焊接综合课程实践
——压力容器制造中的焊接工艺制定
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摘要
压力容器是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。而由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故，因此世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。同样的，对于它的生产要求也不能放松。焊接作为压力容器生产的主要环节，可谓是重中之重。
本文从压力容器焊接接头设计、压力容器母材的焊接性分析、焊接材料的选择及常用的焊接方法及基本工艺过程等方面简单地介绍了压力容器焊接方面的基础知识。基于手工电弧焊设备简单、工艺灵活及对各种刚适应性强等特点，手工电弧焊成为压力容器最主要的焊接方法，本文详细的介绍了手工电弧焊和埋弧焊在压力容器焊接中的应用及常见的焊接缺陷和预防方法及焊后检测处理方法。
当然编者水平有限，文中的错误或不足之处在所难免，望批评指正。
关键词：压力容器，手工电弧焊，埋弧焊，焊接性。
目录
摘要…………………………………………………………………………………第一章概述……………………………………………………………………
1.1 压力容器简介…………………………………………………
1.2 产品结构分析…………………………………………………
1.3 20g钢概述………………………………………………………
1.4 元素对焊接性影响……………………………………………
1.5 20g钢焊接性分析………………………………………………第二章压力容器的结构设计与生产工艺…………………………
2.1 容器类别的确定…………………………………………………
2.2 容器结构设计……………………………………………………
2.2.1 圆筒的设计………………………………………………
2.2.2 封头形状及尺寸设计…………………………………
2.2.3 接管尺寸设计……………………………………………
2.3 水压试验应力校核……………………………………………
2.4 容器的生产工艺………………………………………………
2.4.1 圆筒的生产………………………………………………
2.4.2 封头的生产………………………………………………
2.5 容器整体装配工艺……………………………………………第三章压力容器的焊接工艺设计……………………………………
3.1 焊接方法的特点…………………………………………………
3.1.1 焊条电弧焊………………………………………………
3.1.2 CO2气体保护焊…………………………………………
3.2 圆筒纵缝的焊接材料及工艺参数…………………………
3.3 封头与圆筒焊缝的焊接材料及工艺参数…………………
3.4 圆筒与接管焊缝的焊接材料及工艺参数…………………
3.5 焊前准备…………………………………………………………
3.5.1 坡口的选择………………………………………………
3.5.2 坡口清理和焊材的使用………………………………
3.6 焊接顺序…………………………………………………………第四章压力容器焊后检验………………………………………………
4.1 焊后热处理………………………………………………………
4.2 焊后检查…………………………………………………………
4.3 无损检测…………………………………………………………
4.4 压力试验…………………………………………………………
4.5 气密性试验………………………………………………………结论…………………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………附录A ……………………………………………………………………………附录B ……………………………………………………………………………附录C ……………………………………………………………………………
第一章概述
1.1压力容器简介
压力容器是内部或外部承受气体或液体压力的密封型结构件，用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备，要求的运行寿命也比较长，以前一般要求寿命为10年，现在通常要求20~30年，甚至有的要求50~60年。压力容器在工作状态下承受一定介质的压力，其介质可能是静止可能是流动的，介质的状态也是多种多样，可能是液体、气体或气液并存。其工作温度可能是常温、中温或高温，有的则是在低温环境下运行。
按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。压力容器按照设计压力（P）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级。按盛装介质分为：非易燃、无毒、易燃或有毒、剧毒。按工艺过程中的作用不同分为反应容器、换热容器、分离容器和贮运容器。压力容器的分类方法很多：按承受压力的等级分为低压容器（0.1MPa≤p＜1.6MPa）、中压力容器（1.6MPa≤p＜10MPa）、高压容器（10MPa≤p＜100MPa）和超高压容器（≥100MPa）；按照主体部分的厚度分类，一般认为板厚0.5~5mm为薄壁容器；板厚6~32mm为中厚壁容器；板厚大于40mm 为厚壁容器。
《压力容器安全技术监察规程》采用既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危险性以及容器在生产过程中的作用的综合分类方法，以有利于安全技术监督和管理。该方法将压力容器分为三类：
第三类压力容器，具有下列情况之一的，为第三类压力容器：高压容器；中压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质)中压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV 乘积大于等于10MPa2m3)；中压反应容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV 乘积大于等于0.5MPa2m3)；
低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且乘积大于等于0.2MPa2m3)；高压、中压管壳式余热锅炉；中压搪玻璃压力容器；使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa)的材料制造的压力容器；移动式压力容器，包括铁路罐车(介质为液化气体、低温液体)、罐式汽车[液化气体运输(半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车]和罐式集装箱(介质为液化气体、低温液体)等；球形储罐（容积大于等于50m3）；低温液体储存容器（容积大于5m3）。低温液体储存容器(容积大于5m3)。
第二类压力容器，具有下列情况之一的，为第二类压力容器：中压容器；低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。
第一类压力容器,除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。可见，国内压力容器分类方法综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场
合和介质危害程度等影响因素
对于压力容器不同部位，选择不同的焊接方法，制定相应的焊接工艺。焊接工艺主要根据被焊工件的材质、牌号、化学成分，焊件结构类型，焊接性能要求来确定。首先要确定焊接方法，如手弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊等。确定焊接方
法后，再制定焊接工艺参数，如手弧焊主要包括：焊条型号、直径、电流、电压、焊接电源种类、极性接法、焊接层数、道数、检验方法等等。
本次的焊接综合课程设计的目的在于让我们焊接专业学生综合运用专业课程中所学到的理论知识去独立完成一个综合课程设计与实践课题，并通过查阅手册和文献资料，以工程视角独立分析问题和解决实际问题，培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度，以适应将来工作实际的需要。
1.2产品结构分析
产品的主视图及焊缝布置见图1.1
图1.1 焊缝布置图
设计数据：圆筒壁厚6mm、容器总长度1000mm、圆筒外径υ650mm 、接管υ20mm、母材：20g钢
通过对设计图纸的分析，结合常见压力容器的结构及生产过程中的焊接工艺，分析得到图1.2
封头与圆筒焊缝法兰圆筒与接管焊缝
↖
接管←
→封头
↓
圆筒圆筒纵焊缝
图1.2 容器结构分析简图
在实际生产中，最主要考虑的是压力容器圆筒、封头的制造工艺及整体的装配，圆筒纵缝、封头与筒体的焊缝、容器附件的焊接工艺。根据压力容器的分类标准可知，厚度6mm属于中厚压力容器，因此本次设计的内容就是压力容器圆筒和封头的制造工艺，以及上图中三种类型焊缝：圆筒纵焊缝、圆筒与封头焊缝和圆筒与接管焊缝的焊接工艺。
1.3 20g钢的概述
20g属于钢材中的一种材质，按照含碳量为优质碳素钢，属于锅炉用钢，g 为锅炉用钢中“锅”的第一个字母，适用6—150mm的钢板，它除了具有较好的弯曲、冲击和抗拉性能，还含有一些微量元素更适合用作锅炉压力容器使用的特性，因此广泛用于制造各种锅炉受压元件，在2008年钢号标准改为Q245R。
表1.1 20g钢的化学成分
化学成分（%）
牌号
C Si Mn P S
20g ≤0.24 0.15~0.30 0.35~0.65 ≤0.035 ≤0.035
表1.2 20g钢的力学性能
力学性能
牌号板厚（mm）
σb（N/mm2）σs（N/mm2）ψ（%）20g 6~16 400~540 245 26
1.4 元素对焊接性影响
20g钢所含元素见表1.1，对焊接性影响如下：
碳（C）：碳是合金钢不可少的元素，也是使焊接性恶化的元素，焊缝随着碳的含量增加，其的强度、硬度都会增加，同时，焊缝的结晶裂纹和焊接接头的冷裂纹倾向（碳当量增加）都要增加，所以选择焊接材料时，要控制焊缝中过渡的碳含量。
硅（Si）：硅会导致焊缝金属脆性降低，从韧性考虑硅有害。从防止焊缝气孔考虑，焊缝金属至少应含有0.2%的硅，能作为脱氧剂并防止CO气孔形成，所以焊缝应含有一定的硅，但作为脱氧产物容易形成硅酸而夹渣，低熔点的硅酸盐
还可能导致结晶裂纹。
锰（Mn）：锰含量的增加能改善组织和细化珠光体晶粒，提高焊缝的强度和淬透性，降低脆性转变温度；锰还可以用来脱硫脱氧，减少低熔点化合物在晶间的分布，从而降低焊缝金属的结晶裂纹倾向。
磷（P）、硫（S）：磷、硫是钢中极易偏析的元素，几乎对各种裂纹都比较敏感，所以用于焊接结构的钢都要对磷硫严格控制。磷偏聚晶界，形成低熔共晶，引起晶界脆化；硫以夹杂物存在，降低韧性，提高韧-脆转变温度。
1.520g钢焊接性分析
碳素钢的焊接性取决于含碳量，随着含碳量增加而恶化，这是由于含碳量高的钢从焊接温度快速冷却下来容易被淬硬，其塑性下降，在焊接应力作用下容易产生裂纹。
