材型08-4班 赵攀峰 焊接工艺设计.doc

哈尔滨理工大学 焊接课程设计 18MnMoNbR卧式储罐筒体的焊接工艺设计 班 级：学 号：姓 名：指导教师： 1.产品简介 卧式储罐 1.基本结构 根据结构特点和工作要求，圆筒形压力容器主要由筒体、封头及附件（如法兰、开孔补强、接管、支座）等部分组成 （1）筒体 筒体是圆筒形压力容器的主要承压原件，它构成了完成化学反应或储存物所需的最大空间。筒体一般由钢板卷制或压制成型后组装焊接而成。当筒体直径较小时，可采用无缝钢制作。对于即轴向尺寸较大的筒体利用环焊缝将几个筒节拼焊制成。根据筒体的承载要求和钢板厚度，其纵向焊缝和环向焊缝可采用开坡口或不开坡口的对接接头。对于承受高压的厚壁容器筒体，除了采用单层厚钢板制作外，也可采用层板包扎、热套、绕带或绕板等工艺制作多层筒体结构。 （2）封头 封头即是容器的端盖。根据形状的不同，分为球形封头、椭圆形封头、碟形封头、锥形封头和平板封头等结构形式。 2.常用制造钢材 常用合金结构钢有热轧及正火钢，低碳调质钢，中碳调质钢等。 低碳调质钢屈服强度为295~490MPa，在淬火-回火的调质状态下使用，属于热处理强化钢。其特点是含碳量较低（一般碳的质量分数为0.22％以下），既有高的强度，又兼有良好的塑性和韧性，可以直接在调质状态下进行焊接，焊后不需要调质处理。 中碳调质钢屈服强度一般在880~1176MPa以上，钢中含碳量较高（碳的质量分数为0.25％~0.5％），也属于热处理强化钢。它的淬硬性比低碳调质钢高的多，具有很好的强度和硬度，但韧性相对较低，给焊接带来了很大的困难。 在压力容器制造中，最常用的低合金高强度钢种有16MnR、15MnVR、15MnVNR、19Mn6、13MnNiMoNbR、14MnMoV、18MnMoNb等。这类刚的共同特点是焊缝热影响区具有不同程度的淬硬倾向，焊缝和热影响区对冷裂纹都比较敏感。 3.焊接材料 包括焊条、焊丝、焊剂、气体等。手弧焊的焊接材料是焊条。埋弧焊及电渣焊的焊接材料是焊丝（或板状电极）与焊剂。而气体保护焊的焊接材料是焊丝与保护气体。 焊条：结构钢焊条，主要用于焊接碳钢和低合金高强钢；不锈钢焊条，主要用于焊接不锈钢和热强刚；堆焊焊条，主要用于堆焊，以获得具有热硬性，耐磨性及耐蚀性的堆焊层。低温钢焊条，主要用于焊接在低温下工作的结构，其熔敷金属具有不同的低温工作性能；铸铁焊条，主要用于焊补铸铁构件。 焊剂：按用途分有钢用焊剂和有色金属焊剂。钢用焊剂又可分为碳钢、合金结构钢及高合金钢用焊剂。根据焊接工艺方法有埋弧焊焊剂和电渣焊焊剂。 焊丝：按适用的焊接方法可分为埋弧焊焊丝、CO2焊焊丝、钨极氩弧焊焊丝、熔化极氩弧焊焊丝、自保护焊焊丝及电渣焊焊丝等。 4.焊接方法 1）手工电弧焊：手工电弧焊是各种电弧焊方法中发展最早、目前仍然广泛应用的一种焊接方法。它是以外部涂有涂料焊条作电极和填充金属，电弧是在焊条的端部和被焊工件表面之间燃烧。涂料在电弧热作用下一方面可以产生气体以保护电弧，另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与周围气体的相互作用。熔渣的更重要作用是与熔化金属产生物理化学反应或添加合金元素，改善焊缝金属性能。 其设备简单、灵活，可以应用于维修及装配中的短缝的连接，特别是可以用于难以达到的部位的焊接，可以焊接各种空间位置的焊缝，是压力容器中组装定位最简易的连接手段。但是它主要采用手工操作，焊工的劳动强度较大。 2）埋弧自动焊：埋弧焊是以连续送给的焊丝作为电极和填充金属。焊接时，在焊接区的上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化形成焊缝。在电弧热的作用下，上部份焊剂熔化熔渣并与液态金属发生冶金反应。熔渣浮在金属熔池的表面，一方面可以保护焊缝金属，防止空气的污染，并与熔化金属产生物理化学反应，改善焊缝金属的成分及性能；另一方面还可以使焊缝金属缓慢冷却。埋弧焊可以采用较大的焊接电流。与手弧焊相比，其最大的优点是焊缝质量好，焊接速度高。因此，它特别适用于焊接大型工件的直缝和环缝，而且多采用机械化焊接。埋弧焊已广泛应用于碳钢、低合金结构钢和不锈钢的焊接。由于焊渣可降低接头冷却速度，故某些高强度结构钢、高碳钢等也可采用埋弧焊焊接。但由于埋弧焊是依靠颗粒状焊剂堆积形成保护条件，因此主要适应于水平焊缝； 由于埋弧焊焊剂的主要成分是氧化锰、二氧化硅等金属及非金属氧化物，难以用于焊接铝、钛等氧化性较强的金属极其合金；只适用于长焊缝的连接； 由于埋弧焊电弧的电场强度较大，电流小于100A时，电弧稳定性不好，因此不适合焊接厚度小于1mm的薄板。 3）熔化极气体保护焊：是在一种气体保护下，利用焊丝与焊件之间的电弧熔化连续给送的焊丝和母材，形成熔池和焊缝的连接方法。其优点是效率高；焊接工艺适应性强，选用适当的焊