【正文】 板與下極帶左右兩側(cè)板各板之間以及下極帶中間板與 沈陽(yáng)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 19 下極帶左右兩側(cè)板與下極帶圍板之間用龍門(mén)夾具鎖定。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(mén)夾具鎖定。合格后轉(zhuǎn)入下道工序定位焊。焊后幾何尺寸檢驗(yàn)按表 13 的規(guī)定。棚的四周用三防布覆蓋，頂部用石棉瓦楞板覆蓋。 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。 焊前準(zhǔn)備 焊接工藝評(píng)定 球罐焊接前，應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng) 定》 GB4708 進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，并且應(yīng)按立焊和橫焊兩種焊接位置分別評(píng)定。焊條在保溫筒內(nèi)不宜超過(guò) 4h,超過(guò)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(guò)兩次。定位焊長(zhǎng)度為 100mm，間距 300mm，焊縫高度 10mm， 要求焊接第一層時(shí)盡可能背面成 形 。工裝夾具拆除時(shí)，不得損傷球殼板，切除后應(yīng)打磨平滑。溫 沈陽(yáng)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 21 度 的測(cè)量點(diǎn)在距焊縫中心 50mm 處，兩側(cè)對(duì)稱(chēng)測(cè)量。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(shí)，應(yīng)采用 較高的預(yù)熱溫度，且適當(dāng)擴(kuò)大預(yù)熱范圍。 大環(huán)縫赤道帶縱縫極帶縱縫方形環(huán)縫中極板拼縫 圖 27 球罐焊縫示意圖 焊接注意事項(xiàng) ① 坡口處理 。 球罐對(duì)接焊縫總長(zhǎng)為 。要求對(duì)稱(chēng)均勻分布焊工，所有焊工應(yīng)在統(tǒng)一指揮下同步施焊。所有焊縫焊接時(shí)，均采用短弧操作，盡量控制電弧電壓，使其穩(wěn)定 。在焊接過(guò)程中，層間溫度不應(yīng)低于 120℃ 。為了控制起來(lái)簡(jiǎn)便，應(yīng)用每根焊條應(yīng)焊接的最小焊縫長(zhǎng)度來(lái)控制焊接線能量。 ⑧ 碳弧氣刨清根和打磨。刨槽成形應(yīng)為 U 形，表面平齊。為了使氫充分逸出，防止延遲裂紋， 球殼 板 以及嵌入式接管與球殼的對(duì)接焊縫，焊后須立即進(jìn)行 后熱 消氫處理，后熱溫度為 200～ 250℃ ，后熱時(shí)間為 ～ 1h。 ⑩產(chǎn)品焊接試板。試板尺寸為650mm300mm。焊接產(chǎn)品試板按 JB47442021 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，沖擊試樣溫度為 0℃ 。 ②焊接位置要求立焊。 ⑥ 焊接第 2～ 6 層焊縫，焊接時(shí)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。 ⑩焊后打磨焊縫，去除飛濺、焊瘤，圓滑過(guò)渡焊縫。 焊縫位置見(jiàn)圖 30。焊接時(shí)小縱縫往兩端延伸多少，由現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝師指定，不一定局限在 250mm。 ⑤ 先焊大坡口面第一層焊縫，焊接時(shí)背面成形，盡可能焊透。 ⑨焊接小坡口面時(shí)，注意不要產(chǎn)生未熔合或未焊透現(xiàn)象。 具體要求如下： ① 由 6 名焊工同時(shí)施焊，焊接時(shí)采用多層多道焊，各焊工交接部位要錯(cuò)開(kāi) 200～ 300mm，各層道之間要錯(cuò)開(kāi) 20～ 30mm。 ⑤ 先焊大坡口面第一層焊縫，焊接時(shí)背面成形，盡可能焊透。 ③ 焊接位置要求橫焊。 上、下大環(huán)縫的焊接工藝 大環(huán)縫上、下各長(zhǎng) ，焊接方法如圖 31 所示。 ⑦焊接封面層焊縫時(shí)，要注意焊條運(yùn)條要到位，以 免產(chǎn)生咬肉現(xiàn)象。 ③ 焊接時(shí)，第一、二層采用分段退向焊，分段長(zhǎng)度為 500～ 600mm, 其余各層均為順向焊（包括小坡口面的焊縫）。 方環(huán)縫極板縱縫大環(huán)縫 圖 30 極帶板縱縫示意圖 具體要求如下： ① 由 4 名焊工同時(shí)施焊，另 4 名焊工焊接下極板相同部位的焊縫。焊接方法示意圖見(jiàn)圖 28。 ⑧ 大坡口面焊完后，采用碳弧氣刨清根，檢查合格后再 焊接小坡口面焊縫。 ④ 焊接時(shí)，各層之間要錯(cuò)開(kāi) 20～ 30mm，防止接頭在一個(gè)斷面上。焊接接頭簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 29，具體焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表 15。球罐在焊后進(jìn)行整體熱處理時(shí)，其產(chǎn)品焊接試板應(yīng)對(duì)稱(chēng)布置在球殼赤道的外側(cè)，且貼緊球殼，與球罐一起進(jìn)行熱處理。產(chǎn)品試板采用與球罐本體焊縫相同的條件和焊接工藝進(jìn)行焊接。球殼上的工裝夾具焊縫也應(yīng)作相同要求的消氫處理。對(duì)坡口作滲透檢測(cè)，驗(yàn)明有無(wú)裂紋、夾渣等缺陷。碳弧氣刨的電源采用直流電，反接法。采用多層多道焊，焊接時(shí)焊條不作橫向擺動(dòng)，線能量應(yīng)控制在盡可能小的范圍 內(nèi)。根據(jù)焊接工藝評(píng)定報(bào)告，提出合理的線能量應(yīng)用范圍，并應(yīng)反映在焊接工藝規(guī)程中。再次施焊前，必須仔細(xì)檢查，確認(rèn)無(wú)誤后方可按原工藝要求繼續(xù)施焊，每一層的接頭至少錯(cuò)開(kāi) 50mm。 ④ 焊接要點(diǎn)。焊條選用 E5015 焊條。所有焊縫施焊前，均須對(duì)施焊處坡口及邊緣進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為 120～ 140℃ 。球罐焊縫見(jiàn)圖27。預(yù)熱寬度為焊縫中心線兩側(cè)各 3 倍板厚，為 144～ 150mm。 熱源采用液化石油氣，定位焊和臨時(shí)焊縫采用點(diǎn)狀加熱器，球殼焊縫采用條狀加熱器，且應(yīng)放在焊縫小坡口的一側(cè)。 定位焊時(shí)，引弧和熄弧都應(yīng)在坡口內(nèi)，嚴(yán)禁在球殼表面引弧和熄弧。球殼板上的定位焊采用焊條電弧焊，焊機(jī)選用 ZXG 400 型弧焊整流器 ，焊接時(shí)采用短弧操作，焊接位置要求平焊、仰焊、立焊、橫焊。 焊 條的干燥 焊條貯存應(yīng)保持干燥，相對(duì)濕度不得大于 60%，焊條使用前應(yīng)按要求進(jìn)行烘干，對(duì)于 E5015 焊條，烘干溫度為 350℃ ～ 380℃ ，烘干時(shí)間為 1h；對(duì)于 E4315 和 E4303 焊條，烘干溫度為 100～ 150℃ ，烘干時(shí)間為 。對(duì)每一個(gè)持證焊工，頒發(fā)識(shí)別鋼印。 ① 雨天及雪天； ② 風(fēng)速超過(guò) 8m/s，相當(dāng)于 Ⅴ 級(jí)風(fēng)； ③ 環(huán)境溫度在 5℃ 以下； ④ 相對(duì)濕度在 90%以上。 防護(hù) 棚搭設(shè) 施焊前必須搭設(shè)堅(jiān)固的防護(hù)棚，并須有防風(fēng)、防雨、防雷措施。3mm 水準(zhǔn)儀、鋼尺或連通管 赤道截面內(nèi)徑差 工藝控制 鋼卷尺 兩極間凈距與設(shè)計(jì)內(nèi)徑差 工藝控制 鋼卷尺 支柱垂直度 GB12337 ≤2mm 線錘、鋼尺 注：對(duì)口間隙、對(duì)口錯(cuò)邊量和棱角沿對(duì)接接頭每 500mm 測(cè)量 1 點(diǎn) 。 整球調(diào)整 組裝完成后，進(jìn)行整球調(diào)整。 下極帶中間板與下極帶側(cè)板安裝完后，在安裝上極帶的中間板與側(cè)板。 最后拆除中心桅桿。 上極帶圍板與下極帶圍板一樣，也必須對(duì)稱(chēng)安裝。先裝下極帶圍板，再裝上極帶圍板。用手拉葫蘆調(diào)整內(nèi)徑差，使其達(dá)到允許偏差范圍，見(jiàn)表 12。 沈陽(yáng)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 17 12 3不帶支柱赤道板帶支柱赤道板赤道基準(zhǔn)線纜繩支柱支柱拉桿 圖 21 赤道帶分段組裝 赤道帶調(diào)整 按每塊赤道板的赤道線，調(diào)整到設(shè)計(jì)標(biāo)高，其水平的高低偏差見(jiàn)表 12。