【正文】 言，焊條沈陽大學畢業(yè)設計（論文） 5 電弧焊的比例已逐步縮小，埋弧自動焊、氬弧焊、 CO2 氣體保護焊、混合氣體保護焊、等離子焊、真空電子束焊等先進的工藝技術已大量或逐步得到采用。這對于穩(wěn)定地提高壓力容器焊接質(zhì)量，提高壓力容器制造工藝水平，無疑將起到很大推動作用。 在厚板成形方面，一些大型制造廠都添置了大型卷板機和壓彎機，使厚壁板焊結構的壓力容器生產(chǎn)得到了實現(xiàn)。對于特大厚度的壓力容器采用鍛制筒節(jié)進行組焊的技術日趨成熟。封頭成形已具有整體沖壓成形，分瓣成形和旋壓成形各種工藝能力，特別是一大批封 頭專業(yè)制造廠的出現(xiàn)，為壓力容器制造的社會分工和專業(yè)化生產(chǎn)奠定了良好的基礎。 在無損檢測方面，除去常規(guī)的 X 光射線檢測設備外，不少廠為生產(chǎn)厚壁壓力容器都購置了直線加速器。連續(xù)成像的 X 光射線檢測設備已應用于生產(chǎn)，智能化和可記錄的超聲檢測儀已研制出并得到應用。這都為壓力容器的制作奠定了良好的基礎 據(jù)不完全統(tǒng)計，我國以焊接為主要加工技術（或焊接對其產(chǎn)品質(zhì)量具有關鍵影響的）的企業(yè)數(shù)量達 7000 多家。這部分企業(yè)廣泛分布在鍋爐、壓力容器、發(fā)電設備、核設施、石油化工和管道等行業(yè)中。這些企業(yè)在我國工業(yè)經(jīng)濟建設中影響深、涉及面廣 、具有舉足輕重的影響和作用。 本論文將焊接技術和氮氣貯罐罐體制造相結合，根據(jù)罐體特點制定了全套的、合理的 氮氣貯罐罐體制造工藝。 沈陽大學畢業(yè)設計（論文） 6 母材分析 本設計產(chǎn)品選用的母材是 Q345D 鋼，它是一種專門制造壓力容器的低合金高強鋼 。它具有良好的綜合力學性能、焊接性能、加工工藝性能及低溫沖擊韌性。中溫（ 450℃以下）及低溫力學性能優(yōu)于Q235， 15， 20 等碳素鋼，是一種十分成熟的鋼種，質(zhì)量穩(wěn)定，可在40~400℃場合使用。在石油化工設備、鍋爐、壓力容器中 Q345D 鋼的板材、鋼管及鍛件均有廣泛應用，并分 別納入多種材料標準。 母材的化學性能分析 Q345D鋼是一種較常用的低碳低合金壓力容器用鋼。常規(guī)化學成分如表 1所示，以 Mn為主要合金元素，以熱軋狀態(tài)交貨，某些厚板需經(jīng)正火熱處理。 Q345D鋼在熱軋狀態(tài)下具有較高的強度和韌性及良好的焊接性。 表 1 Q345D鋼的化學成分（ %） 鋼種 技術標準 C Si Mn P? S? Q345D GB665496 ? 母材的力學性能分析 Q345D 鋼的屈服強度為 340MPa。它為壓力容器的專用鋼板，具有良好的綜合力學性能。其主要力學性能如表 2 所示。 沈陽大學畢業(yè)設計（論文） 7 表 2 Q345D 鋼 力學性能 鋼種 技術 標準 規(guī)格 /mm 拉伸試驗 沖擊試驗 冷彎 試驗 抗拉強度 σｂ /MPａ 屈服強度 σｓ /MPａ 伸長率 δ5/% 溫度 /℃ Akv（ 橫向 ）/J 180186。 Q345D GB6654 6～ 16 510～ 640 ≥345 ≥21 0 ≥31 ｄ =2ａ ＞ 16～ 36 490～ 620 ≥325 ｄ =3ａ 母材的焊接性分析 Q345D特點是焊接熱影響區(qū)具有不同程度的淬硬傾向，焊縫和熱影響區(qū)對冷裂紋都比較敏感。