鑄鋼材料鍋爐筒體焊接工藝畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　題 目 鑄鋼材料鍋爐筒體焊接工藝</p><p>　　系 別 工程技術(shù)分院 </p><p>　　專 業(yè) 焊接技術(shù)及自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)

2、 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p><b>　　一：設(shè)計(jì)題目：</b></p><p>

3、　　鑄鋼材料鍋爐筒體焊接制造 （材質(zhì)20g 筒體材料厚度30mm）</p><p><b>　　二：設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b></p><p>　　分析材料特點(diǎn)、焊縫布置、采用的焊接方法、工藝評(píng)定、注意事項(xiàng)</p><p>　　三：原始資料（設(shè)計(jì)所用材料、設(shè)備等）：</p><p><b>　　現(xiàn)場(chǎng)參觀、咨詢&l

4、t;/b></p><p><b>　　查閱制造焊接等書籍</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、前言···············

5、··························4</p><p>　　二、材料特點(diǎn)·····

6、3;································5</p><p>　　三、

7、焊縫布置····································

8、··6</p><p>　　四、焊接方法及焊材的選擇···························7</p>

9、;<p>　　五、焊接工藝評(píng)定·································

10、·11</p><p>　　六、操作技術(shù)······························

11、83;·····14</p><p>　　七、焊接工藝指導(dǎo)書·························

12、83;······17</p><p>　　八、焊后檢驗(yàn)·························

13、············20</p><p>　　九、注意事項(xiàng)···················

14、83;·················21</p><p>　　十、參考資料··············

15、······················22</p><p>　　十一、結(jié)語·········

16、3;···························23</p><p><b>　　前 言</b></p>

17、;<p>　　鍋爐壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中必不可少的設(shè)備,它可分為以下幾類：</p><p>　　低壓容器（代號(hào)L） 0.1 MPa≤P≤1.6MPa</p><p>　　中壓容器（代號(hào)M） 1.6 MPa≤P＜10MPa</p><p>　　高壓容器（代號(hào)H）

18、 10 MPa≤P＜100MPa</p><p>　　超高壓容器（代號(hào)U） P≥100MPa</p><p>　　作為承壓類特種設(shè)備，鍋爐壓力容器比較容易發(fā)生事故，而且事故的后果經(jīng)常比較嚴(yán)重。當(dāng)前，國(guó)家越來越重視對(duì)特種設(shè)備的安全管理，并將一些事故后果非常嚴(yán)重的壓力容器（如承受高壓、盛裝有毒或易燃易爆介質(zhì)等）列為重大危險(xiǎn)源

19、。因此，鍋爐壓力容器在設(shè)計(jì)及制造過程中應(yīng)嚴(yán)格按照《鋼制壓力容器》（GB150——1998）的規(guī)定，從材料的選擇，到生產(chǎn)加工，再到最后的產(chǎn)品檢驗(yàn)，務(wù)必嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確保鍋爐壓力容器的質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并安全服役。</p><p>　　鍋爐壓力容器的制造流程為：下料→成型→焊接→無損檢測(cè)→組對(duì)焊接→無損檢測(cè)→熱處理→壓力試驗(yàn)。這里主要介紹了鍋爐筒體的焊接生產(chǎn)加工，其中包括了材料性能的分析、焊接方法及焊材的選擇焊縫

20、位置的布置、焊接工藝評(píng)定、焊接工藝操作規(guī)程、焊后檢驗(yàn)以及注意事項(xiàng)等內(nèi)容。</p><p>　　鍋爐筒體（材質(zhì)20g）制造</p><p><b>　　1、材料特點(diǎn)</b></p><p>　　鍋筒是鍋爐中最重要的受壓元件，對(duì)鍋筒用鋼有一些要求，鋼材應(yīng)具有較高的室溫及中溫強(qiáng)度，設(shè)計(jì)鍋筒時(shí)以鋼材的屈服極限和強(qiáng)度極限值為依據(jù)，由于鍋筒直徑較大，隨著壓

21、力的增高，壁厚不斷增加，給制造工藝（卷板、壓制、焊接等）帶來許多困難，也使重量明顯增加。鋼板應(yīng)具有良好的塑性、加工工藝性能和焊接性能，而鋼材的力學(xué)性能及焊接性是由其化學(xué)成分決定的，不同元素對(duì)鋼材的影響也不同。</p><p>　　碳 碳是鋼中提高強(qiáng)度性能不可缺少的合金元素之一。在碳素結(jié)構(gòu)鋼中，一部分碳原子溶解于鋼的基體中，形成固溶體，一部分與鐵形成碳化鐵（Fe3C）。隨著鋼中碳含量的增加，F(xiàn)e3C 量也會(huì)增加，

