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1、材料成型及掌握工程 焊接课程设计说明书材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书1 前言本次课程设计主要是尾气回收塔外壳的焊接生产工艺设计，包括材料的焊接性分析、焊接工艺方案分析及工艺评定、确定焊接结构生产工艺流程、确定产品外壳主要零件的加工工艺及检验、绘制焊接结构简图、确定部件的装焊工艺等；通过设计，初步把握依据产品图样及技术要求制定焊接工艺规程的方法、焊 接工艺设计的步骤，提高分析焊接生产实际问题、解决问题的才能；2 焊接生产工艺性分析 2.1 焊接结构工艺性审查产品图样结构审查此次设计的设备为尾气回收塔壳 体，筒体直径800mm，容器总长9292mm ，壁厚 8mm ；由图 2-1 可知：筒体
2、之间通过容器法兰螺栓连接， 筒体左端接椭圆形封头，筒体上有接管， 筒体右端连接件整体参加固定；图 2-1 尾气回收塔壳体结构图主要加工手段为焊接，此外仍采纳冲压、卷弯、机加工等辅助工艺；焊接方法采纳 CO2 气体爱护焊，接头形式为对接、角接；2.1.2 产品技术特性及检验要求尾气回收塔壳体技术特性如表2-1 所示：表 2-1 尾气回收塔壳体技术特性表设计压 力 常压 设计温 度 常温 物料名 称 碳化尾 氨、母 液 第 1 页 共 26 页 物料特 性 刺激性 焊缝系 数 0.7 试验压 力 盛水试 漏 容量/ m3 4.5 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书本设备按NB/T47003-20
3、21 钢制焊接常压容器和HG20652-1998 塔器设 计技术规定进行制造、试验及验收；焊缝进行X射线局部无损探伤，探伤长度分别不少于纵缝长度的10%，质量评定按JB/T 4730.2-2005 承压设备射线检测达 到级为合格；角焊缝按JB/T 4730.1-2005进行磁粉探伤；塔节两端法兰密封面 与筒体轴线应垂直，偏差不大于1mm；塔体总装后弯曲度小于2/1000 塔高，且总 弯曲度小于 8mm；设备制造完成后进行盛水试漏；2.2 母材的焊接工艺性分析2.2.1 WCF-62的特性 WCF-62属于低合金结构钢， 这类钢是在碳素钢的基础上添加少量的合金元素进行冶炼而成；它与一般的碳锰钢相
4、比较，不仅强度高，而且焊接性能优良，可作为低温压力容器用钢 特别适用于大型球形储罐 ； 该钢通过降低含碳、 硫、磷量 C 009 %和 Pcm 值Pcm O 02 ，并有效 地利用低碳范畴内硼和其它合金元素的淬透性成效，可以确保 所期望的强度 610 725MPa 和低温韧性 -40， 40 ；母材原始状态为调质状态， 其回火温度约为640 660；其化学成分和力学性能见表2-2 和表 2-3 所示： WCF-的化学成分 713-2021 表 2-2 WCF-62的化学成分 GB 713-2021 化学成分质量分数 %C 0.09 Mn 1.1 1.5 Si 0.15 0.35 Mo 0.3
5、V 0.02 0.06 S 0.02 p 0.03 Ni 0.5 Cr 0.3 WCF-的力学性能713-2021 表 2-3 WCF-62的力学性能GB713-2021 力学性能 s MPa490 b MPa 610 725 mm 16 50 %18 AKV J 横向 -40 C , 40 o 2.2.2 WCF-62的焊接性分析冷裂纹的形成是淬硬组织、拘谨应力及扩散氢三种因素第2 页 共 26 页 冷裂纹及影响因素材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书综合作用的结果；从材料本身来考虑，淬硬组织是引起冷裂纹的打算性因素；对于WCF-62钢来说，因其在低碳的基础上通过加入多种提高淬透性的合金元素
6、，保证 获得强度高、韧性好的低碳马氏体和部分下贝氏体的混合组织；特点是马氏体含量 低，所以它的开头转变温度Ms 点较高， 缓慢冷却， 就生成的马氏体仍能来得及进行一次“自回火”处理；热裂纹及其影响因素这类钢作为高强度的焊接结构用钢，因此含碳量限制 得较低， 在合金成分的设计上也都考虑到了焊接性的要求；再热裂纹及其影 响因素 母材中引起再热裂纹的合金元素主要是Mo 、V ；其 中， V 的影响最大， Mo 次之， 而且当二者同时加入时就更严峻；因此， 在焊接时要 留意再热裂纹的问题；热影响区液化裂纹及其影响因素对液化裂纹而言， 通常是含碳量越高，要 求 Mn S 比也越高； 含碳量不超过 0.2