電弧焊時，各種冷卻速度下都可能在熱影響區(qū)形成馬氏體組織，鋼中碳和合金元素的含量越高，熱影響區(qū)的淬硬傾向就越大，同時金相組織中的馬氏體組織的比例就越高。因此，在擬定其焊接工藝時，應以防止接頭各區(qū)馬氏體組織和冷裂紋形成及防止熱影響區(qū)淬硬變脆為基本出發(fā)點。 1）焊接缺陷 ① 熱裂紋： Q345D 鋼的碳當量較低而錳含量較高 ， 因此，這種鋼的 ωMn/ωS 能達到要求，具有較好的抗裂性能，焊接過程中的熱裂紋傾向較小，正常情況下焊縫中不會出現(xiàn)熱裂紋。但個別情況下也會在焊縫中出現(xiàn)熱裂紋，這主要與鋼中碳、硫、磷等元素含量偏高或嚴重偏析有關。 如果焊縫中的碳含量過高，為了防止硫的有害作用就需要有較高的錳含量，隨著碳含量的增加，要求 ωMn/ωS 也提高，當 ωC=%時，ωMn/ωS 不應低于 10，而當 ωC=%時， ωMn/ωS 就應大于 40 才不能出現(xiàn)熱裂紋。硅的有害作用也與促使 硫 的偏 析有關，因此硅含量高時沈陽大學畢業(yè)設計（論文） 8 熱裂紋傾向也增加。 ② 冷裂紋： Q345D 只有在較快冷卻速度下，才可能形成富碳的貝氏體和馬氏體，以至誘發(fā)冷裂紋。冷裂紋的影響因素： a 碳當量 Ceq。淬硬傾向主要取決于鋼的化學成分，其中以碳的作用最明顯。通常碳當量越高，冷裂敏感性越大。 b 熱軋鋼的淬硬傾向。隨著合金元素和強度級別的提高而增大。 c 熱影響區(qū)最高硬度。熱影響區(qū)最高硬度是評定鋼材淬硬傾向和冷裂紋敏感性的一個簡便的辦法。最高硬度允許值就是一個剛好不出現(xiàn)冷裂紋的臨界硬度值。碳當量增大時，熱影響區(qū)淬硬 傾向隨之提高，但并非始終保持線性關系。當碳當量減小且降低冷卻速度時，熱影響區(qū)淬硬和冷裂紋傾向隨之降低。 2）脆化： Q345D 鋼產(chǎn)生脆化的主要原因是熱輸入量過大導致晶粒 粗大，以及因冷卻速度過快而在過熱區(qū)形成粗大馬氏體和貝氏體混合組織。 Q345D 鋼主要靠合金元素的固溶強化來保證其具有良好的力學性能，因為在熱軋狀態(tài)下使用，所以脆化問題不是很嚴重，Q345D 焊后經(jīng) 600℃ 、保溫 1 小時的高溫回火處理后，韌性有了很大恢復，因此消除應力回火處理可防止脆化。 產(chǎn)品制作工藝流程圖 工藝流程圖主要是為了讓設計 和生產(chǎn) 者 能夠直觀的熟悉整個工藝流程，理清思路，提高工作效率。并且讓人們能夠簡單了解工藝流程的步驟和主要環(huán)節(jié)。其流程如圖 1 所示。 沈陽大學畢業(yè)設計（論文） 9 圖 1 筒體制作工藝流程圖 焊縫位置分布 本設計的氮氣貯罐罐體的體積較大、焊縫較多，有縱焊縫、環(huán)焊縫等。為了防止焊縫交叉。 筒節(jié)制作工藝 鋼板的復檢 本設計選用的金屬材料是 Q345D 鋼板，材料要有材質(zhì)證明書，有符合規(guī)定的材料標記符號，要對材料的表面質(zhì)量和材料的幾何尺寸進行復檢。在使用前應對鋼板進行必要的化學成分復檢，還要進行力學性能復檢，包括拉伸試驗，彎曲試驗 ，斷裂試驗等。 鋼材的矯正 1）鋼材矯正的基本原理和方法 矯正是使鋼材或工件在外力作用下產(chǎn)生與原來變形相反的塑性變形（即永久變形），以消除原來工件彎曲、扭曲和皺折、不平等變形。具體的矯正方法按操作方法的不同可分為手工矯正、機械矯正和火焰矯正三種 [2]。本設計選擇機械矯正，其原理如圖 2 所示。 