大四上学期贮罐焊接工艺课设.docx

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1、专业课程设计题目：贮罐焊接工艺设计（6）学生姓名：2 0Crl8Ni9Ti OCrl8Nil2Mo2Ti 0Crl9Nil3Mo3 00Crl9Nil0 00Crl7Nil4Mo2 等。(3)管道与法兰常用材料管道与法兰式压力容器中几比较典型的受力元件，通 常是用钢板或者是锻件经过机械加工制成，然后与壳体组焊，因此要求管板与法兰材 料具有良好的可锻性、可焊性和切削加工性能。止匕外，管道与法兰不仅与介质直接接 触，而且受力比较复杂，因此在选择材料时应考虑其力学性能要高于壳体材料。管板的常用材料有 Q235-A、Q235-I3、Q235-C、16Mn I6MnR 等。法兰常用材料有板材Q235-A

2、、Q23 5-13、Q235-C、16Mn、15MnVR,常用锻件 有 20MnMo、15CrMo 等种类。(4)螺栓与螺母常用材料螺栓与螺母是压力容器广泛使用的一类基础零件。由于压 力容器工作时要承受较大的负荷，因此螺栓与螺母需要采用较高强度的材料制造，同 时要求所选择的材料具有较好的塑性、韧性以及良好的机械加工性能。对高温和高强 度螺栓用钢，还必须具有较好的抗松弛性、良好的耐热性以及较低的裂纹敏感性。螺 栓与螺母配对使用，通常螺栓的强度和硬度比螺母的稍高。螺栓常用的材料有 Q235-A、35、40、40MnB、40 MnBV 40Cr、30CrMoA 35 CrMoA、35 CrMoVA.

3、 25Cr2MoVA lCr5Mo 0Crl9Nil9 等。螺母常用的材料有 Q215-A、Q235-A、20、25、35、2Crl3 30CrMn 等。(5)支座与其他附件常用材料压力容器支座将承受整个容器的自重和工作介质 负荷，但没有承受介质的压力和温度负荷，因此选择时刚性较好的材料即可。常用钢 材 Q235A、Q235-B 等。2. 3主体材料的制备一钢材的处理(1)钢材的表面处理 低合金高强度钢通常具有较高的耐断裂强度及疲劳强度, 但它的抗腐蚀性及腐蚀疲劳性能较差。在工程应用中，许多构件不可避免的受到水、 氯离子以及其他介质的侵蚀，同时还承受动载荷的作用，因此要求构件应具有较高的 疲劳

4、抗力。表面处理方法主要有表面喷丸，表面镀锌以及它们的相互结合。通过实验表明，经过表面处理后的钢材抗腐蚀疲劳强度提高80%,钢材的疲劳 源从表明转移到亚表面，表明形变层的抗腐蚀能力增加，小孔腐蚀消失，疲劳裂纹减 少。有利于改善低应力长寿命范围内的腐蚀疲劳性能。(2)钢材的表面净化工作钢板的表面净化是钢板预处理的一个步骤，运用特 定的方法或设备祛除表面的油污、铁锈、杂质、氧化皮等。表面净化的方法大体分两 类：机械法和化学法。化学法主要有酸洗、碱洗、盐洗等。机械法主要有砂轮打磨、 喷沙、喷丸处理。经过表面处理后的钢材能较好的除去钢结构构件表面的锈蚀及飞溅；使钢结构构 件表面产生一定程度的凹凸不平的压

5、花效果，可以消除应力集中，增加表面硬度；改 善表面密度，增加表面抗力；增大构件摩擦系数(主要用于高强摩擦栓)及涂料的 附着力。(3)钢材的矫正工作 钢材在轧制、运输、装卸和堆放过程中，由于自重、 支承不当或装卸条件不良及其他原因，可能会产生弯曲、扭曲、翘曲、波浪变形及表 面不平等变形。当这些变形超过一定程度时，会给尺寸的度量、划线、剪裁及其他加 工带来困难，而且会影响到成形后零件的尺寸和几何形状的精度，从而又会影响到装 配、焊接和整个产品的质量。所以在划线下料前应予以矫形。钢材在加工过程中，也 会由于受力不均等工艺原因和其他原因而使工件产生变形，为不影响下道工序的加工 和确保加工质量，也需进行

6、矫形。另外，在装配焊接之后，工件也会因焊接等原 因，产生某些变形，亦需矫形，此为成品矫形。矫形就是使钢材或工件在外力作用下 产生与原来变形相反的塑性变形，以消除弯曲、扭曲、皱折、不平等现象，从而获得 正确形状的过程。矫形的实质就是将被拉长的纤维缩短或将缩短的纤维拉长，以恢复 原状，或是使其他部分的纤维也拉长或缩短，产生与局部纤维相同的变形。从而达到 矫形的目的。矫形的方法按操作方法的不同，可分为手工矫形、机械矫形和火焰矫形 三种。第三章贮罐的焊接工艺要点3.1 钛及钛合金焊接性分析钛是一种银白色的金属，主要物理性能为：密度4. 5 g/cm3,熔点1 688 , 热容522 J/ (kg.K)

