相似，是低合金耐熱鋼中最重要的合金元素之一，其能提高鋼的高溫強度和增強鋼的抗氫能力，當鋼中同時參加合金元素鉻和鉬時，鋼的熱強性和抗氫能力成倍提高。鉻是不銹鋼中最重要的合金元素，其含量超過12%時，在一般的腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性，含量超過17%的鉻鋼和鉻鎳鋼具有相當高的耐蝕性。從焊接性能角度看，當含量超過5%時，則可提高鋼的淬硬性和冷裂傾向，超過5%時冷裂傾向加劇，Cr含量超過8%的鉻鋼其原始組織為全馬氏體，必須采取特殊工藝才能提高焊接質(zhì)量。釩釩是一種強烈的碳化物形成元素，也是固溶強化合金元素，主要以細化晶粒和碳化物的形式起強化作用。過量的釩可惡化鋼材的塑性和韌性，當鋼中同時存在Cr、Mo、V三種元素時，焊接在回火過程中會形成復雜的碳化物而降低了焊接接頭的韌性和塑性。除一些特殊耐熱鋼外，低合金鋼焊縫金屬中的V最好限制在0.1%以下，對于大于0.2%的低合金鋼焊件焊后熱處理時，必須嚴格控制熱處理的溫度，以保證焊接接頭具有足夠的韌性，以防止消除應力裂紋的形成。硫硫會降低鋼材的高溫韌性，加劇鋼材熔焊時產(chǎn)生的熱裂紋敏感性且其具有易于偏析的特點，厚鋼板中還有促使產(chǎn)生層狀撕裂。磷易于形成低熔點共晶體，分布于晶界而加劇熱裂傾向，這些低熔點共晶體還會消弱晶間結(jié)合力提高鋼的冷脆性，會使鋼在常溫和低溫下的沖擊韌度明顯下降。20g是鋼板中常用的容器板，具有特殊的成分與性能，其碳當量低，焊接性能、加工工藝性能以及塑韌性良好，而且價格合理，常用于中低壓壓力容器的制造。下表為20g的成分及力學性能表。表120g化學成分牌號化學元素質(zhì)量分數(shù)/%20gCSiMnCrNiMoNbVPSAlt≤0.20≤0.35≤0.025≤0.015≥0.020表220g的力學性能鋼板公稱厚度/mm抗拉強度R/(N/㎡)屈服強度R/(N/㎡)伸長率A/%溫度/℃沖擊吸收能量KV2/J180°彎曲試驗彎曲直徑〔b≥35mm〕3-16400-520≥245≥250≥31d=1.5a>16-36400-520≥235≥250≥31d=1.5a>36-60400-520≥225≥250≥31d=1.5a>60-100390-510≥205≥240≥31d=2a>100-150380-500≥185≥240≥31d=2a2、焊縫布置焊縫布置一方面要考慮構(gòu)造強度和工作條件等性能的要求，另一方面還要考慮到焊接工藝過程的特點，以利于用簡便可靠的工藝來進展成產(chǎn)，并獲得優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。在設計鍋筒焊縫位置時，應注意以下幾點：應將縱焊縫錯開，即不安排在同一軸線上，防止焊縫有十字穿插的情況，這樣可以減小焊接變形和焊接剩余應力。焊縫應布置在與構(gòu)造截面中性軸重合或?qū)ΨQ的位置。焊縫應布置在對工作最有效的地方，用最少的焊接量得到最正確的效果嗎。且便于焊接及檢驗。自動焊時，焊縫位置應使焊接設備是調(diào)整次數(shù)及焊件的翻轉(zhuǎn)次數(shù)最少。盡量減少構(gòu)造和接頭處的應力集中。