7、%，Mn S 小于 30，其液化裂纹敏锐性大；故防止这类裂纹的关键在于掌握C 和 S 的含量，保证高的Mn S 比；此外，工艺因素对液化裂纹的形成也起着很大的作用，第一是线能量；线能量越大，晶粒长得越大，晶界熔化越严峻，而且液态晶间层存 在的时间也越长，液化裂纹产生的倾向也越大；因此，从工艺上可以实行小线能量的焊接 方法、掌握熔池外形、削减凹度等措施； 热影响区的性能变化母材中由于含有较多的固氮元素， 因此热影响区中不会产生明显的热应变脆化，其中过热区的脆化是主要问题；1过热区的脆化： 引起脆化的缘由除了奥氏体的晶粒粗化引起的脆化外，主要缘由是由于上贝氏体和M-A组元的形成； 2 焊接热影响区
8、的软化：热影响去内但凡加热温度高于母材回火温度至Ac1的区域，由于碳化物的积聚长大而使钢材软化；此外，软化的程度和软化去的宽度与焊接工艺也有很大关系；对于WCF62钢而言，其强度级别不太高，但制定其焊接工艺时必需考虑这一问题；WCF2.3 WCF-62焊接工艺要点2.3.1 焊接方法和焊接材料的挑选母材的含碳量低，因此淬火后的组织是强度和韧性都较高焊接方法的挑选 的低碳马氏体和贝氏体，这对焊接特别有利；在焊接这类钢时要留意两个基本问 题：第 3 页 共 26 页 材料成型及掌握工程 焊接 课程设计说明书一是要求在马氏体转 变时的冷却速度不能太快，使马氏体能有“自回火”作用，以免冷裂纹的产生；二
9、是要在800 500之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度； WCF-62的 s 低于 980 Mpa ，因此熔化极气体爱护焊、手弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊等都能采纳；本次设计采纳CO2 气体爱护焊进行对接焊缝和角焊缝的焊接；焊接材料的挑选挑选焊接材料时必需考虑两方面的问题：一是不能有裂纹等焊接缺陷产生； 二是能满意使用性能要求；挑选焊接材料的依据是保证焊缝金属的强度、塑性和韧性等力学性能与母材匹配；WCF-62钢选用 H08Mn2MoA焊丝比较 合适； 2.3.2 接头与坡口型式设计焊缝布置与接头的应力集中 程度都对接头质量有明显的影响；合理的接头设计应使应力集中系数尽可能的小，且具有好
10、的可焊性，便于焊后检验；一般来说，对接焊缝比角焊缝更合理；同时便于进行射线或超声波探伤， 坡口 形式以U 形为佳， 单边 V 形也可采纳； 但必需在工艺规程中注明要求两个坡口面必须完全焊透； 为了降低焊接应力， 可采纳双 V 或双 U 坡口； 无论采纳何种形式的接 头或坡口，都必需要求焊缝与母材交界处平滑过渡；本次设计，壳体厚度小于22mm，开 Y形坡口； 低合金结构钢的坡口可用刨边机加工坡口；回收塔壳体厚度小于100mm ，不需 要预热； 坡口型式如图2-2 所示； 图 2-2 坡口型式 2.4 母材的焊接性试验第 4 页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书对 WCF-62钢
11、的焊性进行试验，可用以下几种方法来衡量该钢的焊接性；2.4.1 插销试验 采纳插销试验方法， 可以定量测定低合金钢焊接热影响区冷裂纹敏锐性；插销 试件和底板尺寸分别如图2-3 和图 2-4 所示； 图 2-3 插销试棒的外形尺寸图 2-4 底板的外形尺寸将被焊钢材加工成圆 柱形的插销试棒，沿轧制方向取样并注明插销在厚度方向上的位置； 试棒上端邻近有环形缺口；将插销试棒插入底板相应的孔中，使带缺口一端与底板外表平齐；用选定的焊接输入进行堆焊垂直底板纵向，并通过插销顶端中心 ，焊道长度100-150mm ；为获得焊接热循环有关参数t8/5 等 ，应事先将热电偶旱在底板焊道下的盲孔中，其深度应与插销