22、淬硬性也隨之提高，鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度相應(yīng)增高，而塑韌性則下降。碳當(dāng)量每增加0.1%，則抗拉強(qiáng)度約可提高90MPa，屈服點(diǎn)約提高40至50 MPa。但是在焊接含碳量較高的鋼種時(shí)，焊接熱影響區(qū)會(huì)出現(xiàn)淬硬現(xiàn)象，硬度顯著提高，加劇了冷裂紋傾向。</p><p>　　錳 錳是一種固溶強(qiáng)化鋼材基體最常見的合金元素之一，可同時(shí)提高鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)。而且不降低鋼材的塑性。鋼種的錳含量在一定的范圍內(nèi)具有細(xì)化組織的作用。增

23、加錳含量可降低缺口沖擊的脆性轉(zhuǎn)變溫度，提高其抗脆斷能力。錳在鐵中的固溶強(qiáng)化極限值為1.6%，當(dāng)錳的含量超過此極限值，抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)進(jìn)一步提高，而此時(shí)沖擊韌度開始下降。因此，從韌性角度考慮，鍋爐用鋼的錳含量不應(yīng)超過1.6%。</p><p>　　在焊接冶金過程中，錳能起脫硫的作用。在高溫下，錳與硫結(jié)合形成硫化錳，部分進(jìn)入熔渣，殘留部分均勻布于晶內(nèi)，不會(huì)在晶界析出，并阻止低熔點(diǎn)硫化物，提高了焊縫金屬的抗熱裂紋能力。

24、因此在鍋爐用鋼中保持適量的錳含量是十分必要的。</p><p>　　硅 也是一種固溶強(qiáng)化的合金元素，而且其強(qiáng)化作用比錳還要高，因此，過高的含量同樣會(huì)造成沖擊韌度的下降，一般優(yōu)質(zhì)鋼的硅含量應(yīng)該控制在0.15%～0.35%之間較為適宜。</p><p>　　鉬 其固溶強(qiáng)化作用強(qiáng)于Mn、Cr等元素，鉬不僅能提高鋼的常溫強(qiáng)度還能提高高溫持久強(qiáng)度和高溫蠕變強(qiáng)度，是低合金耐熱鋼不可缺少的合金元素

25、，鉬也是增強(qiáng)抗氫能力而成為抗氫鋼中不可缺少的合金元素。在Cr、Ni不銹鋼中加入2%~3%的Mo可進(jìn)一步提高其耐蝕性并同時(shí)降低焊縫金屬熱裂紋的敏感性，在低合金鋼中加入少量的鉬（0.3%左右），可提高焊縫金屬的沖擊韌度。從焊接性能角度看，鉬提高了低合金鋼的淬硬性和焊接冷裂敏感性，當(dāng)其含量大于0.4%時(shí)就應(yīng)預(yù)熱，以防止冷裂紋的形成。</p><p>　　鉻 強(qiáng)化作用與鉬相似，是低合金耐熱鋼中最重要的合金元素之一，

26、其能提高鋼的高溫強(qiáng)度和增強(qiáng)鋼的抗氫能力，當(dāng)鋼中同時(shí)加入合金元素鉻和鉬時(shí)，鋼的熱強(qiáng)性和抗氫能力成倍提高。鉻是不銹鋼中最重要的合金元素，其含量超過12%時(shí)，在一般的腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性，含量超過17%的鉻鋼和鉻鎳鋼具有相當(dāng)高的耐蝕性。從焊接性能角度看，當(dāng)含量超過5%時(shí)，則可提高鋼的淬硬性和冷裂傾向，超過5%時(shí)冷裂傾向加劇，Cr含量超過8%的鉻鋼其原始組織為全馬氏體，必須采取特殊工藝才能提高焊接質(zhì)量。</p><p>

27、　　釩 釩是一種強(qiáng)烈的碳化物形成元素，也是固溶強(qiáng)化合金元素，主要以細(xì)化晶粒和碳化物的形式起強(qiáng)化作用。過量的釩可惡化鋼材的塑性和韌性，當(dāng)鋼中同時(shí)存在Cr、Mo、V三種元素時(shí)，焊接在回火過程中會(huì)形成復(fù)雜的碳化物而降低了焊接接頭的韌性和塑性。除一些特殊耐熱鋼外，低合金鋼焊縫金屬中的V最好限制在0.1%以下，對(duì)于大于0.2%的低合金鋼焊件焊后熱處理時(shí)，必須嚴(yán)格控制熱處理的溫度，以保證焊接接頭具有足夠的韌性，以防止消除應(yīng)力裂紋的形成。<

28、/p><p>　　硫 硫會(huì)降低鋼材的高溫韌性，加劇鋼材熔焊時(shí)產(chǎn)生的熱裂紋敏感性且其具有易于偏析的特點(diǎn)，厚鋼板中還有促使產(chǎn)生層狀撕裂。</p><p>　　磷 易于形成低熔點(diǎn)共晶體，分布于晶界而加劇熱裂傾向，這些低熔點(diǎn)共晶體還會(huì)消弱晶間結(jié)合力提高鋼的冷脆性，會(huì)使鋼在常溫和低溫下的沖擊韌度明顯下降。</p><p>　　20g是鋼板中常用的容器板，具有特殊的成分