碳素钢内在质量对焊接性有很大影响，沸腾钢因脱氧不完全，含P、S等杂质较多，分布不均匀，在焊接时有产生热裂纹和气孔的倾向。
碳素钢的含碳量增加到0.15%以上时，对氢致裂纹尤其敏感，所以焊接含碳量高于0.15%的碳素钢时，必须注意减少氢的来源。例如，减少焊条药皮中或埋弧焊焊剂里及母材上或大气中的水分，焊前对待焊部位须清除油污、铁锈等。
碳素钢在结构的拘束应力和不均衡的热应力作用下可能产生裂纹，即使是不易淬硬的低碳钢，在受拘束条件下采用不正确的焊接程序也会因应力过大而产生裂纹。
总之，焊接碳素钢，应针对其碳含量不同而采取相应的工艺措施。根据合金元素成分及屈服强度可知，20g属于优质碳素钢，含碳量较低，其他合金含量也较少，P、S杂质均低于0.035%，故其焊接性比较好，采用通常的焊接方法焊接后，接头中不会产生淬硬组织或冷裂纹，只有焊接材料选择适当，便能得到满意的焊接接头。
第二章压力容器的结构设计与生产工艺
2.1 容器类别的确定
根据产品结构图可以得到，母材的屈服极限强度[σ]s=245Mpa，根据GB150.1—2011规定的碳素钢、低合金钢许用应力[σ]τ=σb /2.7=174 MPa ，容器壁厚δ=6mm，圆筒外径Do=650mm。根据设计温度20℃下，圆筒厚度的计算公式：
+ C
式中:Pc为容器内部压力；
Do为圆筒的外径；
C为计算厚度的附加值，查标准HG20580-2011《钢制化工容器设计基础规定》知，钢板厚度负偏差为C1=0.30；查标准HG20580-2011《钢制化工容器设计基础规定》表7-5，本课题中C2为腐蚀裕量，取C2=1.5。C=C1+C2=1.8mm。
υ为焊缝强度减弱系数，是根据制造工艺质量确定的，它与焊缝位置，焊接方法以及检验因素有关。标准规定焊接接头系数应根据容器受压元件的焊接工艺特点以及无损检测的长度比例确定。全部焊缝经过无损探伤，确定为质量优良的焊缝时，对于低碳钢、普通低合金结构钢及奥氏体钢υ=1；对于铬钼钒和高铬钢
υ=0.8，因为这类钢的焊接热影响区强度降低，而且热处理不能恢复。
带入已知数据可计算出容器的内部压力约为2.26MPa，并且验证适用条件P ＜0.4[σ]τυ=69.6Mpa，所以属于中压容器。
2.2 容器结构设计
2.2.1 圆筒的设计
已知圆筒外径650mm，厚度6mm，根据圆筒的计算应力公式：
式中:Pc为容器内部压力；
Do为圆筒外径；
σe为圆筒厚度；
代入数据可得计算应力σt=121.3MPa＜[σ]τυ=174MPa，满足要求。
根据圆筒的最大许用工作压力的计算公式：
代入数据可得最大许用工作压力[Pw]=3.24MPa
2.2.2 封头形状及尺寸设计
从受力与制造方面分析来看球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，冲压较为困难。椭圆封头深度比半球形封头小的很多，易于冲压成型，是目前中低压容器中较多的封头之一。平板封头因直径和厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗用量来看：球形封头用材最少比椭圆封头节约，平板封头用材最多。椭圆形封头由半个椭圆和一段直边组成，在封头上设置直边是为了使封头与筒体连接处边缘应力不作用在封头与筒体连接的焊缝上。中小直径的中低压容器多采用椭圆形封头。因此，从结构强度和制造方面综合考虑，采用椭圆封头最为合理，结构形状如图2.1
图2.1 椭圆形封头
查标准JB/T4746—2002《钢制压力容器用封头》知，公称直径Do=650mm，选用标准椭圆形封头代号EHB，则Do/(H-h)=2，DN=Do，根据GB150—1998中标准椭圆形封头厚度计算公式：
式中：K为椭圆形封头形状系数，，又已知Do/(H-h)=2，所以K=1；
其他参数数据同上已知，则可以计算出封头厚度δh=5mm，C同上取1.8mm。
又考虑到制造、运输及安装过程的刚度要求，对压力容器壳体加工成形后的厚度最小值δmin提出了要求，对碳素钢、低合金钢制容器：δmin≥3mm，并且要求δmin≥2Do/1000=1.3，而算得δh=5mm＞δmin，满足要求。所以δ=δh+C=5+1.8=6.8mm，整圆后取7，即椭圆形封头壁厚7mm。
根据封头的最大许用工作压力的计算公式：
式中:δeh为封头的有效厚度；
K为椭圆形封头形状系数，K=1；
代入数据可得最大许用工作压力[Pw]=3.80MPa
通过查标准JB/T4746—2002《钢制压力容器用封头》表B.1h和B.2，可得
EHB 椭圆形封头参数见表2.1：
表2.1 EHB 椭圆形封头参数
公称直径/mm 总深度 H/mm 曲面高度h1/mm 直边高度 h/mm 内表面积 /㎡ 容积V /m 3 质量m /kg 650 188
161
27
0.5090
0.0442
23.8
2.2.3 接管尺寸设计
已知法兰公称直径υ20mm ，查HGT20592—2009钢制管法兰和《常见压力容器手册》 ，可以得到配合使用的接管尺寸如表2.2
表2.2 接管参数
公称直径/mm
接管外径/mm
公称压力/MPa
壁厚/mm 50
57
4.0
3.5
2.3 水压试验应力校核
根据《压力容器安全技术检查规程2009》选择试验方法为水压试验，水压试验时的压力:
Pt=1.25P=1.2532.26=2.825MPa 圆筒的薄膜应力为：
2.8253(638+6) ／12=151.6MPa
即 0.9313245=220.5MPa ＞151.6MPa 所以水压试验合格。
2.4 容器的生产工艺 2.4.1 圆筒的生产
当圆筒的外径在800mm 以下时，可以采用单张钢板卷制圆筒体，筒体上只有一条纵焊缝。其制造工艺流程如下：
①下料：内筒总长800mm，内径υ538mm，板厚6mm，内筒的展开按中性层内径展开，由周长公式L=πd=3.143650=2042mm，所以筒体展开尺寸为2042mm3624mm36mm。
②边缘加工：下料后的钢板，由于边缘受到气割的热影响，需要刨去热影响区及切割时产生的缺陷，同时考虑歪料加工到规定尺寸和开设坡口，采用刨边机进行边缘加工，也可以采取在筒体滚圆后再进行边缘加工的方法。
③钢板的卷制：一般是在卷板机上冷卷制作，卷制过程中要经常用样板检查曲率，卷制后保证其纵焊缝处的棱角、径纵向错边量均符合规范中的技术要求。
④纵缝装配与焊接：纵缝组对要求比环缝高得多，但纵缝的组对比环缝简单。对薄壁小直径筒体，可在卷板后直接在卷板机上组对焊接，对厚壁大直径筒体要在滚轮架上进行，组对时需要一些装配夹具或机械化装置，如螺钉拉紧器、杠杆螺旋拉紧器等，利用它们来校正两边的偏移、对口错边量和对口间隙，以保证对口错边量和棱角度的要求。
⑤矫圆：纵向焊缝焊接后，筒体的圆形可能产生变形或偏差，对此需要用卷板机进行滚扎矫形以满足圆度要求。滚扎矫形可以采用热滚矫形或冷滚矫形，对于壁厚较小的筒体一般采用冷滚矫形。
2.4.2 封头的生产
压力容器的封头可以是球形、椭圆形，碟形，一般是用板材冲压成形，在某些情况也采用锻件的，以法兰的形式，用高强度螺栓连接形成封头。其制造工艺流程如下：
①下料：标准椭圆形封头坯料尺寸计算可根据下式：
(2100p n D k D h =+++δ）
式中 D p ——毛坯料直径（mm ）； D n ——封头内径（mm ）； δ——封头壁厚（mm ）； h ——直边量（mm ）；
100——二次切割余量及防止压偏量（mm ）；
由公式计算得：封头坯料尺寸Dp=1.23650+100+100=980mm.切割加工后的坯料
直径为980mm ，钢板的下料采用数控火焰切割机进行切割。
②边缘加工：下料后的钢料，由于边缘受到气割的热影响，需要刨去热影响区及切割时产生的缺陷，同时考虑歪料加工到规定尺寸和开设坡口，采用刨边机进行边缘加工。
③拼接焊缝装配：封头一般多用整块板料冲压，但当钢板宽度不够时，可采用锡板拼接，有一种方法是用两块或左右对称的三块板材拼焊，其焊缝必须布置在直径或弦的方向上。拼焊后，焊缝不能太高，否则冲压时模具与焊缝间将产生很大的摩擦，阻碍金属流动，同时可能因变形不均匀产生鼓现象，加上冲压时边缘部分增厚，摩擦和压力都很大，为此，靠边缘部分的焊缝也应打磨平整。 ④加热压制：在封头冲压过程中，为避免加热时变形太大和氧化损失过大，以及冲压时坯料失去稳定性，除了薄板坯料采用冷冲压外，绝大多数封头是利用金属坯料塑性变形大的特点，多选择热冲压成形。热冲压时，为保证成形质量，对坯料采用快速加热，并控制加热的起始温度，对低碳钢加热温度为900~1050℃，终止温度约为700℃,。由于冲压变形量大，一般应取上限值，而且坯料
加热时，为防止脱碳及产生过多的氧化皮等，可在坯料表面涂抹一层加热保护剂。整体封头的冲压过程为先将工件加热到1100℃。然后将其放在下模上，并对准中心，放下压边圈，将坯料压紧到合适程度，以保证冲压时使坯料各处能均匀变形，防止封头产生波纹和起皱，开动压力机加压，使坯料逐渐变形并落入下模。最后上提凸模使封头与上模脱离。
⑤二次切割：由于封头压延变形量很大，坯料尺寸很难确定，因而在压制前坯料必然放有余量，同时为了与筒体装配，对已经成形的封头还要正确切削其边缘，一般应先在平台上划出保证封头直边高度的加工位置线，然后用氧气切割或等离子切割割去加工余量。
⑥封头的机械加工：如果封头的断面坡口精度要求较高或其他形式坡口需机加工，可以在立式车床上车削，以适合筒体焊接，如果封头上开设有人孔密封面也可一并加工，封头加工完成后，要对主要尺寸进行检验，以保证能与筒体装配焊接。
2.5 容器的整装配工艺
容器总装包括圆筒与封头、圆筒与接管、法兰、人孔、支座等附件的装配。其工艺流程如下：
①封头与筒体的装配：在小批量生产时，封头与筒体一般采用手工的卧式装配方法，即在滚轮支架上旋转筒体，并使筒体端部伸出支架400~500mm以上，在封头上焊一个吊环，用起重机吊起封头，移至筒体端部，相互对准后横跨焊缝焊一些刚性不大的小板，用于固定封头与筒体间的相互位置，移去起重机后，用螺栓压板等将环向焊缝逐段对准到适合于焊接的位置，再用“Ⅱ”形马横跨焊缝并用点固焊固定。
②筒体开孔：容器的附件主要是设备上的各种接管、人孔及支座等，附件装焊前要在筒体上按图样要求确定开孔中心，划出中心线和圆周开孔线，打上冲眼，然后切出孔和坡口，按照规定要求，开孔中心位置允许偏差为±10mm. 开孔可用手工气割开孔机开孔。
③附件装配焊接：附近主要是接管和支座，接管与筒体的组对时，先把接管插入筒体开孔内，然后用点焊在短管上的支板或用磁性装配手定位好，接下来按筒体内表面形状在短管上划相贯线，将接管多余部分切除，再把接管插入筒体内用磁性装配手或支板定位好，先从内部焊满，而后从外面挑焊根后焊满。支座需要将弯制好的托板与腹板和纵向立肋组焊，焊在筒体预先划好的支座位置线上。
④容器的焊接：容器的环缝焊接，可用采用各种焊接操作机进行双面焊，但在焊接容器最后一道环焊缝时，应采用手工封底的或带热板的单面自动埋弧焊，其他附件与筒体的焊接，一般采用焊条电弧焊。为保证焊接接头质量，对已编制的将用生产的每项焊接工艺，需要进行焊接工艺评定。容器焊接完成后，必须严格按照GB150——1998中的压力容器制造与验收要求，用各种方法进行检验，以确定焊缝质量是否合格。
第三章压力容器的焊接工艺设计
3.1 焊接方法的特点
3.1.1 焊条电弧焊
对于壁厚不大的压力容器，纵缝和接管焊缝都可以采用焊条电弧焊。手工电弧焊通常指采用药皮焊条的手工焊接法，利用产生于焊条和工件之间的电弧热来熔化焊条和母材，形成连接被焊工件的焊接接头.
