材料成型及控制工程焊接方向说明书Word格式文档下载.docx

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二是要在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σs低于980Mpa，因此熔化极气体保护焊、手弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊等都能采用。

本次设计采用CO2气体保护焊进行对接焊缝和角焊缝的焊接。

②℃。

当焊道冷至150-100℃时，给试棒逐渐加载，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，若试棒未断，而采用“断裂准则”，应增加载荷第5页共26页材料成型及控制工程（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“断裂准则”的“临界应力”σb（MPa）656671焊态620℃×

2小时退火647651610℃×

2小时退火647647线能量17～19kJ／cm备注试验得出WCF-62钢配用H08Mn2MoA焊丝接头强度可满足与母材强度相匹配的等强性要求，即使焊后热处理温度达到母材回火温度（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焊接试件的制备采用刨边机进行坡口加工。

清除坡口附近的水、油污、锈渍等杂质。

（1）对接焊缝试件的制备采用Y形坡口，坡口型式如图2-2所示。

采用CO2气体保护焊，CO2气体保护焊的规范参数包括电源极性、焊丝直径、电弧电压、焊接电流、气体流量等。

（一）电源极性CO2气体保护焊焊接一般材料时，采用直流反接；

在进行高速焊接、堆焊和铸铁补焊时，应采用直流正接。

（二）焊丝直径二氧化碳气体保护焊的焊丝直径一般可根据板厚选择。

回收塔壳体厚度8mm，可选Ф1.0～Ф1.6mm的焊丝。

（三）电弧电压和焊接电流对于一定直径的焊丝来说，在二氧化碳气体保护焊中，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CO2气体保护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第6页共26页材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书渡。

Ф1．6或Ф℃℃却贝冲击值可以达到规定标准，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足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WCF-62钢的焊接接头并无软化现象。

焊接工艺参数的选择3.4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第9页共26页材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书裂纹，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，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。

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。

③焊后热处理：

考虑到WCF-62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。

在此温度范围内，焊缝-40℃冲击韧性是可以满足所规定的要求的。

4工艺方案的选择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用法兰连接组成，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.根据图样技术要求分别制造各个零部件，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。

2.根据图样要求进行装焊，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，可以采用射线探伤、磁粉探伤等。

3.壳体制造结束后，需要按要求盛水试漏。

5主要零件的加工制造5.1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页材料成型及控制工程（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。

一般采用抽检法，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、喷漆等表面处理。

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0.1-0.4mm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。

3.划线：

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），如两侧均需刨边，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5-2所示，取划线尺寸为2547×

2158（长度×

宽度）的坯料。

第11页共26页材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书图5-2下料尺寸示意图4.下料：

采用QH11剪板机下料。

5.边缘加工：

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。

坡口型式及加工尺寸如图2-2所示。

6.卷制：

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。

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。

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一定弯曲，开动机材料成型及控制工程（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。

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。

如图5-5所示。

a．带Ⅱ铁的螺旋压紧器b．螺旋拉紧器C．斜楔式压紧器图5-5辅助夹具第13页共26页材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书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。

筒节纵缝采用CO2气体保护焊焊接，坡口形式与尺寸见图2-2，采用NBC-160CO2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/mm8Y型23～251.2140～16018～20H08Mn2MoA22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》达到Ⅱ级为合格。

10．制孔：

须在筒体上开1个Ф50mm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周向划出接管的尺寸和位置线。

仔细检查核对孔的大小、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/T4746-2002《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页材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书Di＝4（H-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：

δa＝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。

矫正，喷丸处理。

椭圆形封头毛坯尺寸的计算：

P=π12（a2+b2）?

