【正文】 ～11/32～36E5015反接160～18024～26～～⑥焊接第2～6層焊縫，焊接時注意坡口兩側(cè)熔合情況，不要產(chǎn)生夾渣或未焊透現(xiàn)象。②大環(huán)縫施焊前，要刨掉極板縱縫起弧時留在坡口內(nèi)的焊肉，然后打磨坡口，使之恢復(fù)坡口狀態(tài)。⑩焊后打磨焊縫，去除飛濺、焊瘤，圓滑過渡焊縫。⑥焊接第2～6層焊縫，焊接時注意坡口兩側(cè)熔合情況，不要產(chǎn)生夾渣或未焊透現(xiàn)象。焊接起弧點(diǎn)應(yīng)在環(huán)縫的坡口內(nèi)進(jìn)行（大環(huán)縫坡口內(nèi)起弧焊肉在焊大環(huán)縫前刨除）。具體焊接工藝參數(shù)見表15。（叉縫）的焊接工藝極帶板縱縫和方形環(huán)焊縫是球罐上應(yīng)力最集中的地方，因此，焊接時必須按合理的焊接順序進(jìn)行施焊，其目的是減小叉形焊縫處的焊接應(yīng)力，焊接時小縱縫兩端再往方形環(huán)縫處各延伸250mm,。⑦焊接封面層焊縫時，要注意焊條運(yùn)條要到位，以免產(chǎn)生咬肉現(xiàn)象。③焊接第一、二層焊縫為分段退向焊，分段長度為600～700mm ，其余各層均為順向焊。圖28 赤道帶、極板縱縫焊接方法示意圖赤道帶縱縫長為4817mm，采用分二段焊法，見圖28。試板焊縫外觀檢驗合格后，作100%RT和100%UT檢測，其合格指標(biāo)應(yīng)與球罐焊縫相一致。試板的鋼號、厚度及供貨狀態(tài)均與球罐產(chǎn)品相同。加熱方法與預(yù)熱相同。碳弧氣刨后用砂輪修整刨槽，去除滲碳層，使銳角圓滑過渡，使坡口寬窄均勻。球罐焊縫焊接和返修時，焊縫背面的清根及缺陷的清除采用碳弧氣刨及機(jī)械去除的方法。⑦角變形控制。⑥焊接線能量控制。每段焊縫應(yīng)一次連續(xù)焊完，如有特殊情況需中斷時，則第一次焊接的層數(shù)不得少于兩層。其具體要求詳見后面各條焊縫的焊接工藝。所有焊縫全部采用焊條電弧焊，焊機(jī)選用ZXG 400型弧焊整流器。圖27 球罐焊縫示意圖①坡口處理。拘束度較高的焊縫節(jié)點(diǎn)（如人孔、接管）或環(huán)境溫度低于5℃時，應(yīng)采用較高的預(yù)熱溫度，且適當(dāng)擴(kuò)大預(yù)熱范圍。溫度的測量點(diǎn)在距焊縫中心50mm處，兩側(cè)對稱測量。工裝夾具拆除時，不得損傷球殼板，切除后應(yīng)打磨平滑。定位焊長度為100mm，間距300mm，焊縫高度10mm，要求焊接第一層時盡可能背面成形。焊條在保溫筒內(nèi)不宜超過4h,超過后應(yīng)按原烘干規(guī)范重新烘干，重復(fù)烘干的次數(shù)不應(yīng)超過兩次。 焊前準(zhǔn)備球罐焊接前，應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器焊接工藝評定》GB4708進(jìn)行焊接工藝評定，并且應(yīng)按立焊和橫焊兩種焊接位置分別評定。 焊工資格從事球罐焊接中受壓元件的焊縫、與受壓元件相焊的焊縫、定位焊縫、受壓元件返修焊縫的焊工，須按《鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則》進(jìn)行考試，取得焊工合格證后，才能在有效期間擔(dān)任合格范圍內(nèi)的工作。棚的四周用三防布覆蓋，頂部用石棉瓦楞板覆蓋。焊后幾何尺寸檢驗按表13的規(guī)定。合格后轉(zhuǎn)入下道工序定位焊。上極帶中間板與上極帶左右兩側(cè)板各板之間以及上極帶中間板與上極帶左右兩側(cè)板與上極帶圍板之間用龍門夾具鎖定。下極帶中間板與下極帶左右兩側(cè)板各板之間以及下極帶中間板與下極帶左右兩側(cè)板與下極帶圍板之間用龍門夾具鎖定。上極帶圍板之間以及上極帶圍板與赤道板之間用龍門夾具鎖定。下極帶圍板之間以及下極帶圍板與赤道板之間，用龍門夾具鎖定。