高壓鍋爐殼體的焊接工藝設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文論文題目：高壓鍋爐的殼體焊接工藝設(shè)計(jì)系部材料工程系專業(yè)焊接技術(shù)及自動(dòng)化班級(jí)焊接 063 學(xué)生姓名李志浩學(xué)號(hào) 061303334 指導(dǎo)教師崔國(guó)明2009年 5 月18日河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文評(píng)語(yǔ)學(xué)生姓名：李志浩班級(jí): 焊接063 學(xué)號(hào)： 061303334 題目：高壓鍋爐殼體的焊接工藝設(shè)計(jì)綜合成績(jī)：指導(dǎo)者評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)者(簽字)：年月日畢業(yè)論文評(píng)語(yǔ)評(píng)閱者評(píng)語(yǔ)：評(píng)閱者(簽字)：年月日答辯委員會(huì)（小組）評(píng)語(yǔ)： 答辯委員會(huì)（小組）負(fù)責(zé)人(簽字)： 年月日焊 接 順 序焊接工藝卡編號(hào)第層手工電弧焊打底圖 號(hào)第層埋弧焊填充接 頭 名 稱雙Y形坡口第層埋弧焊蓋面接頭編號(hào)焊接工藝評(píng)定報(bào)告編號(hào)焊工持證

2、項(xiàng)目檢驗(yàn)序 號(hào)本 廠鍋檢所第三方或用戶母 材13MnNiMoNbR厚度，mm4001100%超聲波探傷100%超聲波探傷100%超聲波探傷焊縫厚度，mm02部分X射線探傷部分X射線探傷部分X射線探傷焊接位置平焊層-道焊接方法填充材料焊接電流電弧電壓（V）焊接速度（mh）線能量（KJcm）預(yù)熱溫度（ºC）200手弧焊J6074直流反接1601802123592123層間溫度（ºC）150250埋弧焊H08Mn2MoASJ1014直流反接600700343625303238焊后熱處理580620,保溫4h6h埋弧焊H08Mn2MoA SJ1014直流反接600700343625

3、303238后 熱埋弧焊H08Mn2MoA SJ1014直流反接700800384228323642焊條（絲）直徑4mm接 頭 焊 接 工 藝 卡1 緒 論所謂的焊接就是通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使焊件達(dá)到結(jié)合的一種方法，別結(jié)合的兩個(gè)物體可以事各種各類或不同類的金屬、非金屬（石墨、陶瓷、塑料等），也可以是一種金屬與非金屬，但是，目前工業(yè)中應(yīng)用最普遍的還是金屬之間的結(jié)合。焊接技術(shù)自20世紀(jì)初期以后，幾十年來(lái)獲得迅猛發(fā)展，目前焊接結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本上取代了鉚接結(jié)構(gòu)，并部分代替鑄造和鍛造結(jié)構(gòu)。焊接結(jié)構(gòu)的用材量占鋼產(chǎn)量的近50，已廣泛地應(yīng)用于航空、航天、原子能、化工、造船、海洋工程、

4、電子技術(shù)、建筑、機(jī)械制造等工業(yè)部門。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)焊接構(gòu)件的性能提出了更高、更苛刻的要求，除需滿足通常的力學(xué)性能外，還要滿足如耐磨性、高溫強(qiáng)度、耐腐蝕性、低溫韌性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等多方面的性能要求。在這種情況下，任何一種金屬材料都不可能完全滿足整體焊接結(jié)構(gòu)的使用要求，即使可能有某種金屬材料相對(duì)比較理想一些，也常常由于十分稀缺、價(jià)格昂貴，而不能在工程中實(shí)際應(yīng)用，而異種材料焊接的出現(xiàn)很好的解決了這一問題。特別是異種鋼的焊接，最大限度的利用了各種鋼的性能，做到了“物盡其用”的效果。壓力容器在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有重要的用途，但是它的工作環(huán)境經(jīng)常十分惡劣，所以壓力容器用鋼需要具

5、有良好的焊接性和力學(xué)性能。如13MnNiMoNbR鋼是我國(guó)在80年代末引進(jìn)外國(guó)的配方研制的。由于含碳量低（）合金配方合理，使這類鋼具有較高的強(qiáng)度和韌性，并舉有良好的焊接性。壓力容器由于其溫度、壓力、結(jié)構(gòu)、用途和介質(zhì)的腐蝕程度等因素變化相當(dāng)大，所以種類也非常之多。 1按壓力容器技術(shù)特性分類 根據(jù)容器承受的壓力(p)分為低壓、中壓、高壓、超高壓四類。具體劃分如下： (1)低壓容器：p<157MPa(16kgfcm2) (2)中壓容器：157MPa(16kgfcm2)p<981MPa(100kgfcm2)(3)高壓容器：981MPa(100kgcm2)p<981MPa(1000kg

6、fcm2) (4)超高壓容器：p981MPa(1000kgfcm2) 2在國(guó)家壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程中，把壓力容器統(tǒng)一劃分為受監(jiān)察和不受監(jiān)察兩類。凡同時(shí)具備下列三個(gè)條件的容器屬于受監(jiān)察容器：(1)最高工作壓力(Pww)0.098MPa(kgfcm2)(不包括液體靜壓力)； (2)容積(V)25L，且P。×V196L·MPa(200L·kgf/ cm2)；(3)介質(zhì)為氣體、液化氣體和最高工作溫度高于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)(指在一個(gè)大氣壓下的沸點(diǎn))的液體。 依據(jù)受監(jiān)察容器的壓力高低、介質(zhì)的危害程度以及生產(chǎn)過程中的重要作用，又將容器分為三類。 類容器： (1)非易燃或無(wú)毒介質(zhì)的低壓容器

7、； (2)易燃或有毒介質(zhì)的低壓分離容器和換熱容器。 類容器； (1)高、超高壓容器； (2)劇毒介質(zhì)的低壓容器； (3)易燃或有毒介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和貯運(yùn)容器； (4)內(nèi)徑小于lm的低壓廢熱鍋爐。 類容器： (1)高壓、超高壓容器； (2)劇毒介質(zhì)且P。×V196L·MPa(2000L·kgfcm2)的低壓容器或劇毒介質(zhì)的中壓容器； (3)易燃或有毒介質(zhì)且P。×V490L·MPa(5000L·kgfcm2)的中壓反應(yīng)容器，或P。×V4900L·MPa(50000L·kgfcm2)的中壓貯運(yùn)容器；(4)中壓

8、廢熱鍋爐或內(nèi)徑大于1m的低壓廢熱鍋爐。2 13MnNiMoNbR鋼的焊接性分析2 13MnNiMoNbR 的化學(xué)成分焊接性剛的焊接性主要取決于化學(xué)成分，這類鋼一般加入了，Ni是固溶強(qiáng)化元素，Mo可以提高強(qiáng)度，細(xì)化組織，并提高鋼的中溫耐熱性，但含Mo鋼在正火后望望得到上貝氏體和少量的鐵素體，韌性和塑性指標(biāo)都不高，必須在正火后進(jìn)行回火才能獲得良好的塑性和韌性。13MnNiMoNbR鋼的化學(xué)成分見表2-1,力學(xué)性能見表2-2。 表2-1 母材的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（） C Si Mn S P Cr Ni Mo Nb Fe1.416 余量表2-2 母材的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度 Rm/MPa屈服強(qiáng)度 Rc/M