29、與性能，其碳當(dāng)量低，焊接性能、加工工藝性能以及塑韌性良好，而且價(jià)格合理，常用于中低壓壓力容器的制造。下表為20g的成分及力學(xué)性能表。</p><p>　　表1 20g化學(xué)成分</p><p>　　表2 20g的力學(xué)性能</p><p><b>　　2、焊縫布置</b></p><p>　　焊縫布置一方面要考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

30、和工作條件等性能的要求，另一方面還要考慮到焊接工藝過程的特點(diǎn)，以利于用簡(jiǎn)便可靠的工藝來進(jìn)行成產(chǎn)，并獲得優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)鍋筒焊縫位置時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　應(yīng)將縱焊縫錯(cuò)開，即不安排在同一軸線上，避免焊縫有十字交叉的情況，這樣可以減小焊接變形和焊接殘余應(yīng)力。</p><p>　　焊縫應(yīng)布置在與結(jié)構(gòu)截面中性軸重合或?qū)ΨQ的位置。</p><p>　　焊縫

31、應(yīng)布置在對(duì)工作最有效的地方，用最少的焊接量得到最佳的效果嗎。且便于焊接及檢驗(yàn)。自動(dòng)焊時(shí)，焊縫位置應(yīng)使焊接設(shè)備是調(diào)整次數(shù)及焊件的翻轉(zhuǎn)次數(shù)最少。</p><p>　　盡量減少結(jié)構(gòu)和接頭處的應(yīng)力集中。在焊縫的連接板端部應(yīng)有較緩和的過渡。焊縫不應(yīng)過分密集，對(duì)于加強(qiáng)筋等端部的銳角應(yīng)切除。</p><p>　　工作焊縫受彎曲作用的焊縫未焊?jìng)?cè)不應(yīng)位于受拉應(yīng)力處，避免將焊縫布置在工作應(yīng)力最大處。 <

32、;/p><p><b>　　具體布置如下圖1。</b></p><p><b>　　圖1 焊縫分布圖</b></p><p>　　3、焊接方法及焊材的選擇</p><p>　　3.1焊接方法的選擇</p><p>　　本次設(shè)計(jì)鍋筒的壁厚30mm，屬中厚板。生產(chǎn)中比較常用的幾種焊

33、接方法有，手工電弧焊（SMAW），埋弧焊（SAW），二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊（GMAW），氬弧焊（GTAW），其中不同焊接方法的適用性不同。</p><p>　　3.1.1手工電弧焊：設(shè)備簡(jiǎn)單價(jià)格便宜；操作靈活方便；能進(jìn)行全位置焊接，適合不同材料的焊接；但是其缺點(diǎn)是效率太低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，多焊工的技術(shù)要求較高。因此在壓力容器制造中，焊條電弧焊仍占有一定的應(yīng)用比率，特別是容器接管的焊縫、內(nèi)件、附件焊縫以及難焊位置的焊縫大都

34、采用焊條電弧焊。</p><p>　　3.1.2埋弧焊：埋弧焊是當(dāng)今生產(chǎn)效率較高的機(jī)械化焊接方法之一。其主要優(yōu)點(diǎn)有：</p><p><b>　　1、生產(chǎn)效率高</b></p><p>　　這是因?yàn)?，一方面焊絲導(dǎo)電長(zhǎng)度縮短，電流和電流密度提高，因 此電弧的熔深和焊絲熔敷效率都大大提高。（一般不開坡口單面一次溶深可達(dá)20mm）另一方面由于焊劑和熔

35、渣的隔熱作用，電弧上基本沒有熱的輻射散失,飛濺 也少，雖然用于熔化焊劑的熱量損耗有所增大，但總的熱效率仍然大大增加。 </p><p><b>　　2、焊縫質(zhì)量高</b></p><p>　　熔渣隔絕空氣的保護(hù)效果好，焊接參數(shù)可以通過自動(dòng)調(diào)節(jié)保持穩(wěn)定，對(duì)焊工技術(shù)水平要求不高,焊縫成分穩(wěn)定，機(jī)械性能比較好。</p><p><b>　　

36、3、勞動(dòng)條件好</b></p><p>　　除了減輕手工焊操作的勞動(dòng)強(qiáng)度外，它沒有弧光輻射，減輕了對(duì)焊接操作者的傷害，這是埋弧焊的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　4、 埋弧焊常用于中厚板的焊接。</p><p>　　以上諸多特點(diǎn)決定了埋弧焊的應(yīng)用范圍，目前主要用于焊接各種鋼板結(jié)構(gòu)?？珊附拥匿摲N包括碳素結(jié)構(gòu)鋼，不銹鋼，耐熱鋼及其復(fù)合鋼材等。埋弧焊在造船，