圖22 錯邊量和棱角測量(a) 等厚球殼板錯邊量；(b) 不等厚球殼板錯邊量（兩板厚度的差值不計入）；(c) 內(nèi)側(cè)測量棱角；(d) 外側(cè)測量棱角A—球殼與樣板的最大徑間距離；B—球殼設(shè)計內(nèi)半徑或外半徑與樣板曲率半徑的徑向距離；R—球殼的設(shè)計內(nèi)半徑或外半徑圖23 極帶圍板安裝順序用吊機(jī)在球罐中心位置立中心桅桿，并拉好纜繩。相鄰赤道板則用手拉葫蘆進(jìn)行調(diào)節(jié)。接著吊裝第3塊不帶支柱的赤道板，將其插入在第1塊和第2塊赤道板之間，用龍門夾具鎖定，裝好第1塊和第2塊支柱之間的拉桿。焊后支柱全長偏差不大于3mm。焊接時采用焊條電弧焊，焊機(jī)選用ZXG 400型弧焊整流器，其焊接工藝參數(shù)見表11。在帶支柱的赤道板上劃出中心線和定位線后，焊上定位塊和馬蹄形夾板。球罐基礎(chǔ)周圍必須做好臨時道路，路寬10m，承壓不小于147KPa，以滿足吊機(jī)作業(yè)需要。在墊鐵設(shè)置過程中，須用水準(zhǔn)儀測量，在各支柱基礎(chǔ)上標(biāo)高允許偏差177。8mm支柱基礎(chǔ)上表面的標(biāo)高Db/1000相鄰支柱基礎(chǔ)的標(biāo)高差≤4mm地腳螺栓固定的基礎(chǔ)上表面平面度5mm預(yù)埋地腳固定的基礎(chǔ)上表面平面度2mm表10 基礎(chǔ)尺寸允許偏差圖17 基礎(chǔ)尺寸示意圖找出基礎(chǔ)中心圓及支柱安裝中心線，確定墊鐵設(shè)置位置。項目允許偏差基礎(chǔ)中心圓直徑Db177?；A(chǔ)復(fù)測按GB1233GBJ94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。 整球組裝整球組裝法又叫散裝法，即先在平臺上將下段支柱與帶上段支柱的赤道板組焊好，然后在基礎(chǔ)上裝赤道帶，赤道帶組裝完成后，分別依次組裝溫帶和上下極板，這樣就組成一個整球[3]。每個包裝架的總重不宜超過15t，即不能超過3塊球殼板。球殼板應(yīng)除銹，并涂防銹漆2度，坡口表面及其內(nèi)外邊緣50mm范圍內(nèi)涂可焊性漆料。表9 上段支柱與赤道板組焊的焊接工藝參數(shù)焊條焊條直徑∕mm焊接電流∕A焊接速度(cm/min)預(yù)熱溫度∕℃層間溫度∕℃E4315直流反接160～180～120～140≮120最后檢查幾何尺寸，上段支柱長度允許偏差177。上段支柱的組裝，在赤道板經(jīng)向和緯向兩個方向的中心允許偏差不得大于2mm。開孔球殼板周邊100mm范圍內(nèi)及距開孔中心1倍開孔直徑范圍外，用弦長不小于1000mm的樣板檢查極板曲率，最大間隙不得大于3mm。為了防止裂紋，應(yīng)連續(xù)施焊至最后一層。將組裝好人孔、接管的極板，放在胎架上夾緊，加熱到預(yù)熱溫度后開始焊接。氣割開孔前，應(yīng)在切割線內(nèi)鉆一個φ8mm的工藝孔作為氣割起始點(diǎn)。5 球罐的組裝工藝 零部件的組焊、接管與極板的組焊上下兩個極帶中間板，在壓制成形并經(jīng)檢查合格后，對其進(jìn)行開孔。當(dāng)球殼板成形后的塑性變形超過3%時，應(yīng)按焊后熱處理規(guī)范進(jìn)行熱處理。寬度方向弦長允許偏差不大于177。此外，球殼板周邊100mm范圍內(nèi)按JB47309規(guī)定進(jìn)行100%的磁粉和超聲檢測，磁粉檢測的缺陷累計長度按Ⅱ級驗收，超聲檢測按Ⅲ級驗收，檢測合格后的焊接坡口表面及其內(nèi)、外邊緣50mm的范圍內(nèi)，應(yīng)立即涂上專用于焊接坡口的可焊性防銹涂料，焊接時不必除去。此時凈尺時，同時將坡口按圖示要求開好（圖10）。表7 2000噸油壓機(jī)技術(shù)參數(shù)液壓系統(tǒng)最高工作壓力快速下行速度100mm/s公稱壓力2000噸加壓下行速度2～3mm/s系統(tǒng)調(diào)定工作壓力25MPa提升速度80mm/s圖8 局部成形法示意圖圖9 球殼板曲率允許偏差 二次號料經(jīng)壓制合格后的球殼板下胎后，對其進(jìn)行二次號料。 