12、试棒的缺口处一样，测点最高温度不低于 1100；当焊道冷至150-100时，给试棒逐步加载，规定载荷应在1min 内加载完毕，此时试棒的温度不应低于100； 载荷保持16h 或 24h 后卸载，假设试棒未断，而采纳“断裂准就”，应增加载荷第5 页 共 26 页材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书重复上述试验，直至试棒发生断裂，然后降低约 10Mpa 的载荷， 而试棒未发生断裂，此值即为“断裂准就” 的“临界应力”； 2.4.2 接头机械性能试验考虑到 WCF-62钢焊后要进行排除应力退火处理，而退火后其接头的强度是否 能满意与母材等强性的要求，这就需要挑选不同热处理标准进行试验，如表2-4所
13、示；表 2-4 不同热处理标准对接头强度的影响热处理标准 b MPa 656 671 焊 态620 2 小时 退火 647 651 610 2 小时 退火 647 647线能量17 19 kJ cm 备 注试验得出WCF-62钢配用 H08Mn2MoA焊丝接头强度可满意与母材强度相匹配的等强性要求，即使焊后热处理温度到达母材回火温度640 时， 接头强度仍不低于 607MPa， 最高可达 647MPa ； 3 焊接工艺性评定3.1 焊接试件的制备采纳刨边机进行坡口加工；清除坡口邻近的水、油污、锈渍等杂质；1对接焊缝试件的制备采纳 Y形坡口，坡口型式如图 2-2 所示；采纳 CO2 气体爱护焊，
14、 CO2 气体爱护焊的标准参数包括电源极性、焊丝直径、电弧电压、焊接电流、气体流量等；一电源极性 CO2 气体爱护焊焊接一般材料时，采纳直流反接；在进行高速焊接、堆焊和铸铁补焊时，应采纳直流正接；二焊丝直径 二氧化碳气体爱护焊的焊丝直径一般可依据板厚挑选；回收塔壳体厚度 8mm，可选 1.0 1.6mm 的焊丝； 三电弧电压和焊接电流对于肯定直径的焊丝来说，在二氧化碳气体爱护焊中，采纳较低的电弧电压，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CO2 气体爱护焊工艺都采纳 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
15、为颗粒过第 6 页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书渡； 1 6 或 2 0mm 的焊丝自动焊接中厚板时，常采纳这种过渡；综上所述，其焊接工艺参数如表3-1 所示；表3-1 板厚 /mm 坡口 形式 气体流量 L/min焊丝 直径 /mm 8 Y 型 23 25 1.2 130 15020 22 H08Mn2MoA22 CO2 气体爱护焊工艺参数焊接电流/A 焊接电压/V焊丝 焊接速 度 m/h 电 流 极 性 直 流 反 接 2角接焊缝试件的制备 参数见表 3-2； 采纳 CO2 气体爱护焊焊接， 如图 3-1 所示； 其工艺 表 3-2 CO2 气体爱护焊工艺参数 坡口
16、形式 气体 流 量 L/min 焊 丝 直 径 /mm 单 边 V 型 23 25 1.2 120 140 13 15H08Mn2MoA20 焊接电流/A 焊接电压/V焊丝 焊接速度 m/h 电 流 极 性 直 流 反接 图 3-1 角接试件及坡口设计3.2 焊接试件试验方法第 7 页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书3.2.1 拉伸试验 金属拉伸试验是测定金属材料力学性能的一个最基本的试验，是明白材料力学性能最全面，最便利的试验；按GB/T228-2002 规定对试件进行拉伸强度试验，如图 3-2 所示；图 3-2 拉伸试件 3.2.2 冲击试验 将试样置于低温槽的均温区冷
17、却到-40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 就应将试样放回冷却介质重新冷却，保温，再进行试验；采纳摆锤冲击试验，其示意图如图3-3 所示； 图 3-3 摆锤冲击试验第 8 页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书3.2.3 弯曲试验 将试件放在试验机带滚动轴的支座上，用规定的弯心直径压头将试件弯曲到要求的角度，弯曲试件的中心应对准焊缝中心，当弯曲到规定角度后，焊缝拉伸面沿试件宽度方向上所答应显现的裂纹或缺陷不大于1.5，沿试件长度方向上为不大于3mm