主要的优缺点：优点在于设备简单、工艺灵活；对工作场地无特殊要求；在任何位置都可以进行焊接；对各种钢材的适应性强；焊缝金属的性能优良，特别是低温冲击韧性相当高；药皮焊条的品种齐全，可按技术条件规定的要求选择与母材性能相配的焊接变形；容易控制形状复杂工件的焊接变形。当生产效率很低。
3.1.2CO2气体保护焊
CO2气体保护焊是利用CO2作为保护气体，使用焊丝作为熔化电极的电弧焊方法，分为自动焊和半自动焊，对较长的直线焊缝和规则的曲线焊缝，采用自动焊，这里封头与圆筒的焊缝可以采用自动CO2气体保护焊。
主要的优缺点：优点在于焊接熔池与大气隔绝，电弧在气流的压缩下使热量集中，熔池的体积较小，热影响区窄，焊件焊后的变形小，CO2气体价格便宜，电能消耗少，成本低，生产效率高；但焊接过程金属飞溅多，焊缝外观较为粗糙，不能焊接易氧化的金属，焊接过程弧光较强，要特别注意重视对操作人员的劳动保护。
3.2 圆筒纵缝的焊接材料及工艺参数
圆筒纵缝采用焊条电弧焊，用于焊接结构的20g钢，其抗拉强度400~540MPa，按等强度原则可以选择E43XX系列焊条，它的熔敷金属抗拉强度不小于420MPa，在力学性能上能与母材恰好相匹配，对于壁厚不大的结构，选用工艺性能较好的E4303焊条，其成分如下：
表3.1 E4303焊条熔敷金属化学成分：
化学成分（%）
牌号
C Mn Si P S
E4303 ≤0.12 0.3~0.6 ≤0.35 ≤0.040 ≤0.035 焊条电弧焊的焊接工艺参数主要有焊条直径、焊接电流、焊接层数、电源种类及极性等。其中最重要的参数是焊接电流和焊接速度，因为这两个参数决定了
焊接过程的线能量，也决定了焊缝金属的性能。
（1）焊条直径：焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、接头形式、焊缝位置和焊接层数及容许的输入热量等因素。当然，焊接效率也是选择焊条直径的主要依据，因为任何一种实用的焊接工艺总是力求在保证焊缝质量的前提下，尽可能的提高焊接速度以获得最好的经济效益。在一般情况下，开坡口多层焊时，为了防止产生未焊透的缺陷，首层用Φ3．2mm焊条，其他各层用直径较大的焊条。立、仰或横焊，使用焊条直径不宜大于Φ4．0mm，以便形成较小的熔池，减少熔化金属下淌的可能性。根据被焊工件的厚度，焊条直径按下表进行选择：
表3.2 焊条直径与焊件厚度的关系
钢板厚度/mm ≤1.5 2.0 3 4～7 8～12 ≥13
焊条直径/mm 1.6 1.6～2.0 2.5～3.2 3.2～4.0 4.0～4.5 4.0～5.8
（2）焊接电流：焊接电流是手工电弧焊中最主要的规范参数之一。焊接电流的过大或过小都会影响焊接质量和效率，所以其选择应根据焊条的类型、直径、焊件的厚度、接头形式、焊缝空间位置等因素来考虑，其中焊条直径和焊缝空间位置最为关键。
表3.3 各种直径焊条使用电流参考值
焊条直径
1.6
2.0 2.5
3.2
4.0
5.0
/mm
焊接电流
25-40 40-60 50-80 100-130 160-210 200-270 /A
（3）电弧电压：根据电源特性，由焊接电流决定相应的电弧电压。此外，电弧电压还与电弧长有关。弧长是指从熔化的焊条端部到熔池表面的距离。手工电弧焊时掌握合适的弧长对优质的焊缝是相当重要的。缩短电弧长度，可提高焊接电流，增加熔敷速度。拉长电弧长度会减小电弧的挺度，增大电弧热量的散失，加剧熔化金属的飞溅，降低熔敷率，且容易引起咬边，未焊透等缺陷。在某些情况下，甚至会因为保护不良而形成气孔。因此，焊接过程中，要求电弧长度不宜过长，否则出现电弧燃烧不稳定的现象。一般情况下，电弧长度等于焊条直径的0.5-1倍为好，相应的电弧电压为16-25V，碱性焊条的电弧长度不超过焊条的直径，尽可能选择短弧焊；酸性焊条的电弧长度等于焊条直径。
（4）焊接速度：就是焊条沿焊接方向移动的速度。合适的焊接速度主要取决于焊条的熔化速度、所要求的焊缝尺寸、接缝的装配质量和焊接位置等。焊接速度对焊缝的外观有直接的影响。较大的焊接速度可以获得较高的焊接生产率，但是，焊接速度过大，会造成咬边、未焊透、气孔等缺陷；而过慢的焊接速度，又会造成熔池满溢、夹渣、未熔合等缺陷。此外，焊接速度对焊缝及热影响区的组织和性能有一定的影响。对于不同的钢材，焊接速度还应与焊接电流和电弧电压有合适的匹配，以便有一个合适的线能量。焊接速度应保证熔池直径约等于所用焊条直径的2-3倍。
（5）焊接层数：多层多道焊有利于提高焊接接头的塑性和韧性，焊接层数应视焊件的厚度而定。除薄板外，一般都采用多层焊。焊接层数过少，每层焊缝的厚度过大，对焊缝金属的塑性有不利的影响。对于板厚6mm的焊件，焊接层数及参数选用见下表：
表3.4 低碳钢焊接参数的选择
焊缝空间位置焊件厚
度/mm
打底焊缝盖面焊缝
焊条直径/mm 焊接电流/A 焊条直径/mm 焊接电流/A
平对接焊
缝
5.0-
6.0 3.2 100-130 4.0 180-210
（6）电源种类及极性：直流电源由于电弧稳定，飞溅小，焊接质量好，一般用在重要的焊接结构或厚板大刚度结构上。其他情况下，应首先考虑交流电焊机.根据焊条的形式和焊接特点的不同，利用电弧中的阳极温度比阴极高的特点，选用不同的极性来焊接各种不同的构件。极性选择原则：碱性焊条常采用直流反接（工件接负极），否则，电弧燃烧不稳定，飞溅严重，噪声大钢材的可焊性；E4303酸性焊条对电流种类和极性没有限制。
（7）热输入：熔焊时,由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量称为热输入。其计算公式如下：
Q=NLU/u
式中： Q——单位长度焊缝的热输入 (J／cm)
I——焊接电流 (A) ；
U——电弧电压 (V) ；
u——焊接速度 (cm／s)
n——热效率系数，焊条电弧焊为 0.7～0.8。
热输入对低碳钢焊接接头性能的影响不大，因此，对于低碳钢焊条电弧焊一般不规定热输入。对于低合金钢和不锈钢等钢种，热输入太大时，接头性能可能降低：热输入太小时，有的钢种焊接时可能产生裂纹。因此，焊接工艺规定热输入。焊接电流和热输入规定之后，焊条电弧焊的电弧电压和焊接速度就间接地大致确定了。一般要通过试验来确定既可不产生焊接裂纹、又能保证接头性能合格的热输入范围。允许的热输入范围越大，越便于焊接操作。
（8）预热与焊后热处理：当焊接的刚性增大，焊件的裂纹倾向也随之增加，所以焊接刚性大的焊件宜采取焊前预热和焊后消除应力的热处理的工艺措施，其规范如下：
表3.5 低碳钢加热规范
钢号焊件厚度/mm
加热温度（℃）
预热、道间焊后回火
20g、22g ≤25 ＞50 600-650 ＞25 ＞100 600-650
3.3 封头与圆筒焊缝的焊接材料及工艺参数
封头与圆筒焊缝采用CO2气体保护焊，对于20g钢，按等强度原则，选择H08Mn2SiA焊丝，成分见表3.6：
表3.6 H08Mn2SiA焊丝化学成分：
牌号
化学成分（%）
C Mn Si Cr Ni S P
H08Mn2SiA ≤0.11 1.80~2.10 0.65~0.95 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.03 ≤0.03
CO2气体保护焊的焊接参数很多，主要包括焊接电流、弧焊电压、焊接速度、焊丝直径、焊丝伸出长度、电流极性、焊接回路电感值和气体流量等。（1）焊丝直径：钢板厚度为1~4mm时，采用焊丝直径为0.5~1.2mm；当钢板厚度大于4mm时，应采用直径大于或等于1.6mm的焊丝，详细见表3.7，选用焊丝直径1.6mm，细滴过渡。
表3.7 焊丝直径的选择
焊丝直径/mm 熔滴过渡形式板厚/mm 焊接位置
1.6 短路3~12 立、横、仰
≥1.6 细滴＞6 水平
（2）焊接电流和电弧电压：焊接电流的作用是熔化焊丝和工件，同时也是决定熔深的最主要因素，焊接电流的使用范围由焊丝直径和熔滴过渡形式共同决定；弧焊电压的大小决定了电弧的长短和熔滴过渡形式，对焊缝成形、飞溅、焊接缺陷以及焊缝的力学性能有很大的影响，实现短路过渡的条件之一就是保持较短的电弧长度，但电弧过低，电弧引燃困难，电弧过高，焊接过程不稳定，为获得良好的工艺性能，最佳电弧电弧值与焊接电流、焊丝直径和熔滴过渡形式的关系详见表3.8：
表3.8 常用焊接电流及电弧电压的适用范围
焊丝直径/mm
短路过渡滴状过渡
焊接电流/A 电弧电压/V 焊接电流/A 电弧电压/V
1.2 100~150 19~23 160~400 25~35
1.6 140~200 20~24 200~500 26~40
（3）焊接速度：焊接速度的选择主要是根据生产率和焊接质量，焊速过快，保护效果差，同时使冷却速度加大，使塑性降低，易形成咬边缺陷；焊速过慢，熔敷金属在电弧下堆积，电弧热和电弧力受阻碍，焊道不均匀，在实际生产中焊速一般不超过0.5m/min。
（4）焊丝伸出长度：由于短路过渡焊接时采用的焊丝都比较细，因此在焊丝伸出长度上产生的电阻热很大，成为焊接参数中不可忽视的因素，当焊丝伸出长度过大时，焊丝容易发生过热而成段熔断，飞溅严重，焊接过程不稳定；焊丝伸出长度过小，会妨碍观察电弧，影响焊工操作，根据生产经验，合适的焊丝伸出长度一般为焊丝直径的10~12倍，即这里1.6mm焊丝，其焊丝伸出长度为11~19.
（5）电流极性：CO2气体保护焊主要采用直流反接法，不同极性接法的应用范围及特点见表3.9