9、Pa 斷后伸長(zhǎng)率 A（） 沖擊吸收功AK /J(常溫)461 26 142但隨著合金元素的增加和強(qiáng)度的提高，焊接性也變差。焊接的問題主要來(lái)自兩個(gè)方面：焊接裂紋和熱影響區(qū)母材性能下降。2.1焊接裂紋2焊接中的結(jié)晶裂紋熱軋及正火鋼的含碳量比較低，并且含有一定的錳，Mn/S比值一般可以達(dá)到防止結(jié)晶裂紋的要求，13MnNiMoNbR鋼的焊接時(shí)若碳和硫同時(shí)居上限或存在嚴(yán)重的偏析，則有產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的可能。在這種情況下，應(yīng)采取必要的防治措施。圖2-1所示碳、硫和錳對(duì)結(jié)晶裂紋的影響曲線可知，為了防止結(jié)晶裂紋，應(yīng)在提高焊接錳量的同時(shí)降低碳、硫的含量。具體措施可選用脫硫能力較強(qiáng)的低氫型焊條，埋弧焊時(shí)選用超低碳焊絲

10、配合高錳高硅焊劑，并從工藝上降低融合比。 圖2-1 C、S、Mn對(duì)焊接接頭結(jié)晶裂紋的影響防止結(jié)晶裂紋的措施 主要從冶金和工藝兩個(gè)方面著手，其中冶金方面更重要一些。(1)控制焊縫中的硫、磷、碳等有害元素的含量；(2)對(duì)熔池進(jìn)行變質(zhì)處理 可細(xì)化晶粒，可提高力學(xué)性能和抗結(jié)晶能力；(3)調(diào)整熔渣的堿度 堿度越高，熔池中的脫硫、脫氧越完全；(4)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)以得到抗裂能力較強(qiáng)的焊縫成形系數(shù)；(5)調(diào)整冷卻速度；(6)調(diào)整焊接順序，降低拘束應(yīng)力。 焊接冷裂紋國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（W）碳當(dāng)量計(jì)算公式：CE=C+Mn/6+ (Cr+Mn+V)/5+(Cr+Ni) /15()計(jì)算出13MnNiMoNbR的含碳量為0.5

11、73說(shuō)明有一定的冷裂傾向，需要采取必要的工藝措施。產(chǎn)生冷裂紋的三個(gè)基本因素如下：(1)氫的影響 導(dǎo)致接頭產(chǎn)生冷裂紋的氫主要是擴(kuò)散氫。實(shí)驗(yàn)證明，隨著焊縫中擴(kuò)散氫含量的增加，冷裂紋率提高。例如，用含有較多有機(jī)物的焊條（如氧化鈦纖維素型）進(jìn)行焊接，出現(xiàn)了大量的焊道下裂紋；而用低氫型焊條焊接時(shí)，則出現(xiàn)或很少出現(xiàn)焊道裂紋。如圖1-2所示在電弧氣氛中加入不同量的氫實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，焊道下裂紋率也隨著焊氫量的增加而上升。 (2)鋼的淬透性 一般來(lái)說(shuō)鋼的淬硬傾向越大，則接頭中出現(xiàn)馬氏體的可能性越大越易產(chǎn)生冷裂紋。特別是合金鋼含有較多的合金元素增加了鋼的淬透性，在焊接后冷速很大的時(shí)候易產(chǎn)生馬氏體，馬氏體含量對(duì)冷裂紋率

12、的影響如圖1-3所示，可以看出，冷卻速度提使馬氏體含量增加，導(dǎo)致裂紋率上升。這個(gè)規(guī)律對(duì)各種鋼都是適用的，只是鋼種的化學(xué)成分不同時(shí)，因馬氏體的形態(tài)不同而產(chǎn)生冷裂紋的臨界馬氏體含量不同。總之，鋼種的淬硬傾向決定了接頭中硬脆組織的數(shù)量，是促使冷裂紋形成的又一重要因素。圖1-2 電弧氣氛中含氫量對(duì)焊道下裂紋率的影響a）試件尺寸 b）裂紋率與氣氛中的含碳量HAZ的組織及硬度錯(cuò)誤！未指定書簽。圖 1-3 馬氏體含量與冷卻速度的關(guān)系及其對(duì) 熱影響區(qū)冷率的影響RF拘束度（3）焊接接頭的拘束應(yīng)力 焊接接頭的拘束應(yīng)力包括接頭在焊接過程中因加熱不均勻所承受的熱應(yīng)力、相變力、結(jié)構(gòu)自身幾何因素所決定的內(nèi)應(yīng)力。上述三方面

13、的應(yīng)力都是不可避免，由于都與拘束條件有關(guān)而統(tǒng)稱為拘束應(yīng)力，拘束應(yīng)力也是形成冷裂紋的重要因素之一。上述三個(gè)要素的作用是相互聯(lián)系，相互制約的，不同條件下起主要作用的因素不同。 消除應(yīng)力裂紋消除應(yīng)力裂紋又稱為再熱裂紋。經(jīng)研究確認(rèn)，消除應(yīng)力裂紋的產(chǎn)生是由于晶界優(yōu)先滑動(dòng)而導(dǎo)致微裂紋發(fā)生并擴(kuò)展所致。即焊后再熱時(shí)，在殘余應(yīng)力松弛過程中，粗晶區(qū)應(yīng)力集中部位的晶界滑動(dòng)變形量超過了該部位的塑性變形量超過了該部位的塑性變形能力，就會(huì)產(chǎn)生消除應(yīng)力裂紋。理論上消除應(yīng)力裂紋產(chǎn)生的條件可用下式表示 ee0式中 e粗晶區(qū)局部晶界的實(shí)際塑性應(yīng)變；e0粗晶區(qū)局部晶界的塑性變形能力，即不產(chǎn)生開裂的臨界應(yīng)變量。圖2-4 消除應(yīng)力裂紋

14、沿晶開裂情況 圖2-5 13MnNiMoNbR鋼消除應(yīng)力裂紋的部位防止消除應(yīng)力裂紋的措施：（1）選用對(duì)消除應(yīng)力裂紋敏感性低的母材；（2）選用低強(qiáng)高塑性的焊接材料；（3）控制結(jié)構(gòu)剛性與焊接殘余應(yīng)力；（4）工藝方面的措施。1）預(yù)熱：預(yù)熱是防止消除裂紋的有力措施之一，在200450范圍內(nèi)預(yù)熱可以取得較好效果，為防止消除裂紋，應(yīng)將原定的預(yù)熱溫度適當(dāng)?shù)奶岣摺?）焊后及時(shí)進(jìn)行后熱處理：后熱可起到與預(yù)熱相同的效果，并可降低預(yù)熱溫度。以18MnNiMoNb鋼為例，為防止冷裂紋及消除裂紋，則應(yīng)將預(yù)熱溫度t0提高到230。如果在焊后及時(shí)進(jìn)行180×2h的后熱，則t0可降到4503)控制線能量：線能量對(duì)消