在焊縫的連接板端部應有較緩和的過渡。焊縫不應過分密集，對于加強筋等端部的銳角應切除。工作焊縫受彎曲作用的焊縫未焊側(cè)不應位于受拉應力處，防止將焊縫布置在工作應力最大處。具體布置如以下圖1。圖1焊縫分布圖3、焊接方法及焊材的選擇3.1焊接方法的選擇本次設計鍋筒的壁厚30mm，屬中厚板。生產(chǎn)中比較常用的幾種焊接方法有，手工電弧焊〔SMAW〕，埋弧焊〔SAW〕，二氧化碳氣體保護焊〔GMAW〕，氬弧焊〔GTAW〕，其中不同焊接方法的適用性不同。3.1.1手工電弧焊：設備簡單價格廉價；操作靈活方便；能進展全位置焊接，適合不同材料的焊接；但是其缺點是效率太低，勞動強度大，多焊工的技術要求較高。因此在壓力容器制造中，焊條電弧焊仍占有一定的應用比率，特別是容器接收的焊縫、內(nèi)件、焊縫以及難焊位置的焊縫大都采用焊條電弧焊。3.1.2埋弧焊：埋弧焊是當今生產(chǎn)效率較高的機械化焊接方法之一。其主要優(yōu)點有：1、生產(chǎn)效率高這是因為，一方面焊絲導電長度縮短，電流和電流密度提高，因此電弧的熔深和焊絲熔敷效率都大大提高。〔一般不開坡口單面一次溶深可達20mm〕另一方面由于焊劑和熔渣的隔熱作用，電弧上根本沒有熱的輻射散失,飛濺也少，雖然用于熔化焊劑的熱量損耗有所增大，但總的熱效率仍然大大增加。2、焊縫質(zhì)量高熔渣隔絕空氣的保護效果好，焊接參數(shù)可以通過自動調(diào)節(jié)保持穩(wěn)定，對焊工技術水平要求不高,焊縫成分穩(wěn)定，機械性能比較好。3、勞動條件好除了減輕手工焊操作的勞動強度外，它沒有弧光輻射，減輕了對焊接操作者的傷害，這是埋弧焊的獨特優(yōu)點。4、埋弧焊常用于中厚板的焊接。以上諸多特點決定了埋弧焊的應用*圍，目前主要用于焊接各種鋼板構(gòu)造?？珊附拥匿摲N包括碳素構(gòu)造鋼，不銹鋼，耐熱鋼及其復合鋼材等。埋弧焊在造船，鍋爐，化工容器，橋梁，起重機械及冶金機械制造業(yè)中應用最為廣泛，壓力容器殼體縱、環(huán)焊縫幾乎都采用埋弧焊方法焊接。3.1.3二氧化碳氣體保護焊：CO2氣體保護焊是利用CO2保護氣體的熔化極氣體保護焊方法，簡稱為CO2焊。CO2焊是目前焊接鋼鐵材料的重要方法之一，在許多金屬構(gòu)造的生產(chǎn)中已逐漸取代了焊條電弧焊。優(yōu)點：1、焊接本錢低。2、生產(chǎn)效率高。其生產(chǎn)率是焊條電弧焊的1至4倍。3、操作簡便。明弧，對工件厚度不限，可進展全位置焊接而且可以向下焊接。4、焊縫抗裂性能高。焊縫低氫且含氮量也較少。5、焊后變形較小。6、焊接飛濺小。當采用超低碳合金焊絲或藥芯焊絲，或在CO2中參加Ar，都可以降低焊接飛濺。缺點：機械化程度低，焊縫成形受焊工操作的限制，在焊接厚板長焊縫時效率和焊縫成形都不如埋弧焊好。3.1.4氬弧焊：氬弧焊可焊金屬多，除黑色金屬外，可用于焊接不銹鋼、鋁、銅等有色金屬及合金鋼。但氬弧焊本錢高；而且氬氣電離勢高，引弧困難；氬弧焊產(chǎn)生紫外線強度高于手工焊條電弧焊5—30倍；另外，鎢極有一定放射性，對焊工也有一定的危害氬弧焊適合焊接薄板，完成的焊縫性能較差。綜合來看，鍋爐筒體的縱焊縫和環(huán)焊縫選擇埋弧焊是比較高效、合理而且經(jīng)濟的，其〔如底座、法蘭、耳板等〕使用手工電弧焊。