18、；试件如图 3-4 所示； 图 3-4 弯曲试件 3.3 工艺评定试验分析 1无损探伤 试验试板焊后经射线探伤，均末发觉焊接缺陷；依据接头力学性能试验的结果，其接头强度、塑性均能2接头力学性能满意规定的标准值；3接头冲击韧性 试验结果说明，焊缝金属的-40却贝冲击值可以到达规定标准，热影响区 -40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意 WCF-62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，只要是热影响区特别是焊缝金属的冲击韧性解决好了，熔合线的冲击韧性应当能获得较为中意的结果；4依据试验可以看出，焊接接头无淬硬组织；接头的硬度分布是正常的；调质钢
19、焊接后，如不再进行调 质处理，就热影响区的软化将成为调质钢焊接的一个重要问题，而 WCF-62钢的焊接接头并无软化现象；焊接工艺参数的挑选3.4 焊接工艺参数的挑选从防止冷裂纹动身，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，因此应当确定兼顾两者的 冷却速度范畴； 这个范畴的上限取决于不产生冷第9 页 共 26 页 材料成型及掌握工程 焊接课程设计说明书裂纹， 下限取决于热影响区不显现脆化的混合组织；但在焊接厚板时，即使采纳了 大的线能量，冷却速度往往仍是超过了它的上限，这就必需通过预热来使冷却速度 降到低于不显现裂纹的极限值； 因此， 正确挑选线能量和预热这两个参数使保证不
20、显现裂纹和脆化的关键； 焊接线能量 假如焊接线能量较大， 使得热影响区的晶粒粗大， 就焊缝中的 柱状晶也粗大，焊接线能量大，必定会引起结晶时的冷却速度较慢，最高加热温度 Tm 上升和 Ac3 以上停留的时间长， 从而导致焊缝金属的晶粒就更粗大； 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 812kJ/cm 为宜； 预热温度 预热主要期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；由于壳体厚度仅 8mm，所选用的钢板厚度为 8mm，所以不需要预热； 焊后热处理：考虑到 WCF-62 钢调质时的回火温度为 640 66
21、0，所以焊后 退火处理温度， 只能是 600左右； 在此温度范畴内， 焊缝 -40冲击韧性是可以 满意所规定的要求的； 4 工艺方案的挑选本次设计的尾气回收塔壳体，其主体部分由封头、三段筒体和圆筒形裙座采纳 法兰连接组成，封头和筒体上连接有接管，接管与法兰连接；由此可以确定其制造工艺方案如下： 1.依据图样技术要求分别制造各个零部件，可采纳锻、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；2.依据图样要求进行装焊， 可以采纳必要的装配夹具等；装焊完成后， 需要进 行无损检验， 可以采纳射线探伤、磁粉探伤等； 3.壳体制造终止后， 需要按要求盛水试漏；5 主要零件的加工制造5.1
22、筒节的制造 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、 表第 10 页 共 26 页 材料成型及掌握工程 焊接 课程设计说明书面缺陷及外形尺寸主要是厚度的检验；一般采纳抽检法，抽检的百分比15%； 2.预处理： 复检合格后对钢板进行矫正，原理如图5-1 所示；矫正后对钢板图 5-1 七辊矫平机矫正原理 进行喷丸、 喷漆等外表处理； 原理： 将淬硬钢丸 一般应用锰钢丸 ,直径为 0.8-1.2mm, 硬度为HRC47-50, 以压缩空气喷出或离心式喷丸机借离心力甩到金属外表, 利用 钢丸对金属外表的冲击作用使零件外表硬化；钢丸冲击金属外表:第一使
23、零件外表生成 0.1-0.4mm 深的硬化层 , 增加零件外表对塑性变形和断裂的抗击才能, 并使表层产生压应力 ,提高其疲惫强度 ;其次使零件外表上的缺陷和由于机械加工所带来的损耗削减 , 从而降低应力集中；3.划线：划线前应绽开，可采纳运算绽开法；详细绽开公式如下：L= Dg+ +S 式中L- 筒节毛坯绽开长度 mm Dg- 容器公称直径 mm - 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 ，如两侧均 需刨边， 就取 1015mm； 筒体绽开后，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形焊缝不答应十字交叉；留意