表3.9 电流极性的应用及特点
电流极性应用范围特点
直流反接
短路过渡及滴状过渡的
普通焊接，一般材料的焊
接
飞溅小，电弧稳定，焊缝
成形好，熔深大
直流正接高速焊接、堆焊、铸铁补
焊
焊丝熔化速率高，熔深
浅，熔宽及余高较大
（6）焊接回路电感值：焊接回路电感主要用于调节电源的动特性，以获得合适的短路电流增长速度di/dt，从而减少飞溅，并调节短路频率和燃烧时间，以控制电弧热量和熔透深度，是根据焊丝直径和焊接位置来选择，在短路过渡中，熔滴首先与熔池湿润并摊开，然后形成缩颈，细焊丝的熔滴尺寸小，可以在短时间完成，熔滴过渡的周期短，需要较大的di/dt，应选择较小的电感值，常用焊接回路电感值见表3.10：
表3.10 焊接回路电感值的选择
焊丝直径/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 电感/mH 短路电流增长速度/kA2sˉ1
1.2 130 19 0.02~0.50 40~130
1.6 160 20 0.30~0.70 20~75
（7）气体流量：CO2气体流量的大小主要是根据对焊接区域的保护效果来决定，在焊接电流较大、焊接速度较快、焊丝伸出长度较长以及在室外作业等情况下，气体流量要适当加大，以使保护气体有足够的挺度，提高其抗干扰的能力，气体流量选择见表3.11：
表3.11 CO2气体流量选择
焊接方法细丝CO2焊粗丝CO2焊粗丝大电流CO2焊CO2流量/L2minˉ15~15 15~25 35~50
3.4圆筒与接管焊缝的焊接材料及工艺参数
因为接管焊缝与筒体纵焊缝都采用焊条电弧焊的方法，母材均为20g，除了焊接坡口的形式有所不同外，在后面有详细介绍，其他如焊条的选择，焊接工艺参数的选择都相同。
3.5 焊前准备
压力容器焊接通用工艺 QB/YR·HJ·T03-2005 № 编制：巩林廷 审核：姚大宝 批准：王桂明 江苏省工业设备安装公司压力容器制造安装厂
钢制压力容器焊接通用工艺 1．适用范围 本工艺适用于江苏省工业设备安装公司压力容器厂制造安装的压力容器产品的焊接工作。 2．焊接工艺评定和焊工 施焊下列各类焊缝的焊接工艺必须按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》评定合格。 a.受压元件焊缝； b.与受压元件相焊的焊缝； c.熔入永久焊缝的定位焊缝； d.受压元件母材表面堆焊、补焊； e.上述焊缝的返修焊缝。 施焊下列各类焊缝的焊工必须按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》的规定考试合格； a.受压元件焊缝； b.与受压元件相焊的焊缝； c.熔入永久焊缝内的定位焊缝； d.受压元件母材表面耐蚀层堆焊。 焊接压力容器的焊工取得合格证后，才能在有效期内担任相应合格项目范围内的压力容器产品焊接工作。持证焊工从事产品焊接时，应严格按产品焊接工艺文件的要求进行操作，不得擅自更改工艺。 3.焊接材料 焊接材料主要系指焊条、焊丝、焊剂、气体、电极等。 焊接材料选用原则 应根据母材的化学成份、力学性能、焊接性能结合压力容器的结构特点和适用条件综合考虑选用焊接材料，必要时通过试验确定。 焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术要求。对各类钢的的焊缝金属要求如下： 相同钢号相焊的焊缝金属
a.碳素钢、低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，且不应超过母材标准规定的抗拉强度的上限值加30MPa。 b.高合金钢的焊缝金属应保证力学性能和耐腐蚀性能。 c.不锈钢复合钢板基层的焊缝金属应保证力学性能，且其抗拉强度不应超过母材标准规定的上限值加30MPa；复层的焊缝金属应保证耐腐蚀性能，当有力学性能要求时还应保证力学性能。复层焊缝与基层焊缝以及复层焊缝与基层钢板交界处推荐采用过渡层。 不同钢号相焊的焊缝金属 a.不同钢号的碳素钢、低合金钢之间的焊缝金属应保证力学性能，且其抗拉强度不应超过强度较高母材标准规范的上限值。 b.奥氏体高合金钢与碳素钢或低合金钢之间的焊缝金属应保证抗裂性能和力学性能。宜采用铬镍含量较奥氏体高合金钢母材高的焊接材料。 焊接材料必须有产品质量证明书，并符合相应标准的规定，且满足图样的技术要求，并按JB4708规定通过焊接工艺评定。进厂时按《焊接材料管理制度》的规定验收或复验，合格后方可使用。 焊接材料熔敷金属硫、磷含量规定应与母材一致，选用GB/T5118标准的焊条，应符合下列要求： a.型号为EXXXX—G的焊条应规定出焊缝金属夏比V型缺口冲击吸收功。 b.铬钼钢焊条的焊缝夏比V型缺口冲击吸收功常温时不小于31J。 c.用于焊接低温钢的镍钢焊条的焊缝金属夏比V型缺口冲击吸收功在相应低温时应不小于34J。 常用钢号推荐选用的焊接材料见表1，不同钢号相焊推荐选用的焊接材料见表2。
压力容器焊接技术要求
概述 ?1、焊接是压力容器制造的重要工序，焊接质量在很大程度上决定了压力容器的制造质量； ?2、影响焊接质量包含诸多方面内容：焊接接头尺寸偏差、焊缝外观、焊接缺陷、焊接应力与变形、以及焊接接头的使用性能等； ?3、容器产品的设计是获得性能优良的焊接接头的基础：焊接母材的、焊接坡口形式、焊接位置、焊材、无损检测、焊后热处理等的选择，直接关系到焊接质量。
一、压力容器焊接的基本概念 ?1、焊缝形式与接头形式： 从焊接角度看，容器是由母材和焊接接头组成的；焊缝是焊接接头的组成部分。 焊缝有５种：对接焊缝、角焊缝、端接焊缝、塞焊缝和槽焊缝。 焊接接头有12种：对接接头、Ｔ型接头、十字接头、搭接接头、角接接头等。 ?2、焊缝区、熔合区和热影响区
?3、焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程－－压力容器焊接的三个重要环节 焊接性能是焊接工艺评定的基础，焊接工艺评定是焊接工艺规程的依据，焊接工艺规程是确保压力容器焊接质量的行动准则。 ? 3.1、焊接性能：材料对焊接加工的适应性和使用可靠性。 ? 3.2、焊接工艺因素：重要因素；补加因素；次要因素。 ? 3.3、焊接工艺评定： JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》 JB/T4734《铝制焊接容器》 JB/T4745《钛制焊接容器》 ? 3.4、焊接工艺规程：
二、常用焊接方法及特点 ?1、手工电弧焊（SMAW） ?2、埋弧焊（SAW） ?3、钨极气体保护焊（GTAW）?4、熔化极气体保护焊（GMAW）?5、药芯焊丝电弧焊（FCAW）?6、等离子弧焊（PAW） ?7、电渣焊（ESW）
焊接工艺课程设计任务书 题目：ZＹ-1型反应釜的焊接工艺制定 材料:16MｎR 焊接方法:CO２气体保护焊 要求: 1、看懂图纸 2、根据相关标准画出焊缝布置图，并标注焊缝类别 ３、制定焊接工艺总则 4、设计焊接工艺卡 5、重要的焊缝制定相应的焊接工艺卡 6、工艺卡中应标明焊接检验的方法及标准 学生: 班级：指导教师: 1 / 26
2 / 26
16MｎR的焊接性分析： １６MｎＲ的成分： 热裂纹：１6MnR 为热轧或正火。属低合金高强度钢，含Ｍｎ量较低。16MNR作为压力容器用钢,S,Ｐ含量比1６Ｍn要少一些。含碳量比较低,且Mｎ／S比较高,正常情况下不会出现热裂纹，但材质成分不合格或者因严重偏析使局部C、S含量偏高时，可能会出现热裂纹。 解决措施是：工艺上尽量减小熔合比，选择焊材是采用低碳焊丝Ｈ03MnTi和含Ｓi02较低的焊剂(本次CO2保护焊不需要焊剂),以此降低焊缝中的含碳量,从而解决热裂纹的问题。 冷裂纹:钢种的淬硬倾向、含氢量和拘束应力是焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。下面也从这三方面分析1６ＭnR的冷裂纹倾向。 1、淬硬倾向: １６MnＲ的碳当量计算： ＣE=C＋1/6Mn＋1／15Cu＋1/15Ｎi+1/5Cr+1/5Mｏ＋1/5Ｖ =0.１5+1/6 x1.３8 +１/1５x0.01+１/5ｘ0.0１７ =0．１5＋0．2３＋０．000７+0.０0３4 =0.384１ 碳当量CE＝0．3841＜0.4可以看出其基本么有淬硬倾向 其含碳量低,在淬火时，如冷却速度不是太快,就会得到低碳马氏体组织，或者是铁素体珠光体组织，这些组织的硬度不高,故其淬硬倾向小,只有在冷却速度较快时,才会得到高碳马氏体组织,则有一定的淬硬倾向。 ２、含氢量:焊缝中的氢主要来源于焊接材料中的水分、焊件坡口处的铁锈、油污，以及环境湿度等。对16MnR来说，只要板厚不太大且冷却速度控制得当,由于焊接温度高，增强了氢的活动能力,大部分氢从焊缝中扩散逸出。同时，当焊缝冷却时,其组织会由奥氏体向铁素体等转变,由于氢在奥氏体中的溶解度大大高于在铁素体中的溶解度,又会有部分氢逸出。最后，焊缝中的残余氢量就不足以形成冷裂纹。 3、拘束应力:焊缝中的应力主要包括热应力、组织应力和由于白身拘束条件所造成的应力。目前，普遍采用拘束度(R)综合表示这三种应力的大小，拘束度的计算可采用如下公式:R＝Ｋ*δ 式中K为板厚拘束度系数,δ为板厚。 由上式可见，拘束度与材料板厚有很大关系,板厚越大,所造成的拘束度也越大，则拘束应力也就越大。本次课程设计用的钢板内壁为1２mm，外壁为6mｍ,属于较薄的板,其拘束度较小。 综上以上几点可以得出以下结论：16ＭnR钢在板厚不是太大,冷却速度适当的情况下不会出现冷裂纹，只有在板厚(40mm以上)太大,冷速较快的情况下，才有出现冷裂纹的倾向，我们可以通过采用较小线能量+焊前适当预热等措施来预防。 热影响区脆化、软化问题： 3 / 26