3.2焊材的選擇焊材對壓力容器焊縫金屬性能的根本要求：壓力容器與其他的焊接構(gòu)造不同，是一種特殊的全焊構(gòu)造，其焊接接頭承受著與容器殼體一樣的各種載荷、溫度和工作介質(zhì)的物理、化學作用。對焊縫金屬不僅要求具有與殼體材料根本相等的靜載強度，而且還要求具有足夠的塑性和韌性，以防止受壓部件焊接接頭在加工過程中以及在運行過程中，由于在各種應力和沮度的共同作用下，提前失效或產(chǎn)生脆性破裂。此外，在*些應用場合，還要求焊縫金屬具有擾丁作介質(zhì)腐蝕的性能。因此，對壓力容器焊縫金屬的性能要求應遵循等強度、等塑性、等韌性和等耐蝕性的原則.。3.2.1等強度原則壓力容器焊接接頭的等強度應理解為其強度性能不低于母材標準規(guī)定的下限值。強度性能包括常溫，高溫短時強度。實際上，焊接接頭的強度值與母材相應強度值的絕對等同是不可能的，而且也無此必要。另外，母材和焊縫金屬由于金相組織的差異，屈強比也不盡一樣。很難使焊縫金屬的抗拉強度和屈服強度同時到達母材標準的規(guī)定值。按GB150-1998?鋼制壓力容器?設計標準，壓力容器的強度計算中，按鋼材抗拉強度選取的許用應力，通常低于按屈服點選取的許用應力。因此，按抗拉強度指標考核焊縫金屬和焊接接頭的強度較為合理。對于高溫壓力容器，焊接接頭的強度指標應該是最高工作溫度下的高溫暫時抗拉強度，而不必強求同時到達常溫強度的規(guī)定指標。3.2.2等塑性和等韌性原則壓力容器焊接接頭等塑性和等韌性是指其塑性和韌性不低于母材標準規(guī)定的塑性和韌性指標的下限值，或不低于容器制造技術條件的規(guī)定值。這里所討論的塑性和韌性的含義應包括低溫塑性和韌性，高溫塑性和韌性以及在加工過程中接頭應具有的變形能力，并保證屢次熱處理和長期高溫運行后的塑性和韌性。焊接接頭或焊縫金屬的塑性通常以橫向彎曲或縱向彎曲試驗來測定。按我國?壓力容器平安技術監(jiān)察規(guī)程?的規(guī)定焊接接頭彎曲試驗的合格標準見表3-1所列。即按鋼種和接頭形式規(guī)定了不同的合格指標。這種分等的合格指標不盡合理，作為壓力容器用鋼，無論是碳鋼，還是合金鋼，在壓力容器制作過程中，都要經(jīng)過一樣的加工工藝，都應具有符合要求的塑性變形能力，應當對其規(guī)定一樣的最低合格標準。在這方面可以借鑒美國ASME?鍋爐與壓力容器法規(guī)?第九卷的有關規(guī)定，對于碳鋼，低合金鋼和奧氏體不銹鋼焊接接頭。取彎心直徑為4倍試樣厚度、合格彎曲角均為180°。按現(xiàn)行有關標準，壓力容器焊接接頭或焊縫金屬的沖擊韌度，通常采用夏比V形缺口沖擊試驗來側(cè)定，并以沖擊吸收功〔J〕來表征。檢查焊接材料和產(chǎn)品見證件試板時沖擊式樣的缺口開在焊縫金屬的中心。而在新鋼種的焊接性試驗和焊接工藝評定試驗中，沖擊試驗的缺口分別開在焊縫金屬、熔合區(qū)和熱影響區(qū)。各區(qū)的缺口沖擊韌度均不低于鋼材標準規(guī)定的下限值。表3壓力容器焊接接頭彎曲試驗合格標準焊接工藝鋼種彎心直徑d/mm支點距離/mm彎曲角度/〔°〕雙面焊碳鋼、奧氏體鋼3δ5.2δ180其他合金鋼100單面焊碳鋼、奧氏體鋼90其他合金鋼50注：δ表示試件厚度。