壓力容器課程設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-01-03 13:48 本頁(yè)面
【正文】 樣既保證了焊縫質(zhì)量又可以減少應(yīng)力集中。采用的焊縫結(jié)構(gòu),應(yīng)減小焊縫的應(yīng)力集中。（2）焊縫處的應(yīng)力集中，是由焊縫內(nèi)部和外部?jī)蓚€(gè)方面引起的。內(nèi)部主要是由于焊縫未焊透，使焊縫的內(nèi)部造成幾何不連續(xù)，從而形成很高的焊縫應(yīng)力,這往往是導(dǎo)致容器脆性破壞的始裂點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)上考慮,對(duì)于對(duì)接焊縫，當(dāng)采用X型,雙V型，雙U型以及U型V型組合坡口,由于是雙面焊，一般不會(huì)發(fā)生未焊透。飲泣焊縫應(yīng)力集中的外部原因，主要是焊縫的外部缺陷，如焊縫咬邊，焊縫角變形，接縫錯(cuò)邊等。 焊條的選取原則 根據(jù)工件的機(jī)械性能和化學(xué)成分（1）低碳鋼和低合金鋼按等強(qiáng)度原則選取，即按鋼的強(qiáng)度等級(jí)選取相應(yīng)的焊條。注意焊條是按抗拉強(qiáng)度分等級(jí)的，而鋼材是按屈服強(qiáng)度分等級(jí)的。另外,焊縫與鋼材強(qiáng)度應(yīng)相當(dāng),以免影響焊縫的塑性和韌性。（2）對(duì)耐熱鋼和不銹鋼,應(yīng)按化學(xué)成分相近為原則,以保證焊縫的特殊性能。 根據(jù)工作性能（1）承受壓力或動(dòng)載的結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證焊縫有良好的塑性和韌性,一般選用低氫焊條。（2）對(duì)于形狀復(fù)雜,鋼性大，焊后殘余應(yīng)力大的工件,也應(yīng)選用抗裂性好的低氫焊條。 各種焊接方法的優(yōu)缺點(diǎn)壓力容器的承壓能力和安全可靠性，在很大程度上取決于容器的制造質(zhì)量。焊接是現(xiàn)代壓力容器制造中最常用的加工方法，也是關(guān)鍵的工藝手段。所以合格的焊接質(zhì)量是保證壓力容器的強(qiáng)度和安全可靠性的前提和基礎(chǔ)。在壓力容器制造過程中常用的焊接方法有手工電弧焊、埋弧焊、TIG焊、CO2保護(hù)焊等方法。下面分別介紹： 手工電弧焊 與別的焊接方法相比較，手工電弧焊的設(shè)備簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、使用靈活方便 ，便于在室內(nèi) 、室外和高空作業(yè)，并且對(duì)材料的適應(yīng)性廣，是壓力容器制造過程中廣泛使用的一種焊接方法。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1） 要求不高，工藝靈活：適合各種結(jié)構(gòu)形狀、各種位置的焊接并且對(duì)焊接接頭裝置精度要求較低。（2） 適應(yīng)性強(qiáng)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作和維修方便，適用于不同厚度的金屬材料焊接。（3） 易于通過工藝的調(diào)整（如對(duì)稱焊等）來控制工件的變形，改善應(yīng)力狀態(tài)。（4） 與氣焊和埋弧焊相比，金相組織較細(xì)，熱影響區(qū)較小。焊條電弧焊的不足：生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，對(duì)于焊工的操作技術(shù)要求較高。 TIG焊 （鎢極氬弧焊）鎢極氬弧焊是使鎢極、熔池及鄰近區(qū)域在氬氣的保護(hù)下，利用鎢極與工件間產(chǎn)生的電弧進(jìn)行焊接?？梢约犹畛浠虿患犹畛浣z。用作保護(hù)氣體的惰性氣體有氦氣與氬氣。由于氦氣的價(jià)格較貴，常用氬氣作為保護(hù)氣體，用氬氣作為保護(hù)氣的鎢極惰性氣體保護(hù)焊稱為鎢極氬弧焊。鎢極氬弧焊有以下一些特點(diǎn)：氬氣是惰性氣體，與熔化金屬不反應(yīng)，不會(huì)引起金屬元素的氧化燒損。電弧在氣流壓縮下燃燒，熱力集中，熔池較小，故焊接速度較快，熱影響區(qū)較窄，焊件焊后變形小，適用于薄板焊接。由于氬氣不易電離，引弧時(shí)需較高的電壓。明弧焊接，便于焊工操作及調(diào)整工藝參數(shù)，焊接質(zhì)量易于控制。容易實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)化焊接。電弧氣氛中的含氫量較容易控制，可減小焊縫冷裂紋傾向。直流反極性鎢極氬弧焊，接負(fù)極的熔池表面受到正離子的猛烈撞擊，高熔點(diǎn)的金屬氧化膜被打碎清除，此現(xiàn)象稱為陰極霧化，可以用來焊接鋁、鎂等金屬。