7、,热导率16 J/ (msK)。钛密度较小，强度较高，具有良好 的塑、韧性。钛有2种晶格结构：882 以下为密排六方晶格结构，称为a钛; 882 以上为体心立方晶格结构，称为p钛。钛是较难焊接的金属，极易氧化、 氮化、脆化。常见的焊接缺陷主要有3种：焊接接头发生脆化、焊接接头出现裂 纹、焊接接头中产生气孔。O, N, H, C常作为杂质元素出现在钛合金中，这 些元素本身以及它们的化合物的出现将会严重影响钛的力学和耐蚀性能。在常温下, 钛及钛合金能与氧生成致密的氧化膜而保持高的稳定性和耐蚀性。然而，随着温度 的升高，钛及钛合金吸收氧、氮及氢的量明显增加，钛从250 开始吸收氢，从 400开始吸收

8、氧，从600 开始吸收氮。氢是影响钛性能的有害元素之一，它 会导致钛的塑性与韧性降低，发生氢脆。在冷却时，焊缝中的氢来不及逸出会产 生气孔，故一般要求钛材中氢含量0.15%。钛在600 以上与氧、氮化合，使 焊接接头的塑性韧性下降，引起气孔和裂纹。钛还极易与碳反应生成脆性的碳化物, 降低塑性并影响焊接工艺可靠性。为了避免上述问题带来的危害，焊接过程中必需 妥善保护那些受焊接热源影响而温度高于250 的区域。另外，Fe的存在会严重 影响钛的耐腐蚀性能和综合力学性能。铁元素的分布不均匀现象会导致富Fe相区 与贫Fe相区的出现，并且由此建立起自发电池，产生电偶腐蚀行为；此外，Fe 会加速H的吸收，易

9、产生氢致裂纹，造成氢脆破坏。因此，在焊接钛合金时要 重视Fe的污染带来的影响。钛的弹性模量较低，焊后很容易产生较大的焊接变形; 钛的冷变形回弹能力强，容易给矫形带来困难。因此，在制订焊接工艺时，必须 考虑到如何预防焊接变形。为了避免出现常见的焊接缺陷，同时保证焊缝的力学性 能和耐腐蚀性，在焊接钛时，必须制订合理的焊接工艺，以确保焊接质量。目前 焊接钛及钛合金采用最多的方法是鸨极氨弧焊，而熔化极氮弧焊、等离子弧焊、电 子束焊、激光焊等方法也得到了不同程度地应用。3.2 钛焊接常用的焊接工艺鸨极氢弧焊鸨极氤弧焊是焊接钛合金最常用的焊接方法，主要用于厚10 mm以下钛及钛合 金的焊接。TIG焊时，焊

10、接设备采用直流氨弧焊机，并且采用直流正接。焊接 设备应采用逆变电源、电源衰减装置以及高频引弧装置。用于鸨极氮弧焊的氨气为 一级氨气，其纯度在99. 99%以上，杂质的总质量分数不超过0. 02%,露点低 于-40,空气相对湿度不超过5%,水分含量不大于0. 001 mg/Lo氨气流量的 选择，以得到良好的焊缝表面色泽为准。钛会与氧接触，在表面形成一层氧化膜, 并且该氧化膜的颜色会随着自身形成时的温度不同而出现差异。JB/T47452002中 规定焊后表面出现银白色氧化膜，则表明气体保护效果最佳，当颜色为金黄色时， 保护效果也可以接受，其他颜色则为不合格。为了得到良好的氨气保护效果，焊 接时若发

11、现氨气瓶的压力降至IMPa,就应停止使用。选用精确的氨气流量计以控 制气流量，送气软管选用塑料管，不宜采用橡胶管输送氨气。焊丝的选择：填充焊丝的成分一般应与母材金属成分相同，同时要求焊丝中的 有害杂质越少越好。为了得到更好的焊接质量，必要时还可以使用环缝气体保护拖 罩，保护罩的材质应当选用奥氏体不锈钢或铝、铜。3.2.1 熔化极筑弧焊熔化极氤弧焊比鸨极筑弧焊的效率高，主要用于焊接厚板，采用直流反接方法。 为了避免焊枪摆动而影响保护效果及扩大热影响区，宜采用直线行进方式焊接。为 了减小气孔倾向宜进行慢速焊接，同时要采用杂质少的焊丝，并注意焊接工作环境。 等离子弧焊采用氤气保护的等离子弧焊也常用于