15、除應(yīng)力裂紋的影響比較復(fù)雜，與鋼種的成分、熱影響區(qū)的狀態(tài)和殘余應(yīng)力的分布等因素有關(guān)。對(duì)于條件一定的具體結(jié)構(gòu)而言，一般的規(guī)律是增大線能量，可降低冷卻速度，減小殘余應(yīng)力，使消除應(yīng)力裂紋傾向減小。但是線能量過大，則會(huì)使熱影響區(qū)奧氏體晶粒粗化，反而是消除應(yīng)力裂紋傾向增大。低碳鋼中大都含有Cr、Mo、V、Nb、Ti、B等提高消除應(yīng)力裂紋敏感性的元素，其中作用最大的是V，其次是Mo，因而二者共存時(shí)情況最嚴(yán)重。一般認(rèn)為Mo-V鋼，特別是Cr-Mo-V鋼對(duì)消除應(yīng)力裂紋的敏感性最高，Mo-B鋼、Cr-V鋼也有一定的敏感性。不同成分的鋼對(duì)消除應(yīng)力裂紋敏感的溫度不盡相同，焊接時(shí)可通過降低退火溫度、進(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱或后熱等

16、措施，防止消除應(yīng)力裂紋。 層狀撕裂層狀撕裂產(chǎn)生的根本原因是鋼中存在夾雜物 。鋼在軋制過程中夾雜物被軋成片狀，平行于鋼板表面眼軋制方向分布。這種片狀?yuàn)A雜物的存在，大大削弱鋼板在厚度方向的力學(xué)性能，特別是斷面收縮率（Ak）大大降低。防止層狀撕裂的措施：(1)控制夾雜物，特別是硫化物 薄片狀?yuàn)A雜物相當(dāng)于金屬內(nèi)部尖銳的缺口，使鋼板的Z向力學(xué)性能大大降低，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)鋼種含硫量極低時(shí)，各個(gè)方向的 塑性指標(biāo)均有提高，層狀撕裂敏感性隨之降低。(2)防止母材脆化 焊接中發(fā)生過熱區(qū)粗晶脆化、應(yīng)變時(shí)效脆化及氫脆等，母材層狀撕裂的敏感性明顯增加，在焊接中應(yīng)采取預(yù)熱、保溫緩冷、控制層間溫度等降低冷卻速度。(3)設(shè)計(jì)

17、和工藝上的措施：1）盡量采用雙側(cè)焊縫，避免單側(cè)焊縫?？梢跃徍秃缚p根部的應(yīng)力分布并減小應(yīng)力集中。2）在強(qiáng)度允許的條件下，盡量采用焊接量小的對(duì)稱角焊縫來(lái)代替焊接量大的全焊透焊縫，以減小應(yīng)力。3）對(duì)于T形接頭 可在橫板上預(yù)堆焊一層強(qiáng)度低的金屬，以防止出現(xiàn)焊根裂紋，可緩解作用在橫板上Z向應(yīng)力。2.2 熱影響區(qū)性能的變化熱軋及正火鋼焊接時(shí)，熱影響區(qū)性能的主要變化是過熱區(qū)脆化和可能發(fā)生的熱應(yīng)變脆化。（1）過熱區(qū)脆化 過熱區(qū)的加熱溫度在1200固相溫度范圍內(nèi)，高的加熱溫度造成奧氏體晶粒嚴(yán)重粗化及難熔質(zhì)點(diǎn)（氮化物、碳化物）溶如固溶體，在這些都將明顯影響過熱區(qū)的性能。具體變化則隨鋼種成分不同而異，而且與焊接工藝

18、（主要是線能量）有密切關(guān)系。正火鋼的過熱區(qū)催化的原因與魏氏組織無(wú)關(guān)，除晶粒粗化外，主要是由于在1200的高溫下，起沉淀強(qiáng)化作用的碳化物、氮化物質(zhì)點(diǎn)分解并溶解于奧氏體中，而在隨后的冷卻過程中來(lái)不及在析出而固溶在基體中，結(jié)果使鐵素體的硬度上升，韌性下降。所以正火鋼過熱區(qū)的韌性隨線能量的增加而下降，并與沉淀強(qiáng)化元素的含量有關(guān)。其實(shí)質(zhì)是由于焊接熱源的高溫作用，使母材焊前的正火效果消失的結(jié)果。當(dāng)然，在鋼中若含有較多的碳和合金元素時(shí)（如13MnNiMoNbR鋼），也應(yīng)注意快冷時(shí)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變而造成的脆化。（2）熱應(yīng)變脆化 熱應(yīng)變脆化是焊接過程中在熱和應(yīng)變同時(shí)作用下產(chǎn)生的一種應(yīng)變時(shí)效，它是由于固溶的氮所引起

19、的。它的形成機(jī)理雖有很多的論述，但至今尚未有明確、一致的結(jié)論，多數(shù)人認(rèn)為，是碳、氮原子集聚在位錯(cuò)附近對(duì)位錯(cuò)產(chǎn)生釘扎作用而引起的。一般認(rèn)為在200400是最為明顯，消除應(yīng)變脆化的有效措施是進(jìn)行焊后熱處理，經(jīng)600左右的消除應(yīng)力退火后，材料的韌性可恢復(fù)到原來(lái)的水平。改善熱影響區(qū)的性能的措施：(1)焊后熱處理 焊后熱處理（如正火或正火+回火）可以改善組織，有效的提高性能，是重要產(chǎn)品制造過程中常用的一種工藝方法。但是對(duì)于大型的、復(fù)雜的或在工地裝配的結(jié)構(gòu)即使采用局部熱處理也很困難，因此焊后熱處理的應(yīng)用很有效。(2)合理制訂焊接工藝 包括正確選擇預(yù)熱溫度、合理控制焊接參數(shù)及后熱等。3 高壓鍋爐常用的焊接方

20、法及焊接工藝分析3.1 焊條電弧焊的簡(jiǎn)介及工藝分析3. 焊條電弧焊原理、特點(diǎn)及應(yīng)用用手工操作焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法稱為焊條電弧焊（縮寫SMAW，ISO代號(hào)為111）。它是利用焊條與焊件之間建立起來(lái)的穩(wěn)定燃燒的電弧，使焊條和焊件熔化，從而獲得牢固的焊接接頭，原理如圖3-1。圖3-1 焊條電弧焊的原理1藥皮 2焊心 3保護(hù)氣 4電弧 5熔池 6母材 7焊縫 8渣殼 9熔渣 10熔池焊條電弧焊具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)焊接頭的裝配要求低、能在空間任何位置焊接，但對(duì)焊工技術(shù)要求高、勞動(dòng)條件差、生產(chǎn)效率低、焊接質(zhì)量依賴程度高等的特點(diǎn)。所以被廣泛應(yīng)用于造船、鍋爐及壓力容器的制造、機(jī)械制造、建筑