3.2.3等耐蝕性原則壓力容器焊接接頭的等耐蝕性原則可以理解為其耐蝕性，抗氫性和抗氧化性不低于母材標準規(guī)定的指標或產(chǎn)品制造技術條件相應的規(guī)定值。為滿足這一要求，焊縫金屬的合金成分不低于母材標準規(guī)定值，考慮到焊接熱過程對接頭的耐蝕性可能產(chǎn)生不利的影響，應選擇主要合金成分略高于母材，而含碳量低于母材的焊接材料。根據(jù)以上對焊接材料的要求，可以確定使用的焊材，埋弧焊焊絲可選用H08MnA焊絲配HJ431焊劑，焊條可選用E5015低氫焊條。4、焊接工藝評定工藝評定報告表〔二〕單位名稱：**機電職業(yè)技術學院焊接工藝評定報告PQR-01焊接工藝指導書編號WPS-1焊接方法：埋弧焊機械化程度：〔手工、半自動、自動〕自動接頭簡圖：〔破口形式、尺寸、襯墊、每種焊接方法或焊接工藝、焊縫金屬厚度〕焊接接頭：對接接頭〔長度>=200mm有或無鈍邊坡口間隙1~2〕簡圖：〔接頭形式、坡口形式與尺寸、焊層、焊道布置及順尋〕破口形式：U型襯墊〔材料及規(guī)格〕：無其他：反變形量3o~4o母材：20g材料標準：4708鋼號：20g與鋼號：20g相焊類、組別號：Ⅰ﹣1與類、組別號：Ⅰ﹣1相焊厚度：30mm直徑：/其他：/焊后熱處理：熱處理溫度〔oC〕：610~635oC保溫時間〔h〕：4~10氣體：氣體混合種類混合比流量〔L/min〕保護氣///尾部保護氣///反面保護氣///填充金屬：焊材標準：GB∕T5293—1999焊材牌號：H08MnA焊材規(guī)格：Φ5焊縫金屬厚度：30~33mm其他：電特性：電流種類：直流極性：反接鎢極尺寸：/焊接電流〔A〕：650～700電弧電壓〔V〕：38～40其他：焊接位置：對接焊縫位置：向下方向：〔向上、向下〕角焊縫位置：向下方向：〔向上、向下〕技術錯數(shù)：焊接速度〔m/h〕：25～30擺動焊或不擺動焊：不擺動焊擺動參數(shù)：2o~3o單道焊或多單焊〔每面〕：多層多道焊單絲焊或多絲焊：單絲焊其他：預熱：預熱溫度〔oC〕：/層間溫度〔oC〕：450oC〔續(xù)〕拉伸試驗2011B-D0022實驗報告2011B-D0022試樣編號試樣寬度〔mm〕試樣厚度〔mm〕橫斷面積〔cm2〕斷裂載荷〔kN〕抗拉強度〔MPa〕斷裂部位和特征Ⅱ-10253025*30600600母材斷Ⅱ-11243024*30580580母材斷Ⅱ-12263026*30620620母材斷彎曲試驗實驗報告Ⅱ試驗編號試樣類型試樣厚度〔mm〕彎心直徑〔mm〕彎曲角度〔o〕實驗結(jié)果Ⅱ-20側(cè)彎3030180合格Ⅱ-21側(cè)彎3040180合格Ⅱ-22側(cè)彎3050180合格Ⅱ-23側(cè)彎3060180合格沖擊試驗實驗報告Ⅱ試樣編號試樣尺寸缺口位置試驗溫度〔oC〕沖擊吸收功〔J〕缺口類型備注Ⅱ-4010*10*55焊縫區(qū)2549V合格Ⅱ-4110*10*55焊縫區(qū)2536V合格Ⅱ-4210*10*55焊縫區(qū)2550V合格Ⅱ-4310*10*55熱影響區(qū)2542V合格Ⅱ-4410*10*55熱影響區(qū)2538V合格Ⅱ-4510*10*55熱影響區(qū)2541V合格Ⅱ-4610*10*55熔合區(qū)2535V合格Ⅱ-4710*10*55熔合區(qū)2538V合格Ⅱ-4810*10*55熔合區(qū)2538V合格無損檢驗實驗報告Ⅱ金相檢驗〔對接焊縫〕：根部：〔焊透、未焊透〕焊透，焊縫：(熔合、未熔合〕熔合焊縫、熱影響區(qū)：(有裂紋、無裂紋)無裂紋。