12、钛及钛合金的焊接。等离子弧焊接使用恒 流电源的直流（棒状负极）产生的传热型等离子体。等离子弧焊时，常常通过在 氨气中添加5%7%的氢来避免产生钛的氢化物，使用无氢的纯氨气或氨与氨的混 合气体来提高电弧的收缩性。但在焊接钛及钛合金时，为了采用小孔法焊接时，可 焊钛板厚度为1.515 mm；当钛板厚度小于1.5 mm时，应当采用熔入法试焊， 同时加反面成形垫；而板厚在0.5 mm以下时，应当采用微束等离子弧进行焊接才 能保证焊接质量。郭必新对TC4钛合金的等离子弧焊接工艺进行了研究，提出了 焊接工艺及条件。廖志谦、王忠平对TA5钛合金板材进行了等离子弧焊接工艺研 究，利用等离子的小孔效应，实现了厚

13、12 mm的TA5钛合金板的单道焊双面成 形，并且提出等离子弧焊接接头的强度与母材的相当，塑性、韧性较母材的有所降 低。3.2.4 电子束焊电子束焊接目前也越来越多地应用到钛合金板材的焊接中。电子束焊是对电子 束加速并将其撞击工件表面，实现动能和热能之间的转化，熔化被焊金属。真空 电子束焊，由于在真空条件下进行，杜绝了空气对焊缝的影响，可完全防止大气 污染，易获得质量高于非真空环境下得到的焊缝。真空电子束焊接还具有深宽比大、 热影响区小的优点，这是因为电子束焊的能束焦点小、热量集中。电子束焊焊后 产生的晶粒大多是较均匀的等轴晶，焊接接头有较高的强度，但塑性相对降低。当 然，在真空室焊接时会限制

14、工件的形状和尺寸。国内也对钛合金电子束焊接进行了 相关研究。张聃、陈文华、王成国、董丰波等人针对厚度为6mm的TA12钛合 金板材采用电子束焊接方法，然后进行了焊接接头性能分析。结果表明在室温和 550C时，焊接接头强度与母材的相当。吴冰、张建勋等人研究了电子束焊接 TA12厚板后的残余应力分布。3.2.5 激光束焊激光束焊穿透能力不如电子束焊，对于大厚度钛板的焊接电子束焊比电子束焊 更有优势。激光焊接具有能量密度高的特点，常用于精密零件的焊接，不受磁场影 响，在这方面激光束焊相对于电子束焊更加稳定，并容易实现自动化等优点，是 一种新的焊接技术。激光束焊接适合于那些对质量有特殊要求的构件或特殊

15、材料构 件的焊接，已经成为钛合金焊接的重要手段。郭鹏等人采用激光束焊接方法对TC4 钛合金的焊接进行了研究，对熔深及波动、焊接质量、焊接变形等进行了研 究；激光束焊后的TC4钛合金外观成形良好、焊接接头色泽正常，无损 检测结果表明焊缝内部质量达到GB 32331987中的H级要求。姚伟、巩水禾U、陈 俐等人研究BT20钛合金的激光穿透焊，并对焊缝成形特征及组织、性能进行了分析, 还考察了焊后真空热处理对接头性能的影响。3.2.6 钎焊对于微型、结构复杂、薄壁精密的钛合金零件，可以考虑采用钎焊。钛及钛 合金常用的钎焊材料大致可分为Ag基、A1基、Pd基和Ti-Zr基这四类钎料。钛合金的钎焊要注意

16、以下几个问题：（1）钛合金暴露在空气中时易与氧发生反应，并且在表面形成 致密的氧化 膜，钎焊前必须清除这层氧化膜；（2）为了避免在加热过程中，钛合金吸收氢、氧氮而使得其塑性及韧性下降，必 须要在真空或干燥的惰性气体保护下进行钎焊；（3）钎焊时造成晶粒大小和组成相的变化，随着温度的升高，晶粒尺寸变大, 出现组织粗化现象，在随后冷却过程中形成针状a相组织，降低了钛合金的塑性、 韧性；（4）钛会与许多的熔化钎料进行合金化反应，这种反应会导致钎料在基体上的 润湿铺展以及合金化现象的出现，并且造成溶蚀或在接头中形成脆性金属间化合物等 问题。3. 3焊接方法的选择.3.1电子束焊的特点1 1） 电子束焊优

17、点1）电子束穿透能力强，焊缝深宽比大，可达到50:1。电子束焊时可以不开坡口实现 单道大厚度焊接，比弧焊可以节省辅助材料和能源的消耗数十倍。2）焊接速度快，热影响区小，焊接变形小。电子束焊焊缝热影响区很小，有时几乎 不存在。焊接线能最小以及“平行焊缝”的特点使得电子束焊的变形较小。因此， 对于精加工的工件，电子束焊可用作最后连接工序，焊后仍保持足移高的精度。3）真空环境利于提高焊缝质量。真空电子束焊不仅可以防止熔化金属受到氢、氧、 氮等有害气体的污染，而且有利于焊缝金属的除气和净化，因而特别适于活泼金 属的焊接。也常用电子束焊焊接真空密封元件，焊后元件内部保持在真空状态。4）焊接可达性好。电子

