【正文】 經(jīng)射線探傷，均末發(fā)現(xiàn)焊接缺陷。 焊接工藝參數(shù)的選擇 從防止冷裂紋出發(fā)，要求冷卻速度慢為佳，但對防止脆化來說，卻要求冷卻較快為好，因此應(yīng)該確定兼顧兩者的冷卻速度范圍。 設(shè)計技術(shù)要求 ，焊條型號為 J422，圖中未標(biāo)明焊接接頭形式與尺中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 13 頁 共 29 頁 寸按 GB98588《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊逢坡口的基本形式與尺寸》進(jìn)行。一般采用抽檢法，抽檢的百分比15%。筒體展開后，其實就是一塊矩形金屬板。為使鋼板都能彎曲成同一曲率，在卷板前要先將其兩端彎曲成 所需要的曲率，稱為預(yù)彎。當(dāng)卷制達(dá)到曲率要求時，還應(yīng)在此曲率下多卷幾次，以使其變形均勻和釋放內(nèi)應(yīng)力，減少回彈。 （ 2）使工件在矯正曲率下多次滾卷，并著重于焊縫區(qū)的矯正，使圓筒曲率均勻一致。 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的制造 按 JB/T 474620xx《鋼制壓力容器用封頭》，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭由半個橢球和一個高度為 h的圓柱形短節(jié)（封頭直邊部分）構(gòu)成，如圖 55 所示。 中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 18 頁 共 29 頁 ：先加熱至 1000℃，再 1000t 水壓機壓制成形并預(yù)留直邊加工余量。 ：采用 GB4235 鋸床，從φ 1000mm的圓鋼上鋸取長 81mm的一段。 ：檢驗鍛造后尺寸是否在允許范圍，是否存在夾層等內(nèi)部缺陷。 接管的制造 取連接上述法蘭與對應(yīng)筒體的尺寸為φ 57 5mm（內(nèi)徑壁厚）的接管為研究對象，進(jìn)行接管設(shè)計研究。 圖 57 支座 1 號料 按設(shè)計圖紙、標(biāo)準(zhǔn)圖尺寸號料。切割后，材料表面均勻光滑，不 得有氧化鐵等雜物，不得有溝槽、缺肉等缺陷。鉆孔粗糙度 ，加工后表面不得有毛刺、鐵屑等雜物。 在夾具上定好位置的工件，必須進(jìn)行夾緊，否則無法保證它的既定位置，即始終使工件的定位基準(zhǔn)與工件的定位元件緊密接觸。焊接采取了合理的焊接順序和方向，調(diào)整了其應(yīng)力分布。需要在夾具上采用剛性固定，限制角變形。 中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 24 頁 共 29 頁 封頭與接管的裝焊 封頭與接管的焊接接頭是角接接頭， 采用 埋弧自動焊進(jìn)行焊接，其焊接工藝參數(shù)見表 61， 其坡口形狀及尺寸見圖 31，裝焊示意圖如圖 63。焊接時按照 JB4709 的要求進(jìn)行預(yù)熱，不同鋼號相焊時，預(yù)熱溫度按預(yù)熱溫度較高的鋼號選??；層間溫度不低于預(yù)熱溫度，且不宜太高，層間溫度不低于預(yù)熱溫度。返修焊工由焊接工程師指定，同一部位的返修次數(shù)不應(yīng)超過二次。反射級次不清楚時，均以 n＝ 1 求 d。若測得壁厚小于容器最小壁厚時，應(yīng)重新進(jìn)行強度校核，提出降壓使用或修理措施；對可能引起金屬材料的金相組織變化的容器，必要時應(yīng)進(jìn)行金相檢驗；高壓、超高壓容器的主要螺栓應(yīng)利用磁粉或著色進(jìn)行有無裂紋的檢查等。操作人員必須熟知崗位操作法，充分了解容器技術(shù)特性、結(jié)構(gòu)、工藝流程、工藝參數(shù)，可能發(fā)生的事故和應(yīng)采取的防范措施、處理方法等。并應(yīng)有業(yè)主、監(jiān)理及當(dāng)?shù)貏趧硬块T參加。而且對于罐體這樣一個成品件的生產(chǎn)加工及各個部位的焊接有了一定了解，對即將走入工作崗位的我來說是受益匪淺的。當(dāng)壓力升至試驗壓力時，保持 30 分鐘，然后將壓力降至設(shè)計壓力，進(jìn)行檢查，以無滲漏為合格。發(fā)生下列異?