【正文】 ② 大環(huán)縫施焊前，要刨掉極板縱縫起弧時(shí)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)。 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。具體焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表 15。 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。 1 2 3 4 5 6 789101112 圖 28 赤道帶、極板縱縫焊接方法示意圖 赤道 帶縱縫的焊接工藝 赤道帶縱縫長(zhǎng)為 4817mm，采用分二段焊法，見(jiàn)圖 28。試板的鋼號(hào)、厚度及供貨狀態(tài)均與球罐產(chǎn)品相同。碳弧氣刨后用砂輪修整刨槽，去除滲碳層，使銳角圓滑過(guò) 渡，使坡口寬窄均勻。 ⑦ 角變形控制。 每段焊 縫應(yīng)一次連續(xù)焊完，如有特殊情況需中斷時(shí)，則第一次焊接的層數(shù)不得少于兩層。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 。 焊接工藝 焊接順序 總的焊接順序是：先焊縱縫，后焊環(huán)縫；先焊大坡口面焊縫，后焊小坡口面焊縫。 123 圖 26 球殼板上定位焊焊接接頭簡(jiǎn)圖 表 14 球殼板定位焊工藝參數(shù) 層、道 填充材料 焊接電流 電弧電壓 (V) 焊接速度(cm/min) 線能量 (kj/cm) 型號(hào) 直徑 極性 電流 (A) 1～ 3 E5015 反接 160～ 180 24～ 26 ～ ～ 預(yù)熱 焊前對(duì)球殼板進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱的目的是：減緩焊接接頭加熱時(shí)溫度梯度及冷卻速度，適當(dāng)延長(zhǎng)在800℃ ～ 500℃ 區(qū)間的冷卻時(shí)間，改善焊縫金屬和熱影響區(qū)的顯微組織，從而減少和避免產(chǎn)生淬硬組織，有利于氫的逸出，可防止冷裂紋的產(chǎn)生 [4]。 定位焊和工裝夾具焊接 定位焊的焊接接頭如圖 26 所示。 沈陽(yáng)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 20 對(duì)停止焊接工作 6 個(gè)月 以上的焊工，在參加施焊前，應(yīng)對(duì)其重新進(jìn)行技能考試。 表 13 焊后幾何尺寸檢驗(yàn) 項(xiàng)目 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 允許偏差 檢驗(yàn)用具 棱 角 GB12337 ≤10mm（含錯(cuò)邊量） R樣板和深度游標(biāo)卡尺 赤道截面內(nèi)徑差 GB12337 ＜ 46mm 鋼卷尺 兩板間凈距與設(shè)計(jì)內(nèi)徑差 GB12337 ＜ 46mm 鋼卷尺 支柱垂直度 GB12337 ≤2mm 線錘、鋼尺 注：棱角沿對(duì)接焊縫每 500mm 測(cè)量 1 點(diǎn)。接著調(diào)節(jié)縱縫、環(huán)縫的間隙，錯(cuò)邊量和棱角，其允許偏差見(jiàn)表 12。吊裝閉合后，調(diào)整縱縫和環(huán)縫的間隙、錯(cuò)邊量、棱角和上口圓度，允許偏差見(jiàn)表 12。按 圖 23 所示順序?qū)ΨQ安裝。其余各塊赤道板依次吊裝，直至完成赤道帶的組裝。要求上段支柱與下段支柱的中 心偏差 不大于 177。所用的電焊機(jī)、焊條烘箱、空壓機(jī)、起重機(jī)、工裝夾具等必須性能良好，數(shù)量能滿足施工需要。放置墊鐵部位的基礎(chǔ)面應(yīng)鏟削平整，其水平度允許偏差 2mm/m。檢查基礎(chǔ)的標(biāo)高基準(zhǔn)線、縱橫中心線，沉降觀測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)等是否符合標(biāo)準(zhǔn)。拉桿、下段支柱等桿件宜集束包扎。2mm，上段支柱離開(kāi)球殼板表面的距離允許偏差 177。 極板人孔法蘭ABCD 圖 13 嵌入式人孔的焊接 沈陽(yáng)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 13 50mm1231112233 圖 14 焊道始、終端的錯(cuò)開(kāi) 上段支柱與赤道板的組焊 將赤道板置于專用胎架上，并劃好裝配中心線，見(jiàn)圖 15。焊機(jī)選用 ZXG 400型弧焊整流器，焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表 8。極板開(kāi)孔時(shí)，按管口方位圖、位置尺寸劃好中心點(diǎn)，并劃好對(duì)準(zhǔn)球心的中心軸線。 3D 177。 2D 177。具體要求如下： 長(zhǎng)度方向弦長(zhǎng)允許偏差不大于 177。 二次下料 二次號(hào)料的球殼板經(jīng)自檢、互檢、專檢合格后方可下料切割，并且 球殼板的二次切割須在特制的胎具上進(jìn)行。一次下料前必須經(jīng)自檢、互檢、專檢三方確認(rèn)后才能進(jìn)行施工，并備有記錄。其它帶板與其做法相似，只是形狀、尺寸不同。 該裝置進(jìn)行鋼材預(yù)處理的具體工藝過(guò)程為：電磁吊上料 → 輥道輸送 → 預(yù)熱（ 40～ 50℃ ） → 噴丸除銹 → 清理丸料 → 自動(dòng)噴漆 → 烘干（ 60～ 70℃ ） → 軌道輸送出料。 由于 400m3球罐制造所用鋼板厚度較厚，所以選用 42009 輥式中厚板矯平機(jī)進(jìn)行矯平。此外，球罐的焊接主要采用焊條電弧焊，所以要求準(zhǔn)備足夠的 E5015焊條，并按要求做好焊前準(zhǔn)備及處理 。 表 4 焊接材料表 母材 焊條∕規(guī)格 烘干 溫度∕時(shí)間 球殼板 16MnR E5015∕ 350～ 380℃ ∕ 1h 梯子、平臺(tái) Q235–A E4303∕ 100～ 150℃ ∕ 遵守的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 GB150－ 1998《鋼制壓力容器》 GB12337－ 1998《鋼制球形儲(chǔ)罐》 GB50094－ 1998《球形儲(chǔ)罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》 2 400m3 球罐生產(chǎn)工藝流程 球罐的生產(chǎn)工藝流程與其它焊接產(chǎn)品的工藝流程大致相同，主要包括：生產(chǎn)前的準(zhǔn)備，金屬材料的加工，裝配與焊接以 及焊后的成品加工四大部分 [5]。 上極赤道帶下極 圖 1 混合式 3 帶球罐 球殼板材料 化學(xué)成分和力學(xué)性能 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(jiàn)表 2 和表 3。