18、束在真空中可以传到较远的位置上进行焊接，只要束流可达, 就可以进行焊接。因而能够进行一般焊接方法的焊炬、电极等难以接近部位的焊 接。5）电子束易受控。通过控制电子束的偏移，可以实现复杂接缝的自动焊接。可以通 过电子束扫描熔池来消除缺陷，提高接头质量。2 2） 电子束焊缺点：1）设备比较复杂，费用比较昂贵。2）焊接前对接头加工、装配要求严格，以保证接头位置准确，间隙小而且均匀。3）真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常常受到真空室的限制。4）电子束易受杂散电磁场的干扰，影响焊接质量。5）电子束焊时产生的X射线需要严加防护以保证操作人员的健康和安全。由于有上述的优势，电子束焊技术可以焊接难熔合金和

19、难焊材料，焊接深度大， 焊缝性能好，焊接变形小，焊接精度高，井具有较高的生产率。因此，在核能、航空、 航天、汽车、压力容器及工具制造等工业中得到广泛应用。3 .4焊接工艺参数的确定经查阅资料电子束焊的焊接参数如表1-1所示表1-1焊接工艺参数板厚加速电压电子束电流焊接速度聚焦束流聚焦20mm60kv160mA500cm/min2000mA3. 5焊前准备工作1.焊接顺序遵循的原则（1）尽可能让焊缝能自由收缩，减少施焊时的拘束度，图纸设计时应避免交叉焊 缝，有交叉时设计应力释放孔；（2）先焊接收缩量大的焊缝，减少内应力；（3）把部件整体结构划分为若干个小部件，将小部件按要求焊接后再组装成大 部件

20、，这样就大大减少了总装时的焊接量，减少一次受热量。2 .制定合理的焊接顺序的目的削弱焊接接应力的集中，保证焊接的连续性和防止变形。焊接顺序的原列：广义原则：（1）焊接时尽量减少热输入量和尽量减少填充金属；（2）组焊结构应合理分配各个组单元，并进行合理的组对焊接（3）位于构件钢性最大的部位最后焊接；（4）由中间向两侧进行对称焊接；（5）先焊短焊缝，后焊长焊缝；（6）先焊对接焊缝，再焊角焊缝；（7）先焊对接焊缝，后焊环焊缝；（8）当存在焊接应力时，先焊拉应力区，后焊剪应力和压应力区；（9）当对变形有特殊限制时，可采用分段退焊法。局部接头的焊接顺序原则：由中部向外焊接，由下向上焊接，由渣多的地方起焊

21、。3 .电子束焊的焊前准备工作包括焊件的清理与装配、焊丝表面及焊剂的烘干、焊机而 检查与调整等工作。这些准备工作与焊缝的质量好坏有密切的关系，所以必须认真完 成。(1)焊前清理，焊前，需将坡口及附近区域表面上的锈蚀、油污、氧化物、水 分等清理干净。大量生产时可用喷丸处理方法；批量不大时也可用手工清理，即用钢 丝刷、风动和电动砂轮或钢丝轮等进行清除；必要时还可用氧乙快火焰烘烤焊接部位, 以烧掉焊件表面的污垢和油漆，并烘干水分。机械加工的坡口容易在坡口表面沾染切 削液或其他油脂，焊前也可用挥发性溶剂将污染部位清洗干净。(2)焊件装配，装配时必须保证接缝间隙均匀，高低平整不错边，特别是在单 面焊双面

22、成形的埋弧焊中更应严格控制。装配时，焊件必须用夹具或定位焊缝可靠地 固定。定位焊使用的焊条要与焊件材料性能相符，其位置一般应在第一道焊缝的背面, 长度一般不大于30mH1。定位焊缝应平整，且不允许有裂纹、夹渣等缺陷。4 .焊丝表面清理与焊剂烘干埋弧焊用的焊丝要严格清理,焊丝表面的油、绣及拔丝用的润滑剂都要清理干净, 以免污染焊缝造成气孔。焊剂在运输及储存过程中容易吸潮，所以使用前应经烘干250温度下烘干，并 保温12h。限用直流焊接的焊剂使用前必须经350400C烘干，并保温2h,烘干后 应立即使用。回收使用的焊剂要过筛清除焊渣等杂质后使用。5 .焊机的检查与调试焊前应检查接到焊机上的动力线、

