焊接实训报告.doc

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焊接结构设计

实训报告

系别材料工程学院

专业金属材料专业

班级B13822

姓名XXXXXX

学号XXXXXXX

指导教师姓名XXXXXXX

指导教师职称XXXXX

完成时间2016.11.17

“材料结构设计实训”任务书

1.焊接结构设计准备

在教师指导下阅读设计任务书，根据任务书的要求讲解焊接工艺的设计思路和过程。

2.学生设计焊接工艺规程

学生对教师给定的典型焊接结构的焊接工艺性进行分析，阅读有关资料，进行相关的工艺计算，完成焊接变形与控制的计算，并设计接头形式、选择焊接方法、焊接材料和焊接工艺参数等，绘制焊接结构草图。

3.学生编写设计说明书一份

要求有目录、设计任务书、工艺规程、焊接结构图及参考资料等。

4.指导教师查错

学生根据教师的检查改正错误，查找原因等。

学时分配表：

序号

实践内容

学时分配（天）

学时

（天）

备注

讲课

实践

其它

1

任务书讲解，准备相关资料

0.5

0.5

讲解

2

焊接接头结构和工艺设计，焊接变形与控制的计算

3

3

指导

3

编写焊接工艺规程

0.5

0.5

指导

4

编写设计说明书

0.5

0.5

指导

5

对设计总结、验收、答辩

0.5

0.5

答辩

合计

5

实

训

目

的

《焊接结构设计实训》是在完成焊接理论教学课程后，进行的综合运用所学基本知识和技能的一个非常重要的教学环节。

通过课程设计，可以培养学生解决焊接生产实际问题的能力，检验学生对所学基本知识的综合运用能力；使学生进一步了解典型焊接结构（压力容器）的基本知识及相关焊接工艺，掌握焊接结构的整体设计、焊接工艺规程、焊接工艺卡的编制要领；最终使学生具有根据生产实际独立制定焊接结构焊接工艺的能力。

实

训

内

容

1焊接结构的概述

直径为800mm，壁厚为10mm的闪蒸罐（图4-1），壳体材质为0Cr18Ni9，其主要承压焊缝的焊接工艺见表1-1。

图1-1闪蒸罐简图

表1-1缓冲罐焊接工艺

焊缝编号

焊缝位置

焊接方法

焊接材料

1A1、B1

壳体纵、环缝

双面SMAW

A102

B2

壳体合拢焊缝

GTAW打底

SMAW盖面

TGF-308L

A102

C1-C4

D1-D4

接管与平焊法兰角焊缝

接管与壳体角焊缝

SMAW

A102

E1

支座与壳体焊接角焊缝

GMAW

（CO2焊）

TFW-308L

1.2焊接方法

原料气缓冲罐筒体的焊接有纵焊缝和环焊缝。

一般情况下，对于此类筒体纵焊缝的焊接选用对接接头的焊接。

其下面是我手工电弧焊（SMAW）的一些介绍：

1.手工电弧焊是利用电弧局部熔化母材和焊条以形成焊缝的一种手工操作焊接方法。

2.SMAW的焊接过程：

焊接时电源的两极分别在导电嘴和焊件上，焊丝通过导电嘴与焊件接触，接通电源后，则电流经过导电嘴、焊丝与焊件构成焊接回路。

焊接时，引弧，焊接速度均由焊工自己手动操作。

闪蒸罐简介

闪蒸罐工作原理及系统组成

高效闪蒸干燥风机是气流干燥设备的一种，干燥介质为热空气。

工作原理为：

热由干燥器底部切向进入，产生旋转风场，湿料自螺旋输送器（或其它方式输送），进入干燥器后，首先承受搅拌器的机械粉碎，在离心，剪切，碰撞的作用下，物料被微料化，旋转的热风与经给料机落下的湿物料接触,使湿物料表层迅速干燥，由于旋转叶片的机械冲击和高速旋转热气流的吹击作用，使物料在浮动状态下产生剧烈撞击、剪切和摩擦，粘结在一起的物料被松散并迅速干燥。