24、，毛坯实 际宽度也要包括加工余量S； 经查阅资料及运算，如图5-2 所示，取划线尺寸为25472158长度宽度 的坯料；第 11 页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书图5-2 下料尺寸示意图4.下料：采纳 QH11 剪板机下料；5.边缘加工：采纳刨边机进行钢板 的直线边缘加工和开坡口，加工精度高，坡口尺寸精确；坡口型式及加工尺寸如图2-2 所示； 6.卷制：采纳对称式三辊卷板机来卷制钢板；1预弯 采纳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； 本次设计利用压力机预弯； 受模具长度限
25、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，以保证成形尺寸满意要求；如图5-3 所示； 图 5-3 利用压弯机预弯2对中 板料预弯后，放入卷板机上下辊之间进行辊卷前必需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 床进行滚卷；第12 页 共 26 页 钢板对中后，即可用上辊压住板料并使之产生肯定弯曲， 开动机 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书每滚卷一次行程，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；在滚卷过程中要留意：随时用卡样板测量，看是否到达曲率要求
26、，不行过卷量太多，由于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，必需施加肯定的过卷量；当卷制到达曲率要求时， 仍应在 此曲率下多卷几次， 以使其变形匀称和释放内应力，削减回弹；WCF-62钢回弹量 较大，需要在最终成形之前进行一次退火；卷板机辊子的位置关系如图5-4 所示；图 5-4 三辊卷板机辊子的位置关系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；如图5-5 所示； a带铁的螺旋压紧器b螺旋拉紧器 C斜楔式压紧器图5-5 帮助夹具 第 13 页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接
27、 课程设计说明书通过采纳夹具保证纵缝边缘齐整，且沿着整个长度方向上间隙匀称一样后，可进行定位焊；定位焊时，焊点要有肯定尺寸，且焊点间距300mm； 筒节纵缝采纳CO2 气体爱护焊焊接，坡口形式与尺寸见图2-2，采纳 NBC-160 CO2半自动焊机， 其焊接工艺参数见表5-1：表 5-1 筒节纵缝焊接工艺参数板厚 /mm 坡口 形式 气体流 量 L/min焊丝 直径 /mm 8 Y 型 2325 1.2 140 160 18 20 H08Mn2MoA22 焊接电 流/A 焊接电 压/V焊丝 焊接速 度m/h 电 流 极 性 直 流 反 接 焊后退火温度： 600左右 其焊接工艺卡见附录一；8矫
28、圆：焊接终止后，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，依据运算，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，使圆筒曲率均匀一样；经测量，直到合乎要求 为止； 3逐步卸除载荷，并使工件在逐步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，探伤长度分别不少于纵环焊缝长度的 10%，质量评定按JB4730.2-2005 焊缝射线探伤标准到达级为合格；10制孔：须在筒体上开1 个 50mm 的孔；先要进行划线、打标记来确定孔中心的位置；将筒节置于V形铁上固定，在筒体上已标记的孔中心位置分别沿筒体径向和