钢制压力容器焊接工艺评定 JB4708－2000 1 范围 本标准规定了钢制压力容器焊接工艺评定规则、试验方法和合格指标。 本标准适用于钢制压力容器的气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊、电渣焊、耐蚀堆焊等焊接工艺评定。 2 总则 （1）焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能为依据，并在产品焊接之前完成。（2）接工艺评定一般过程是：拟定焊接工艺指导书、施焊试件和制取试样、检验试件和试样、测定焊接接头是否具有所要求的使用性能、提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定。 3 对接焊缝、角焊缝焊接工艺评定规则 （1）评定对接焊缝焊接工艺时，采用对接焊缝试件。对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦。试件用角焊缝缝焊接 工艺时，可采缝用于角焊(厚度不限)。评定非受压角焊适。反，之亦可于管材的对接焊缝对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用（2）板材压用于非受缝，反之亦可（的定合格的焊接工艺适用于板材角焊试（3）管与 板角焊缝件评 ）。限度的有效范围不角焊缝焊件时，焊件厚 。素、和次要因素工艺因素分为重要因素、补加因（4）焊接接工 艺因素。接头抗拉强度和弯曲性能的焊重要因素：是指影响焊接需验时，试艺因素。当规定进行冲击性补加因素：是指影响焊接接头冲击韧的焊接工素。增加补加因。响明显影的焊接工艺因素素次要因：是指 对测定的力学性能无（5）评定规则焊接方法需重定新评焊接 方法－改变。工艺评定焊接素a 当变更任何一个重要因时都需要重新试冲焊击 韧性，时则可按增加或变更的补加因素增何b当增加或变更任一个补加因素行试验。件进书。但需重新编制焊接工艺指导艺要更c 当变次要因素时不需重新评定焊接工，别接方法分工艺或焊接可以缝一条焊使用两种或两种上焊接方法时，按每种焊同d 当评定。合焊接焊方法，焊接工艺接试件，进行组种两亦行进评定；可使用种或两以上应，但艺法、焊接工焊种用，于合组合评定格后用焊件时可以采其中一或几种接方有件焊厚度的于适方焊每确条相，不因补素要其保证重因、加素变按关款定种接法用。范效围则规定评别组－材母 a 当重要因素、补加因素不变时，某一钢号母材评定合格的焊接工艺可以用于同
压力容器用焊接材料的复验要求 中国化工装备协会朱海鹰辛忠智辛忠仁 （北京100011） 摘要：压力容器安全技术规范提出了压力容器用焊接材料的复验要求。哪些压力容器用焊接材料需要复验，复验要求，依据标准和复验的目的，本文对此进行了讨论。 关键词；压力容器焊接材料复验要求 1、压力容器用焊接材料的复验 在2009版《固定式压力容器安全技术监察规程》（以下简称新《容规》）第2.12（3）条和1999版《压力容器安全技术监察规程》（以下简称旧《容规》）第26条中都对焊接材料的复验提出了要求，其中2009版《固定式压力容器安全技术监察规程》第2.12（3）条要求：“用于制造压力容器受压元件的焊接材料，应当满足相应标准。焊接材料应当附有质量证明书和清晰、牢固的标志。” “压力容器制造单位应建立并严格执
和回收制度。” 但新《容规》和旧《容规》都没有具体指出用于哪些压力容器的焊接材料需要复验、复验项目和依据标准。总结相关压力容器产品标准认为：下列情况下制造的压力容器用焊接材料需要按照新《容规》第2.12（3）条要求进行复验： ①按照GB150附录C制造的低温压力容器，需按GB150附录C的C2.2.3条要求对焊条按批进行药皮含水量或熔敷金属扩散氢的复验，其检验方法按相应的焊条标准或技术条件要求。 ②按照GB12337-1998《钢制球形储罐》标准制造的钢制球形储罐，需按GB12337的4.6.1.2条要求对焊条按批号进行扩散氢复验。 ③按照GB50094-98《球形储罐施工及验收规范》标准制造的钢制球形储罐，需按GB50094的4.3.1.3条要求对焊条和药芯焊丝按批号进行扩散氢复验。 ④按照JB/T4780-2002《液化天然气罐
目录 1、任务分析 ........................................... 错误！未定义书签。 1.1、设计要求........................................ 错误！未定义书签。1．2、概述........................................... 错误！未定义书签。 2、焊接工艺准备 ....................................... 错误！未定义书签。2．1、制造材料的选取................................. 错误！未定义书签。 2.2、设计图样及焊缝位置.............................. 错误！未定义书签。 2.3、锅筒及封头的厚度确定............................ 错误！未定义书签。 2.4、板材的成形...................................... 错误！未定义书签。 2.5、焊接坡口....................................... 错误！未定义书签。 2.6、焊接材料的选择.................................. 错误！未定义书签。 3、焊接方法和工艺参数 ................................. 错误！未定义书签。 3.1、焊接方案........................................ 错误！未定义书签。3．2、工艺参数....................................... 错误！未定义书签。 3.4、焊接顺序........................................ 错误！未定义书签。 3.5、预热............................................ 错误！未定义书签。 3.6、定位焊.......................................... 错误！未定义书签。 3.7、焊接要求........................................ 错误！未定义书签。 3.8、焊后热处理...................................... 错误！未定义书签。 4、焊接检验和返修 ..................................... 错误！未定义书签。 4.1、焊前检验........................................ 错误！未定义书签。 4.2、施焊过程中检验.................................. 错误！未定义书签。 4.3、焊后检验........................................ 错误！未定义书签。 4.4、焊缝返修........................................ 错误！未定义书签。 5、心得体会 ........................................... 错误！未定义书签。参考文献 .............................................. 错误！未定义书签。
焊接件的设计及焊接工艺评定 一、焊接件的设计要求及在设计图上的正确表述： 1、焊接结构钢材的选择： 选择原则：抗拉强度、刚度、塑性、冲击韧性、成形性、焊接性等。 另外还需要考虑：耐蚀性、耐磨性、耐热性及材料的价格和市场供货状况。 2、焊接结构的强度计算： （1）、焊缝容许应力 各行业间的焊缝容许应力值常有差异，设计焊接结构时应遵循所纳入的行业的国家标准。 A、建筑钢结构焊缝强度设计值应符合： GBJ64—84《建筑结构设计统一标准》； GBJ17-88《钢结构设计规范》； GBJ18—87《冷弯薄壁型钢结构技术规范》。 B、压力容器结构焊缝容许应力： 压力容器结构中的焊缝，当母材金属与焊缝材料相匹配时，其容许应力按母材金属的强度乘以焊缝系数φ计算 压力容器强度计算时的焊缝系数φ a)最简单的结构形式； b)最少的焊接工作量； c)容易进行焊接施工； d)焊接接头产生变形的可能性最小； e)最低的表面处理要求； f)最简便的焊缝检验方法； g)最少的加工与焊接成本； h)最短的交货期限。 3、焊接结构工作图(设计图): 焊接结构设计图是制造焊接结构产品的基本依据,通常由总图、部件图及零件图组成(各行业有差异,有些企业是由总图及部件图两部份组成,而由施工单位即制造单位的工艺人员绘制零件图).