先吊裝第 1 塊帶支柱的赤道板，用纜繩臨時(shí)固定，調(diào)整好垂直度后擰緊地腳螺栓， 見(jiàn)圖 21。3mm，焊后，整個(gè)支柱應(yīng)校直，直線度偏差 不大于 177。相關(guān)夾具示意圖見(jiàn)圖 18。所用計(jì)量器具，必須在周檢期內(nèi)。墊鐵設(shè)置完畢后點(diǎn)焊固定， 防止移位。墊鐵均布在地腳螺栓兩側(cè)，每疊墊鐵高度不小于 25 mm，且不多于 3 塊。 地腳螺栓中心與基礎(chǔ)中心圓的間距 sa 177。檢查基礎(chǔ)外觀是否有裂紋、蜂窩狀氣孔、空洞和露肋等缺陷。若發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺 陷，應(yīng)加倍抽檢。所有加工體表面應(yīng)涂防銹油脂，拉桿螺紋應(yīng) 妥善保管。相同規(guī)格的球殼板應(yīng)具有互換性。3mm。 上段支柱赤道板 圖 15 上段支柱與赤道板組對(duì) 在上段支柱與赤道板組裝時(shí)，在球殼板周邊 100mm 范圍內(nèi)、與支柱連接的已成形赤道板在距支柱與赤道板預(yù)焊位置周邊 150mm 范圍內(nèi)進(jìn)行 100%超聲檢驗(yàn)，以 JB/ 規(guī)定的Ⅲ級(jí)合格。接縫兩側(cè) 500mm 范圍內(nèi)除銹，打磨光 潔。大坡口面焊完后，再焊小坡口面的焊縫，焊前須對(duì)其進(jìn)行清根、打磨。焊接時(shí)由 A、 B、 C、 D 4 名焊工同時(shí)對(duì)稱(chēng)施焊，焊接方向如 圖 13所示，采用多層多道焊。坡口如圖 12 所示。根據(jù)人孔、接管接頭的實(shí)際尺寸，劃出 開(kāi)孔尺寸線，并做好標(biāo)記。 半成品及成品的中間檢驗(yàn) 按照設(shè)計(jì)圖紙及施工規(guī)范的要求，對(duì)壓制成形的球殼板逐項(xiàng)進(jìn)行檢查，并做好記錄，出半成品。 3B 1 177。L177。 3D 177。 2L177。寬度方向弦長(zhǎng)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(cè)，磁粉檢測(cè)的缺陷累計(jì)長(zhǎng)度按 Ⅱ 級(jí)驗(yàn)收，超聲檢測(cè)按 Ⅲ 級(jí)驗(yàn)收，檢測(cè)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(zhuān)用于焊接坡口的可焊性防銹涂料，焊接時(shí)不必除去。此時(shí)凈尺時(shí)，同時(shí)將坡口按圖示要求開(kāi)好（圖 10）。 表 7 2021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(chēng)壓力 2021 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 樣板弦長(zhǎng) 樣板 樣板樣板弦長(zhǎng) 圖 9 球殼板曲率允許偏差 二次號(hào)料 經(jīng)壓制合格后的球殼板下胎后，對(duì)其進(jìn)行二次號(hào)料。 球殼板的壓形 將 一次切割后 的球殼板用 2021 噸油壓機(jī)進(jìn)行壓形， 2021 噸油壓機(jī)的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 7。 一次號(hào)料時(shí)，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。 把手鉚釘 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(lèi)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(jì)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(xiàng)目 數(shù)據(jù) 鋼板 預(yù)處理規(guī)格 /mm 寬 1000～ 3000，厚 6～ 600，長(zhǎng) 2400～ 12021 軌道最大載荷 2t/m 焊件輸送速度 v/ v=～ 4，無(wú)級(jí)調(diào)速 年處理量 /t 20210～ 40000 除銹等級(jí) SISO5 