29、周向划出接管的尺寸和位置线；认真检查核对孔的大小、方位后开孔，选用型号为Z3080摇臂钻床钻出；5.2 标准椭圆形封头的制造 按 JB/T 4746-2002 钢制压力容器用封头，标准椭圆形封头由半个椭球和一个高度为 h 的圆柱形短节封头直边部分构成，如图5-6 所示；其型式参数关系为：第 14 页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书Di 4H-h DN Di图 5-6 椭圆形封头 封头外形尺寸如下：公称直径： DN 800mm 封头壁厚： a 8mm 直边高度：h 63mm 封头总深度： H 263mm 封头制造工艺如下：1.钢材复检：复检材料成分、规 格、牌号； 2.预处理
30、：矫正，喷丸处理；3.划线：椭圆形封头毛坯尺寸的运算：P= 12a 2 + b 2 . a . b 2 2 4式中： P封头椭圆部分的半周长a椭圆的长半轴b椭圆的短半轴； 由于 a=400mm ， b=200mm ，得出P=980.5mm ； 考虑加工余量后，封头毛坯直 径可按下式运算：D0=P+2hk0+2S式中： k 0 封头冲击成形是的拉伸系数，取k0=1 S封头边缘加工余量h直边高度第15 页 共 26 页 材料成型及掌握工程 焊接 课程设计说明书可求得 D0=1116.5mm； 综上，在原材料上划始终径为1116.5mm 的圆； 4.下料： 采纳等离子弧切割下料；5.热冲压： 先加热
31、至1000，再 1000t 水压机压制成形并预留直边加工余量；6.二次划线：量取直边高度63mm 划线，同时对 150mm 的孔划线；7.切割：LGK8等离子弧切割机切出63mm 直边； 8.钻孔： 先用 Z3080摇臂钻床钻出 20mm 的孔；孔位置如图5-7 所示；图 5-7 孔位置示意图9.扩孔：用 CWC-200扩孔机扩孔至150mm ； 10.检验：按图样要求检查其尺寸、质量等；其加工工艺过程卡见附录二；5.3管法兰的制造以靠近封头的公称直径为50mm的法兰为例进行设计讨论；按 HG/T2059220635-2021钢制管法兰 .垫片 .紧固件 ，壳体上的管法兰为全平面带颈平焊法兰，
32、 公称通径为 50mm 和 150mm，公称压力为0.9MPa，材料为WCF-62 ，零件外形尺寸见图5-8； 图 5-8 全平面带颈平焊法兰第 16 页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书 其详细参数如表5-2 所示； 带颈平焊管法兰 2059220635-2021 表 5-2 带颈平焊管法兰 HG/T 2059220635-2021 参数公 称 直 径 管 外径 子 壁厚 外径 螺孔 中心圆 直径 法 连 接 凸 出部 分 高 度 直 厚度 兰 毫米 螺 栓 孔 径 重量 螺 数量栓 规 格 焊 焊 缝 的 直 角 边 焊 缝 离 法 兰 面 距 离 DN dH S D D
33、1 f b d Kg n 直径长度 M16 55 K H 缝 50 57 3.5 160 125 3 18 18 2.09 4 4 5 管法兰制造工艺如下： 1.材料复检、预处理 :与筒体基本一样； 2.下料：采纳 GB4235 锯床，从 100mm 的圆钢上锯取长 81mm 的一段； 3.镦粗：始锻温度 1150 1200，终锻温度 800 850，使直径达 160 2mm ， 厚度达 30 2mm ； 4.垫环局部镦粗：始锻温度 1150 1200，终锻温度 800 850，使法兰盘直 径达 180 2mm，厚度达 25 2mm ； 5.热处理 : 对其进行600 650回火，保温 4h,
34、空冷，以复原组织； 6.滚圆修整； 7.钻孔：用 Z3080 摇臂钻床钻出 50mm 孔； 8.一次检验：检验锻造后尺寸是否在答应范畴，是否存在夹层等内部缺陷； 9.粗铣： X5032铣床粗铣两端面各留余量1mm ； 10.划线：在已铣好的大端面上，画出 18 通孔位置线， 并用样冲做好标记；11.钻孔：用 Z3080摇臂钻床钻 18 螺栓孔； 12. 精铣： 铣床精铣两端面， 不再留余量； 13.精车： CA6140车床精车柱面， 不再留余量； 14.CA6140一般车床修锐边；15.二次检验：对法兰进行外表检验，法兰的外表应光滑，不得有裂纹及其它降低法兰强度或连接牢靠性的缺陷；第17 页