21、結(jié)構(gòu)、化工設(shè)備制造等工業(yè)領(lǐng)域。焊前準(zhǔn)備用氣割或碳弧氣刨加工坡口時(shí)，應(yīng)保證加工面的質(zhì)量，防止其表面凸凹不平，不合格的予以修磨，坡口表面不得有裂紋、夾渣、分層等缺陷，否則予以去除或修補(bǔ)。清除坡口及其兩側(cè)1020mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化皮等贓物。焊條應(yīng)按照規(guī)定的溫度烘干，入爐和出爐的溫度不應(yīng)過高，以防藥皮脆裂。焊接接頭形式、坡口和焊縫（1）接頭形式 用焊接方法連接的接頭成為焊接接頭常用的接頭形式有：對(duì)接接頭、搭接接頭、角接接頭、和T型接頭。選擇焊接接頭形式主要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并綜合考慮受力條件、加工成本等因素。（2）坡口 坡口是根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需要，在焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀并經(jīng)裝配后構(gòu)成

22、的溝槽。坡口形式取決于焊件接頭形式、焊件厚度以及對(duì)接頭質(zhì)量的要求，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T985-1988對(duì)此作了詳細(xì)的規(guī)定。 對(duì)接接頭是焊接結(jié)構(gòu)中最常見的接頭形式。根據(jù)板厚不同對(duì)接接頭常用的坡口形式有I形，Y形，X形，帶鈍邊U形等。角接接接頭和T形接頭的坡口形式可分為I形、帶鈍邊的單邊V形坡口和K形坡口等。（3）焊縫 焊縫是指焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分。按空間位置可分為平焊縫、橫焊縫、立焊縫及仰焊縫四種形式；按結(jié)合方式可分為對(duì)接焊縫、角焊縫及塞焊縫。按焊縫斷續(xù)情況可分為連續(xù)焊縫和斷續(xù)焊縫兩種形式。焊接工藝參數(shù)及選擇焊條電弧焊的焊接工藝參數(shù)包括：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電源種類和極性

23、、焊接層數(shù)等。焊接工藝參數(shù)選擇的正確與否，直接影響焊縫形狀、尺寸、焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率。（1）焊條直徑 焊條直徑指焊芯直徑。它是保證焊接質(zhì)量和效率的重要因素。焊條直徑的選擇一般根據(jù)焊件厚度選擇，還應(yīng)考慮接頭形式、施焊位置和焊接層數(shù)，對(duì)于重要的焊接結(jié)構(gòu)還要考慮焊接熱輸入的要求，一般情況，焊條直徑與焊件厚度之間關(guān)系的參考數(shù)據(jù)見表3-1。表3-1 焊條直徑與工件厚度之間的關(guān)系焊件厚度mm2 3 45 612 13焊條直徑mm 23.2445 46（2）焊接電源種類和極性的選擇 用交流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定性差。采用直流焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定、飛濺少，但電弧磁偏吹較交流嚴(yán)重。低氫型焊條穩(wěn)弧性差，通常必須采用直流焊

24、接電源，且一般來(lái)說(shuō)用反接，因?yàn)榉唇拥碾娀”日臃€(wěn)定。 （3）焊接電流的選擇 選擇焊接電流時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊條類型、焊件直徑、焊件厚度、接頭形式、焊接位置和層數(shù)等因素綜合考慮。焊接電流選擇不當(dāng)易造成未焊透、夾渣或咬邊、焊穿金屬飛濺等。對(duì)于一定的直徑的焊條有一個(gè)合適的電流范圍，可參考表2-2。表3-2 焊接電流和焊條直徑的關(guān)系焊接直徑mm456焊接電流A254040655080100130160210200270260300在相同焊條直徑的條件下，平焊電流可大一些，其它位置焊接電流應(yīng)小一些。相同條件下，堿性焊條的焊接電流比酸性焊條小10左右（4）焊縫層數(shù)的選擇 在焊接厚度較大時(shí)，往往要進(jìn)行多層焊，對(duì)于低

25、碳鋼和強(qiáng)度低的低合金鋼的多層焊時(shí)，焊層厚度不能太大，對(duì)于質(zhì)量要求高的焊縫，每層厚度不超過45mm。焊層厚度主要依據(jù)焊件厚度、焊條直徑、坡口形式和裝配間隙等來(lái)確定，可按下面公式估算：n=d式中, n為焊接層數(shù): 為焊接厚度(mm): d為焊條直徑(mm)。(5)電弧電壓與焊接速度 焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長(zhǎng)度來(lái)決定:電弧越長(zhǎng),電弧電壓越大；電弧越短，電壓越小。在焊接的過程中應(yīng)盡量使用短弧焊接。立焊、仰焊時(shí)，焊接電弧應(yīng)比平時(shí)更短，以利于溶滴的過渡。焊接應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝或焊接文件的要求進(jìn)行。焊接過程中，焊接速度應(yīng)該均勻適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時(shí)還要使焊縫寬度和余高符合設(shè)計(jì)的要求。

26、3.2 埋弧焊的簡(jiǎn)介及工藝分析埋弧焊是目前廣泛使用的一種生產(chǎn)效率較高的機(jī)械焊接方法。它與焊條電弧焊相比，雖然靈活性差一些，但焊接質(zhì)量好、效率高、成本低，勞動(dòng)條件好。3.2.1埋弧焊的原理及特點(diǎn) 埋弧焊（英文縮寫SAW，ISO代號(hào)為12），是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。是利用焊絲和焊件之間燃燒的電弧產(chǎn)生熱量，熔化焊絲、焊劑和母材而形成焊縫的。 焊接過程如圖3-2圖3-2 埋弧焊焊接過程1V型坡口 2焊道 3焊渣 4焊劑擋板 5接電源 6接自動(dòng)送絲裝置 7接焊劑漏斗 8焊劑輸入導(dǎo)管 9焊劑 10接電源11母材 12電極（焊絲或焊帶） 13引弧板14襯墊埋弧焊主要有生產(chǎn)率高、焊縫質(zhì)量好、焊接成

27、本低、勞動(dòng)條件好的優(yōu)點(diǎn)，有難以在空間位置施焊、對(duì)焊件裝配質(zhì)量要求高、不適合焊接薄板和短焊縫。它廣泛用于造船、鍋爐、化工容器、大型金屬結(jié)構(gòu)和工程機(jī)械等工業(yè)制造部門，是當(dāng)今焊接生產(chǎn)中普遍使用的焊接方法之一。 3.2.2焊前準(zhǔn)備檢查焊件坡口角度、鈍邊尺寸是否符合工藝文件的要求坡口面凸凹不平處應(yīng)打磨修補(bǔ)，有裂紋、分層等缺陷應(yīng)予清除。并清除破口及兩側(cè)各2030mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化物、熔渣和水分等有害物質(zhì)。也應(yīng)保證焊劑清潔粒度均勻，焊絲應(yīng)清除表面的油漬和銹斑等。 坡口的選擇由于焊件的厚度為40mm，厚度較大，坡口應(yīng)選擇雙V形、雙U形，雙Y形，必須保證能夠焊透。本設(shè)計(jì)所選的坡口形式如圖3-3。圖3-