23、焊接电缆接头是否松动，接地线是否连接妥当。 导电嘴是易损件，一定要检查其磨损情况和是否夹持可靠。焊机要进行调试，检查仪 表指示及各部分动作情况，并按要求调好预定的焊接参数。焊前应实测焊接速度。测 量时标出0.5l.Omin内焊接小车移动或焊件转动过的距离，计算出实际焊接速度。起动焊机前，应在次检查焊机和辅助开关、旋钮等的位置是否正确无误，离 合器是否可靠接合。检查无误后，再按焊机的操作顺序进行焊接。第四章检验4.1无损检验无损检测主要包括射线检测、超声波检测、磁力检测等，具体操作如下表说明:表2-1无损检测检测方法设备用途优点缺点射线检测射线机、胶片、增感屏、暗室处理设备等适用于探测焊 缝内部

24、气孔、未焊 透、夹渣等体积型 缺陷，焊缝内部平 面型缺陷与透照 方向一致时才易检测。可以确定缺陷 的位置大小以及 种类，检测结果可 以长期保存价格昂贵、安 全措施要求高、不 适宜较厚工件、平 面缺陷不易检测、技术要求性高超声波检测超声波探伤仪、探头、耦合剂、标准试块适用于缺陷 内部裂纹、气孔、 夹渣、未熔合和未焊透可以检测较厚 工件、可以对缺陷 进行准确定位、对 于平面缺陷十分 敏感，安全方便、成本低缺陷定位困难， 检测前工件表面 需要加工，不适用 于表面粗糙或形 状复杂的工件，技 术要求性高磁力检测磁头、磁规、线圈、磁粉等用于检测铁磁 的表面或近表面 的裂纹、未焊透和 夹渣等缺陷可以确定缺陷

25、 的位置、大小及形 状，安全、方便、 成本低，检测灵敏 度高，检测结果易解释不能用于非铁 磁检测。无法确定 缺陷深度及种类， 检测后工件需要退磁渗透检测渗透剂、现象齐!J、清洗剂、标准试块、黑光灯等检测金属或非金属表面开口缺陷可以确定缺陷的 位置、大小及形 状，设备轻便，检 测结果易解释检测前、后必须清 洁工件，无法确定 缺陷深度及性质，不适于疏松多孔 的材料4. 2压力容器常见的缺陷及措施在用压力容器常见缺陷就其存在部位可分为表面缺陷和埋藏缺陷两类，都对压力 容器的安全性能构成潜在威胁，以下对其中的焊接所造成的缺陷分别进行讨论。4.2.1 表面缺陷(1)表面裂纹裂纹是在用压力容器的重点检验项

26、目。现场检验时优先使用磁粉探伤技术，它能 快速、准确和直观地发现表面裂纹，是目前检验表面缺陷最为灵敏可靠的手段。表面 裂纹危害性极大，一旦发现应认真分析其产生原因，采取适当的措施(如打磨和挖补等) 予以彻底消除。从断裂力学观点而言，表面裂纹也存在允许尺寸，但考虑到内表面裂纹 与储存介质直接接触，外表面裂纹与大气接触，因此易促使裂纹的扩展，危害极大，故对 表面裂纹一律采取打磨消除的措施。措施：有关文件规定，如表面裂纹打磨深度S7 %的设计厚度，且3mm时,可不补 焊。但为了减少应力集中，要求磨削部位光滑并过渡圆滑。如果超出上述规定，则必须 采取严格的补焊措施予以修复。(2)焊缝咬边焊缝咬边为几何

27、不连续与应力集中部位，容易诱发裂纹。 对于容器的焊缝咬边，都应打磨消除或打磨后补焊；对于其它容器，当其表面焊缝咬边 深度WO. 5mm，连续长度WOOmm，且焊缝两侧咬边总长不超过该焊缝长度的10 %时, 可不作处理。如超过上述范围，则应打磨消除或打磨后补焊。4.2.2 埋藏缺陷常见的埋藏缺陷主要有裂纹、未焊透、未熔合、气孔和夹渣等。这些缺陷多为制 造时留下的,其中处理的重点为埋藏裂纹。壁厚v 8mm的钢制容器一般采用X射线探 伤，可直接准确地反映缺陷类型和大小。随着板厚的增加,X射线能量衰减增大,探伤灵 敏度降低，因此当检测壁厚 8mm的钢制容器时，一般采用超声波探伤。超声波穿透能 力很强，

28、对厚板中缺陷的探伤灵敏度较高且检测速度快。(1)埋藏裂纹不与腐蚀介质接触,相对于表面裂纹而言，所受的应力较小，危害性也较小。但在使 用过程中，尤其是在交变载荷或频繁间歇操作时，有可能产生裂纹扩展至表面或穿透, 产生破坏，因此对埋藏裂纹的处理要重视,一旦发现必须采取严格的措施予以挖补修 复。(2)未焊透和未熔合焊接技术与工程课程设计任务书题目贮罐焊接工艺设计(6)学生姓名XX学号XX专业班级XX设计内容与要求包括：原始数据，技术参数，设计要求，说明书、图纸、实物样品的要求等1.设计参数(1)产品主体尺寸：457mm(2)主体板厚：8 =20mm；(3)工作压力：21 MPa(4)爆破压力：42M