（a?

b）224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计算：

D0=P+2hk0+2S式中：

k0—封头冲击成形是的拉伸系数，取k0=1S—封头边缘加工余量h—直边高度第15页共26页材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书可求得D0=1116.5mm。

综上，在原材料上划一直径为1116.5mm的圆。

4.下料：

采用等离子弧切割下料。

5.热冲压：

先加热至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Ф150mm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Ф20mm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Ф×

长度M16×

55KH缝50573.5160125318182.09445管法兰制造工艺如下：

1.材料复检、预处理:

与筒体基本一致。

2.下料：

采用GB4235锯床，从φ100mm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φ160±

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φ180±

2mm，厚度达25±

5.热处理:

对其进行600～650℃回火，保温4h,空冷，以恢复组织。

6.滚圆修整。

7.钻孔：

用Z3080摇臂钻床钻出φ50mm孔。

8.一次检验：

检验锻造后尺寸是否在允许范围，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φ18通孔位置线，并用样冲做好标记。

11.钻孔：

用Z3080摇臂钻床钻φ18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普通车床修锐边。

15.二次检验：

对法兰进行表面检验，法兰的表面应光滑，不得有裂纹及其它降低法兰强度或连接可靠性的缺陷。

第17页共26页材料成型及控制工程（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φ50×

3.5mm（内径×

壁厚）的接管为研究对象，进行接管设计研究。

采用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/T8162-2008，其具体参数如表5-3所示。

表5-3内径/mm壁厚/mm理论重量/（Kg/m）接管参数（GB/T8162-2008）接管参数503.54.62其制造工艺过程如下：

1.钢管复检：

检查钢管材质、圆度、型号。

清除管表面杂质。

在钢管上按需要长度划线4.下料：

采用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被切割材熔化的方法称等离子弧切割，它是利用高速、高温和高能的等离子体来迅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背面而形成切口，从而达到切割的目的。

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，使其达到标准要求；

6.清理：

表面清洗，使其表面不得有油污等杂质；

第18页共26页材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书7.检验：

另取相同钢管，按GB/T3091-2008进行拉伸、弯曲、盛水试漏试验。

5.5支座的制造设备采用圆筒形裙座支承，其基本结构如图5-10所示，按GB150.1～150.4-2010《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研究。

（1）底板制造工艺过程：

钢材复检→预处理→划线、标记→下料〔φ1120×

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页材料成型及控制工程（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-T4710-2005）螺栓规格M27×

2006050170（200）7512181214011060304350LkBCA（D）L3δGδcδzL1L5L4d2d3d43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气体保护焊）→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。

采取分部件装配，在装配过程中，允许偏差值要小于2mm。

在夹具上定好位置的工件，必须进行夹紧，否则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、因控制焊接变形而产生的拘束力等。

夹紧力应该指向定位基准，而且其指向应有利于减少夹紧力，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变，这是焊接应力变形的根本原因。

在工艺设计中要采用适当的方法去尽量减少焊接应力和变形。

减少变形措施有：

（1）设计时，避免焊缝的十字交叉，避免其应力集中，保持较好的焊接操作可适性。

（2）焊接前采取预热，减缓其冷却速度过大而产生较大的应力。

焊接采取了合理的焊接顺序和方向，调整了其应力分布。

装焊过程中采取了降低焊缝拘束度的工艺措施，补偿焊缝的缩量。

（3）焊后采取锤击法，能在金属表面层内产生局部双第20页共26页材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书向塑性延展，补偿焊缝区的不协调应变达到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用加有密封圈的法兰进行连接。

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，以避免擦伤密封面。

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用CO2气体保护焊，其焊接工艺参数见表3-2。

焊缝附近的油污等杂质要清理干净。

需要在夹具上采用刚性固定，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，使工件准确定位。

然后采用CO2气体保护焊进行焊接，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页材料成型及控制工程（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8～251.280～12010～15H08Mn2MoA0.4气体保护焊焊CO2气体保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，采用CO2气体保护焊进行焊接，其焊接工艺参数见表6-1，其坡口形状及尺寸见图3-1，装焊示意图如图6-4。

图6-4封头与接管装