【導(dǎo)讀】5球罐的組裝工藝......

　　

【正文】 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。 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。對(duì)每一個(gè)持證焊工，頒發(fā)識(shí)別鋼印。根據(jù)產(chǎn)品施焊記錄 中的焊工姓名和鋼印，每月統(tǒng)計(jì)一次，以證實(shí)其資格的連續(xù)性。 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。然后做出有效的焊接工藝評(píng)定報(bào)告。 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 。烘干后的焊條應(yīng)保 存在 100～ 150℃ 的恒溫箱中，藥皮應(yīng)無(wú)脫落和明顯裂紋。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。 定位焊和工裝夾具焊接 定位焊的焊接接頭如圖 26 所示。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。定位焊前，須在定位焊及工裝夾具的焊接處至少 150mm 范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為 120～ 140℃ ，層間溫度 不小于 120℃ 。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 。其具體焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表 14。 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。焊接坡口采 用 X 形 不對(duì)稱(chēng)坡口，定位焊在小坡口側(cè)進(jìn)行。工裝夾具拆除時(shí)，不得損傷球殼板，切除后應(yīng)打磨平滑。 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]。 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)。注意應(yīng)保證加熱的均勻性，預(yù)熱溫度為 120～ 140℃ ，實(shí)測(cè)溫度不得低于 120℃ 。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。在整個(gè)焊接過(guò)程中應(yīng)保持此溫度。預(yù)熱寬度為焊縫中心線兩側(cè)各 3 倍板厚，為 144～ 150mm。預(yù)熱長(zhǎng)度須在施焊長(zhǎng)度兩端各延伸 150mm 以上。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。 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。球罐焊縫見(jiàn)圖27。 具體的焊接順序是：赤道帶縱縫的焊接（外部）→赤道帶縱縫的焊接（內(nèi)部）→上、下極帶小縱縫的焊接（外部） →上、下極帶小縱縫的焊接（內(nèi)部）→上大環(huán)縫的焊接（外部）→上大環(huán)縫的焊接（內(nèi)部）→下大環(huán)縫的焊接（外部）→下大環(huán)縫的焊接（內(nèi)部）→上極帶方環(huán)縫的焊接（外部）→上極帶方環(huán)縫的焊接（內(nèi)部）→下極帶方環(huán)縫的焊接（外部）→下極帶方環(huán)縫的焊接（內(nèi)部）→上極帶極帶中間板焊縫的焊接（外部）→上極帶極帶中間板焊縫的焊接（內(nèi)部）→下極帶極帶中間板焊縫的焊接（外部）→下極帶極帶中間板焊縫的焊接（內(nèi)部）。 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 。 焊前將坡口表面和兩側(cè)至少 20mm 范圍內(nèi)的油污、水分及其他有害雜質(zhì)清除干凈。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℃ 。 ② 焊接方法。 球罐對(duì)接焊縫總長(zhǎng)為 。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 。焊條選用 E5015 焊條。 ③ 焊工布置。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。其具體要求詳見(jiàn)后面各條焊縫的焊接工藝。 ④ 焊接要點(diǎn)。 焊接時(shí)，引弧和熄弧都應(yīng)在坡口焊道上。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 。 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。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。 ⑤ 層間溫度。在焊接過(guò)程中，層間溫度不應(yīng)低于 120℃ 。 沈陽(yáng)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 22 ⑥ 焊接線能量控制。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。在施焊過(guò)程中，應(yīng)對(duì)每個(gè)焊工進(jìn)行實(shí)際線能量的測(cè)定。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。 ⑦ 角變形控制。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)。當(dāng)單面焊后發(fā)現(xiàn)角變形超差時(shí)，應(yīng)根據(jù)超差的具體情況，在焊縫反面清根時(shí)，可適當(dāng)增加清根的深度和寬度，以使后續(xù)焊的焊縫產(chǎn)生一定的反變形，把棱角控制在允許偏差范圍內(nèi) [3]。 ⑧ 碳弧氣刨清根和打磨。球罐焊縫焊接和返修時(shí)，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。碳弧氣刨的電源采用直流電，反接法。壓縮空氣壓力為 ～ ，壓縮空氣流量為180L/min，必須配置水分離器和過(guò)濾裝置，嚴(yán)格限制壓縮空氣中所含水分和油脂。刨槽成形應(yīng)為 U 形，表面平齊。