28、3 雙Y形坡口焊接工藝參數(shù)及選擇埋弧焊工藝參數(shù)分為主要參數(shù)和次要參數(shù)。主要參數(shù)是指那些直接影響焊縫質(zhì)量和生產(chǎn)效率的參數(shù)，它們是焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲和焊劑的成分與配合、電流的種類及極性和預(yù)熱溫度等。對(duì)焊縫質(zhì)量產(chǎn)生有限或無(wú)多大的影響的參數(shù)稱為次要參數(shù)。厚板的工藝參數(shù)如下表3-3所示。表3-3 厚板多層焊接工藝參數(shù) 焊接層數(shù)焊絲直徑 (mm) 焊接電流(A)電弧電壓(V)焊接速度（m/h）第一、二層460070035372832 中間各層570080036382530 蓋面層665075038422832焊接工藝方法確定后，即可按照鋼材、板厚、和對(duì)接接頭的要求，選擇合適的焊劑和焊絲牌號(hào)

29、，對(duì)于厚板或窄間隙埋弧焊接頭，應(yīng)選擇能滿足接頭性能要求又具有良好工藝性和脫渣性的焊劑。常用埋弧焊焊劑與匹配的焊絲牌號(hào)如表3-4。表3-4 常用埋弧焊焊劑的用途及配用的焊絲焊劑類型焊劑型號(hào)成分類型用途配用焊絲適用電流類型使用前焙烘（b）熔煉型熔煉型HJ130無(wú)Mn高Si低F低碳鋼低合金鋼H10Mn2交直流2×250HJ131無(wú)Mn高Si低FNi基合金Ni基焊絲交直流2×250HJ150無(wú)Mn中Si中F軋輾堆焊H2Cr13直流2×250HJ151無(wú)Mn中Si中F奧氏體不銹鋼相應(yīng)鋼種的焊絲直流2×300HJ172無(wú)Mn低Si高F含Nb、Ti不銹鋼相應(yīng)鋼種的焊絲

30、直流2×400HJ173無(wú)Mn低Si高FMn、Al高合金相應(yīng)鋼種的焊絲直流2×250HJ230低Mn高Si低F低碳鋼低合金鋼H08MnA H10Mn2交直流2×250HJ250低Mn中Si中F低合金高強(qiáng)鋼相應(yīng)鋼種的焊絲直流2×350HJ251低Mn中Si中F珠光體鋼CrMo鋼焊絲直流2×350HJ252低Mn中Si中F15MnVH08MnMoA直流2×350HJ260低Mn高Si中F不銹鋼不銹鋼焊絲直流2×400HJ330中Mn高Si低F低碳鋼低合金鋼H10Mn2交直流2×350HJ350中Mn中Si中F低合金高強(qiáng)

31、鋼MnMo MnSi焊絲交直流2×400HJ351中Mn中Si中FMnMo合金鋼相應(yīng)鋼種的焊絲交直流2×400HJ430高M(jìn)n高Si低F低合金高強(qiáng)鋼H08AH08MnA交直流2×250HJ431高M(jìn)n高Si低F低碳鋼低合金鋼H08A交直流2×250HJ432高M(jìn)n高Si低F低碳鋼低合金鋼H08A交直流2×250HJ433高M(jìn)n高Si低F低碳鋼H08A交直流2×350燒 結(jié) 型SJ101堿性重要的低合金鋼H08MnA H08MnMoA交直流2×350SJ301中性低碳鋼鍋爐鋼H08MnAH08MnMoA交直流2×35

32、0SJ401酸性低碳鋼低合金鋼H08A交直流2×250SJ501酸性低碳鋼低合金鋼H08AH08MnA交直流2×350SJ502酸性低碳鋼低合金鋼H08A交直流2×300由于埋弧焊的電弧熱效率較高，焊縫及熱影響區(qū)的冷卻速度較慢，因此對(duì)于一般焊件結(jié)構(gòu)，板厚40mm以下的接頭可不預(yù)熱；厚度50mm以下的普通低合金鋼，如施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度在10以上，焊前也不必預(yù)熱；強(qiáng)度極限600MPa以上的高強(qiáng)鋼或其他低合金鋼，板厚20mm以上的接頭應(yīng)預(yù)熱100150。后熱焊后熱處理通常只用于低合金鋼厚板的焊接接頭。綜上所述，本設(shè)計(jì)將選擇埋弧焊工藝。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊的簡(jiǎn)介及工藝分

33、析二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊（簡(jiǎn)稱CO2焊，ISO代號(hào)為135），是利用CO2作為保護(hù)氣的熔化極電弧焊方法。它以CO2氣體作為保護(hù)介質(zhì)，使電弧及熔池與周圍空氣隔離，防止空氣中的氧、氮、氫對(duì)溶滴和熔池金屬的有害作用，從而獲得優(yōu)良的機(jī)械保護(hù)性能。3.CO2焊的特點(diǎn)和應(yīng)用CO2焊的成產(chǎn)率高、焊接成本低、焊接變形小、焊接質(zhì)量高、操作簡(jiǎn)便和使用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，并且有飛濺率較大和焊縫表面成型差、抗風(fēng)能力差、不能焊接容易氧化的有色金屬和很難使用交流電源焊接的缺點(diǎn)。CO2焊主要用于焊接低碳鋼及低合金鋼等黑色金屬，焊縫要求不高的不銹鋼焊件，還可以用于耐磨零件的堆焊、鑄鋼件的焊補(bǔ)以及電鉚焊。目前CO2焊已在汽車制、機(jī)車

34、和車輛制造、化工機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、礦山機(jī)械等部門得到了廣泛的應(yīng)用。3.焊前準(zhǔn)備檢查焊件坡口角度、鈍邊尺寸是否符合工藝文件的要求坡口面凸凹不平處應(yīng)打磨修補(bǔ)，有裂紋、分層等缺陷應(yīng)予清除。并用氧乙炔火焰清除破口及兩側(cè)各2030mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化物、熔渣和水分等有害物質(zhì)，焊絲應(yīng)清除表面的油漬和銹斑等。3.3.3坡口的選擇由于焊件的厚度為40mm，厚度較大，坡口應(yīng)選擇雙Y形，必須保證能夠焊透。坡口形式如圖3-4。圖3-4 雙Y形坡口 焊接工藝參數(shù)及選擇在CO2焊中，為了獲得穩(wěn)定的焊接過程，溶滴的過渡通常有兩種形式，即短路過渡和細(xì)滴過渡。短路過渡在我國(guó)應(yīng)用最為廣泛，由于本設(shè)計(jì)高壓蒸汽鍋爐的板厚為4

35、0mm，應(yīng)選用短路過渡。短路過渡CO2焊的特點(diǎn)是電弧電壓比較低，焊接電流比較小。溶滴細(xì)小而過渡頻率高，電弧非常穩(wěn)定，飛濺小，焊縫成形美觀。主要用于焊接薄板及全位置焊接。焊接薄板時(shí)生產(chǎn)率高，變形小，焊接操作容易掌握，對(duì)焊工技術(shù)水平要求不高。因而短路過渡得到廣泛應(yīng)用。（1）電弧電壓與焊接電流 為了實(shí)現(xiàn)短路過渡，電弧電壓必須選取在1725V范圍內(nèi)。焊接電流則根據(jù)焊絲直徑來(lái)選擇。對(duì)于不同的焊絲直徑，實(shí)現(xiàn)細(xì)滴過渡的焊接電流與電壓是不同的。表3-5列出了不同直徑焊絲選用的焊接電流與電弧電壓。在一定焊絲直徑下，選用較大的焊接電流，就要匹配較大的焊接電弧電壓。合適的電流與電壓的范圍如圖3-5所示。因?yàn)殡S著焊接