37、鍋爐，化工容器，橋梁，起重機(jī)械及冶金機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，壓力容器殼體縱、環(huán)焊縫幾乎都采用埋弧焊方法焊接。 </p><p>　　3.1.3二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊：CO2氣體保護(hù)焊是利用CO2保護(hù)氣體的熔化極氣體保護(hù)焊方法，簡(jiǎn)稱為CO2焊。CO2焊是目前焊接鋼鐵材料的重要方法之一，在許多金屬結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中已逐漸取代了焊條電弧焊。</p><p><b>　　優(yōu)點(diǎn)：</b>

38、;</p><p><b>　　1、焊接成本低。 </b></p><p>　　2、生產(chǎn)效率高。其生產(chǎn)率是焊條電弧焊的1至4倍。 </p><p>　　3、操作簡(jiǎn)便。明弧，對(duì)工件厚度不限，可進(jìn)行全位置焊接而且可以向下焊接。 </p><p>　　4、焊縫抗裂性能高。焊縫低氫且含氮量也較少。 </p><

39、;p>　　5、焊后變形較小。 </p><p>　　6、焊接飛濺小。當(dāng)采用超低碳合金焊絲或藥芯焊絲，或在CO2中加入Ar，都可以降低焊接飛濺。</p><p>　　缺點(diǎn)：機(jī)械化程度低，焊縫成形受焊工操作的限制，在焊接厚板長(zhǎng)焊縫時(shí)效率和焊縫成形都不如埋弧焊好。</p><p>　　3.1.4氬弧焊：氬弧焊可焊金屬多，除黑色金屬外，可用于焊接不銹鋼、鋁、銅等有色金

40、屬及合金鋼。但氬弧焊成本高；而且氬氣電離勢(shì)高，引弧困難；氬弧焊產(chǎn)生紫外線強(qiáng)度高于手工焊條電弧焊5—30倍；另外，鎢極有一定放射性，對(duì)焊工也有一定的危害氬弧焊適合焊接薄板，完成的焊縫性能較差。</p><p>　　綜合來看，鍋爐筒體的縱焊縫和環(huán)焊縫選擇埋弧焊是比較高效、合理而且經(jīng)濟(jì)的，其附件（如底座、法蘭、耳板等）使用手工電弧焊。</p><p><b>　　3.2焊材的選擇<

41、;/b></p><p>　　焊材對(duì)壓力容器焊縫金屬性能的基本要求：壓力容器與其他的焊接結(jié)構(gòu)不同，是一種特殊的全焊結(jié)構(gòu)，其焊接接頭承受著與容器殼體相同的各種載荷、溫度和工作介質(zhì)的物理、化學(xué)作用。對(duì)焊縫金屬不僅要求具有與殼體材料基本相等的靜載強(qiáng)度，而且還要求具有足夠的塑性和韌性，以防止受壓部件焊接接頭在加工過程中以及在運(yùn)行過程中，由于在各種應(yīng)力和沮度的共同作用下，提前失效或產(chǎn)生脆性破裂。此外，在某些應(yīng)用場(chǎng)合，

42、還要求焊縫金屬具有擾丁作介質(zhì)腐蝕的性能。因此，對(duì)壓力容器焊縫金屬的性能要求應(yīng)遵循等強(qiáng)度、等塑性、等韌性和等耐蝕性的原則.。</p><p>　　3.2.1等強(qiáng)度原則</p><p>　　壓力容器焊接接頭的等強(qiáng)度應(yīng)理解為其強(qiáng)度性能不低于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值。強(qiáng)度性能包括常溫，高溫短時(shí)強(qiáng)度。實(shí)際上，焊接接頭的強(qiáng)度值與母材相應(yīng)強(qiáng)度值的絕對(duì)等同是不可能的，而且也無此必要。另外，母材和焊縫金屬由于金

43、相組織的差異，屈強(qiáng)比也不盡相同。很難使焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度同時(shí)達(dá)到母材標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。按GB150-1998 《鋼制壓力容器》設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，壓力容器的強(qiáng)度計(jì)算中，按鋼材抗拉強(qiáng)度選取的許用應(yīng)力，通常低于按屈服點(diǎn)選取的許用應(yīng)力。因此，按抗拉強(qiáng)度指標(biāo)考核焊縫金屬和焊接接頭的強(qiáng)度較為合理。</p><p>　　對(duì)于高溫壓力容器，焊接接頭的強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)該是最高工作溫度下的高溫暫時(shí)抗拉強(qiáng)度，而不必強(qiáng)求同時(shí)達(dá)到常溫強(qiáng)度的規(guī)定指

44、標(biāo)。</p><p>　　3.2.2等塑性和等韌性原則</p><p>　　壓力容器焊接接頭等塑性和等韌性是指其塑性和韌性不低于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的塑性和韌性指標(biāo)的下限值，或不低于容器制造技術(shù)條件的規(guī)定值。 </p><p>　　這里所討論的塑性和韌性的含義應(yīng)包括低溫塑性和韌性，高溫塑性和韌性以及在加工過程中接頭應(yīng)具有的變形能力，并保證多次熱處理和長(zhǎng)期高溫運(yùn)行后的塑性