沈陽大學畢業(yè)設計（論文） 10 圖 2 9 輥矯直機工作原理圖 1導向輥 2上支承輥 3上工作輥 4下支承輥 5下工作輥 2）鋼板矯正設備 鋼板的矯正，一般情況下都是采用多輥板料矯正機進行機械矯正，但特殊情況，如對于厚板、小塊板料 的矯正，也可以用對稱式三輥卷板機和各種壓力機來代替多輥板材矯平機進行矯正，少數(shù)情況下也可進行手工矯正。 本設計選用國產(chǎn) 4200mm 9輥中厚板矯直機，其技術條件如表 3所示。 表 3 4200mm9輥中厚板矯直機技術條件 厚度（ mm） 寬度 (mm) 長度 (mm) 溫度 (℃ ) 輥數(shù) 輥距 (mm) 8～ 40 1500～ 4000 4000～ 18000 600～ 800 9360 輥徑 輥長 (mm) 上橫梁開口度 (mm) 傳動比（ i） 矯直速度 (m/s) 主電動機 (kw) Ф320mm4200 240 22 ～ 125 鋼板表面的預處理 為了避免鋼材表面的油污、銹蝕和氧化皮等影響產(chǎn)品的制造質(zhì)量，應該在進行材料劃線、下料之前進行表面預處理。鋼材表面的預處理對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長產(chǎn)品的壽命、減少環(huán)境污染具有重要的沈陽大學畢業(yè)設計（論文） 11 意義。鋼材的表面預處理方法主要有機械法和化學法兩種 [4]。 本設計選用機械法中的噴丸處理。選用的噴丸設備是 GYXNM型鋼材預處理裝置，它既可以用于鋼板、型鋼的表面處理，也可用于結構部件的表面處理。該裝置進行鋼材預處理的工藝過程為：電磁吊上料 → 輥道輸送 → 預熱（ 4050℃ ） → 噴丸 → 清理丸料 → 噴漆 → 烘干（ 6070℃ ） → 輥 道輸送出料。 劃線、下料 在劃線、下料之前應先選取制作筒節(jié)鋼板的尺寸規(guī)格。鋼板卷圓時，板材纖維沿厚度方向的變形是不同的，彎曲后內(nèi)層的纖維受壓縮而縮短，而外層的纖維受拉伸而伸長，在內(nèi)層與外層之間必然存在彎曲時既不伸長也不縮短的一 層纖維，該層稱為中性層 [3]。 中性層的長度在彎曲過程中保持不變，因此可作為展開尺寸的依據(jù)。 筒節(jié)的尺寸計算 筒節(jié)的展開長度： 12()L D g S S??? ? ? ? （ 21） 其中 L筒節(jié)毛坯展開長度（ mm）； Dg筒節(jié)內(nèi)徑 （ mm） 。 ? 筒節(jié)壁厚 （ mm） 。 S1加工余量 (mm)。 S2修邊余量 （ mm）。 代入數(shù)據(jù) L=(2800+22)+10+60=（ mm） 沈陽大學畢業(yè)設計（論文） 12 筒節(jié)的展開長度即為選用板材的長度，根據(jù)鋼板規(guī)格及考慮加工余量，選用鋼板長度為 9000mm。再根據(jù)筒體的總長選擇板材數(shù)量以及每塊板材的寬度，筒體總長 14988mm，選取六 塊板材，寬度分別為 2894mm 和 2300mm。由于軋制等原因，鋼板邊緣處厚度不均勻，影響焊接質(zhì)量。因此，下料時每邊需預留出修邊余量約 30mm。 根據(jù)以上計算，把筒節(jié)分為六節(jié)，選擇制作筒節(jié)的板材為： 22 3000 9000 二塊 22 2400 9000 四塊 各筒節(jié)展開毛坯尺寸如圖 4 所示。 切割 下料采用 CM— 350型 數(shù)控氣體火焰切割，火焰切割通常稱為氣割，它是利用可燃 氣體乙炔與氧氣混合燃燒產(chǎn)生的火焰流（通常被稱為預熱火焰），將被切割的金屬材料加熱到其燃燒溫度，然后噴射高速氧流（稱為切割氧），使