29、Pa(5)工作介质：氨气；2 .依据标准(1) ASME；(2)航天工业标准QJ 1381-1988；(3)电子束焊接规范GJB 1718A-2005；(4)电子束焊接工艺指南标准JBT 11062-2010；等3 .课程设计内容及要求(1)编写所设计产品的加工工艺流程图；(2)绘制所设计产品的焊缝定位编号图；(3)编写所设计产品的焊接工艺卡。编写K、L号焊缝的焊接工艺卡；(4)撰写报告。课程设计报告推荐应用A4规格纸打印，也可用蓝色或黑色 墨水撰写；具体格式参照西安石油大学本科毕业设计论文格式要求。文字说明部分重点有以下内容：资料综述设计思路相应的国家或行业标准焊接工艺的说明，如：焊接方法的

30、选择、焊接材料的选择、坡口型式 的设计、焊缝层数的焊接顺序设计，以及焊前和焊后热处理工艺的说明。在设计中遇到的问题、解决方法、体会等。参考文献不少于5篇。4 .时间安排根据本专业的培养计划，本专业专业课课程设计共三周。本次时间为12月 18日1月5日，设计内容及报告应在2018年1月5日之前完成。起止时间2017 年12月18日至2018 年1月5日指导教师签名年月日系(教研室)主任签名年月日学生签名年月日未焊透在射线底片上呈两侧整齐的细直黑线，一般在焊缝中部;根部未熔合在射线 底片上是一侧整齐且黑度较大的细直黑线，一般在焊缝中间;坡口未熔合在射线底片上 呈连续或断续的黑线，一般在焊缝中心至边

31、缘1/ 2处;层间未熔合在射线底片上是黑 度较小的不规则块状阴影。超声波探伤时，未焊透和未熔合均为制造缺陷，处于焊缝中 间，不与腐蚀介质接触，因此，相对于表面裂纹而言，危害性较小，但同样也存在诱发裂纹 的可能。探伤中若发现存在诱发裂纹，应按上述埋藏裂纹的处理原则进行必要的挖补修 复。倘若没有新的裂纹产生，那么视具体尺寸、位置及使用条件等，对近表面缺陷进行 挖补修复,其它的可不作处理。(3)气孔和夹渣气孔和点状夹渣的超声波波形气孔和夹渣均为制造缺陷。经过大量在用压力容器 检验,发现绝大部分气孔不会发展成裂纹，潜在危险小，可适当放宽容限。因此，如检验时 没有发现气孔边缘有新的裂纹产生时,可不作处理

32、；若发现有新的裂纹产生时,则应按 上述原则进行挖补修复。对于夹渣也可适当放宽容限，但对于一些自身高度较大、断 面形状扁平或呈三角形、端部夹角狭长和尖锐的夹渣，应适当挖补修复。4. 3产品的无损检测电子束焊缺点：焊缝内部产生气孔和裂纹，需进行深度检测。x射线的优点：x射线实时成像直观、照相底片可以长时间的保存，对薄壁工件 无损探伤灵敏度较高。对体积状缺陷敏感，缺陷影象的平面分布真实、尺寸测量精确。 对工件表面光洁度没有严格要求，材料晶粒度对检测结果影响不大，可以适用于各种 材料内部缺陷检测。所以在压力容器的焊接质量检验中得到广泛应用。产品的无损检 测这里主要是进行X射线探伤，采用的设备是KS15

33、-PN150KM移动式X射线机。a)壳体与母材的无损检测，应该逐张进行RT检测，检测方法和标准按GB3323-87 规定进行。b)焊缝的无损检测，主要检测焊缝气孔与裂纹。焊接接头的无损检测应该在其外 观质量检测合格后进行，焊逢进行X射线100%检测，符合国家标III级合格。4. 4压力试验按照强度、刚度要求计算所确定的容器厚度，由于受到材质、钢板卷弯、焊接及 安装等加工制造过程的影响，有可能在规定的工作压力下出现过大变形或焊缝有泄漏 现象，导致容器使用不安全。为了容器使用中安全可靠，设备在出厂前或检修后需要 进行压力试验或者增加气密性试验。压力试验的目的是在超设计压力下，检查容器的 强度、密封