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。對(duì)坡口作滲透檢測(cè)，驗(yàn)明有無(wú)裂紋、夾渣等缺陷。 ⑨ 消氫處理。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。 加熱方法與預(yù)熱相同。球殼上的工裝夾具焊縫也應(yīng)作相同要求的消氫處理。消氫處理的溫度測(cè)定方法與預(yù)熱溫度測(cè)定要求相同。 ⑩產(chǎn)品焊接試板。試板的鋼號(hào)、厚度及供貨狀態(tài)均與球罐產(chǎn)品相同。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。應(yīng)做立、橫和平加 仰焊 3 個(gè)位置的試板各 1 副。試板尺寸為650mm300mm。 試板焊縫外觀檢驗(yàn)合格后，作 100%RT 和 100%UT 檢測(cè)，其合格指標(biāo)應(yīng)與球罐焊縫相一致。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。 要求焊接過(guò)程中，各條焊縫均應(yīng)有焊接試板數(shù)據(jù)記錄，焊接試板隨球體一同熱處理。焊接產(chǎn)品試板按 JB47442021 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，沖擊試樣溫度為 0℃ 。 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。焊接接頭簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 29，具體焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表 15。 沈陽(yáng)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 23 123456789101112 圖 29 赤道帶、極板縱縫焊接接頭簡(jiǎn)圖 表 15 赤道帶縱縫、極板縱縫焊接工藝參數(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 ～ ～ 2 E5015 反接 180～ 200 26～ 28 ～ ～ 3 E5015 反接 180～ 200 26～ 28 ～ ～ 4 E5015 反接 180～ 200 26～ 28 ～ ～ 5 E5015 反接 180～ 200 26～ 28 ～ ～ 6 E5015 反接 180～ 200 26～ 28 ～ ～ 7 E5015 反接 160～ 180 24～ 26 ～ ～ 8 E5015 反接 160～ 180 24～ 26 ～ ～ 9～ 11 E5015 反接 180～ 200 26～ 28 ～ ～ 12 E5015 反接 160～ 180 24～ 26 ～ ～ 具體要求如下： ① 赤道帶由 6 名焊工對(duì)稱(chēng)施焊，焊完 6 條焊縫后在焊相鄰的 6 條 焊縫。 ②焊接位置要求立焊。 ③焊接第一、二層焊縫為分段退向焊，分段長(zhǎng)度為 600～ 700mm ，其余各層均為順向焊。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 ⑩焊后打磨焊縫，去除飛濺、焊瘤，圓滑過(guò)渡焊縫。 極帶 板縱縫（叉縫）的焊接工藝 沈陽(yáng)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 24 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(shí)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，小縱縫長(zhǎng)為 ，焊接時(shí)小縱縫兩端再往方形環(huán)縫處各延伸 250mm,總長(zhǎng)為 。焊接方法示意圖見(jiàn)圖 28。焊接接頭簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 29。 焊縫位置見(jiàn)圖 30。具體焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表 15。 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。 ② 此焊縫焊接位置較復(fù)雜，焊接時(shí)應(yīng)按實(shí)際情況進(jìn)行焊接以保證焊透，以少產(chǎn)生缺 陷為原則。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。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）。 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）。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 ⑩焊后打磨焊縫，去除飛濺、焊瘤，圓滑過(guò)渡焊縫。 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。焊接接頭簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 32，具體焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表 16。 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。 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)。 ③ 焊接位置要求橫焊。 ④ 焊接大坡口面焊縫時(shí)，第一、第二層采用分段退向焊法，每小段焊完后，再焊下一小段焊縫，每段長(zhǎng)分別為 500～ 600mm，除封面層采用退向焊外，其余各層（包括小坡口面焊縫）均為從左向右焊，各焊工之間要留有充分的接頭尺寸。 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。 沈陽(yáng)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 25 123456乙焊工區(qū) 甲焊工區(qū) 丙焊工區(qū) 1234561234 1234 1234 1234 圖 31 大環(huán)縫焊接方法示意圖 沈陽(yáng)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 26 12345678910111213