檢測截面ⅠⅡⅢⅣⅤ無損檢驗：RT：一級焊縫UT：/MT：合格PT：/其他：耐蝕堆焊金屬化學成分〔重量%〕CSiMnPSNiVTi0.091.051.50.0050.0150.010.05.08分析外表或取樣開場外表之熔合線的距離〔mm〕：附加說明：附加說明：根據(jù)GB713-2008附錄A?新舊標準牌號對照?GB6654-1996中16MnR對應GB713-2008中的Q345R，經(jīng)查原PQR22-2007中的試驗數(shù)據(jù)均滿足GB713-2008中對材料Q345R的要求，本次按質(zhì)檢特函〔2008〕64號第一條第三款規(guī)定要求，由焊評PQR22-2007直接轉(zhuǎn)換，原焊評PQR22-2007有效期至2009年8月31日24時終止。相關原始數(shù)據(jù)記錄見原PQR22-2007。結(jié)論：本評定按4708-2000規(guī)定焊接試件、檢驗試樣，測定能力，確認試驗記錄正確評定結(jié)果：合格焊工**焊工代號施焊日期編編制日期審核日期批準日期第第三方檢驗5、操作技術焊前準備焊前準備包括坡口的制備、清理、焊劑的烘干、焊絲的清理、纏繞以及接頭的組裝、定位、夾緊或打底焊等。焊接坡口的準備埋弧焊時坡口的制備對焊縫質(zhì)量起著至關重要的作用。因為焊機行走小車或焊件轉(zhuǎn)動是等速的，對坡口角度、鈍邊或間隙的誤差不能自適應調(diào)整焊接速度或其他焊接參數(shù)加以彌補。因此特別要嚴格控制鈍邊和間隙尺寸。對于主焊縫坡口最好用機械加工方法制備，對于*些暫不能用機械加工制備坡口的受壓部件，也應采用自動熱切割機或靠模切割機或靠模切割機加工坡口。根據(jù)資料知，不同板厚所開坡口不同，一般可依據(jù)下表。表4坡口形式與焊接參數(shù)的關系焊縫坡口外表狀態(tài)對焊縫質(zhì)量也有重要的影響。焊前必須將殘留在坡口外表的銹斑、氧化皮、氣割殘渣、潮氣和油污等去除干凈。在低合金鋼和不銹鋼埋弧焊時，焊縫坡口的清理更為重要。坡口外表的銹蝕、水分和油污等不但會引起氣孔，而且可能促使產(chǎn)生氫裂紋、增碳，甚至降低不銹鋼焊接接頭的耐蝕性和低合金鋼焊縫的力學性能。焊材的準備碳鋼埋弧焊用焊劑焊前應在200~300oC下進展烘干，消除焊劑的水分，防止焊縫中氣孔的形成。低合金鋼埋弧焊時，堿性焊接應在400~500oC溫度下烘干，防止白點、氫致裂紋等缺陷，在濕度較大〔相對濕度85%以上〕的工作環(huán)境下，熔煉焊劑在大氣中存放24h，燒結(jié)焊劑在大氣中存放8h后要重新烘干。碳鋼和低合金鋼焊絲外表的油、銹和其他有害涂料焊前應去除干凈，防止器口的產(chǎn)生。不銹鋼的焊絲外表應用丙酮等去除油污，以防止焊縫金屬增碳。焊接的組裝在同一焊縫上裝配間隙的誤差不應超過1.0mm,否則很難保證焊縫反面的均勻熔透和成形，如以下圖2。