34、结构和密封性等；气密性试验是对密封性要求高的重要容器在强度试验合 格后进行的泄漏检验。压力试验的方法有两种，一种是液压试验，另一种是气压试验。压力试验的种类、 要求和试验压力值应在图样中注明。通常情况下采用水压试验，对于不适合液压试验 的压力容器，例如，容器内不允许有微量残留液体，或由于结构原因不能从满液体的 塔式容器，试验时液体重力可能超过承受能力等，可采用气压试验。4.4.1 液压试验液压试验是在被试验的压力容器中注满液体，再用泵逐步增加试验压力以检验容 器的整体强度和气密性。图x为容器液压试验示意图，试验时必须采用两个量程完全 相同并经校验的压力表，压力表的量程一般为试验压力的L 54倍

35、，最好为试验压力 的2倍。验所用的介质要求价格低廉、来源广，并对设备的影响小，满足此条件的多 为洁净的水，故常称为水压试验；需要时也可采用不会导致发生危险的其他液体。无 论何种液，试验时的温度应不高于试验液体的闪点温度或沸点温度。对于奥氏体不锈 钢制容器用水进行液压试验后，应将水渍清除干净，试验过程中应在容器顶部设置排气口，以便在充加液体时将设备内的空气排尽， 并保持设备观察表面干净。试验时压力应缓慢上升，达到规定压力后，保压时间一般不低于30min (此时压 力表读数应保持不变)。之后，将压力降至规定试验压力的80%,在此压力下保持足 够的时间以对所有焊接接头和连接部位进行检查。如发现有渗漏

36、，应进行标记，泄压 后进行修补，修好后再重新进行试验，直至达到要求为止。对夹套容器，应首先进行 内筒液压试验，合格后再焊夹套，然后对夹套进行液压试验。液压试验完毕后，应将 容器的液体排尽，并用压缩空气吹干。(1)液压试验压力试验压力是进行液压试验时规定容器应达到的压力，该值反应在容器顶部的压力 表上。试验压力按照下面的方法确定pT=1.25pa/of式中pT试验压力，MPap设计压力，MPao容器元件材料在试验温度下的许用应力，MPao1容器元件材料在试验温度下的许用应力，MPa（2）试验强度校验压力试验前应对压力容器进行强度校验，强度校验按下式进行：o t=pT（ Di+3e） /（28e）

37、式中at一试验压力下容器的用力Di容器的内直径be容器的有效厚度，mm试验结果应满足a t0.9（posas容器材料在试验下的温度屈服的，MPa（P容器的焊缝系数气压试验由于气体具有可压缩的特点，承装气体的容器一旦发生事故所造成的危害较大， 所以在进行气压试验以前必须对容器的主要焊缝进行100%的无损探伤，并应增加试 验现场的安全设施。气压试验时所用气体多为干燥洁净的空气、氮气或者其他惰性气 体。气压试验时压力应缓慢上升至规定试验压力的10%,且不得超过0.05MPa,保 温5min,然后对焊缝和连接部位进行初次泄漏检查，如发现泄漏，修补后应重新进 行试验。初次泄漏检查合格后，再继续缓慢增加压

38、力至规定值的50%,进行观察试 验，合格后再按规定试验压力的10%级差逐级增至规定的试验压力。保压lOmin后压 力降至试验压力的87%,并保持足够长的时间后再次进行泄漏检查。如有泄漏，修 补后再按上述规定重新进行试验。4.4.2 气密性试验容器工作时盛装的介质危险程度较大（为易燃或毒性程度为极度、高度危害设计 上不许有微量泄漏）时，需要进行气密性试验。本课题设计为储水容器，原则上不存在上述危害，故可以不进行气密性试验。45成品验收经验证产品工艺合理，制作方法合格国家标准。通过实验表明产品可以投入生产 应用。第五章结论在查阅大量资料后，得到贮罐焊接工艺中所使用的的材料是钛合金TC4,焊接方 法

39、为真空电子束焊接，焊接参数：板厚20mm,加速电压60kv,电子束流160mA, 焊接速度500cm/min,聚焦束流聚焦2000mA,焊接熔深20-21mm。在焊接前要经过 焊前处理的工序；在焊后也要经过无损检测主要利用磁粉检测检验表面缺陷，X射线 探伤检验焊缝的气孔和裂纹内部缺陷，是否满足标准。参考文献1陈裕川.钢制压力容器焊接工艺M.北京：机械工业出版社,2007 6 23-30.陈国理.压力容器及化工设备M.华南理工大学出版社，1998,6670.何天荣.复合钢板压力容器制造质量控制J.锅炉压力容器安全技术,1992,11(6).4湛卢炳，孙晋波.化工贮罐设计M.上海科学技术出版社,1