36、電流增大，電弧對(duì)熔池金屬的沖刷作用增加，勢(shì)必惡化焊縫的成形。只有相應(yīng)地提高電弧電壓，才能減弱這種沖刷作用。表3-5 不同直徑焊絲選用的焊接電流與電弧電壓焊絲直徑/mm電弧電壓/V焊接電流/A171930701821501001822701201923902002226140300焊接電流/A圖3-5 合適的電弧電壓和焊接電流（2）焊接速度 在其他條件不變的情況下，焊接速速減小時(shí)，單位長(zhǎng)度上填充金屬的熔敷量增加，使溶深有所減小焊縫寬度增加。焊接速度過慢，則引起過熱，焊縫組織粗大，甚至燒穿。焊接速度的提高，熔池深度和焊縫寬度則減小。焊接速度過快，會(huì)引起焊縫兩側(cè)咬邊或產(chǎn)生氣孔、未焊透等缺陷。細(xì)滴過渡

37、CO2焊的焊接速度較高，與同樣直徑焊絲的埋弧焊相比，焊接速度高0.51倍。常用的焊接速度為2036m/h。（3）焊絲伸出長(zhǎng)度和焊絲直徑 焊絲直徑的選擇，應(yīng)根據(jù)工件厚度，施焊位置而確定。焊絲伸出長(zhǎng)度越長(zhǎng)，電阻熱越大，焊絲熔化速度也越快，但保護(hù)效果差，焊絲伸出長(zhǎng)度過小時(shí)，噴嘴至工件的距離減小，易被堵塞，一般焊絲伸出長(zhǎng)度為焊絲直徑的10倍，約為515mm。（4）保護(hù)氣流量 應(yīng)選用較大的氣體流量來(lái)保證焊接區(qū)的保護(hù)效果。保護(hù)氣流量與焊接電流有關(guān)，在200A以下的薄板焊接時(shí)氣體流量為1015L/min。通常在200A以上的厚板焊接時(shí)氣流量為1525L/min。（5）電源極性 電源極性一般采用直流反極性，因

38、為反極性接法飛濺小，電弧穩(wěn)定，成行較好；同時(shí)焊縫焊氫量低，熔池深度大。CO2焊接時(shí)容易出現(xiàn)的問題合金元素?zé)龘p、氣孔和飛濺是焊中的三個(gè)主要問題。（1）合金元素?zé)龘p 在焊接過程中，電弧高溫氧化作用會(huì)使Fe、Si、Mn和C等合金元素?zé)龘p，在電弧中，Ni、Cr、Mo過渡系數(shù)最高，燒損最少。Si、Mn的過渡系數(shù)則較低，因?yàn)樗鼈冎械南氘?dāng)一部分要耗于熔池中的脫氧。Al、Ti、Nb等元素的過渡系數(shù)更低，燒損比Si、Mn還要多。（2）氣孔 CO2焊時(shí)，由于熔池表面沒有熔渣的覆蓋，CO2氣流又有冷卻作用，而熔池凝固快。如果焊接材料或焊接工藝處理不當(dāng)，可能會(huì)出現(xiàn)CO氣孔、氮?dú)饪缀蜌錃饪?。CO氣孔是由于C與Fe反應(yīng)產(chǎn)

39、生的CO氣體來(lái)不及逸出而產(chǎn)生的?？捎煤凶銐蛎撗鮿┣液剂康偷暮附z或在工藝上用較大的熱輸入的焊接參數(shù)的措施來(lái)防止。氮?dú)饪?是由于在熔池冷卻過程中氮?dú)鉀]有及時(shí)逸出而形成的?？赡艿脑蛴校篊O2保護(hù)氣體的純度不夠，CO2氣體的流量過小，噴嘴被飛濺物堵塞，噴嘴與焊件之間的距離過大或焊接場(chǎng)有側(cè)向風(fēng)。防治措施有:選用較純的，焊接時(shí)采用適當(dāng)?shù)暮附託怏w流量參數(shù)，檢查氣路是否有漏氣或堵塞，增加室外焊接的防風(fēng)措施。 氫氣孔氫氣孔的產(chǎn)生原因是熔池在高溫時(shí)溶入了大量的氫氣，再結(jié)晶過程中又不能充分的排除，留在焊縫金屬中的為氣孔。氫氣孔產(chǎn)生的原因有：焊件、焊絲表面有油污及鐵銹，CO2氣體中含有水分。防止的措施有：出去焊

40、件及焊絲上面的鐵銹、油污及其他雜質(zhì)，更要注意CO2氣體中的含水量，因?yàn)樗且饸錃饪椎闹饕?。?）飛濺 飛濺是CO2焊最主要的缺點(diǎn)，它產(chǎn)生的原因：氣體爆炸、電弧斑點(diǎn)壓力、短路過渡時(shí)由于液態(tài)小橋爆斷或焊接參數(shù)選擇不當(dāng)。防治措施有:選擇正確的焊接電流和焊接電壓；焊的飛濺率與電流的關(guān)系如圖9所示。焊絲的伸出長(zhǎng)度越長(zhǎng)，飛濺率就越大，所以在保證不堵塞噴嘴的情況下，盡可能的縮短焊絲的伸出長(zhǎng)度；在細(xì)滴過渡時(shí)，CO2中加入Ar氣，改變了純CO2氣體的物理性質(zhì)，隨著Ar氣比例的增加，飛濺率逐漸減??；采用低飛濺率的焊絲。焊接電流/A圖3-6 CO2焊飛濺損失與電流的關(guān)系1 短路過渡區(qū) 2混合過渡區(qū) 3細(xì)滴過渡

41、區(qū) 4 高壓蒸汽鍋爐焊接時(shí)容易出現(xiàn)的問題及防止措施焊接是壓力容器焊接過程中一道重要工序 ，只要有焊接的地方，就有出現(xiàn)焊接缺陷的可能性。焊接缺陷不僅給生產(chǎn)帶來(lái)許多麻煩，而且也可能帶來(lái)災(zāi)難性的事故，造成巨大的損失。本設(shè)計(jì)主要用采用埋弧焊，因此必須重視壓力容器的焊接裂紋、氣孔等缺陷，否則造成的損失將不可估量。4.1 焊接裂紋4 焊接冷裂紋由國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（W）碳當(dāng)量計(jì)算公式：CE=C+Mn/6+ (Cr+Mn+V)/5+(Cr+ Ni)/15()計(jì)算出13MnNiMoNbR的含碳量為0.573說(shuō)明有一定的冷裂傾向，需要采取必要的工藝措施。防止冷裂紋的措施：(1)應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)焊接材料超低氫、高強(qiáng)高韌性的焊