通常焊接结构设计图除常规的要求外,还应包括以下内容: 1)、结构材料; 2)、焊接方法及材料; 3)、焊接接头形式及尺寸的细节(或局部放大图); 4)、允许尺寸偏差; 5)、焊前预热要求; 6)、焊后热处理的方法.(消除应力热处理). 注:接头形式: 焊接结构及焊接连接方法的多样化,以及结构几何尺寸、施工场合与条件等的多变形,使焊接接头形式及几何尺寸的选择有极大的差异.优良的接头形式有赖于设计者对结构强度的认识及丰富的生产实践经验.优良的接头不仅可保证结构的局部及整体强度,而且可简化生产工艺,节省制造成本;反之则可能影响结构的安全使用甚至无法施焊.例如相同板厚的对接接头,手工焊与自动埋弧焊的坡口形式及几何尺寸完全不同;两块板相连时采用对接或搭连接,其强度、备料、焊接要求及制造成本也迥然不同,这就需要根据技术经济效果综合考虑,认真选择. 我国关于不同焊法的接头形式的国家标准有: GB985—88气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸； GB986—88 埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸； 它们具有指导性，需要指出，在不同行业及各个工厂企业，由于习惯及一些特殊要求，在接头形式及符号上会出现差异。 4、焊接方法及焊缝符号在设计图上的表示： 设计标准、规范与法规是指导设计、制造、试验与验收的重要依据。从事焊接结构产品设计的人员，应通晓本专业范围所涉及的各类原材料、焊接材料、焊接设备、焊接工艺、无损检测、焊缝及焊接接头的力学性能检验与验收标准，此外，还应当熟悉与焊接有关的基础与通用标准。 焊接标记符号与辅助加工记号，已经批准实施的国家标准有： GB324-88 焊缝符号表示法； GB5185-85 金属焊接及钎焊方法在图样上的表示方法； GB12212-90 技术制图焊缝符号的尺寸、比例及简化表示法； GB7093.2《图形符号表示规则产品技术文件用图形符号》； GB4457.3 《机械制图字体》； GB4457.4 《机械制图图线》； GB4458.1 《机械制图图样画法》； GB4458.3 《机械制图轴测图》； 它们通过符号、数字或以技术要求方式在图样中标明。（凡应用标准规定的，可在图样上直接标注标准号及合格要求，以简化技术文件内容。） 在技术图样中，一般按GB324-88规定的焊缝符号表示焊缝，也可按GB4458.1和GB4458.3规定的制图方法表示焊缝。焊缝图形符号及其组成，应按GB7093.2《图形符号表示规则产品技术文件用图形符号》的有关规则设计和绘制，用于焊缝符号的字体和图线应符合GB4457.3和GB4457.4的规定。 焊接设计人员了解各种常用的及新推广的焊接方法、设备、材料、工艺基础知识，通晓现行的焊缝符号、标志方法、尺寸公差，熟悉最常用的焊缝质量检测方法与质量分等规定。 5、技术要求的一般内容： 技术要求
焊接工艺课程设计任务书 题目：ZY-1型反应釜的焊接工艺制定 材料：16MnR 焊接方法：CO2气体保护焊 要求： 1、看懂图纸 2、根据相关标准画出焊缝布置图，并标注焊缝类别 3、制定焊接工艺总则 4、设计焊接工艺卡 5、重要的焊缝制定相应的焊接工艺卡 6、工艺卡中应标明焊接检验的方法及标准 学生：班级：指导教师：
16MnR的焊接性分析： 16MnR的成分： 热裂纹：16MnR是普通低合金钢，是锅炉压力容器专用钢，锅炉压力容器的常用材料。它的强度较高、塑韧性零号。常见交货状态为热轧或正火。属低合金高强度钢，含Mn量较低。16MNR作为压力容器用钢，S，P含量比16Mn要少一些。含碳量比较低，且Mn/S比较高，正常情况下不会出现热裂纹，但材质成分不合格或者因严重偏析使局部C、S含量偏高时，可能会出现热裂纹。 解决措施是：工艺上尽量减小熔合比，选择焊材是采用低碳焊丝H03MnTi和含Si02较低的焊剂（本次CO2保护焊不需要焊剂），以此降低焊缝中的含碳量，从而解决热裂纹的问题。 冷裂纹：钢种的淬硬倾向、含氢量和拘束应力是焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。下面也从这三方面分析16MnR的冷裂纹倾向。 1、淬硬倾向： 16MnR的碳当量计算： CE=C+1/6Mn+1/15Cu+1/15Ni+1/5Cr+1/5Mo+1/5V =0.15+1/6 x1.38 +1/15 x0.01+1/5 x0.017 =0.15+0.23+0.0007+0.0034 =0.3841 碳当量CE=0.3841<0.4可以看出其基本么有淬硬倾向 其含碳量低，在淬火时，如冷却速度不是太快，就会得到低碳马氏体组织，或者是铁素体珠光体组织，这些组织的硬度不高，故其淬硬倾向小，只有在冷却速度较快时，才会得到高碳马氏体组织，则有一定的淬硬倾向。 2、含氢量：焊缝中的氢主要来源于焊接材料中的水分、焊件坡口处的铁锈、油污，以及环境湿度等。对16MnR来说，只要板厚不太大且冷却速度控制得当，由于焊接温度高，增强了氢的活动能力，大部分氢从焊缝中扩散逸出。同时，当焊缝冷却时，其组织会由奥氏体向铁素体等转变，由于氢在奥氏体中的溶解度大大高于在铁素体中的溶解度，又会有部分氢逸出。最后，焊缝中的残余氢量就不足以形成冷裂纹。 3、拘束应力：焊缝中的应力主要包括热应力、组织应力和由于白身拘束条件所造成的应力。目前，普遍采用拘束度（R）综合表示这三种应力的大小，拘束度的计算可采用如下公式：R=K*δ 式中K为板厚拘束度系数，δ为板厚。 由上式可见，拘束度与材料板厚有很大关系，板厚越大，所造成的拘束度也越大，则拘束应力也就越大。本次课程设计用的钢板内壁为12mm，外壁为6mm，属于较薄的板，其拘束度较小。 综上以上几点可以得出以下结论：16MnR钢在板厚不是太大，冷却速度适当的情况下不会出现冷裂纹，只有在板厚（40mm以上）太大，冷速较快的情况下，才有出现冷裂纹的倾向，我们可以通过采用较小线能量+焊前适当预热等措施来预防。 热影响区脆化、软化问题： 1、过热区脆化
不锈钢压力容器的焊接技术 一、压力容器用不锈钢及其焊接特点 所谓不锈钢是指在钢中加入一定量的铬元素后，使钢处于钝化状态，具有不生锈的特性。为达到此目的， 其铬含量必须在12%以上。为提高钢的钝化性，不锈钢中还往往需加入能使钢钝化的镍、钼等元素。一般 所指的不锈钢实际上是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢并不一定耐酸，而耐酸钢一般均具有良好的不锈性能。 不锈钢按其钢的组织不同可分为四类，即奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢。 1.奥氏体不锈钢及其焊接特点 奥氏体不锈钢是应用最广泛的不锈钢，以高Cr-Ni型最为普遍。目前奥氏体不锈钢大致可分为Cr18-Ni8型、Cr25-Ni20型、Cr25-Ni35型。奥氏体不锈钢有以下焊接特点： ①焊接热裂纹奥氏体不锈钢由于其热传导率小，线膨胀系数大，因此在焊接过程中，焊接接头部位的高温停留时间较长，焊缝易形成粗大的柱状晶组织，在凝固结晶过程中，若硫、磷、锡、锑、铌等杂质元素含量较高，就会在晶间形成低熔点共晶，在焊接接头承受较高的拉应力时，就易在焊缝中形成凝固裂纹，在热影响区形成液化裂纹，这都属于焊接热裂纹。防止热裂纹最有效的途径是降低钢及焊材中易产生低熔点
共晶的杂质元素和使铬镍奥氏体不锈钢中含有 4 %?12%的铁素体组织。 ②晶间腐蚀根据贫铬理论，在晶间上析岀碳化铬，造成晶界贫铬是产生晶间腐蚀的主要原因。为此，选择 超低碳焊材或含有铌、钛等稳定化元素的焊材是防止晶间腐蚀的主要措施。 ③应力腐蚀开裂：应力腐蚀开裂通常表现为脆性破坏，且发生破坏的过程时间短，因此危害严重。造成奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的主要原因是焊接残余应力。焊接接头的组织变化或应力集中的存在，局部腐蚀介 质浓缩也是影响应力腐蚀开裂的原因。 ④焊接接头的b相脆化b相是一种脆硬的金属间化合物，主要析集于柱状晶的晶界。Y相和S相都可 发生b相转变。比如对于Cr25Ni20型焊缝在800'C?900'C加热时，就会发生强烈的丫转变。对于铬镍型奥氏体不锈钢，特别是铬镍钼型不锈钢，易发生S T b相转变，这主要是由于铬、钼元素具有明显的 b化作用，当焊缝中S铁素体含量超过12%时，S T b的转变非常显著，造成焊缝金属的明显的脆化，这也就是为什么热壁加氢反应器内壁堆焊层将S铁素体含量控制在3%?10%的原因。 2.铁素体不锈钢及其焊接特点 铁素体不锈钢分为普通铁素体不锈钢和超纯铁素体不锈钢两大类，其中普通铁素体不锈钢有Cr12~Cr14型, 如00Cr12、0Cr13AI ; Cr16~Cr18 型，女口1Cr17Mo； Cr25~30 型。 由于普通铁索体不锈钢中的碳、氮含量较高，故加工成形及焊接都较困难，耐蚀性也难以保证，使用受到 限制，在超纯铁素体不锈钢中严格控制了钢中的碳和氮总量，一般控制在0.035 %~0.045 %、0.030 %、 0.010 %~0.015 %三个层次，同时还加入必要的合金元素以进一步提高钢的耐腐蚀性和综合性能。素体不 与普通铁锈钢相比，超纯高铬铁素体不锈钢具有很好的耐均匀腐蚀、点蚀及应力腐蚀性能，较多的应用于石 化设备中。铁素体不锈钢有以下焊接特点：
