00cr19ni13mo3空气储罐外壳焊接生产工艺设计(编辑修改稿)

00cr19ni13mo3空气储罐外壳焊接生产工艺设计(编辑修改稿)内容摘要：

参数包括电源极性、焊丝直径、电弧电压、焊接电流、焊接速度等。 （一）电源极性 埋弧自动焊焊接钢时应采用直流反接。 （二） 焊丝直径 埋弧自动焊的焊丝直径一般可根据板厚选择。 空气储罐中北大学课程设计说明书 第 10 页 共 29 页 的壁厚为 12mm可选 Ф 的焊丝。 （三）电弧电压和焊接电流 对于一定直径的焊丝来说，在埋弧自动焊中，采用较低的电弧电压，较小的焊接电流焊接时 ，焊丝熔化所形成的熔滴把母材和焊丝连接起来，呈短路状态称为短路过渡。 大多数 埋弧自动 焊工艺都采用短路过渡焊接。 当电弧电压较高、焊接电流较大时，熔滴呈小颗粒飞落称为颗粒过渡。 综上所述， 其焊接工艺参数如表 41 所示。 表 41 埋弧自动焊工艺参数 焊接方法 焊丝牌号及规格 /mm 焊接电流 /A 电弧电压 /V 极性 焊接速度 /（ m/h） SAW H08Mn2SiAФ 900 40 直流反接 36 （ 2）角接焊缝试件的制备 采用埋弧自动焊 焊接， 如图 42 所示。 其工 艺参数见表 42。 表 42 埋弧自动焊工艺参数 坡口形式 焊丝直径/mm 焊接电流/A 焊接电压/V 焊丝 焊接速度 m/h 电流极性 单边 V 型 600 35 H08Mn2SiA 30 直流反接 图 42 角接试件 中北大学课程设计说明书 第 11 页 共 29 页 焊接试件试验方法 拉伸试验 金属拉伸实验是测定金属材料力学性能的一个最基本的实验，是了解材料力学性能最全面，最方便的实验。 按 GB/T 22820xx 规定对试件 进行拉伸强度试验，如图 43 所示。 图 43 拉伸试件 冲击试验 将试样置于低温槽的均温区冷却到 45℃ 后，保温足够长的一段时间，然后将试样取出进行冲击试验。 使用液体冷却介质，保温时间不得少于 5min。 试样移出冷却介质至打断的时间不超过 5s，如超过 5s则应将试样放回冷却介质重新冷却，保温，再进行试验。 采用摆锤冲击试验，其示意图如图 44 所示。 图 44 摆锤冲击试验 中北大学课程设计说明书 第 12 页 共 29 页 工 艺评定试验分析 （ 1）无损探伤 试验试板焊后经射线探伤，均末发现焊接缺陷。 （ 2）接头力学性能 根据接头力学性能试验的结果，其接头强度、塑性均能满足规定的标准值。 （ 3）接头冲击韧性 试验结果表明，焊缝金属的 45℃却贝冲击值可以达到规定标准，热影响区 45℃却贝冲击值比规定的标准值要高得多，其冲击值完全可以满足 00Cr19Ni13Mo3 奥氏体不锈 钢的标准。 熔合线的冲击值所反映的是焊缝或热影响区的冲击韧性。 可以认为，只要是热影响区尤其是焊缝金属的冲击韧性解决好了，熔合线的冲击韧性应该能获得较为满意的结 果。 （ 4）根据试验可以看出，焊接接头无淬硬组织。 接头的硬度分布是正常的。 调质钢焊接后，如不再进行调质处理，则热影响区的软化将成为调质钢焊接的一个重要问题， 而 00Cr19Ni13Mo3 奥氏体不锈钢的焊接接头并无软化现象。 焊接工艺参数的选择 从防止冷裂纹出发，要求冷却速度慢为佳，但对防止脆化来说，却要求冷却较快为好，因此应该确定兼顾两者的冷却速度范围。 这个范围的上限取决于不产生冷裂纹，下限取决于热影响区不出现脆化的混合组织。 但在焊接厚板时，即使采用了大的线能量，冷却速度往往还是超过了它的上限，这就 必须通过预热来使冷却速度降到低于不出现裂纹的极限值。 因此，正确选择线能量和预热这两个参数使保证不出现裂纹和脆化的关键。 ① 焊接线能量 如果焊接线能量较大，使得热影响区的晶粒粗大，则焊缝中的柱状晶也粗大，焊接线能量大，必然会引起结晶时的冷却速度较慢，最高加热温度 Tm 升高和 Ac3 以上停留的时间长。 线能量较小，焊速过快，焊工操作困难，而且易产生夹渣等焊接缺陷，所以焊接线能量一般应以 8～ 12kJ/cm 为宜。 ② 预热温度 预热主要希望它能降低马氏体转变时 的冷却速度 ，通过马氏体的 自回 火作用来提高抗裂性能。 ③ 焊后热处理： 考虑到 00Cr19Ni13Mo3 钢调质时的回火温度为 640～ 660℃，所以焊后退火处理温度，只能是 600℃左右。 设计技术要求 ，焊条型号为 J422，图中未标明焊接接头形式与尺中北大学课程设计说明书 第 13 页 共 29 页 寸按 GB98588《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊逢坡口的基本形式与尺寸》进行。 在堆放、运输和起吊过程中应采取有效措施防止变形。 ，罐体外表面刷二遍底漆 环氧 树脂漆，二遍面漆 聚氨酯面漆 ,涂层厚度参照国家标准规定执行。 5． 