錯變量超標不僅影響焊縫外形，而且還會引起咬邊，夾渣等缺陷，其應控制在不超過板厚的10%，最大不應超過3.0mm。需用焊條電弧焊封底的埋弧焊接頭，推薦選用E5015或E5016等低氫型堿性焊條而不是E4313或E4303等酸性焊條，因埋弧焊焊縫與酸性藥皮焊條焊縫金屬混合后往往會出現(xiàn)氣孔。圖2鍋筒環(huán)焊縫的組裝與焊接焊接電流焊接電流對熔透深度的影響最大，與熔透深度成正比關系，公式為：H=Km.IH為榮透深度；Km為熔透系數(shù)；I為焊接電流。在其他參數(shù)不變的條件下，隨著焊接電流的提高，熔深和余高同時增大焊縫形狀系數(shù)〔熔寬/熔深之比〕變小，為防止接縫燒穿和焊縫裂紋，焊接電流不易選用過大，但電流過小也會使焊接過程不穩(wěn)定并造成未焊透或未熔合，因此對于直邊對接接頭，焊接電流按所要求的最低熔透厚度來選擇，而對于開坡口接頭的填充層焊接電流主要按焊縫最正確成型的原則來選定。電弧電壓在其他參數(shù)不變的條件下，隨著電弧電壓的提高，焊縫寬度明顯增多，而熔深和余高略有減少。電弧電壓過高時，形成寬而淺的焊道，從而導致未焊透和咬邊等缺陷的產(chǎn)生，此外焊劑熔化量增加，使焊波外表粗糙，脫渣困難較低電弧電壓能提高電弧挺度，增大熔隙。但電弧電壓過低會形成高而窄的焊道，使邊緣熔合不良。為獲得成型良好的焊道，電弧電壓與焊接電流應相互匹配，當焊接電流增大時，應適當提高電弧電壓。焊接速度在其他參數(shù)不變的條件下，隨著電弧電壓的提高，單位長度焊縫上的熱輸入和填充金屬量減少，使熔深、熔寬和余高都相應減少。焊接速度太快會產(chǎn)生咬邊和氣孔等缺陷，焊道外觀變差。如果焊接速度太慢，可能引起焊縫燒穿，如電流電壓同時較高，可能導致焊縫橫截面呈蘑菇形。焊接電流種類及其極性埋弧焊使用直流電比交流電能更好的控制焊道成形和熔深且引弧容易。直流反接焊接時，可獲得最大熔深和最正確焊縫外表。直流正接時焊絲熔化速度約提高35%，使焊縫余高增高，熔深變淺，其原因是直流正接時，電弧的大局部熱量集中于焊絲頂端。因此，可用于要求淺熔深鋼材的焊接及外表堆焊，已獲得成性良好的焊道。直流正接時應適當提高電弧電壓。焊絲伸出長度焊絲的熔化速度與伸出長度的電阻加熱成正比。伸出長度愈長，電阻熱愈大，熔化速度愈快。當電流速度大于125A/mm2時，焊絲伸出長度對焊縫形狀的影響變得較為明顯，在較低的電弧電壓下，增加伸長率焊道寬度會變窄，熔深減小，余高增加。在焊接電流保持不變的情況下，加大焊絲伸出長度，可是熔化速度提高25%~50%,因此為保證焊道成性良好，應適當提高電弧電壓和焊接速度。在不要求熔深的情況下，可利用加大伸出長度來提高熔敷率，而要求熔深時，推薦采用以下最正確焊絲伸出長度和最大伸出長度：對于直徑為2.0mm、2.5mm和3.0mm的焊絲，最正確伸出長度為50~80mm，最大伸出長度為75mm。對于直徑為4.0mm、5.0mm和6.0mm的焊絲，最正確伸出長度為30~50mm，最大伸出長度為75mm。焊劑粒度和堆散高度細顆粒焊劑適用于大焊接電源，能獲得較大熔深和寬而平坦的焊縫外表。如在低的電流使用細顆粒焊劑，就會因焊劑層密封性好，氣體不易逸出而在焊縫外表留下斑點。