物料受桨叶的轴向推力和旋转气流切线风力的作用，在干燥器内瞬间完成干燥过程（在数秒钟以内）。

已干燥的粉料随气流进入旋风分离器（有的干燥器没有）和布袋捕集器，成品经星型卸料器卸去，而尾气则经引风机排出，干燥机系统。

闪蒸罐的应用

闪蒸干燥机在轻工、化工、食品、医药、冶金、建材等行业中，对各种不同粒度的含湿粉粒物料的干燥起着关键作用。

由于其占地面积小，能连续生产，可靠性好，自动化程度高。

干燥过程全封闭，对环境无污染。

且能够利用焙烧烟气作为干燥热源，提高热量利用率。

2005年，分子筛车间在扩能改造中引建了两套旋转闪蒸干燥系统。

采用DCS进行控制，安装的是日本横河公司的CENTUMCS3000系统，每台旋转闪蒸干燥机的处理能力1000kg/h（绝干基）。

进料灼减：

67%（湿基wt），出料灼减：

25%（湿基wt）。

该装置建造后平稳运行，达到生产要求。

闪蒸罐的材料

奥氏体不锈钢简介

0Cr18Ni9不锈钢作为不锈钢耐热钢使用最广泛，用于食品用设备，一般化工设备，原子能用工业设备。

通俗的讲0Cr18Ni9不锈钢就是304不锈钢板，0Cr18Ni9不锈钢就是321，一个是国标，一个是美标。

321是因为原来冶炼技术不好，无法降低碳含量才研制的，现在因冶炼技术的提高，超低碳钢冶炼已经很平常，所以321有被淘汰的趋势。

目前321的产量已经很少了。

只有一些军工还在使用。

0Cr18Ni9钢（AISI304）是奥氏体不锈钢，是在最初发明的18-8型奥氏体不锈钢的基础上发展演变的钢种，该钢是不锈钢的主体钢种，其产量约占不锈钢总产量曲30%以上。

由于此钢具有奥氏体结构，它不高强度的目的。

钢的奥氏体结构赋予了它的良好冷、热加工性能、无磁性和好的低温性能。

奥氏体不锈钢特点及焊接性

1.奥氏体不锈钢的特性，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能，冲压弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象，无磁性。

2.奥氏体不锈钢的用途，家庭用品、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸、汽车配件、医疗器具、建材、化学、食品工业、农业、船舶部件。

3.奥氏体不锈钢的化学成份，

碳C：

≤0.07硅Si：

≤1.00锰Mn：

≤2.00硫S：

≤0.030磷P：

≤0.035

铬Cr：

17.00～19.00镍Ni：

8.00～11.00[2]