35、共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书5.4 接管的制造取连接上述法兰与对应筒体的尺寸为503.5mm内径壁厚的接管为讨论对象，进行接管设计讨论；采纳与母材相同材质的无 缝钢管；尺寸与法兰公称直径相匹配， 按 GB/T8162-2021 ，其详细参数如表5-3 所示；表 5-3 内径 /mm 壁厚 /mm 理论重量 /Kg/m接管参数 GB/T8162-2021接管参数 50 3.5 4.62 其制造工艺过程如下：1.钢管复检：检查钢管材质、圆度、型号；2.预处理：清除管外表杂 质； 3.划线：在钢管上按需要长度划线4.下料：采纳等离子弧切割切出相应长度钢管；利用等离子弧的热能实现
36、被切割材熔化的方法称等离子弧切割，它是利用高速、高温顺高能的等离子体来快速加热熔化被切割的材料，并借助内部或外部的高速气流；将熔化的材料排开，直至等 离子气流束穿透工件反面而形成切口，从而到达切割的目的； 如图 5-9 所示；图 5-9 等离子弧切割5.车加工：在车床上加工切割断面，使其到达标准要求；6.清理：外表清洗，使其外表不得有油污等杂质；第18 页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书7.检验：另取相同钢管，按GB/T3091-2021进行拉伸、弯曲、盛水试漏试 验； 5.5 支座的制造 设备采纳圆筒形裙座支承， 其基本结构如图5-10 所示，按 GB 150.1 150
37、.4-2021固定式压力容器和 JB-T4710-2005 钢制塔式容器进行设计； 图 5-10 圆筒形裙座 裙座结构的筒体部分、 接管部分和法兰部分的制造工艺过程不再详述， 重点对 底板和地脚螺栓座的制造工艺进行设计讨论； 1 底板制造工艺过程：钢材复检预处理划线、标记下料1120 16mm直径厚度钻孔制螺栓孔2 地脚螺栓座的制造工艺过程其结构如图5-11 所示，其主要结构为压板、圆筒和两块筋板；地脚螺栓座尺寸见表5-4； 图 5-11 地脚螺栓座结构图第 19 页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书地脚螺栓座尺寸表JB-T4710-2005表 5-4 地脚螺栓座尺寸表JB-
38、T4710-2005螺 栓 规格 M27 200 60 50 170 200 75 12 18 12 140 110 60 30 43 50Lk B C AD L3 G c z L1 L5 L4 d2 d3 d4 3圆筒制造工艺过程：同筒节制造工艺过程； 压板制造工艺过程： 钢材复检预处理划线、标记下料钻孔制螺栓孔筋板制造工艺过程：钢材复检预处理划线下料3局部装焊工艺过程按图 5-11 所示， 将底板、压板、筋板装配点固焊接 CO2 气体爱护焊检验6 各部件的装焊工艺装配焊接就是将已加工好的零件按图样规定的相互位置加以固定组装成零部件或结构，并焊接成形的过程；实行分部件装配，在装配过程中，答应
39、偏差值要小于 2mm； 在夹具上定好位置的工件，必需进行夹紧，否就无法保证它的既定位置，即始终使工件的定位基准与工件的定位元件紧密接触；为此，夹紧所需的力应能克服操作过程在红产生的各种力，如工件的重力、惯性力、因掌握焊接变形而产生的拘束力等；夹紧力应当指向定位基准， 而且其指向应有利于削减夹紧力，通过传动机构而使夹紧元件与工件受压面直接接触而完成夹紧； 在焊接过程中， 由于焊接是局部加热和局部冷却成型过程，局部区域各部分金属处于从液态到塑性状态在到弹性状态的不同状态，并随热源的变化而变化；其在焊接受热的过程中， 受热大的部分，在随后的冷却过程中会产生较大的焊接应力，使其在焊接后产生较大的焊接应
40、变，这是焊接应力变形的根本缘由；在工艺设计中要采纳适当的方法去 尽量削减焊接应力和变形；削减变形措施有： 1设计时，防止焊缝的十字交叉，防止其应力集中，保持较好的焊接操作可适性； 2 焊接前实行预热，减缓其冷却速度过大而产生较大的应力；焊接实行了合理的焊接次序和方向，调整了其应力分布；装焊过程中实行了降 低焊缝拘谨度的工艺措施，补偿焊缝的缩量； 3焊后实行锤击法，能在金属外表层内产生局部双 第 20 页 共 26 页 材料成型及掌握工程 焊接课程设计说明书向塑性延展， 补偿焊缝区的不和谐应变到达释放焊接残余应力的目的；筒体、 6.1 筒体、封头与法兰的装焊 筒体与封头的连接采纳加有密封圈的法兰