球殼板的壓形將一次切割后的球殼板用2000噸油壓機(jī)進(jìn)行壓形，2000噸油壓機(jī)的技術(shù)參數(shù)見表7。一次號料時，將所制作的劃線樣板放在用于制作球殼板的坯料上，在樣板輪廓線的基礎(chǔ)上，再向外四周分別擴(kuò)展150mm,打上下料線。 圖5 赤道帶劃線樣板示意圖 圖6 內(nèi)卡樣板示意圖此外，每類球殼板還應(yīng)各做一套內(nèi)卡樣板，用于檢查球殼板的曲率精度。所以要求劃線樣板的幾何尺寸和曲率精度一定要符合設(shè)計圖紙的要求。表6 GYX3M型鋼材預(yù)處理裝置技術(shù)數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)鋼板預(yù)處理規(guī)格/mm寬1000～3000，厚6～600，長2400～12000軌道最大載荷2t/m焊件輸送速度v/v=～4，無級調(diào)速年處理量/t20000～40000除銹等級SISO5 5900Sa2 1/2（A,B）涂膜等級/μm15～254 球殼板的成形工藝 球殼板的排板為了便于球殼板制造過程中的檢驗和以后組裝的方便，須根據(jù)設(shè)計圖紙繪制球殼板的排板圖，并計算出各類球殼板的立體幾何尺寸（見圖4），每塊球殼板的材質(zhì)、爐批號、鋼板編號及帶號都應(yīng)分別記錄在各自的工藝卡上。鋼材經(jīng)此清理，并經(jīng)噴涂保護(hù)底漆，烘干處理等工序后，既可保護(hù)鋼材在生產(chǎn)或使用過程中不再生銹，又不影響機(jī)械加工和焊接質(zhì)量。其矯平原理如圖3所示，使板料通過矯平機(jī)上的上下兩列輥?zhàn)又g，在輥?zhàn)訅毫Φ淖饔孟?，受到多次反?fù)彎曲，整個鋼板得到均勻地伸長，使多重原始曲率逐步趨向一致變?yōu)閱我?，并不斷減小，最終得到矯平。鋼板在軋制、運(yùn)輸、裝卸和堆放過程中，由于自重、支撐不當(dāng)、或裝卸條件不良及其他原因，可能會產(chǎn)生彎曲、扭曲、波浪及表面不平等變形。 材料復(fù)驗、入庫無論是球殼用鋼板，外購件以及焊材等必須按圖紙及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行原材料的復(fù)驗或外購件的進(jìn)廠檢驗，確保原材料的各項性能指標(biāo)符合要求后方可使用。對于球罐附件的備料，要求各項技術(shù)參數(shù)，參照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)圖紙?zhí)栆约皵?shù)量等必須明確、清晰。在球罐的整個制造過程中，球殼板的成形，球罐的組裝以及球罐的焊接三大環(huán)節(jié)屬于生產(chǎn)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。400m3球罐的球殼板厚為48mm，所以在焊接前，為避免出現(xiàn)裂紋，應(yīng)對其進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為120～140℃。表2 16MnR的化學(xué)成分∕%鋼號CSiMnPS16MnR≤～～≤≤表3 16MnR的力學(xué)性能鋼號板厚∕mm狀態(tài)σS∕MPaσb∕MPaδ5∕%室溫沖擊功∕(AKV∕J)16MnR38～60正火≥285490～620≥19≥27（橫向）根據(jù)國際焊接學(xué)會（IIW）所采用的碳當(dāng)量（CE）計算公式： （%） （11）將16MnR所含化學(xué)成分的相應(yīng)數(shù)值代入上式，計算其碳當(dāng)量。