工艺方案的选择 本次设计的空气储罐，其主体部分由封头、筒体和支座，筒体上连接有接管，接管与法兰连接。 由此可以确定其制造工艺方案如下： ，可采用锻、焊、机加工等手段，零件制造完成后，需要进行尺寸、质量等检验。 ，可以采用必要的装配夹具等。 装焊完成后，需要进行无损检验，可以采用 100%射线探伤或 100￥超声波探伤且加 70%射线探伤复检。 产品生产的工艺流程图： 筒节制造工艺 封头制造工艺 总装配焊接工艺 钢板复检 预处理 下料 边缘加 工 卷制 纵缝装配 焊接 矫圆 加热 压制 二次切割 边缘加工 焊接 拼接焊缝装配 下料 预处理 钢板复检 附件装配焊接 环缝焊接 筒节间或筒节与封头装配 X 射线检验 包装出厂 水压试验 消除应力热处理 压缩空气储罐制造的工艺流程图 中北大学课程设计说明书 第 14 页 共 29 页 5． 1 筒节的制造 工艺流程如下： 1. 钢板复检：对钢板进行复检，内容包括钢的化学成分、各种力学性能、表面缺陷及外形尺寸（主要是厚度）的检验。 一般采用抽检法，抽检的百分比15%。 ：复检合格后对钢板进行矫正。 矫正后对钢板进行喷丸、喷漆等表面处理。 原理：将淬硬钢丸 (一般应用锰钢丸 ,直径为 ,硬度为 HRC4750),以压缩空气喷出或离心式喷丸机借离心力甩到金属表面 , 利用钢丸对金属表面的冲击作用使零件表面硬化。 钢丸冲击金属表面 :第一使零件表面生成 深的硬化层 , 增加零件表面对塑性变形和断裂的抵抗能力 ,并使表层产生压应力 ,提高其疲劳强度。 第二使零件表面上的缺陷和由于机械加工所带来的损伤减少 , 从而降低应力集中。 ：划线前应展开，可采用计 算展开法。 具体展开公式如下： L=π（ Dg+δ） +S 式中 L筒节毛坯展开长度（ mm） Dg容器公称直径（ mm） δ 容器壁厚（ mm） S加工余量（包括切割余量、刨边余量和焊接收缩量等）（ mm 两侧均需刨边，则取 10～ 15mm。 筒体展开后，其实就是一块矩形金属板。 毛坯宽度为筒节的长度，其大小取决于原材料的宽度和容器上焊缝的分布情况（焊 缝不允许十字交叉）。 注意，毛坯实际宽度也要包括加工余量 S。 经查阅资料及计算，如图 51 所示，取划线尺寸为 5700 3450（长度宽度）的坯料。 图 51 钢板划线 尺寸 5700 3450 ：采用气体火焰切割。 中北大学课程设计说明书 第 15 页 共 29 页 ：采用刨边机进行钢板的直线边缘加工和开坡口，加工精度高，坡口尺寸准确。 ：采用对称式三辊卷板机来卷制钢板。 （ 1）预弯 采用对称式三辊卷板机弯卷钢板时，钢板两端各有一平直段无法弯卷。 为使钢板都能弯曲成同一曲率，在卷板前要先将其两端弯曲成 所需要的曲率，称为预弯。 如图 52 图 52 预弯 本次设计利用压力机预弯。 受模具长度限制，板料的压弯需逐段进行，且在压制过程中需要随时用样板检查曲率半径的大小，以保证成形尺寸满足要求。 （ 2）对中 板料预弯后，放入卷板机上下辊之间进行辊卷前必须使板料的母材与辊的轴线平行，使板料的纵向中心线与辊的轴线保持相互垂直，即对中，其目的是防止钢板在滚卷过程中产生扭斜变形。 （ 3）卷圆 钢板对中后，即可用上辊压住板料并使之产生一定弯曲，开动机床进行滚卷。 每滚卷一次行程，便适当下调上辊一次，这样经过多次滚卷 就可将板料弯曲成所要求的曲率。 在滚卷过程中要注意：随时用卡样板测量，看是否达到曲率要求，不可过卷量太多，因为过卷要比曲率不足难以修正，且易使金属性能变坏。 在冷卷时要考虑到回弹的影响，必须施加一定的过卷量。 当卷制达到曲率要求时，还应在此曲率下多卷几次，以使其变形均匀和释放内应力，减少回弹。 00Cr19Ni13Mo3 钢回弹量较大，需要在最终成形之前进行一次退火。 如图 53 中北大学课程设计说明书 第 16 页 共 29 页 图 53 卷圆 7．纵缝装焊：筒节的装配一般在 V 形铁或焊接滚轮上进行。 带Ⅱ铁的螺旋压紧器和斜楔式压紧器可以防止错边，螺旋拉紧器可以调整间 隙。 通过采用夹具保证纵缝边缘齐整，且沿着整个长度方向上间隙均匀一致后，可进行定位焊。 定位焊时，焊点要有一定尺寸，且焊点间距 300mm。 如图 54 图 54 纵缝装焊 表 51 筒节纵缝焊接工艺参数 焊接方法 焊丝牌号及规格 /mm 焊接电流 /A 电弧电压 /V 极性 焊接速度 /（ m/h） SAW H08Mn2SiAФ 900 40 直流反接 36 8．矫圆：焊接结束后，在卷 板机上进行矫圆，大致可分三个步骤。 （ 1）工件放入卷板机上辊之后，根据计算，将上辊调至所需要的最大矫正曲率的位置进行加载。 （ 2）使工件在矫正曲率下多次滚卷，并着重于焊缝区的矫正，使圆筒曲率均匀一致。 经测量，直到合乎要求为止。 （ 3）逐渐卸除载荷，并使工件在逐渐卸除载荷的过程中多次滚卷。 9．无损检验：焊缝进行 X 射线局部无损探伤，探伤长度分。