41、进行连接；筒体、 封头分别与法兰连接， 焊缝为环焊缝 ,焊后进行法兰间的装配；封头与法兰的装配、焊接都在小型变位器上进行，禁止将法兰密封面与装配平台接触，以防止擦伤密封面；其焊接接头均属于角接头，坡口形式及尺寸见图3-1， 装焊示意图如图6-1 所示： 图 6-1 法兰与封头、法兰与筒体的装焊示意图 焊接方法采纳CO2 气体爱护焊，其焊接工艺参数见表3-2； 焊缝邻近的油污等杂质要清理洁净； 需要在夹具上采纳刚性固定，限制角变形； 焊后对焊缝进行磁粉探伤；6.2筒体与接管的装焊 1划线 如图 6-2 所示； 图 6-2 筒体与接管装焊法兰划线示意图 2装配 校正； 3焊接 按定位线找正位置进行
42、装配；接管与筒体的垂直度，可用直角尺测量 先实施定位焊，应使焊接点对称分布，使工件精确定位；然后采纳CO2 气体爱护焊进行焊接，坡口形式及尺寸见图3-1，焊接工艺参数见表6-1，装焊示第21页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书意图如图6-3 所示；表6-1坡口 形式 气体流 量 L/min焊丝 直径 /mm单边 V 型 8 25 1.2 80 120 10 15 H08Mn2MoA 0.4 气体爱护焊焊CO2 气体爱护焊焊接工艺参数焊接电 流/A焊接电 压/V焊丝 焊接速 度m/min电 流 极 性 直 流 反 接 图 6-3 装焊示意图 4检验 检查工件的位置、 尺寸精度是
43、否符合技术要求；对焊缝进行磁粉探伤；6.3 封头与接管的装焊封头与接管的焊接接头是角接接头，采纳CO2 气体爱护焊进行焊接，其焊接工艺参数见表6-1，其坡口外形及尺寸见图 3-1，装焊示意图如图6-4； 图 6-4 封头与接管装焊示意图其装配同接管与筒体的装配工艺；第 22 页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书6.4 接管与法兰的装焊装配在焊接变位器上进行，它可以将焊件各种位置的焊缝调整到易焊位置施 焊；接管与管法兰的连接采纳对口焊形式，如图6-4 所示； 图 6-4 接管与法兰装焊示意图 采纳 CO2 气体爱护焊进行焊接，焊接工艺参数见表6-1，坡口外形及尺寸见图3-1；焊
44、缝邻近的油污等杂质要清理洁净，焊接过程稳固；6.5 支座与筒体的装焊其装焊工艺过 程类似筒体与封头的装焊工艺过程，坡口形式及尺寸见图3-1， 采纳 CO2 气体爱护焊， 焊接工艺参数见表3-2； 7 产品质量检验本设备按NB/T 47003-2021 钢制焊接常压容器和 HG20652-1998 塔器设 计技术规定进行制造、试验及验收；焊缝进行X射线局部无损探伤， 探伤长度分 别不少于纵环焊缝长度的10%， 质量评定按 JB/T 4730.2-2005 承压设备射线检测到达级为合格；角焊缝按JB/T 4730.1-2005进行磁粉探伤；塔节两端 法兰密封面与筒体轴线应垂直，偏差不大于1mm ；
45、塔体总装后弯曲度小于2/1000 塔高， 且 总弯曲度小于8mm；设备制造完成后进行盛水试漏；7.1 外表检验 外表检验主要是坡口、焊缝余高、焊缝外表质量检验等；1焊接坡口：不得有裂纹、分层、夹渣等； 2焊缝余高：余高0 2.0mm； 3焊缝外表质量：不得有裂纹、飞溅物等；7.2 无损检验 7.2.1 X 射线探伤第23 页 共 26 页 材料成型及掌握工程焊接课程设计说明书X射线探伤是利用X 射线可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发觉缺陷；它适用于检查焊件内部的缺陷；对气孔、 夹渣等体积性缺陷，具有较高的检测灵敏度；其一般程序如下： 1焊缝外表质量检查2核对实物与托付单项目3机器预热画草图4贴片、贴标、屏蔽散射线5对位选焦距并开机透照6胶片处理 7底片评定并签发检验报告 8底片及资料存档；7.2.2 磁粉探伤 磁粉探伤是利用外加磁场对工件进行磁化，被磁化后的工件上假设不存在缺陷，就它各部位的磁特性基