42、接材料。 (2)焊前預(yù)熱 焊前預(yù)熱可以降低冷卻速度，從而改善接頭組織，降低拘束應(yīng)力，并有利于氫的析出，可有效的防止冷裂紋。(3)控制線能量 線能量的增加可以降低冷卻速度，從而降低冷裂傾向。(4)焊后熱處理 可以降低和消除殘余應(yīng)力、消除擴(kuò)散氫、改善組織等作用。4焊接結(jié)晶裂紋結(jié)晶裂紋是熱裂紋的一種表現(xiàn)形態(tài)，它是焊縫金屬在結(jié)晶過程中處于固相線附近的溫度范圍內(nèi)，由于凝固金屬的收縮，而此時(shí)殘余的液相又不充足，在承受拉伸應(yīng)力時(shí)，就會(huì)造成沿晶界的開裂。它主要產(chǎn)生在含雜質(zhì)較多的碳鋼焊縫中，特別是含S,P,C,Si較多的碳鋼及低、中合金鋼焊縫中，以及單相奧氏體鋼、鎳基合金及某些鋁合金的焊縫中。部位通常在焊縫金屬

43、上，也有少數(shù)在焊接熱影響區(qū)。結(jié)晶裂紋是沿焊縫樹枝狀交界處發(fā)生和發(fā)展的，因此焊縫結(jié)晶過程中的晶界是薄弱環(huán)節(jié)。因?yàn)樵诤缚p結(jié)晶過程中，先結(jié)晶的金屬比較純，后結(jié)晶的金屬含雜質(zhì)較多。焊縫中的雜質(zhì)富集在晶粒的周界，而且它們的熔點(diǎn)都較低，在鋼中易形成低熔點(diǎn)共晶，如FeS一Fe(熔點(diǎn)98890 ), P, Si也易在鋼中形成低熔點(diǎn)共晶。這些低熔點(diǎn)共晶在焊縫金屬的結(jié)晶過程中，被排擠到晶粒的交界處，而形成晶粒之間的“液態(tài)薄膜”，由于先凝固的焊縫的金屬收縮而使后冷卻的焊縫中心區(qū)域受到了一定的拉伸內(nèi)應(yīng)力，這時(shí)焊縫中的液態(tài)薄膜就會(huì)被拉伸而形成結(jié)晶裂紋。因此，液態(tài)薄膜是產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的根本因，而拉伸應(yīng)力是產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的必要

44、條件之一。防止結(jié)晶裂紋產(chǎn)生的措施1 冶金方面(1) 控制焊縫中有害雜質(zhì)的含量在被焊金屬和焊絲中應(yīng)該限制S, P含量<0.03%0.04%。對(duì)于焊接低碳鋼和低合金鋼用的焊絲其含C0.12%。在焊高合金鋼時(shí)，S、P<0.03%，C<0.03%。(2) 適當(dāng)調(diào)整焊縫的化學(xué)成分，控制易熔點(diǎn)共晶的數(shù)量，因易熔點(diǎn)共晶數(shù)量超過一定時(shí)，有“愈合”裂紋作用。(3) 改善金屬的一次結(jié)晶現(xiàn)在普遍采用的方法是在焊縫金屬中過渡些可以細(xì)化晶粒的合金 ，如鉬、釩、鈦、妮、鋯、鋁等，以提高抗裂性。在焊接鉻、鎳、奧氏體不銹鋼時(shí)，為了提高其抗裂性，希望得到，十雙相組織的焊縫，而相一般控制在5%左右為好。2 接頭

45、形式接頭形式不同，使每種接頭的散熱條件、結(jié)晶特點(diǎn)也不同，最終反應(yīng)在接頭上，產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的傾向也不一樣。如:堆焊和熔焊較淺的對(duì)接接頭，其焊縫抗裂性比較好;熔深大的對(duì)接接頭和各種角接頭(包括搭接頭、丁字接頭和外角接頭焊縫等)，其抗裂性就較差。因?yàn)檫@些焊縫所受的應(yīng)力剛好作用在焊縫的結(jié)晶面上，由于這個(gè)面上晶粒之間的聯(lián)系比較弱，又是聚積雜質(zhì)的地方，所以易產(chǎn)生裂紋。3 焊接工藝和規(guī)范適當(dāng)提高預(yù)熱溫度To和適當(dāng)增加線能量q/v，就可減少金屬的變形率e/t，從而降低結(jié)晶裂紋的傾向。4 焊接順序同樣的焊接方法和焊接工藝材料，由于焊接順序不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生較大的結(jié)晶裂紋的傾向，所以合理安排焊接順序的原則，就是盡量使大

46、多數(shù)焊縫能夠在比較小的剛度下焊接，也就是使每條焊縫都有收縮的可能性，在設(shè)計(jì)焊縫結(jié)構(gòu)時(shí)，就應(yīng)該考慮減小接頭的剛度或拘束度。4.2 氣孔在埋弧自動(dòng)焊中，由于焊劑潮濕，接頭部分未清理干凈，焊劑里中存在垃圾等原因，會(huì)使焊縫中產(chǎn)生氣孔。氣孔的產(chǎn)生會(huì)使焊縫的力學(xué)性能，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，達(dá)不到要求，所以必須嚴(yán)格控制工藝，把氣孔的產(chǎn)生因數(shù)控制在合理的范圍。4氣孔的產(chǎn)生因素：1）接頭未清理干凈。2）焊劑潮濕。3）焊劑中混有垃圾。4）焊劑覆蓋層厚度不當(dāng)，或焊劑斗堵塞。5）電壓過高。防止措施1)接頭必須清理干凈。2)焊劑按規(guī)定烘干。3)焊劑必須經(jīng)過過篩、吹灰、烘干。4)調(diào)節(jié)焊劑覆蓋厚度，疏通焊劑斗。5)調(diào)節(jié)電壓，使電壓

47、合適。4.3 咬邊咬邊會(huì)使焊縫的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度嚴(yán)重降低，產(chǎn)生應(yīng)力集中，裂紋的起點(diǎn)源。因此必須嚴(yán)格杜絕這種現(xiàn)象。產(chǎn)生咬邊的原因有以下幾種情況：1）焊絲位置不當(dāng)，或角度不正確。2）焊接參數(shù)選擇不當(dāng)，焊接電壓過高。防止措施1）調(diào)整焊絲的位置和角度，使焊絲盡量對(duì)中。2）調(diào)整焊接電壓，使電壓，電流和焊接速度匹配。4.4未熔合產(chǎn)生的原因1）焊絲未對(duì)準(zhǔn)。2）焊縫局部彎曲過度。防止措施1）調(diào)整焊絲。2）精心操作。4.5 未焊透產(chǎn)生的原因1）焊接參數(shù)選擇不當(dāng)。2）坡口不合適。3）焊絲未對(duì)準(zhǔn)。防止措施1）調(diào)整焊接參數(shù)，使電流和電壓匹配。2）修正坡口。3）調(diào)節(jié)焊絲，使焊絲對(duì)中。4.6 組裝誤差變形壓力容器殼體組裝時(shí)由于錯(cuò)