45、和韌性。</p><p>　　焊接接頭或焊縫金屬的塑性通常以橫向彎曲或縱向彎曲試驗(yàn)來測(cè)定。按我國(guó)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定焊接接頭彎曲試驗(yàn)的合格標(biāo)準(zhǔn)見表3 -1所列。即按鋼種和接頭形式規(guī)定了不同的合格指標(biāo)。這種分等的合格指標(biāo)不盡合理，作為壓力容器用鋼，無論是碳鋼，還是合金鋼，在壓力容器制作過程中，都要經(jīng)過相同的加工工藝，都應(yīng)具有符合要求的塑性變形能力，應(yīng)當(dāng)對(duì)其規(guī)定相同的最低合格標(biāo)準(zhǔn)。在這方面可以借鑒美國(guó)A

46、SME《鍋爐與壓力容器法規(guī)》第九卷的有關(guān)規(guī)定，對(duì)于碳鋼，低合金鋼和奧氏體不銹鋼焊接接頭。取彎心直徑為4倍試樣厚度、合格彎曲角均為180°。</p><p>　　按現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，壓力容器焊接接頭或焊縫金屬的沖擊韌度，通常采用夏比V形缺口沖擊試驗(yàn)來側(cè)定，并以沖擊吸收功（J）來表征。檢查焊接材料和產(chǎn)品見證件試板時(shí)沖擊式樣的缺口開在焊縫金屬的中心。而在新鋼種的焊接性試驗(yàn)和焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)中，沖擊試驗(yàn)的缺口分別開

47、在焊縫金屬、熔合區(qū)和熱影響區(qū)。各區(qū)的缺口沖擊韌度均不低于鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值。</p><p>　　表3 壓力容器焊接接頭彎曲試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　注：δ表示試件厚度。</p><p>　　3.2.3等耐蝕性原則</p><p>　　壓力容器焊接接頭的等耐蝕性原則可以理解為其耐蝕性，抗氫性和抗氧化性不低于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)或產(chǎn)品

48、制造技術(shù)條件相應(yīng)的規(guī)定值。為滿足這一要求，焊縫金屬的合金成分不低于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，考慮到焊接熱過程對(duì)接頭的耐蝕性可能產(chǎn)生不利的影響，應(yīng)選擇主要合金成分略高于母材，而含碳量低于母材的焊接材料。</p><p>　　根據(jù)以上對(duì)焊接材料的要求，可以確定使用的焊材，埋弧焊焊絲可選用H08MnA焊絲配HJ431焊劑，焊條可選用E5015低氫焊條。</p><p><b>　　4、焊接工藝評(píng)

49、定</b></p><p>　　工藝評(píng)定報(bào)告 表（二）</p><p><b>　?。ɡm(xù)）</b></p><p><b>　　5、操作技術(shù)</b></p><p>　　焊前準(zhǔn)備 焊前準(zhǔn)備包括坡口的制備、清理、焊劑的烘干、焊絲的清理、纏繞以及接頭的組裝、定位、夾緊或打底焊等。&l

50、t;/p><p>　　焊接坡口的準(zhǔn)備 埋弧焊時(shí)坡口的制備對(duì)焊縫質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。因?yàn)楹笝C(jī)行走小車或焊件轉(zhuǎn)動(dòng)是等速的，對(duì)坡口角度、鈍邊或間隙的誤差不能自適應(yīng)調(diào)整焊接速度或其他焊接參數(shù)加以彌補(bǔ)。因此特別要嚴(yán)格控制鈍邊和間隙尺寸。對(duì)于主焊縫坡口最好用機(jī)械加工方法制備，對(duì)于某些暫不能用機(jī)械加工制備坡口的受壓部件，也應(yīng)采用自動(dòng)熱切割機(jī)或靠模切割機(jī)或靠模切割機(jī)加工坡口。根據(jù)資料知，不同板厚所開坡口不同，一般可依據(jù)下

51、表。</p><p>　　表4 坡口形式與焊接參數(shù)的關(guān)系</p><p>　　焊縫坡口表面狀態(tài)對(duì)焊縫質(zhì)量也有重要的影響。焊前必須將殘留在坡口表面的銹斑、氧化皮、氣割殘?jiān)?、潮氣和油污等清除干凈。在低合金鋼和不銹鋼埋弧焊時(shí)，焊縫坡口的清理更為重要。坡口表面的銹蝕、水分和油污等不但會(huì)引起氣孔，而且可能促使產(chǎn)生氫裂紋、增碳，甚至降低不銹鋼焊接接頭的耐蝕性和低合金鋼焊縫的力學(xué)性能。</p&g