此外，球罐直徑通常較大，如 50m3 容積的球罐，直徑就達(dá)到 ,已不適于整體常規(guī)運(yùn)輸，須在現(xiàn)場(chǎng)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。迄今為止，我國(guó)現(xiàn)有各種球罐已愈萬(wàn)臺(tái)。 forming。預(yù)熱溫度為 120～140℃ ，焊接方法為焊條電弧焊，焊條為 E5015。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)。 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)，并呈逐年遞增的趨勢(shì)。這是當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中人們十分關(guān)注的問(wèn)題。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。 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℃ 。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。 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。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。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。 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。 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。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)立即涂上專用于焊接坡口的可焊性防銹涂料，焊接時(shí)不必除去。 2L177。L177。 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。坡口如圖 12 所示。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。 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。相同規(guī)格的球殼板應(yīng)具有互換性。若發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺 陷，應(yīng)加倍抽檢。 地腳螺栓中心與基礎(chǔ)中心圓的間距 sa 177。墊鐵設(shè)置完畢后點(diǎn)焊固定， 防止移位。相關(guān)夾具示意圖見(jiàn)圖 18。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。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。 上極帶圍板與下極帶圍板一樣，也必須對(duì)稱安裝。 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。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) 。 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。 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 。 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。預(yù)熱寬度為焊縫中心線兩側(cè)各 3 倍板厚，為 144～ 150mm。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℃ 。 ④ 焊接要點(diǎn)。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。碳弧氣刨的電源采用直流電，反接法。球殼上的工裝夾具焊縫也應(yīng)作相同要求的消氫處理。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。 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。焊接方法示意圖見(jiàn)圖 28。 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）。 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。 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。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。 ⑩焊后打磨焊縫，去除飛濺、焊瘤，圓滑過(guò)渡焊縫。 ②焊接位置要求立焊。試板尺寸為650mm300mm。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。 ⑧ 碳弧氣刨清根和打磨。在焊接過(guò)程中，層間溫度不應(yīng)低于 120℃ 。要求對(duì)稱均勻分布焊工，所有焊工應(yīng)在統(tǒng)一指揮下同步施焊。 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 。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)稱測(cè)量。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 。 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。棚的四周用三防布覆蓋，頂部用石棉瓦楞板覆蓋。合格后轉(zhuǎn)入下道工序定位焊。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 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。下極帶圍板 之間以及下極帶圍板與赤道板之間，用龍門(mén)夾具鎖定。相鄰赤道板則用手拉葫蘆進(jìn)行調(diào)節(jié)。焊后支柱全長(zhǎng)偏差 不大于 3mm。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。在墊鐵設(shè)置過(guò)程中，須用水準(zhǔn)儀測(cè)量，在各支柱基礎(chǔ)上標(biāo)高允許偏 差 177。 表 10 基礎(chǔ)尺寸允許偏差 項(xiàng)目 允許偏差 基礎(chǔ)中心圓直徑 Db 177。 整球組裝 整球組裝法又叫散裝法，即先在平臺(tái)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(gè)整球 [3]。球殼板應(yīng)除銹，并涂防銹漆 2度，坡