铝制压力容器焊接工艺规程 1 适用范围 本工艺标准适用于铝及铝合金压力容器的手工钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊的焊接; 2 准备 2.1 铝及铝合金的焊接除应执行本工艺标准外,还应符合国家颁布的有关标准、法律法规及规定; 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款,凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准 《铝及铝合金轧制板材》 《铝及铝合金热挤压管》第一部分：无缝圆管 《铝及铝合金拉（轧）制无缝管》 《铝及铝合金焊丝》 《铝及铝合金焊接管》 《铝制焊接容器》 2.2 材料 2.2.1 一般规定 工程中使用的母材和焊丝应具备出厂质量合格证或质量复验合格报告,并优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊丝,母材和焊丝应妥善保管,防止损伤、污染和腐蚀;当选用国外材料时,其使用范围应符合相应标准的规定,并应有该材料的质量证明书; 2.2.2 母材 2.2.2.1 工程选用的母材应符合现行的国家标准规定; 2.2.2.2 当对母材有特殊要求时,应在设计图样或相应的技术条件上标明; 2.2.2.3 施工单位对设备、容器和管道的材料的代用,必须事先取得原设计单位的设计修改证明文件,并对改动部位作详细记载; 2.2.2.4 损伤和锈蚀严重的母材不得在工程中使用; 2.2.3 焊接材料 2.2. 3.1 母材焊接所选用的焊丝应符合现行的国家标准《铝及铝合金焊丝》GB/T10858的规定; 2.2. 3.2 选用焊丝时应综合考虑母材的化学成分、力学性能及使用条件因素,并应符合下列规定; （1）焊接纯铝时应选用纯度与母材相同或比母材高的焊丝; （2）焊接铝锰合金时应选用含锰量与母材相近的焊丝或铝硅合金焊丝; （3）焊接铝镁合金时应选用含镁量与母材相同或比母材高的焊丝; （4）异种铝及铝合金的焊接应选用与抗拉强度较高的母材相应的焊丝 2.2. 3.3 焊接时所使用的氩气应符合现行的国家标准《纯氩》GB4842的规定; 2.2. 3.4 手工钨极氩弧焊电极应选用铈钨极,也可选用钍钨极,施焊前应根据焊接电流的大小正确选用钨极直径; 2.3 作业人员 2.3.1 铝及铝合金施工应具有符合国家质量技术监督或国家压力容器、压力管道监察机构有关法规要求的质量管理体系; 2.3.2 主要作业人员：焊工,管道工,无损探伤工
中华人民共和国行业标准 JB 4708—2000 JB/T 4709—2000 JB 4744—2000 钢制压力容器焊接工艺评定 钢制压力容不得器焊接规程 钢制压力容不得器产品焊接试板的力学性能检验 Welding procedure qualification for steel pressure vessels Welding specification for steel pressure vessels Mechanical property tests of product welded test coupons for steel pressure vessels 2000—08—15发布 2000—10—01实施 国家机械工业局 国家石油和化学工业局发布
关于发布《钢制压力容器焊接工艺评定》 等四项行业标准的通知 国机管［2000］401令 有关单位： 根据国家质量技术监督局规定的压力容器行业标准审批程序，现发布《钢 压力容器焊接工艺评定》等四项行业标准，编号与名称如下： 强制性标准： JB 4708—2000钢制压力容器焊接工艺评定（代替JB 4708—1992） JB 4710—2000钢制塔式容器（代替JB 4710—1992） JB 4744—2000钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验（代替 GBl50—1998附录 E） 推荐性标准： JB/T4709—2000钢制压力容器焊接规程（代替JB/T4709—1992） 以上标准于 2000年10月1日起实施，其出版发行工作责成全国压力容 标准化技术委员会按期组织完成。 国 家 机 械 工 业 局 国家石油和化学工业局 2000年 8月15日
共享知识分享快乐 卑微如蝼蚁、坚强似大象
共享知识分享快乐 ~:总贝U --------------------------------------------------- 3 二：焊工--------------------------------- 3 三焊接工艺评定 ----------------------------- 5 四：焊接材料 ------------------------------ 9 五：焊前准备 ----------------------------- 11 六：焊接-------------------------------- 14 6.1 预热：---------------------------- 14 6.2手工电弧焊焊接：------------------------ 15 6.3埋弧自动焊焊接：------------------------ 16 6.4不锈钢材料焊接：----------------------- 18 6.5手工钨极氩弧焊：------------------------ 19 6.6换热器管束焊接: ------------------------ 21 6.7管一板自动焊焊接：--------------------- 23 6.8 CO2气体保护焊：---------------------- 25 6.9复合钢的焊接-------------------------- 29 七：焊工钢印打印位置规定 ---------------------- 43 八：焊缝外观质量检查标准 ---------------------- 45 九：焊缝返修规定 --------------------------- 47 十：焊接材料选用原贝S ----------------------- 49 一：总则 1.1本规程适用于我厂碳素钢、低合金钢、珠光体耐热钢等金属材料手工电弧焊，钨极氩弧焊，换热管管束焊接，管板自动焊，复合钢的焊接，气体保护焊和埋弧自动焊。以及返卑微如
岳阳建华工程有限公司焊接通用工艺规程 文件号： 修改单：0 第 1 页共 58页焊接工艺规程 编制： 审核： 批准： 2011年 7月 10 日发布 2012年 1月 1 日实施 目录
一：总则---------------------------------------------------3 二：焊工 ------------------------------------------------- 3 三焊接工艺评定 -----------------------------------------5 四：焊接材料-----------------------------------------------9 五：焊前准备----------------------------------------------11 六：焊接--------------------------------------------------14 6.1预热: --------------------------------------------14 6.2手工电弧焊焊接：-----------------------------------15 6.3 埋弧自动焊焊接：----------------------------------16 6.4不锈钢材料焊接：----------------------------------18 6.5手工钨极氩弧焊：-----------------------------------19 6.6换热器管束焊接：-----------------------------------21 6.7管一板自动焊焊接：---------------------------------23 6.8 CO2气体保护焊：-----------------------------------25 6.9复合钢的焊接 -------------------------------------29 七：焊工钢印打印位置规定----------------------------------43 八：焊缝外观质量检查标准--------------------------------- 45 九：焊缝返修规定----------------------------------------- 47 十：焊接材料选用原则--------------------------------------49 一：总则 1.1本规程适用于我厂碳素钢、低合金钢、珠光体耐热钢等金属材料手工电弧焊，钨极氩弧焊，换热管管束焊接，管板自动焊，复合钢的焊接，气体保护焊和埋弧自动焊。以及返