52、t;<p>　　焊材的準(zhǔn)備 碳鋼埋弧焊用焊劑焊前應(yīng)在200~300oC下進(jìn)行烘干，消除焊劑的水分，防止焊縫中氣孔的形成。低合金鋼埋弧焊時(shí)，堿性焊接應(yīng)在400~500oC溫度下烘干，防止白點(diǎn)、氫致裂紋等缺陷，在濕度較大（相對(duì)濕度85%以上）的工作環(huán)境下，熔煉焊劑在大氣中存放24h，燒結(jié)焊劑在大氣中存放8h后要重新烘干。碳鋼和低合金鋼焊絲表面的油、銹和其他有害涂料焊前應(yīng)清除干凈，避免器口的產(chǎn)生。不銹鋼的焊絲表面應(yīng)用丙

53、酮等清除油污，以防止焊縫金屬增碳。</p><p>　　焊接的組裝 在同一焊縫上裝配間隙的誤差不應(yīng)超過1.0mm,否則很難保證焊縫背面的均勻熔透和成形，如下圖2。錯(cuò)變量超標(biāo)不僅影響焊縫外形，而且還會(huì)引起咬邊，夾渣等缺陷，其應(yīng)控制在不超過板厚的10%，最大不應(yīng)超過3.0mm。需用焊條電弧焊封底的埋弧焊接頭，推薦選用E5015或E5016等低氫型堿性焊條而不是E4313或E4303等酸性焊條，因埋弧焊焊縫與

54、酸性藥皮焊條焊縫金屬混合后往往會(huì)出現(xiàn)氣孔。</p><p>　　圖2 鍋筒環(huán)焊縫的組裝與焊接</p><p>　　焊接電流 焊接電流對(duì)熔透深度的影響最大，與熔透深度成正比關(guān)系，公式為：H=Km.I H為榮透深度；Km為熔透系數(shù)；I為焊接電流。在其他參數(shù)不變的條件下，隨著焊接電流的提高，熔深和余高同時(shí)增大焊縫形狀系數(shù)（熔寬/熔深之比）變小，為防止接縫燒穿和焊縫裂紋，焊接

55、電流不易選用過大，但電流過小也會(huì)使焊接過程不穩(wěn)定并造成未焊透或未熔合，因此對(duì)于直邊對(duì)接接頭，焊接電流按所要求的最低熔透厚度來選擇，而對(duì)于開坡口接頭的填充層焊接電流主要按焊縫最佳成型的原則來選定。</p><p>　　電弧電壓 在其他參數(shù)不變的條件下，隨著電弧電壓的提高，焊縫寬度明顯增多，而熔深和余高略有減少。電弧電壓過高時(shí)，形成寬而淺的焊道，從而導(dǎo)致未焊透和咬邊等缺陷的產(chǎn)生，此外焊劑熔化量增加，使焊波表面

56、粗糙，脫渣困難較低電弧電壓能提高電弧挺度，增大熔隙。但電弧電壓過低會(huì)形成高而窄的焊道，使邊緣熔合不良。為獲得成型良好的焊道，電弧電壓與焊接電流應(yīng)相互匹配，當(dāng)焊接電流增大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高電弧電壓。</p><p>　　焊接速度 在其他參數(shù)不變的條件下，隨著電弧電壓的提高，單位長(zhǎng)度焊縫上的熱輸入和填充金屬量減少，使熔深、熔寬和余高都相應(yīng)減少。焊接速度太快會(huì)產(chǎn)生咬邊和氣孔等缺陷，焊道外觀變差。如果焊接速度太慢，可能

57、引起焊縫燒穿，如電流電壓同時(shí)較高，可能導(dǎo)致焊縫橫截面呈蘑菇形。</p><p>　　焊接電流種類及其極性 埋弧焊使用直流電比交流電能更好的控制焊道成形和熔深且引弧容易。直流反接焊接時(shí)，可獲得最大熔深和最佳焊縫表面。直流正接時(shí)焊絲熔化速度約提高35%，使焊縫余高增高，熔深變淺，其原因是直流正接時(shí)，電弧的大部分熱量集中于焊絲頂端。因此，可用于要求淺熔深鋼材的焊接及表面堆焊，已獲得成性良好的焊道。直流正接時(shí)

58、應(yīng)適當(dāng)提高電弧電壓。</p><p>　　焊絲伸出長(zhǎng)度 焊絲的熔化速度與伸出長(zhǎng)度的電阻加熱成正比。伸出長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，電阻熱愈大，熔化速度愈快。當(dāng)電流速度大于125A/mm2時(shí)，焊絲伸出長(zhǎng)度對(duì)焊縫形狀的影響變得較為明顯，在較低的電弧電壓下，增加伸長(zhǎng)率焊道寬度會(huì)變窄，熔深減小，余高增加。在焊接電流保持不變的情況下，加大焊絲伸出長(zhǎng)度，可是熔化速度提高25%~50%,因此為保證焊道成性良好，應(yīng)適當(dāng)提高電弧電壓和焊接速