，F(xiàn)象之一時，操作人員有權(quán)采取緊急停車措施并立即上報。 3． 儲罐全面檢驗： 壓縮空氣儲罐全面檢驗除了上述檢驗項目外，還要進(jìn)行耐壓試驗（一般進(jìn) 行水壓試驗）。 外部檢查既是檢驗人員的工作，也是操作人員日常巡回檢查項目。當(dāng) X 射線照射晶態(tài)結(jié)構(gòu)時，將受到晶體點陣排列的不同原子或分子所衍射。 2．焊接線能量的控制： 焊接線能量是影響焊接接頭質(zhì)量的重要因素，過大的線能量會使熱影響區(qū)加寬，導(dǎo)致焊縫金屬和溶合線缺口韌性降低，過低的線能量可能造成高硬度低韌性的熱影響區(qū)組織，而且可能產(chǎn)生氫致裂紋，現(xiàn)場施焊接線能量宜控制在焊接工藝卡范圍內(nèi)，并應(yīng)隨時監(jiān)控焊條電弧焊橫焊及埋弧自動焊的焊接能量。 采用埋弧自動焊進(jìn)行焊接，焊接工藝參數(shù)見表 61，坡口形狀及尺寸見圖 31。 （ 3）焊接 先實施定位焊，應(yīng)使焊接點對稱分布，使工件準(zhǔn)確定位。筒體、封頭分別與法蘭連接，焊縫為角焊縫 ,焊后進(jìn)行法蘭間的裝配。其在焊接受熱的過程中，受熱大的部分，在隨后的冷卻過程中會產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，使其在焊接后產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)變，這是焊接應(yīng)力變形的根本原因。方位允差為177。 V 型缺槽、本身大 U 型缺槽、底端 R3 半圓槽。 角鋼垂直度允差按型鋼相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。利用等離子弧的熱能實現(xiàn)被切割材熔化的方法稱等離子弧切割，它是利用高速、高溫和高能的等離子體來迅速加熱 熔化被切割的材料，并借助內(nèi)部或外部的高速氣流。 ：銑床精銑兩端面，不再留余量。 ：始鍛溫度 1150～ 1200℃，終鍛溫度 800～ 850℃。 ：用 CWC200 擴孔機擴孔至Ф 20mm。 由于 a=700mm， b=350mm，得出 P=1640mm。 10．制孔：須在筒體上開 1 個Ф 89mm的孔。通過采用夾具保證縱縫邊緣齊整，且沿著整個長度方向上間隙均勻一致后，可進(jìn)行定位焊。 （ 3）卷圓 鋼板對中后，即可用上輥壓住板料并使之產(chǎn)生一定彎曲，開動機床進(jìn)行滾卷。 圖 51 鋼板劃線 尺寸 5700 3450 ：采用氣體火焰切割。鋼丸沖擊金屬表面 :第一使零件表面生成 深的硬化層 , 增加零件表面對塑性變形和斷裂的抵抗能力 ,并使表層產(chǎn)生壓應(yīng)力 ,提高其疲勞強度 。由此可以確定其制造工藝方案如下： ，可采用鍛、焊、機加工等手段，零件制造完成后，需要進(jìn)行尺寸、質(zhì)量等檢驗。 ① 焊接線能量 如果焊接線能量較大，使得熱影響區(qū)的晶粒粗大，則焊縫中的柱狀晶也粗大，焊接線能量大，必然會引起結(jié)晶時的冷卻速度較慢，最高加熱溫度 Tm 升高和 Ac3 以上停留的時間長。可以認(rèn)為，只要是熱影響區(qū)尤其是焊縫金屬的沖擊韌性解決好了，熔合線的沖擊韌性應(yīng)該能獲得較為滿意的結(jié) 果。 圖 43 拉伸試件 沖擊試驗 將試樣置于低溫槽的均溫區(qū)冷卻到 45℃ 后，保溫足夠長的一段時間，然后將試樣取出進(jìn)行沖擊試驗。 （三）電弧電壓和焊接電流 對于一定直徑的焊絲來說，在埋弧自動焊中，采用較低的電弧電壓，較小的焊接電流焊接時 ，焊絲熔化所形成的熔滴把母材和焊絲連接起來，呈短路狀態(tài)稱為短路過渡。坡口形式見下圖 34。 接頭與坡口型式設(shè)計： 焊縫布置與接頭的應(yīng)力集中程度都對接頭質(zhì)量有明顯的影響。酸洗的目的是去除焊縫及熱影響區(qū)表面的氧化皮；鈍化的目的是使酸洗的表面重新形成一層無色的致密氧化膜，起到耐蝕作用。 3． 焊接工藝要點 ： 根據(jù)奧氏體不銹鋼對抗裂性和耐蝕性的要求，焊接時要注意以下幾點 : a．焊前不預(yù)熱 由于奧氏體不 銹鋼具有較好的塑性，冷裂紋傾向較小，因此焊前不必預(yù)熱。 ：筒節(jié)的裝配應(yīng)在滾輪架上進(jìn)行，如筒節(jié)的環(huán)縫焊接，見圖 33。注意，采用此焊接工藝時，往往需要用碳弧氣刨清理焊根后再進(jìn)行埋弧焊。 b．