【正文】 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 各專業(yè)全套優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 00Cr19Ni13Mo3 空氣儲(chǔ)罐外殼 焊接生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 姓名 : 學(xué) 號(hào)： 1003054316 學(xué)院（系） : 材料科學(xué)與工程 學(xué)院 專業(yè) : 材料成型及控制工程（焊接方向） 指導(dǎo)教師： 20xx 年 1月 10 日 目錄 高工 教授 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1． 前言 ............................................................ 1 2． 母材的焊接工藝性分析 ............................................ 1 00Cr19Ni13Mo3 的特性 ............................................ 1 00Cr19Ni13Mo3 的焊接性分析 ..................................... 1 00Cr19Ni13Mo3 鋼熱處理 ......................................... 4 3． 焊接生產(chǎn)工藝性分析 .............................................. 4 焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查 ............................................. 4 00Cr19Ni13Mo3 的焊接工藝要求 .................................... 5 ． 1焊前準(zhǔn)備 ................................................... 5 3． 焊接方法選擇 .............................................. 6 3． 2． 3 擬用的焊接輔助裝置 .......................................... 7 3． 焊接材料選擇 ............................................... 7 3． 焊接工藝要點(diǎn) ............................................... 8 4．焊接工藝性評(píng)定 ................................................... 9 焊接試件的制備 ................................................. 9 焊接試件試驗(yàn)方法 .............................................. 11 拉伸試驗(yàn) .................................................... 11 沖擊試驗(yàn) .................................................... 11 工藝評(píng)定試驗(yàn)分析 .............................................. 12 焊接工藝參數(shù)的選擇 ............................................. 12 設(shè)計(jì)技術(shù)要求 ................................................. 13 5． 工藝方案的選擇 ................................................. 13 5． 1 筒節(jié)的制造 .................................................... 14 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的制造 .......................................... 17 管法蘭的制造 .................................................. 18 接管的制造 .................................................... 19 支座的制造 .................................................... 20 6． 各部件的裝焊工藝 ............................................... 22 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 筒體、封頭與法蘭的裝焊 ........................................ 22 筒體與接管的裝焊 .............................................. 23 封頭與接管的裝焊 .............................................. 24 接管與法蘭的裝焊 .............................................. 24 支座與筒體的裝焊 .............................................. 25 7．焊接質(zhì)量的控制方法和措施 ........................................ 25 ................................. 26 9． 結(jié)束語(yǔ) ......................................................... 28 參考文獻(xiàn) ........................................................... 29 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 1 頁(yè) 共 29 頁(yè) 1． 