59、度。在不要求熔深的情況下，可利用加大伸出長(zhǎng)度來提高熔敷率，而要求熔深時(shí)，推薦采用以下最佳焊絲伸出長(zhǎng)度和最大伸出長(zhǎng)度：</p><p>　　對(duì)于直徑為2.0mm、2.5mm和3.0mm的焊絲，最佳伸出長(zhǎng)度為50~80mm，最大伸出長(zhǎng)度為75mm。</p><p>　　對(duì)于直徑為4.0mm、5.0mm和6.0mm的焊絲，最佳伸出長(zhǎng)度為30~50mm，最大伸出長(zhǎng)度為75mm。</p>

60、<p>　　焊劑粒度和堆散高度 細(xì)顆粒焊劑適用于大焊接電源，能獲得較大熔深和寬而平坦的焊縫表面。如在低的電流使用細(xì)顆粒焊劑，就會(huì)因焊劑層密封性好，氣體不易逸出而在焊縫表面留下斑點(diǎn)。相反，如在電流下使用粗粒焊劑，則因焊劑層保護(hù)不足而在焊縫表面形成凹坑或出現(xiàn)粗糙波紋。 </p><p>　　表5 焊劑粒度與焊接電流的關(guān)系</p><p>　　焊劑堆散高度太薄或太厚都

61、會(huì)在焊縫表面引起斑點(diǎn)、凹坑、氣孔并改變焊道的形狀。焊劑堆散高度太薄，電弧不能完全埋入焊劑中，電弧燃燒不穩(wěn)定且會(huì)出現(xiàn)閃光，熱量不集中，降低焊縫熔透深度。如焊劑堆散層太厚，電弧受到熔渣殼的物理約束而形成外形凹凸不平的焊縫，但熔透深度增加。按照焊絲直徑和所使用的焊接電流值，焊劑層的堆散高度通常在25~40mm范圍內(nèi)。焊絲直徑愈大，電流愈大，堆焊高度應(yīng)愈高。</p><p>　　焊絲傾角和偏移量 焊絲前傾（焊

62、絲順著焊接方向傾斜）時(shí)，電弧大部分熱量集中于焊縫熔池，電弧吹力使熔池向后推移，因此，形成熔透深，熔寬窄的焊道。而焊絲后傾（焊絲背著焊接方向傾斜）時(shí)，電弧熱量大部分集中于為熔化的母材上，從而形成熔深淺，余高小，熔寬大的焊道。</p><p>　　環(huán)焊縫時(shí)，焊件在不斷地旋轉(zhuǎn)，熔化的焊劑和金屬熔池由于離心力的作用而傾向于離開電弧區(qū)流動(dòng)。因此為防止熔化金屬的溢流和焊道成形不良，應(yīng)將焊絲逆焊件旋轉(zhuǎn)方向后移適當(dāng)距離，使焊接熔

63、池正好在焊件轉(zhuǎn)到中心位置時(shí)凝固。如果后偏量過大則會(huì)形成熔深淺，表面下凹的焊道，而后偏量過小，則會(huì)形成熔透深而窄的焊道且中間凸起，有時(shí)還可能出現(xiàn)咬邊。焊絲最佳偏移量主要取決于同體的外徑，但也與焊件的厚度，所選的電流和焊速有關(guān)。</p><p>　　表6 筒體環(huán)縫焊時(shí)焊絲離工作中心垂線最佳偏移量</p><p>　　在給定的焊接電流下，過高的焊接速度會(huì)導(dǎo)致未焊透和咬邊，過低的焊接速度會(huì)造成焊

64、道的余高和熔寬過大。</p><p>　　試驗(yàn)證明，焊接試板厚度、焊絲直徑、坡口尺寸的不同，所選擇的焊接參數(shù)也不盡相同，下表是各個(gè)因素與焊接參數(shù)的關(guān)系。</p><p>　　表7 不同因素與焊接參數(shù)之間的關(guān)系</p><p><b>　　6、焊接工藝指導(dǎo)書</b></p><p>　　焊接工藝指導(dǎo)書 表（一）<

65、;/p><p>　　表（一） （完） 續(xù)</p><p><b>　　附件焊接工藝卡片</b></p><p><b>　　7、焊后檢驗(yàn)</b></p><p>　　1、低碳鋼板對(duì)接平焊埋弧焊焊縫的外觀要成形良好，無尺寸不符合要求的缺陷，無咬邊、夾渣、未融合、未焊透等缺陷。</p>&l

66、t;p>　　2、焊縫和母材要平滑過渡。</p><p>　　3、弧坑，未填滿以及肉眼可見的夾渣。焊縫兩側(cè)的焊渣以及飛濺物必須清除。</p><p>　　4、無損探傷試驗(yàn)的方法及合格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按照國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行，法蘭與筒體的焊接做滲透探傷，筒體的縱橫焊縫做射線探傷，焊縫級(jí)別應(yīng)達(dá)到一級(jí)。</p><p>　　5、根據(jù)《壓力容器無損檢測(cè)》焊縫缺陷等級(jí)評(píng)定，根據(jù)缺陷的性質(zhì)和