埋弧焊 埋弧焊是一種高效的焊接方法，特別是熱輸入大，熔池尺寸較大，冷卻速度和凝固速度 慢，因此焊接熱裂紋敏感性增大。 b．坡口的制備 在設(shè)計奧氏體不銹鋼焊件坡口形狀和尺寸時，應(yīng)充分考慮奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)會加劇接頭的變形，應(yīng)適當(dāng)減少 V 形坡口角度。經(jīng)過這種處理后，力學(xué)性能可以改善；但延伸率沒有改變。 ，焊接后進(jìn)行熱處理。接觸介質(zhì)的那面焊縫最后焊接。 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。 （ 2）選用適當(dāng)?shù)暮笚l藥皮類型。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共晶的元素 (如C， Si， S， P 等 )含量較高時，就可能在結(jié)晶后期以低熔點液膜的形式存在于奧氏體柱狀晶體之間?？諝鈨奘褂貌讳P鋼制作的低壓容器，雖然壓力低，但是受 力較大。與其他類型的不銹鋼相比具有良好的焊接性。 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。 （ 4）采用適當(dāng)?shù)暮附右?guī)范和冷卻速度。采用小規(guī)范，目的就是為了減少危險溫度范圍停留時間，采用小電流、快焊速、短弧焊及不做橫向擺動。焊縫與母材應(yīng)有良好的匹配，不產(chǎn)生任何不良組織，如晶粒粗化，及脆硬的馬氏體等。 00Cr19Ni13Mo3 鋼熱處理 a．固溶處理 這種熱處理是將 1Cr18Ni9Ti 奧氏體不銹鋼零件加熱到固溶溫度（ 1050～1100℃），讓所有碳化物及冷加工形成的馬氏體全部溶入和轉(zhuǎn)變成奧氏體，然后快冷，在室溫下保持單相高溫組織。產(chǎn)品外觀圖樣大體如圖 31 所示： 中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 5 頁 共 29 頁 圖 31空氣儲罐殼體 主要加工手段為焊接，此外還采用 沖壓、卷彎、機加工等輔助工藝。 3． 焊接方法選擇 ： 奧氏體不銹鋼具有較好的焊接性，可以采用焊條電弧焊、埋弧焊等進(jìn)行焊接。經(jīng)檢驗合格后進(jìn)行下道工序的裝焊。正火焊道應(yīng)高出母材表面~3mm，焊后熱處理后再磨去正火焊道。 圖 32：封頭在專用胎具上的裝配與焊接 圖 33：筒節(jié)環(huán)縫焊接 中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 8 頁 共 29 頁 對在腐蝕介質(zhì)中工作的奧氏體不銹鋼，主要按腐蝕介質(zhì)和腐蝕性要求來選擇焊接材料，一般選用與母材成分相近或相同的焊接材料。 d．焊后熱處理 奧氏體不銹鋼焊接后，原則上不進(jìn)行熱處理。中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 9 頁 共 29 頁 適用于大型結(jié)構(gòu)，是將配制好的酸膏敷于結(jié)構(gòu)表面，停留幾分鐘后，再用清水沖凈。為了降低焊接應(yīng)力，可采用雙 V 或雙 U坡口。 （一）電源極性 埋弧自動焊焊接鋼時應(yīng)采用直流反接。其工 藝參數(shù)見表 42。 （ 2）接頭力學(xué)性能 根據(jù)接頭力學(xué)性能試驗的結(jié)果，其接頭強度、塑性均能滿足規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。這個范圍的上限取決于不產(chǎn)生冷裂紋，下限取決于熱影響區(qū)不出現(xiàn)脆化的混合組織。 在堆放、運輸和起吊過程中應(yīng)采取有效措施防止變形。 ：復(fù)檢合格后對鋼板進(jìn)行矯正。毛坯寬度為筒節(jié)的長度，其大小取決于原材料的寬度和容器上焊縫的分布情況（焊 縫不允許十字交叉）。如圖 52 圖 52 預(yù)彎 本次設(shè)計利用壓力機預(yù)彎。 00Cr19Ni13Mo3 鋼回彈量較大，需要在最終成形之前進(jìn)行一次退火。經(jīng)測量，直到合乎要求為止。 圖 55 橢圓形封頭 封頭制造工藝如下： ：復(fù)檢材料成分、規(guī)格、牌號。 ：量取直邊高度