40、984.5韦生，费东，田雷，等.钛及钛合金焊接工艺探讨J.焊工之友,1002 - 025X(2013)04-0073-03.王宗杰.熔焊方法及设备M,沈阳工业大学出版社.附录1.工件设计参数及焊接图H.JJ.设计参数(1)产品主体尺寸：457mm(2)主体板厚：8 = 20mm；(3)工作压力：21 MPa(4)爆破压力：42MPa(5)工作介质：氨气；2.焊接顺序及定位编号焊接顺序如下图所示：焊缝编号如下图所示:3.焊接工艺流程焊接结束焊接工艺卡产品 名称贮罐焊 接工艺产品编 号6接头名称对接接头工艺评定 编号工卡 号接 头 简 图：材质TC4焊 材 及 辅 助 材 料名称牌号- -规格45

41、7mm砂纸W203张11焊缝 编号L,K丙酮溶 液30ml电子束 焊机KS15-PN150KM台焊接 位置贮罐移动X 射线机XYT3010一台探伤 要求99%磁粉检测探伤，力口 100%X射线探伤|级合格焊接 方法电源” 极性J年缝 昙次焊材 牌号焊材直径 (mm)焊接电流 (kA)电弧电 压 (kV)焊接速度 (cm/min)气体流量 (L/min)工艺 要求焊接过程 说明定位 焊无16060500坡口 加工无焊接过程 中应注意 焊前热处 理除掉焊 材表面杂 质、铁锈 等，焊接时 严格按照 焊接操作 规范进行。定位 焊无16060500预热 温度无电子 束焊无16060500清根 方法无编

42、制日 期审核日 期更改标 记处数更 改 文 件 号签 名日 期目录第一章综述51.1压力容器的应用5L2压力容器制造技术的进展5121压力容器向大型化发展5122压力容器用钢的发展6第二章贮罐的选材82 . 1贮罐的选材原则83 .2贮罐的常用钢92. 3主体材料的制备一钢材的处理10第三章贮罐的焊接工艺要点122.1 钛及钛合金焊接性分析122.2 钛焊接常用的焊接工艺12鸽极氤弧焊122.2.1 熔化极僦弧焊13等离子弧焊132.2.2 电子束焊13激光束焊142.2.3 钎焊142.3 焊接方法的选择15电子束焊的特点152.4 焊接工艺参数的确定163. 5焊前准备工作16第四章检验1

43、84. 1无损检验185. 2压力容器常见的缺陷及措施18421表面缺陷19422埋藏缺陷194. 3产品的无损检1则204.4 压力试验20液压试验21442气压试验22443气密性试验224.5 成品验收22第五章结论23参考文献24附录25焊接工艺卡28第一章综述1.1 压力容器的应用石油、化工、医药等产品是按照一定的工艺过程，在一定的条件下利用与之相匹 配的机械设备生产出来的。随着科学技术的进步和工业生产的发展，特别是国民经济 领域持续稳定压力容器已在石油、化工、轻工、医药、环保、冶金、食品、生物工程 及国防等工业领域以及人们的日常生活中得到广泛应用，且数量日益增大，大容积的 设备也越

44、来越多。例如，生产尿素就需要与之配套的合成塔、换热器、分离器、反应 器、贮罐等压力容器；加工原油就需要与原油生产工艺配套的精储塔、换热器、加热 炉等压力容器；此外，用于精溜、解析、吸收、萃取等工艺的各种塔类设备也为压力 容器；用于流体加热、冷却、液体汽化、蒸汽冷凝及废热回收的各种热交换器仍属于 压力容器；石油化工中三大合成材料生产中的聚合、加氢、裂解等工艺用的反应设备, 用于原料、成品及半成品的储存、运输、计量的各种设备等都是压力容器。据统计， 化工厂中80%左右的设备都属于压力容器的范畴。压力容器种类多，操作条件复杂，有真空容器，也有高压超高压设备和核能容器; 温度也存在从低温到高温的较大范

45、围，处理的介质大多具有腐蚀性，或易燃、易爆、 有毒，甚至剧毒。这种多样性的操作特点给压力容器从选材、制造、检验到使用、维 护以致管理等诸方面造成了复杂性，因此对压力容器的制造、现场组焊、检验等诸多 环节提出了越来越高的要求。压力容器涉及多个学科，综合性很强，一台压力容器从参数确定到投入正常使用, 要通过很多环节及相关部门的各类工程技术人员的共同努力才能实现。1.2 压力容器制造技术的进展随着科学技术的发展，压力容器制造技术的水平越来越高，其制造进展主要表现 在四个方面。1.2.1 压力容器向大型化发展大型化的压力容器可以节省材料、降低投资、节约能源、提高生产效率、降低生 产成本。目前板焊结构形式的煤气化塔厚度达200mm,其内径为9100mm,单台质 量已达25001；现在年产30万吨合成氨和52万吨尿素装置的四个关键设备均已实现 国产化。炼油处理装置也由250X lOV/a原油提高到1000 X IO,a原油的处理能力。 液化石油气、化工原料气储运中，卧式贮罐已能生产（p7400mmX