相反，如在電流下使用粗粒焊劑，則因焊劑層保護缺乏而在焊縫外表形成凹坑或出現(xiàn)粗糙波紋。表5焊劑粒度與焊接電流的關系焊劑粒度與焊接電流的關系焊劑顆粒度8*4812*6512*15020*200焊接電流<600<600500~900600~1200注：篩網(wǎng)目數(shù)，例8*48表示90%~95%的顆粒能通過每平方英寸〔25mm2〕8孔的篩網(wǎng)，2%~5%的顆粒能通過每平方英寸〔25mm2〕48孔的篩網(wǎng)。焊劑堆散高度太薄或太厚都會在焊縫外表引起斑點、凹坑、氣孔并改變焊道的形狀。焊劑堆散高度太薄，電弧不能完全埋入焊劑中，電弧燃燒不穩(wěn)定且會出現(xiàn)閃光，熱量不集中，降低焊縫熔透深度。如焊劑堆散層太厚，電弧受到熔渣殼的物理約束而形成外形凹凸不平的焊縫，但熔透深度增加。按照焊絲直徑和所使用的焊接電流值，焊劑層的堆散高度通常在25~40mm*圍內(nèi)。焊絲直徑愈大，電流愈大，堆焊高度應愈高。焊絲傾角和偏移量焊絲前傾〔焊絲順著焊接方向傾斜〕時，電弧大局部熱量集中于焊縫熔池，電弧吹力使熔池向后推移，因此，形成熔透深，熔寬窄的焊道。而焊絲后傾〔焊絲背著焊接方向傾斜〕時，電弧熱量大局部集中于為熔化的母材上，從而形成熔深淺，余高小，熔寬大的焊道。環(huán)焊縫時，焊件在不斷地旋轉(zhuǎn)，熔化的焊劑和金屬熔池由于離心力的作用而傾向于離開電弧區(qū)流動。因此為防止熔化金屬的溢流和焊道成形不良，應將焊絲逆焊件旋轉(zhuǎn)方向后移適當距離，使焊接熔池正好在焊件轉(zhuǎn)到中心位置時凝固。如果后偏量過大則會形成熔深淺，外表下凹的焊道，而后偏量過小，則會形成熔透深而窄的焊道且中間凸起，有時還可能出現(xiàn)咬邊。焊絲最正確偏移量主要取決于同體的外徑，但也與焊件的厚度，所選的電流和焊速有關。表6筒體環(huán)縫焊時焊絲離工作中心垂線最正確偏移量筒體環(huán)縫焊時焊絲離工作中心垂線最正確偏移量筒體外徑(mm)焊絲偏移量(mm)450~90034900~105044451050~1200501200~180055>180075在給定的焊接電流下，過高的焊接速度會導致未焊透和咬邊，過低的焊接速度會造成焊道的余高和熔寬過大。試驗證明，焊接試板厚度、焊絲直徑、坡口尺寸的不同，所選擇的焊接參數(shù)也不盡一樣，下表是各個因素與焊接參數(shù)的關系。表7不同因素與焊接參數(shù)之間的關系V型和*型坡口對接雙面埋弧焊的焊接參數(shù)板厚〔mm〕焊絲直徑〔mm〕坡口尺寸焊接電流〔A〕第一層/其余層間隙b(mm)焊接電壓〔V〕焊接速度〔m/h〕ａ(o)H1/H2(mm)144.080+26+1600~650/700~7501+134~3622~255.0650~700/750~80036~3825~30164.070+27+1600~650/700~75034~3622~255.0650~700/750~80036~3825~30184.060+28+1600~650/750~80036~3822~255.0650~700/800~85038~4025~30225.055+212+1900~1000/600~65038~40/36~3818