直流反接時(shí)鎢極是電弧的陽(yáng)極，不具有發(fā)射電子的能力，而是接受大量電子及其攜帶的大量能量，因而鎢極易產(chǎn)生過熱，甚至融化，所以鎢極為陽(yáng)極時(shí)的許用電流受限。另外，焊件為陰極，陰極斑點(diǎn)尋找氧化膜而不斷游動(dòng)，使得電弧分散，加熱不集中，因而得到淺而寬的焊縫，生產(chǎn)率低。由于上述原因，TIG焊直流反接用的較少，只用于厚度約3mm以下的鋁，鎂及其合金焊接直流正接 焊件接直流電源正極時(shí)，鎢極接直流電源負(fù)極。直流正接的TIG焊是所有電弧焊方法中的電弧過程最穩(wěn)定的焊接方法之一。適用于焊接除鋁，鎂及其合金以外的金屬材料焊接。鎢極氬弧焊分為手工及自動(dòng)焊兩種：手工鎢極氬弧焊操作靈活，方便，應(yīng)用極為廣泛：自動(dòng)鎢極氬弧焊主要用于外形規(guī)則并成批生產(chǎn)的直縫及環(huán)縫的焊接。 埋弧焊將電弧覆蓋的焊劑層下燃燒，底下焊劑熔化蒸發(fā)成氣體，排開周圍熔渣，形成一個(gè)封閉的空腔，電弧在空腔內(nèi)燃燒，不斷送入焊絲，以熔滴狀落入熔池并與母材金屬熔合成焊縫，埋弧焊時(shí)，熔化的焊劑對(duì)熔池金屬起還原、凈化和合金化的作用。埋弧焊分為埋弧自動(dòng)焊（過程全部由機(jī)械來完成）和半自動(dòng)埋弧焊（手工完成送絲）。 埋弧焊時(shí)，多采用直流反接，以獲得較大熔深；埋弧堆焊時(shí)，采用直流正接以減小熔深；交流多用于焊接電流比較大或采用直流時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重磁偏吹的場(chǎng)合；直流設(shè)備多用于對(duì)焊接參數(shù)要求較高，或焊劑穏弧性較差，或電流比較小，快速引弧短焊縫高速焊的場(chǎng)合。埋弧焊的優(yōu)點(diǎn)是：焊接電流大、熔透深、可減小焊接坡口；焊接速度快、焊劑保護(hù)效果好、勞動(dòng)條件好、生產(chǎn)率高。 CO2保護(hù)焊利用CO2氣體在高溫下分解為CO和O2，氧分子繼續(xù)分解為氧原子，原子氧有強(qiáng)烈的氧化作用，氧化熔池中的Fe、Si、Mn、C等元素，形成相應(yīng)的氧化物FeO、SiOMnO、CO等。產(chǎn)生的SiOMnO以熔渣的形式浮出，CO逸出到氣相中。 CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)：（1）明弧、可見度好、便于對(duì)中、操作方便、可進(jìn)行全位置焊接。 （2）電弧在氣流的壓縮下熱量集中，熔池體積小，熱影響區(qū)窄，焊件變形小。（3）熔深較大，由于電弧穿透能力強(qiáng)，對(duì)焊件可減少焊接層數(shù)。焊后無焊接熔渣，所以多層焊時(shí)不必中間清渣。（4）成本低，是手工電弧焊成本的50。適用范圍廣，適用于各種位置的焊接，既適合于薄板，又適用于厚板。CO2保護(hù)焊的缺點(diǎn)是：焊縫成型粗糙，飛濺較大，弧光強(qiáng)烈及紫外線強(qiáng)分別為手工電弧焊的2～3倍和20～40倍。應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)。在焊接奧氏體不銹鋼時(shí)不適宜使用CO2保護(hù)焊。故我在這次設(shè)計(jì)的時(shí)候采用的是手工電弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊。 壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則 (1). 盡量采用對(duì)接接頭，易于保證焊接質(zhì)量，所有的縱向及環(huán)向焊接接頭、凸形封頭上的拼接焊接接頭，必須采用對(duì)接接頭外，其它位置的焊接結(jié)構(gòu)也應(yīng)盡量采用對(duì)接接頭。 (2). 盡量采用全熔透的結(jié)構(gòu)，不允許產(chǎn)生未熔透缺陷 未熔透：指基體金屬和焊縫金屬局部未完全熔合而留下空隙的現(xiàn)象。未熔透導(dǎo)致脆性破壞的起裂點(diǎn)，在交變載荷作用下，它也可能誘發(fā)疲勞破壞。 (3). 盡量減少焊縫處的應(yīng)力集中 接頭常常是脆性破壞和疲勞破壞的起源處，因此，在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)必須盡量減少應(yīng)力集中[3]。 對(duì)壓力容器的要求 (1). 強(qiáng)度: 壓力容器是帶有爆炸危險(xiǎn)的設(shè)備，為了保證生產(chǎn)和工人的人身安全，容器的每個(gè)部件都必須具有足夠的強(qiáng)度，并且在應(yīng)力集中的地方還要進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)。 (2). 剛性: 是指構(gòu)件在外力作用下保持原來形狀的能力。容器或其受
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