【正文】 沈陽理工大學課程設計論文 1 目錄 1 緒論 ............................................................................................................................ 2 材料的焊接性 ................................................ 2 焊接材料的選擇 .............................................. 4 2 工藝參數(shù)的選擇 .................................................... 6 板厚的計算 ................................................... 6 焊接工藝參數(shù)的選擇 .......................................... 6 焊絲焊條直徑 ............................................................................................... 7 焊接電流的選擇 ................................................................................... 7 焊接電壓 ............................................................................................... 9 焊接層數(shù) ............................................................................................... 9 焊接速度的選擇 ................................................................................. 10 焊縫的布置及焊接接頭坡口選擇 ............................................................... 11 焊縫布置 ............................................................................................ 11 焊接接頭坡口的選擇 ........................................................................ 11 焊接耗材與生產(chǎn)設備 ...................................................................... 13 3 焊后熱處理和焊接檢驗 ......................................................................................... 16 焊后熱處理 ................................................................................................. 16 焊接檢驗 ..................................................................................................... 16 鋼制立式儲罐的安裝、驗收 ....................................................................... 18 4 焊接工藝卡 .............................................................................................................. 20 沈陽理工大學課程設計論文 2 1 緒論 鋼制立式固定頂儲罐的工藝設計部分包括材料的焊接性分析，焊接方法的選擇，焊接材料的選擇，焊接參數(shù)的選擇，焊縫位置的布置、焊接坡口的選擇，焊接耗材的計算，焊接設備以及其它使用設備的選擇，裝配工序的選擇，以及焊前預熱、焊后熱處理及焊后檢驗等，根據(jù)以上部分制作焊接工藝卡以便實際生產(chǎn)使用。 材料的焊接性 焊接性是金屬材料是否能適應焊接加工而形成完整的、具有一定使用性能的焊接接頭的特性。