~20\43~45245.060+210+1\10+1650~700/800~8502+138~4025~30305.070+212+1\12+1650~700/800~85038~4025~306、焊接工藝指導書焊接工藝指導書表〔一〕單位名稱**機電職業(yè)技術學院焊接工藝指導書編號WPS-1日期2011/12/14焊接工藝評定報告編號PQR-01焊接方法埋弧焊機械換程度自動焊接接頭：對接接頭〔長度>=200mm無鈍邊坡口間隙3~6〕簡圖：〔接頭形式、坡口形式與尺寸、焊層、焊道布置及順尋〕坡口形式：Y〔單邊30o〕襯墊〔材料及規(guī)格〕：無其他：反變形量3o~4o母材：類別號I組別號I-1與類別號I組別號I-1相焊及標準號4708鋼號20g與標準號4708鋼號20g相焊厚度*圍：29.5～30.5mm母材：對接焊縫筒體縱焊縫、環(huán)焊縫角焊縫/管子直徑、壁厚*圍：對接焊縫/角焊縫/焊縫金屬厚度*圍：對接焊縫30~33mm角焊縫/其他焊接材料：H08MnAHJ431材料類別焊絲焊劑材料標準GB∕T5293—1999GB∕T5293—1999填充金屬尺寸φ5∕材料型號ER50－6F4A2－H08A焊材牌號〔鋼號〕H08MnAHJ431其他耐蝕堆焊金屬化學成分〔%〕CSiPCrSNiMoVTiMnNb0.091.050.009≤0.0251.50表〔一〕〔完〕續(xù)焊接位置：對接焊縫的位置平焊焊接方向：(向上、向下)向下角焊縫位置/焊接方向：〔向上、向下〕/焊后熱處理：溫度*圍〔oC〕600—635oC保溫時間〔h〕4-10預熱：預熱溫度〔oC〕(允許最低值)/層間溫度〔oC〕〔允許最高值〕450加熱方式/氣體：氣體混合種類混合比流量〔L/min〕保護氣//尾部保護氣/反面保護氣/電特性：電流種類：直流極性：直流反接焊接電流*圍〔A〕：650～700電弧電壓〔V〕：38～40〔按所焊位置和厚度，分別列出電流和電壓*圍，記入表格〕焊道/焊層焊接方法填充材料焊接電流電弧電壓〔V〕焊接速度〔m/h〕線能量〔Kj/cm〕牌號直徑極性電流正面焊埋弧焊H08MnAΦ5反接650~70038~4025-30933-988反面焊埋弧焊H08MnAΦ5反接630~66036~4025-30880-902熔滴過渡形式短路過渡焊絲送進速度〔m/h〕:25～30技術措施：焊前清理和層間溫度：150~300oC反面清根方法：碳弧氣刨單道焊或多單焊〔每面〕：多層多道焊單絲焊或多絲焊：單絲焊導電嘴至工件距離：30~50mm錘擊：敲擊其他：編制日期審核日期批準日期焊接工藝卡片產(chǎn)品名稱鍋爐筒體產(chǎn)品型號零部件名稱吊耳與筒體接頭母材20g與20g規(guī)格吊耳50mm焊縫位置吊耳與筒體角焊縫焊接筒體30mm層次焊接方法焊接材料電源及極性電流/A電壓/V氣體流量/(L·min-1)牌號規(guī)格打底層SMAWJ507Ф5.0直流反接170~19036~60——填充層SMAWJ507Ф5.0直流反接180~21040~60——蓋面層SMAWJ507Ф5.0直流反接190~22046~60——焊接層次：均用焊條電弧焊焊接，填充層時，直到填到距離坡口外表邊緣線2至3毫米處。坡口角度：45°間隙：2m