48、口或不直度誤差等超標(biāo)所產(chǎn)生的變形，稱組裝變形。其預(yù)防措施如下：(1)殼體組裝應(yīng)使用定位卡具，直徑較大、厚度較薄的殼體，組裝時(shí)筒節(jié)還要加支撐，嚴(yán)格限制殼體對(duì)接邊的錯(cuò)口。(2)殼體臥式組裝應(yīng)在托輥上進(jìn)行，并用直線檢查其不直度。(3)分段預(yù)制的壓力容器，安裝時(shí)要設(shè)定位卡具，并用經(jīng)緯儀檢查其不直度。4.7 焊接變形焊接工藝是容器焊接的技術(shù)要求和操作規(guī)定，包括:采用的焊接方法、焊接坡口、焊條種類及直徑，焊接工藝參數(shù)、焊接順序、焊道層數(shù)、焊前和焊后的處理、焊接環(huán)境要求以及防變形、反變形措施等。根據(jù)壓力容器和大型部件的焊接條件和焊接量，預(yù)先分析焊接將要產(chǎn)生的變形大小和形態(tài)，有針對(duì)性地制定的控制措施:(1)對(duì)

49、多焊道的大型壓力容器，例如球形容器，應(yīng)先組裝聯(lián)結(jié)成整體后再進(jìn)行焊接，焊接應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行，并要遵守規(guī)定的焊接順序。(2)對(duì)壓力容器，特別對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓力容器的組焊，要采取合理的組裝順序和焊接防變形措施，確保其制造中不變形。(3)反變形措施:根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或推算，預(yù)先在焊接件上向焊接變形相反的方向給以變形，焊接后這個(gè)預(yù)變形量剛好得到抵消，具體做法是:壓力容器筒節(jié)的縱縫對(duì)接處兩端頭壓弧時(shí)，在發(fā)生焊接變形方向的相反向留出反變形量；組合式瓣形封頭和過渡段模具尺寸考慮抵消焊接變形的反變形量。5 擬定焊接工藝13MnNiMoNbR鋼是在正火+回火狀態(tài)下使用的，綜合力學(xué)性能和焊接性都比較好。為了保證焊接質(zhì)量，防止焊

50、接裂紋或熱影響區(qū)性能下降，從焊前準(zhǔn)備到焊后熱處理的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行嚴(yán)格控制。5.1 擬定焊接工藝5 接頭與坡口的設(shè)計(jì) 合理的接頭設(shè)計(jì)應(yīng)使應(yīng)力集中系數(shù)盡可能小，且具有好的可焊到性，并便于焊后檢驗(yàn)。為此，應(yīng)避免將焊縫布置在斷面突然變化的部位，并考慮施焊方便，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)接焊縫比角焊縫更合理，因?yàn)楹笳邞?yīng)力集中系數(shù)大，并有明顯的缺口效應(yīng)。同時(shí)對(duì)接焊縫更便于進(jìn)行射線或超聲波探傷。坡口形式以U形或V形為佳，且應(yīng)保證焊縫與母材交界處平滑過渡?？紤]到V坡口由于焊接填充量大，焊接效率低，并且焊后將產(chǎn)生應(yīng)力集中和邊緣應(yīng)力，板厚=40mm，所以采用雙Y形坡口。5 坡口制備當(dāng)采用火焰切割13MnNiMoNbR鋼時(shí),

51、應(yīng)預(yù)熱100,切割邊緣進(jìn)行表面磁粉探傷。采用碳弧氣刨清根或清理缺陷時(shí),應(yīng)將工件預(yù)熱150以上,并清除坡口及兩側(cè)各2030mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化物、熔渣和水分等有害物質(zhì)。角向磨光機(jī)修磨焊口表面的焊渣以及飛濺物。坡口表面進(jìn)行PT檢查。組焊環(huán)焊縫時(shí)，對(duì)丁字口處進(jìn)行PT探傷檢查，確定無(wú)缺陷方可進(jìn)行焊接。焊接方法的選擇 厚壁壓力容器的焊接一般采用手工電弧焊，多采用單絲或雙絲埋弧焊，有時(shí)也采用窄間隙焊。用氣保焊打底，成本是高，雖然它不用清渣，節(jié)省了勞動(dòng)力，但是它極易產(chǎn)生氣孔等缺陷。但是采用手工電弧焊易產(chǎn)生夾渣等缺陷，然后可以用碳弧氣刨清根，所以還是選擇手工電弧焊比較劃算的。由于埋弧焊生產(chǎn)率高、焊接質(zhì)

52、量好、焊接成本低，勞動(dòng)條件好，能很好的焊接厚鋼板。由于母材13MnNiMoNbR鋼的厚度為40mm為中厚度鋼板，鋼種為低合金鋼，具有良好的焊接性，采用手弧焊和埋弧焊都不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的焊接缺陷。所以本工藝采用手工電弧焊打底，并用埋弧焊填充和蓋面的焊接方法進(jìn)行焊接5.1.4 焊材的選用選擇焊接材料最重要的原則就時(shí)保證焊縫金屬的性能，使之滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求，從而保證產(chǎn)品在服役中正常運(yùn)行。熱軋及正火鋼主要用于制造受力構(gòu)件，要求焊接接頭具有足夠的強(qiáng)度，適當(dāng)?shù)那鼜?qiáng)比，足夠的韌性和低的時(shí)效敏感性，即具有與產(chǎn)品技術(shù)條件相適應(yīng)的力學(xué)性能。采用手工電弧焊打底，焊條為J6074mm；埋弧焊時(shí)，選擇焊絲還應(yīng)考慮融合比和

53、焊劑對(duì)焊縫成分的影響，用埋弧焊繼續(xù)進(jìn)行填充、蓋面，焊絲H08Mn2MoA4mm，焊劑SJ101。氣保焊和埋弧焊用的焊絲要嚴(yán)格清理，焊絲表面的油、銹及拔絲用的潤(rùn)滑劑都要清理干凈，以免污染焊縫產(chǎn)生氣孔。焊劑在使用前須在350×2h條件下焙烘。5.1.5 焊接工藝參數(shù) 在焊接時(shí)，焊接參數(shù)的選用直接影響到接頭的性能。為了防止熱影響區(qū)脆化和產(chǎn)生冷裂紋，所選線能量應(yīng)保證冷卻速度在最佳范圍內(nèi)。實(shí)際生產(chǎn)中確定線能量的步驟是，首先通過實(shí)驗(yàn)確定所焊鋼材保證韌性的最大線能量，然后根據(jù)用此線能量焊接時(shí)的冷裂紋傾向確定是否需要預(yù)熱。焊接工藝具體參數(shù)如下：（1）打底焊手工電弧焊接參數(shù)：焊條直徑4mm，直流反接，

54、焊接電壓2123V，焊接電流160180A，焊接速度59cm/min，線能量22KJcm。（2）填充焊埋弧焊的焊接參數(shù)：中間層焊接時(shí)：焊絲直徑4mm，焊接電流700750A，焊接電壓3436V，焊接速度3638cm/min，線能量3440KJcm。蓋面焊接時(shí)：焊絲直徑4mm，焊接電流750800A，焊接電壓3638V，焊接速度3436cm/min，線能量3642KJcm。 焊接順序焊接時(shí)，應(yīng)先焊完里側(cè)，由于用CO2焊打底所以不用清根，然后再焊外側(cè)，應(yīng)保證焊接時(shí)的層間溫度在150250范圍內(nèi)，然后按照焊接工藝卡片上的順序進(jìn)行焊接，并保證焊縫的致密性和全焊性。 焊前預(yù)熱 焊前預(yù)熱是防止冷裂紋，改善接頭性能的主要措施。預(yù)熱溫度受母材強(qiáng)度、焊條類型