16Mn R钢制压力容器埋弧焊工艺 中国核工业集团公司405厂(汉中市 723312) 李继辉 埋弧焊是目前工业生产中常用的一种焊接方法。它以焊缝成形美观、质量好、生产效率高、节约焊接材料、改善劳动条件等优点而广泛应用于锅炉压力容器生产制造行业中。本文以16MnR钢制压力容器筒体焊接为例,总结了生产实践中所采取的焊接工艺,并介绍了焊接过程中应注意的事项与环节,以确保焊接质量。 1 焊接方法 在实际生产中,焊接10～36mm厚度的重要结构件,特别是要求很严格的二、三类压力容器筒体时,常在工件一面开60°Y形坡口,(一般坡口开在筒体内部),留6～8mm钝边,施焊一至数层(根据板厚确定),正面用碳弧气刨对焊缝进行清根,把未焊透及焊接缺陷(如气孔、夹杂等)刨掉,再用磨光机把刨槽内外的渗碳、渗铜,氧化层等磨掉,当有缺陷局部刨槽过深时,一般都采取焊条电弧焊补焊(材质要相同),使其达到一样的刨槽深度,然后用埋弧焊施焊1～2层,该焊接方法在压力容器生产制造中有比较广泛的应用。虽然工序多一些(开坡口、碳弧气刨等),但焊接质量容易保证。特别是焊缝外观成形美观,力学性能好,特别是低温冲击韧性容易保证。2 焊接材料 一般二、三类压力容器常用16MnR或16MnDR钢制造,其质量和规格应符合国标G B150—1998和产品的技术要求。根据等强原则和考虑要有较高的综合力学性能,所采用的焊材匹配如下:<4mm的H10Mn2焊丝, S J101焊剂。定位焊(补焊)用J507焊条,并要求使用前烘干。焊剂在使用前烘干300～350℃,并保温1～2h。 3 焊接工艺参数 采用美国林肯NA～3型埋弧焊机,直流反接,焊接试板厚为12mm。试验采用60°Y形坡口,钝边8mm,间隙0～1mm。对焊接电流、电压、焊速等工艺参数进行了焊接试验,正面焊后,反面用碳弧气刨清根(用<6mm 的碳棒刨深3mm左右),再焊接一层。焊后依据国标G B150—1998《钢制压力容器》等相关标准进行检验。其中σb>490MPa,弯曲角100°。X射线检验I级为合格。 通过多次试验,优选出了如表1所示的最佳焊接工艺参数,并经过实际生产中应用证明,所选用的焊材和焊接工艺是合理的。 表1 焊接工艺参数 板厚δ/mm焊接顺序焊丝直径d/mm焊接电流I/A电弧电压U/V焊接速度v/(cm?min)-1 12 正(里)4580～60031～3235～40 反(外)4620～65033～3435～40 4 焊接生产中应注意的事项 4.1 焊前应注意的事项 (1)焊前用磨光机把坡口两侧20mm内的铁锈打磨干净,露出金属光泽。清除坡口附近的铁锈及污物。最后用丙酮刷洗坡口附近的油污,等丙酮完全挥发后才能焊接。 (2)焊前焊剂要按规定的温度进行烘干并保温。下班前回收好焊剂,放到焊剂保温箱里并保温,以免受潮。 (3)焊剂要保持洁净,焊前把施焊部位清扫干净,切忌把铁锈等脏物混入焊剂中,影响焊缝质量。 (4)保证工件的装配质量,切忌强行组对,造成应力过大。 (5)焊前要定位焊好引弧板、焊接试板及收弧板,组对时一定注意对平对齐,同时间隙不宜过大,特别是带坡口时,引弧板(收弧板)和焊接试板一端也应割出一定坡口角度,与工件对好,防止焊件烧穿。 (6)焊前应把地线接牢固,对好焊嘴和指针,并注意 ? 3 4 ? 焊接 2004(6)
压力容器焊接工艺说明书 一、零件的名称、批量及材料： 名称：压力容器批量：年产100件材料：20钢 二、零件的作用： 工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。 为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器： (1)最高工作压力≥9.8104Pa(1Kgf/cm2)； (2)容积≥25L，且工作压力与容积之积≥200L.Kgf/cm2(1960104L.Pa)； (3)介质为气体、液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。 压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。 三、零件工艺分析： 如零件图所示，其结构不复杂，且是单件小批量生产。体积较大，选用铸造明显不现实，焊接是首选。焊接制造该零件的过程中，虽然零件结构简单，在焊接过程中，主要考虑是零件的氧化。上、下封头拉伸成型后，因开口端变形大，冷变形强化严重，加上板材纤维组织的影响，在残余应力作用下很容易发生断裂。为防止裂纹产生，拉伸后应进行再结晶退火；为了减少焊接缺陷，焊件接缝附近必须严格清楚铁锈、油污；为去除焊接残余应力并改善焊接接头的组织与性能，瓶体焊接后应该进行整体正火处理，至少要进行去应力退火。 四、确定毛坯的制造形式： 对于该零件，由于它的生产批量为单件或小批量，零件的本身不复杂，主要考虑的是零件的封闭性以及在焊接过程中防止发生焊缝氧化。零件的壁厚都比较小，相对于铸造成型，采用焊接的方法来制造毛坯是经济而高效的方法。故对该零件的毛坯选择焊接来制造。 五、零件的焊接工艺分析： 该零件的焊接结构，构造不复杂，但尺寸较大，设计时将它合理的划分成二个部件，然后再进行组焊。在焊接中，合理布置焊缝可以直接减少焊接工作量，节约熔敷金属总量，同时还可以减少焊接变形，增加焊接结构的安全可靠性。故在焊接中可采用一些必要的措施。 在该零件的焊接中，焊接方法选择应根据材料的焊接性、工件厚度、生产率要求、各种焊接方法的使用范围和现场设备条件等综合考虑决定。 在该零件的焊接中，可能出现的缺陷主要是焊接变形及氧化。从而引起零件的精度不够以及以后零件在使用过程中会发生泄露现象，零件焊接后，由于焊缝的氧化则影响零件的工作寿命。因此，这种危害性比较严重，应尽量避免。在生产中，一般采用合理的焊接方法，将零件的氧化降到最低程度，并在焊后在焊缝处涂上一层防腐蚀涂料，可以达到更理想的效果。 六、零件的焊接工艺确定： 1、确定焊缝的位置 方案（a）共有三条焊缝，其中包括两条环形焊缝和一条轴向焊缝。方案（b）只有一条环形焊缝。方案（a）的优点是上下封头的拉伸变形小，容易成型；缺点是焊缝多，焊接工作量大。同时，因为筒体上的轴向焊缝处于拉应力最高的位置（径向拉应力为轴向拉应力的两倍），破
焊接工艺说明书 一.零件的名称及批量 名称：压力容器1 批量：100件/年 二.零件的作用 分部件名称：1.瓶体； 2.瓶嘴； 三.零件的工艺分析 （一）.结构分析：1.金属材料的焊接性 2.金属材料的选择及利用 3.划分结构 的零部件 4.焊接的结构形式 5.焊缝布置 6.装配焊接顺序； （二）.方法分析：1.从焊接材料分析选择焊接方法 2.从焊接方法直接考虑； （三）.缺陷分析: 1.材料焊接性 2.焊接应力 3.焊接变形。 四.确定毛坯的制造形式 1.瓶体上部：产量100件，由于加工面只存在圆弧面和平面，结构较为简单，可 使用拉深成型并冲孔； 2.瓶体下部：产量100件，直接由板材拉深成型； 3.瓶嘴：产量100件，拉深成型并车内螺纹。 五.零件的焊接工艺分析 （一）.结构分析 1.金属材料的焊接性金属材料的焊接性包括两个方面的内容：一是焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现给中裂纹的可能性；二是焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的机械性能及其他特殊性能。 2.金属材料的选择及利用
焊接母材选择20钢。如上图所示，可以看到20钢的化学成分及抗拉强度σ b 、抗压强度σs、延伸率δ等机械性能。同时根据碳当量法：C egu =C+Mn/6+1/5 （Cr+Mo+V）+1/15（Ni+Cu）来估算及测定该碳钢的焊接性。当C egu ≤0.4%时，钢 材的淬硬性倾向不明显，可焊性优良，焊接时不需要预热。由计算可得，20（ C egu ）≤0.4%。 3.划分结构的零部件 零件整体为支座，依据结构和焊接位置可将其划分为三个分部件，为：瓶嘴、瓶体上部、瓶体下部。具体可由补绘的CAD部件图中查看。 4.焊接的结构形式 在此零件的焊接工艺中，焊缝的接头形式主要是不开坡口的角接接头以及对接接头。对接接头不开坡口，因为压力容器壁薄，不易开坡口。焊接时应尽量减少焊缝金属的填充量，便于装配和保证焊接接头的质量，应尽量考虑下列几条原则: (1)是否能保证焊接焊透； (2)应尽量可能的提高生产率，节省填充金属； (3)焊后焊件变形应尽可能小。 5.焊缝布置 该零件的焊缝主要形式为环缝平焊，因有的焊缝位于底面和侧边，应考虑使用翻转架和支撑板。支板垂直焊接于横底板正中，其焊缝位于支板与横底板两接触边；横底板和下底板的焊接为四条焊缝，两条角焊缝，两条对接焊缝，两块下底板分别焊接于横底板下，并与两端对齐。 6.装配焊接顺序 焊接顺序为：①瓶体上部-瓶嘴；②主环缝（瓶体上部-瓶体下部）；（二）.方法分析 焊接母材为20钢，属于低碳钢，其塑性好，含碳及其他合金少，淬硬倾向小，具有良好的焊接性能，一般不需要进行焊前预热和焊后热处理。几乎可采用所有的焊接方法进行焊接，且都能够保证焊接接头的良好质量。常用的焊接方法是手工电弧焊、埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊和电渣焊等。由于工件产量小，整体形状不大且较为简单，因此选用焊接方法较为简单的手工电弧焊或者二氧化碳气体保护焊。在此，具体选用手工电弧焊和埋弧自动焊。 六.零件的焊接工艺确定