4.奥氏体不锈钢的力学性能，

抗拉强度σb（MPa）：

≥520屈服强度σ0.2（MPa）：

≥205伸长率δ5（％）：

≥40

断面收缩率ψ（％）：

≥60硬度：

≤187HBS;≤90HRC;≤200HV

5.奥氏体不锈钢的金相组织，组织特征为奥氏体型。

6.奥氏体不锈钢的热处理

（1）固溶处理；其目的是使碳化物充分溶解并在常温下保留在奥氏体中，从而在常温下获单相奥氏体组织，使钢具有最高的耐腐蚀性能。

固溶处理的加热温度一般均较高，在1050-1100C之间，并按含碳量的高低作适当调整。

由于18-8不锈钢导热性很差，不仅要通过预热后再进行淬火加热,而且在固溶处理（淬火加热）时的保温时间要长。

固溶处理时，要特别注意防止增碳。

因为增碳将会增加18-8钢的晶间腐蚀倾向。

冷却介质,一般采用清水。

固溶处理后的组织一般是单相奥氏体,但对含有钛、铌、钼的不锈钢，尤其当是铸件时,还含有少量的铁素体。

固溶处理后的硬度一般在135HBS左右。

（2）除应力退火；为了消除冷加工后的残余应力，处理在较低的温度下进行。

一般加热至250-425C，经常采用的是300-350C。

对于不含钛或铌的钢不应超过450C，以免析出碳化铬而引起晶间腐蚀。

为了消除焊接后的残余应力,消除钢对应力腐蚀的敏感性,处理一般在较高的温度下进行。

加热温度一般不低于850C。

冷却方式，对于含有钛或铌的钢可直接在空气中冷却；对于不含有钛或铌的钢应水冷至500C以后再在空气中冷却。

（3）稳定化处理；为了防止钛和铌的奥氏体不锈钢在焊接或固溶处理时，由于TiC和NbC减少而引起耐晶间腐蚀性能降低,需将这种不锈钢加热到一定温度后（该温度使铬的碳化物完全溶于奥氏体，而TiC和NbC只部分溶解）再缓冷。

在冷却过程中,使钢中的碳充分地与钛和铌化合,析出稳定的TiC和NbC，而不析出铬的碳化物，从而消除18-8奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向,这种处理过程称之为稳定化处理。

由上可知，奥氏体不锈钢用的热处理方式为固溶处理。

焊接方法

由于奥氏体不锈钢具有优良的焊接性，几乎所有的熔焊方法和部分压焊方法都可以焊接。

但从经济、实用和技术性能方面考虑，最好采用焊条电弧焊、惰性气体保护焊、埋弧焊和等离子焊等。

1.焊条电弧焊厚度在2mm以上的不锈钢板仍以焊条电弧焊为主，因为焊条电弧焊热量比较集中，热影响区小，焊接变形小；能适应各种焊接位置与不同板厚工艺要求；所用[wiki]设备[/wiki]简单。

但是，焊条电弧焊对清渣要求高，易产生气孔、夹渣等缺陷。

合金元素过度系数较小，与氧亲和力强的元素，如钛、硼、铝等易烧损。

2.氩弧焊 有钨极弧焊和熔化极氩弧焊两种，是焊接奥氏体不锈钢较为理想的焊接方法。

因氩气保护效果好，合金元素过度系数高，焊缝成分易于控制；由于热源较集中，又有氩气冷却作用，其焊接热影响区较窄，晶粒长大倾向小，焊后不需要清渣，可以全位置焊接和[wiki]机械[/wiki]化焊接。

缺点是设备较复杂，一般须使用直流弧焊电源，成本较高。

TIG焊是英文字母TungstenInert-GasWelding的简称。

它的中文名称是钨极惰性气体保护焊。

这种焊接方法从其名称上可知，它具有两个显著的特点：

一是它的电极是用钨或者钨基合金制作而成，二是采用惰性气体做保护气氛。

它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化焊件和填充焊丝的一种焊接方法。

焊接时保护气体从嘴中喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近的热影响区的有害影响，从而获得高强度。

TIG焊的主要特点：

1）惰性气体有极好的保护作用，它本身既不与金属发生任何化学反应，也不溶解于高温金属中，使得焊接过程熔池的冶金反应容易控制。

对于一般易氧化、氮化的活泼金属、高熔点的黑色金属都能进行焊接，应用面很广泛。

2）电弧在氩气中燃烧非常稳定，在小的焊接电流情况下（<10A）仍然稳定燃烧，填充焊丝是通过电弧间接加热，所以适用于薄板及全位置焊接，也是实现单面焊双面成形的理想焊接方法。

3）由于填充焊丝不通过焊接电流，不存在熔滴过渡问题，焊接过程没有飞溅，焊缝成形美观。

4）氩气在焊接过程中仅仅只是单纯的保护隔离作用，因此对工件表面状态要求较高。

焊件在焊前要进行表面清洗，除去灰尘等杂质。

5）钨极承载电流的能力有限，过大的电流会引起钨棒的熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池而出现夹钨，所以TIG焊焊接速度受钨棒