67、數(shù)量，鋼制壓力容器對(duì)接焊縫缺陷分為四個(gè)等級(jí)。</p><p>　?、窦?jí)：焊縫內(nèi)應(yīng)無裂紋、未熔合、未焊透和條狀?yuàn)A渣。</p><p>　?、蚣?jí)：焊縫內(nèi)應(yīng)無裂紋、未熔合、未焊透。</p><p>　?、蠹?jí)：焊縫 內(nèi)應(yīng)無裂紋、未熔合以及雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接焊縫和加墊板單面焊中未焊透。Ⅲ級(jí)焊縫中允許存在的單面焊未焊透的長(zhǎng)度按Ⅲ級(jí)條狀?yuàn)A渣評(píng)定。</p>

68、<p>　　Ⅳ級(jí)：焊縫缺陷超過Ⅲ級(jí)者為Ⅳ級(jí)</p><p>　　6、探傷后須做力學(xué)性能試驗(yàn)及致密性實(shí)驗(yàn)，最后并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄。</p><p><b>　　8、注意事項(xiàng)</b></p><p>　　1、清理填充焊焊道及坡口上的飛濺、焊渣、打磨掉焊道上局部凸出的焊瘤。</p><p>　　2、蓋面焊時(shí)焊接

69、電流較填充焊時(shí)稍大，不能使焊縫余高過大，一般不超過3mm為宜。</p><p>　　3、一定要防止氣孔、燒穿、未熔合、飛濺大、焊縫形狀不規(guī)則、電弧不穩(wěn)等現(xiàn)象。</p><p>　　4、使用手工電弧焊時(shí)必須對(duì)焊條進(jìn)行烘干處理，烘干溫度為300℃～400℃。</p><p>　　5、筒體于封頭裝配焊接時(shí)注意錯(cuò)變量不大于3mm。</p><p>　

70、　6、焊接前尚應(yīng)按工藝文件的要求調(diào)整焊接電流、電弧電壓、焊接速度、送絲速度等參數(shù)后方可正式施焊。</p><p>　　7、施焊前，焊工應(yīng)檢查焊接部位的組裝和表面清理的質(zhì)量，如不符合要求，應(yīng)修磨補(bǔ)焊合格后方能施焊。焊接坡口組裝允許偏差值應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。坡口組裝間隙超過允許偏差規(guī)定時(shí)，可在坡口單側(cè)或兩側(cè)堆焊、修磨使其符合要求，但當(dāng)坡口組裝間隙超過較薄板厚度2倍或大于20mm時(shí)，不應(yīng)用堆焊方法增加構(gòu)件長(zhǎng)度和減少組裝間隙

71、。</p><p>　　8、T形接頭、十字形接頭、角接接頭和對(duì)接接頭主焊縫兩端，必須配置引弧板引出板，其材質(zhì)應(yīng)和被焊母材相同，坡口形式應(yīng)與被焊焊縫相同，禁止使用其它材質(zhì)的材料充當(dāng)引弧板和引出板。</p><p>　　9 、非手工電弧焊焊縫引出長(zhǎng)度應(yīng)大于80mm。其引弧板和引出板寬度應(yīng)大于80mm，長(zhǎng)度宜為板厚的2倍且不小于100mm，厚度應(yīng)不小于10mm。</p><p

72、>　　10、焊接完成后，應(yīng)用火焰切割去除引弧板和引出板，并修磨平整。不得用錘擊落引弧板和引出板。</p><p>　　11、 填充層總厚度低于母材表面1—2mm，稍凹，不得熔化坡口邊。</p><p>　　12、 蓋面層使焊縫對(duì)坡口熔寬每邊3±1mm,調(diào)整焊速，使余高為0—3mm。</p><p>　　13、不應(yīng)在焊縫以外的母材上打火引弧。</

73、p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1、曾金傳主編．焊接質(zhì)量管理與檢驗(yàn)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　2、朱小兵、張祥生主編．焊接結(jié)構(gòu)制造工藝及實(shí)施．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010</p><p>　　3、王小平主編．金屬材料焊接工藝與評(píng)定．安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2010<

74、;/p><p>　　4、張帥謀主編．焊接標(biāo)準(zhǔn)．安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2010</p><p>　　5、孟燕華主編．鍋爐壓力容器安全．中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008</p><p>　　6、陳裕川主編．鋼制壓力容器焊接工藝．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　7、劉云龍主編. 焊工技師手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005<

75、/p><p>　　8、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì). 焊接手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 </p><p>　　9、焊接工藝與評(píng)定. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　10、金屬學(xué)與熱處理. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006</p><p>　　11、李亞江、孫俊生主編. 實(shí)用焊接技術(shù)手冊(cè). 石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，