本次400m3球罐制造工藝設(shè)計依據(jù)工廠設(shè)計圖紙和國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行編制；設(shè)計目的是全面了解400m3球罐的制造工藝，使所學(xué)到的焊接專業(yè)理論知識能夠應(yīng)用到實際生產(chǎn)當(dāng)中去，并最終完成畢業(yè)設(shè)計工作。球罐現(xiàn)場組裝焊接，施工費(fèi)用高；施焊條件差；裝配尺寸與精度難以保證；器壁拘束度較大，會產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，甚至誘發(fā)裂紋；施工質(zhì)量受風(fēng)雨、溫度和濕度等環(huán)境因素的影響[1]。這是當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)中人們十分關(guān)注的問題。其中用于儲存液化石油氣、天然氣的球罐占有相當(dāng)大的比重。隨著焊接技術(shù)與材料工程技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)的研發(fā)與結(jié)合，近年來，國內(nèi)一些典型的焊接結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，并呈逐年遞增的趨勢。 installation。本文根據(jù)球罐上每條焊縫的不同特點(diǎn)，制定了了各條焊縫的具體焊接方法，并選擇了焊接工藝參數(shù)。根據(jù)工廠的生產(chǎn)經(jīng)驗和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制了400m3球罐的生產(chǎn)工藝流程。預(yù)熱溫度為120～140℃，焊接方法為焊條電弧焊，焊條為E5015。球罐組裝分為零部件組裝和整體組裝兩部分，整體組裝采用整球組裝的方法，須在現(xiàn)場進(jìn)行。 forming。據(jù)報道，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家用于焊接結(jié)構(gòu)件的鋼材占各國全年鋼產(chǎn)量的40%～45%，可見焊接技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中占有何等重要的地位[3]。迄今為止，我國現(xiàn)有各種球罐已愈萬臺。同時球罐還具有占地面積小，高度低，底座基礎(chǔ)工作量小，所以建造球罐時，可節(jié)省鋼材，降低成本，因而在各工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在單罐容積大于1000m3僅用材消耗量就比同容積圓筒形容器節(jié)省三分之一以上（容積越大越顯著），其經(jīng)濟(jì)效益顯得十分突出。此外，球罐直徑通常較大，如50m3容積的球罐，,已不適于整體常規(guī)運(yùn)輸，須在現(xiàn)場組裝焊接，而100m3容積的臥（立）式貯罐，則尚可在制造廠中預(yù)制。本次設(shè)計中的400m3球罐用于貯存氧氣，屬于中小型容積的球罐，現(xiàn)在，400m3球罐在國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛，主要用來貯存燃?xì)饣蚴且夯蜌?。圖1 混合式3帶球罐 球殼板材料球殼板采用16MnR低碳低合金鋼，其化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表2和表3。但是，%時，淬硬傾向尚不嚴(yán)重，焊接性較好，但隨板厚增加需要采取一定的預(yù)熱措施。表4 焊接材料表母材焊條∕規(guī)格烘干溫度∕時間球殼板16MnRE5015∕ 350～380℃∕1h梯子、平臺Q235–AE4303∕100～150℃∕