其主要依據(jù)兩個方面來判別：一是金屬在進行焊接加工中是否容易產(chǎn)生缺陷；二是所形成的焊接接頭在一定使用條件下的可靠運行的能力。 所 以焊接性就分為了工藝焊接性和使用焊接性。工藝焊接性就是在一定焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)、無缺陷的焊接接頭的能力；使用焊接性焊接接頭滿足某種使用性能的能力，通常包括常規(guī)的力學性能、低溫韌性、抗脆斷性能、高溫蠕變、疲勞性能、持久強度以及抗腐蝕性和耐磨性等指標 [7]。前者是關(guān)于材料能不能焊接的問題，后者是關(guān)于焊后能不能使用的問題。 本立式固定頂儲罐選用的材料為 16MnR 為鋼材屬于低碳鋼的碳素鋼種類。 16MnR 是普通低合金鋼，它的強度較高、塑性韌性良好，常見交貨狀態(tài)為熱軋或正火。屬低合金高強度鋼，含 Mn 量低。它是 屈服強度為 340MPa 級的壓力容器專用板，它具有良好的綜合力學性能和工藝性能。 下表 給出了碳素鋼的化學成分。 表 16MnR 的化學成分 碳當量 （ CE） 計算公式： 15 )(5 )(6 )()( CuNiwVMoCrwMnwcwCE ??????? 牌號 化學成分（質(zhì)量分數(shù)） ∕﹪ C Si Mn Ni Mo Cr Nb Al V P S 16MnR ≤ ~ ~ — — — — — — ≤ ≤ 沈陽理工大學課程設計論文 3 將 16MnR 所含化學成分的相應數(shù)值代入上式，計算其碳當量。通過計算得出 ，16MnR 的碳當量 CE=%～ %。 當 CE=%～ %，鋼的淬硬傾向逐漸增加，所以 16MnR 屬于有淬硬傾向的鋼。但是，當 CE 不超過 %時，淬硬傾向尚不嚴重，焊接性較好，但隨板厚增加需要采取一定的預熱措施。 16MnR 鋼碳當量不高 ， 淬硬傾向小 ， 室溫下焊接一般不易產(chǎn)生冷裂紋。鋼在軋制中 ， 硫、磷含量控制較低 ， 所以也不易產(chǎn)生熱裂紋。 16MnR 鋼在焊接時，不需要采取特殊的工藝措施，當鋼板厚度較大，焊接接頭剛性拘束較大 或環(huán)境溫度過低時，可在焊接前進行合理的預熱。在焊接過程中通過細化晶粒，合金化和提高純凈度等措施來對其焊接接頭的組織和性能加以改善。特別是以鐵素體為基的 16MnR 鋼，鐵素體晶粒尺寸越細小，鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度將越向低溫方向移動，一定低溫下的韌性值相應提高。通過上述分析，可以清楚地認識到：通過細化晶粒來保證 16MnR 鋼焊接接頭的低溫韌性，這是制定 16MnR 鋼焊接工藝的一個根本出發(fā)點。 焊接方法的選擇 焊接方法有三大類：即熔焊、壓焊、釬焊。具體每類又分為很多小類，如熔焊方法 又分為電弧焊、氣焊、鋁熱焊、電渣焊、電子束焊和激光焊等。實際常用的焊接方法有手工電弧焊、 TIG 焊、 MAG 焊、埋弧焊等。本設計主要選擇的焊接方法是焊條電弧焊、 CO2氣體保護焊和埋弧焊。 焊條電弧焊作為焊接應用中最廣泛的焊接方法，其操作簡單，能夠?qū)臻g不同位、不同接頭形式的焊縫進行焊接，所以此方法主要用在需要現(xiàn)場焊接的焊縫。同時焊條電弧焊接由于手工操作故生產(chǎn)率低，勞動強度大，所以應該盡量避免使用。焊條電弧焊的優(yōu)點：使用的設備比較簡單、不需要輔助氣體保護、操作靈活適應性強、適用范圍廣。 焊 條焊條電弧焊要求電源具有陡降的外特性，良好的動特性和合適的電流調(diào)節(jié)范圍，選擇時應考慮以下因素：所要求的焊接電流的種類、所要求的焊接電流調(diào)節(jié)范圍、弧焊電源的功率、工作條件和節(jié)能要求。焊條電弧焊可以采用交流也可以是直流焊接，而選用交流電源還是直流電源主要是根據(jù)所使用的焊條類型和沈陽理工大學課程設計論文 4 所要的焊接焊縫形式進行選擇：低氫鈉型焊條必須選用直流弧焊電源，以保證電弧穩(wěn)定燃燒；酸性焊條雖然交、直流均可使用，但是一般選用結(jié)構(gòu)簡單且價格較低的交流弧焊電源；其次根據(jù)焊接產(chǎn)品所需要的焊接電流范圍和實際負載保持率；來選擇弧焊電源容量，即弧焊 電源的額定電流 [1]。 本儲罐設計選用低氫型焊條可以使焊接質(zhì)量更好，所以選擇的電源類型是直流弧焊電源。主要用來焊罐體的環(huán)焊縫，罐壁與罐頂?shù)慕墙雍缚p，以及開孔法蘭接管等焊縫的焊接。 埋弧焊是在焊劑下燃燒進行的熔焊方法，現(xiàn)在主要有自動焊和半自動焊兩種。主要優(yōu)點是：生產(chǎn)效率高，埋弧焊所采用的焊接電流大，相電流密度也大，由于焊劑和熔渣的保護，電弧的熔透能力和焊絲的熔敷速度都大大提高，所以埋弧焊焊接可以不開坡口一次熔深達到 20mm；焊接質(zhì)量高，由于熔渣焊劑的保護作用，是空氣不與熔敷金屬接觸，焊縫金屬含氮 量降低，而且熔池金屬凝固較慢，液體金屬和融化焊劑的冶金反應更充分，減少焊縫中的氣孔產(chǎn)生，裂