5900Sa2 1/2（ A,B） 涂膜等級(jí) /μm 15～ 25 4 球殼板的成形工藝 球殼板的排板 為了便于球殼板制造過(guò)程中的檢驗(yàn)和以后組裝的方便，須根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙繪制球殼板的排板圖，并計(jì)算出各類(lèi)球殼板的立體幾何尺寸（見(jiàn)圖 4） ，每塊球殼板的材質(zhì)、爐批號(hào)、鋼板編號(hào)及帶號(hào)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(guò)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(guò)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(gè)鋼板得到均勻地伸長(zhǎng)，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。 鋼板的矯平 鋼板在軋制、運(yùn)輸、裝卸和堆放過(guò)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(huì)產(chǎn)生彎曲、扭曲、波浪及表面不平等變形。 材料復(fù)驗(yàn)、入庫(kù) 無(wú)論是球殼用鋼板，外購(gòu)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(yàn)或外購(gòu)件的進(jìn)廠檢驗(yàn)，確保原材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)符合要求后方可使用。對(duì)于球罐附件的備料，要求各項(xiàng)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(gè)制造過(guò)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(duì)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(hào) C Si Mn P S 16MnR ≤ ～ ～ ≤ ≤ 表 3 16MnR 的力學(xué)性能 鋼號(hào) 板厚 ∕ mm 狀態(tài) σS∕MPa σb∕ MPa δ5∕ % 室溫沖擊功 ∕ (AKV∕ J) 16MnR 38～ 60 正火 ≥285 490～ 620 ≥19 ≥27（橫向） 焊接性分析 根據(jù)國(guó)際焊接學(xué)會(huì) （ IIW） 所采用的碳當(dāng)量 （ CE） 計(jì)算公式： 5156 VMoCrCuNiMnCCE ??????? （ %） （ 11） 沈陽(yáng)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 4 將 16MnR 所含化學(xué)成分的相應(yīng)數(shù)值代入上式，計(jì)算其碳當(dāng)量。本次 400m3 球罐制造工藝設(shè)計(jì)依據(jù)工廠設(shè)計(jì)圖紙和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行編制；設(shè)計(jì)目的是全面了解 400m3 球罐的制造工 藝，使所學(xué)到的焊接專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)能夠應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中去，并最終完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。球罐現(xiàn)場(chǎng)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(huì)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)中人們十分關(guān)注的問(wèn)題。其中用于儲(chǔ)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(jì)算機(jī)技術(shù)的研發(fā)與結(jié)合，近年來(lái)，國(guó)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