前言 儲(chǔ)罐作為儲(chǔ) 存設(shè)備，主要是指用于儲(chǔ)存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設(shè)備，在化工、石油、能源、輕工、環(huán)保等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用?？諝鈨?chǔ)罐使用不銹鋼制作的低壓容器，雖然壓力低，但是受 力較大。如焊接中發(fā)生較大的錯(cuò)邊，未焊透，裂紋，氣孔，夾渣等缺陷，會(huì)引起較大的應(yīng)力集中，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞，甚至爆炸。 本次課程設(shè)計(jì)主要是空氣儲(chǔ)罐外殼的焊接生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，包括材料的焊接性分析、 焊接工藝方案分析 及工藝評(píng)定、 確定焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝流程、確定產(chǎn)品外殼主要零件的加工工藝及檢驗(yàn) 、 繪制焊接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、確定部件的裝焊工藝 等。通過(guò)設(shè)計(jì)，初步掌握根據(jù)產(chǎn)品圖樣及技術(shù)要求制定焊接工藝規(guī)程的方法、焊接工藝設(shè)計(jì)的步驟，提高 分析焊接生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。 2． 母材的焊接工藝性分析 00Cr19Ni13Mo3 的特性 00Cr19Ni13Mo3 是超低碳鋼，具有良好的耐腐蝕性、塑形和高溫性能。與其他類型的不銹鋼相比具有良好的焊接性。 其化學(xué)成分和見(jiàn)表 21和表 22力學(xué)性能所示： 表 21 00Cr19Ni13Mo3 的化學(xué)成分（ GBT 1220— 1992） 化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ %） C Si Mn P Ni Cr Mo S ≤ ≤ ≤ ≤ 0。 035 ≤ 表 22 00Cr19Ni13Mo3 的力學(xué)性能（ GBT 12201992） 拉 伸試驗(yàn) 硬度試驗(yàn) σ b/Mpa σ s/Mpa δ ψ /% HBS HRB HV ≥ 480 ≥ 177 ≥ 40 ≥ 60 ≤ 187 ≤ 90 ≤ 200 00Cr19Ni13Mo3 的焊接性分析 一般認(rèn)為 00Cr19Ni13Mo3 的焊接性比較好，可是如果焊接的工藝規(guī)范不當(dāng)， 不采取正確的預(yù)防措施也會(huì)出現(xiàn)很多焊接性問(wèn)題，這主要取決于母材和填充金屬中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 2 頁(yè) 共 29 頁(yè) 成分及雜質(zhì)含量，特別是硫和磷的含量，以及熱影響區(qū)或焊縫中應(yīng)力集中處的應(yīng)力腐蝕。容易產(chǎn)生的缺陷： 1 .熱裂紋 產(chǎn)生焊接熱裂紋的主要原因 ： (1)在鉻鎳奧氏體不 銹鋼焊縫金屬中，如果可能形成低熔點(diǎn)共晶的元素 (如C， Si， S， P 等 )含量較高時(shí)，就可能在結(jié)晶后期以低熔點(diǎn)液膜的形式存在于奧氏體柱狀晶體之間。當(dāng)焊接熔池繼續(xù)冷卻而產(chǎn)生收縮時(shí)，被液膜分隔的晶體邊界就會(huì)被拉開(kāi)而形成裂紋。 (2)由于低熔點(diǎn)共晶液膜的存在，凝固時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生熱裂紋的傾向越高。而焊接熱輸入決定焊縫金屬在高溫區(qū)停留的時(shí)間，所以，焊接熱輸入越大，產(chǎn)生熱裂紋的傾向就越大。 (3)由于奧氏體不銹鋼的熱導(dǎo)率小，線膨脹系數(shù)大，也延長(zhǎng)了焊縫金屬在高溫區(qū)停留的時(shí)間，同時(shí)焊接區(qū)在冷卻期間焊接接頭必然承受較大的拉應(yīng)力，從 而導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生。 控制熱裂紋的措施： （ 1） 應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的奧氏體不銹鋼母材和焊接材料．即嚴(yán)格控制其 C， Si， P，S 等雜質(zhì)的含量?？刂坪缚p金屬組織，盡量使焊縫金屬呈雙向組織，鐵素體含量盡量控制在 3%5%以下。因?yàn)殍F素體能大量溶解有害的 S， P雜質(zhì)。 （ 2）選用適當(dāng)?shù)暮笚l藥皮類型。用低氫型焊條藥皮焊條可以使焊縫晶粒細(xì)化，減少雜質(zhì)偏析，提高抗裂性。用酸性藥皮焊條氧化性強(qiáng)，使合金元素?zé)龘p多，抗裂性下降而且晶粒粗大，使熱裂紋極易產(chǎn)生。 （ 3） 設(shè)計(jì)合適的坡口形式和尺寸，減小熔合比。保證裝配間隙均勻一致，避免強(qiáng)制組裝定 位，以免產(chǎn)生過(guò)大的裝配應(yīng)力。 （ 4）采用適當(dāng)?shù)暮附右?guī)范和冷卻速度。采用小規(guī)范，即小電流、快速焊來(lái)減少焊接熔池過(guò)熱，快速冷卻以減少偏析，使抗裂性提高。多層焊接時(shí)，要控制層間溫度。 2 .晶間腐蝕 產(chǎn)生晶間腐蝕的主要原因： 晶間腐蝕發(fā)生于晶粒邊界，所以叫晶間腐蝕。它是奧氏體不銹鋼最危險(xiǎn)的一中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 3 頁(yè) 共 29 頁(yè) 種破壞形式，它的特點(diǎn)是腐蝕沿晶界深入金屬內(nèi)部，并引起金屬機(jī)械性能和耐腐蝕性能的下降；奧氏體不銹鋼在 450～ 850℃的敏化溫度區(qū)間內(nèi)停留一定時(shí)間后，就會(huì)使碳化鉻沿奧氏體晶界析出，造成晶粒表層區(qū)域的 cr 含量下降到耐腐蝕所要 求的極限值訓(xùn) fCr)12％。即形成貧 Cr 區(qū)，從而導(dǎo)致晶間腐蝕。受到晶間腐蝕的不銹鋼在表面上沒(méi)有明顯的變化，但在受力時(shí)會(huì)沿晶界斷裂，幾乎完全喪失強(qiáng)度。 防止晶間腐蝕的措施： 選用超低碳 C≦ %，添加鈦或鈮等穩(wěn)定元素的不銹鋼焊條。采用小規(guī)范，目的就是為了減少危險(xiǎn)溫度范圍停留時(shí)間，采用小電流、快焊速、短弧焊及不做橫向擺動(dòng)。焊縫可采用強(qiáng)制冷卻（如銅墊板、水冷）方法加快焊接接頭的冷卻速度，減少熱影響區(qū)。多層焊