全焊接球阀工艺及焊接架设计说明书Word格式.docx

1、2、全焊接式结构球阀阀体由6部分锻造的壳休装配后焊接而成，结构紧凑、整个球阀挥然一体目前日内生产使用的大口径球阀多为分体三片式构造，各部分之间采用螺栓连接。与三片式球阀相比，在强度相同的情况下全焊接式球阀锻件的壁厚可做得很薄。阀门重量可减轻四分之一，而日对管道弯曲和挤压的抵抗力增强；由于取消了阀体法兰和螺栓。外形尺寸电减小。同叫还消除了潜在的外漏通道。另外，闹体焊接结构内部曲线流畅保持了与管道的润滑连接无死角，介质流动性好。3、阀体与焊接材料分析 1. 阀体材料成分分析全焊接球阀阀体材料通常采用碳素钢或低合金钢，如 ASTM A105、A694、A350、A516 等，其化学成分对焊接时结晶裂

2、纹的形成有着重要影响。焊接时，焊缝中的 S、P 等杂质在结晶过程中形成低熔点共晶。其中硫对形成结晶裂纹影响最大，但其影响又与钢中其他元素含最有关，如 Mn 与 S 结合成 MnS 而除硫，从而对 S 的有害作用起抑制作用。Mn 还能改善硫化物的性能、形态及其分布等。因此，为了防止产生结晶裂纹，对焊缝金属中的 Mn/S 值有一定要求。Mn/sS 值多大才有利干防止结晶裂纹，还与含碳量有关。含 C 量愈高，要求 Mn/S 值也愈高。Si、Ni 及杂质的过多存在也会增加 S 的有害作用。严格控制阀体材料采购时的化学成分，制定相关的材料采购标准，是有效避免阀门焊接时产生结晶裂纹的有效途径之一。 2.

3、焊丝与焊剂选择（1）焊丝材料选择： 焊丝主要作为填充金属，向焊缝添加合金元素，直接参与焊接过程中的冶金反应，其化学成分和物理性能不仅影响焊接过程中的稳定性、焊接接头性能和质量，同时还影响着焊接生产率。焊丝材料的选择主要根据阀体材料来进行。对常用阀体材料，通常所选用的焊丝材料有碳素钢焊丝如 H08MnA、低合金钢焊丝如 H10Mn2。同时，焊丝直径的选择对焊缝形状也有着较大影响，在焊接电流、电弧电压、焊接速度一定时，焊缝熔深与焊丝直径成反比，熔宽与焊丝直径成正比。对于全焊接球阀常采用的埋弧自动焊，其焊丝直径一般为 2.56mm。（2）焊剂材料选： 择焊剂在焊接过程中起隔离空气、保护焊缝金属不受空

4、气浸害和参与熔池金属冶金反应的作用。当焊丝确定后，配套用的焊剂则成为关键材料，它直接影响焊缝金属的力学性能（特别是塑性及低温韧性）、抗裂性能、焊接缺陷发生率及焊接生产率等。这就要求焊剂必须具有良好的冶金性能和工艺性能；颗粒度符合要求（普通焊剂颗粒度为 0.452.50mm，0.45mm 以下的细粒不得大于 5%，2.50mm 以上的粗粒不得大于 2%；细颗粒度焊剂粒度为 0.281.425mm，0.28mm 以下的细粒不得大于 5%，1.425mm 以上的粗粒不得大于 2%）；含水量 w（H2O）0.10%；机械夹杂物的含量不得大于 0.30%（质量分数）；含硫磷量 w（S）0.060%，w（

5、P）0.080%。根据所选用焊丝材料，及阀体材料化学成分，焊剂多选用高硅型熔炼焊剂或高碱度烧结型焊剂。 3. 影响焊缝形状、性能的因素 （1）焊接艺参数的影响1）焊接电流。当其他条件不变时，熔深与焊接电流变化成正比，电流小，熔深浅，余高和宽度不足；电流过大，熔深大，余高过大，易产生高温裂纹。2）电弧电压。电弧电压与电弧长度成正比，在相同的电弧电压和焊接电流时，如果选用的焊剂不同，电弧空间电场强度不同，则电弧长度不同。当其他条件不变时，电弧电压低，熔深大，焊缝宽度窄，易产生热裂纹；电弧电压高时，焊缝宽度增加，余高不够。埋弧焊的电弧电压是依据焊接电流调整的，即一定焊接电流要保持一定的弧长才可能保证

6、焊接电弧的稳定燃烧，所以电弧电压的变化范围是有限的。3）焊接速度。焊接速度对熔深和熔宽都有影响，通常情况下熔深和熔宽与焊接速度成反比。焊接速度对焊缝断面形状也有影响，一般焊接速度过小，熔化金属量多，焊缝成形差；焊接速度较大时，熔化金属量不足，容易产生咬边。实际焊接时，为了提高生产率，在提高焊接速度的同时必须加大电弧功率，才能保证焊缝质量。4）焊丝直径。焊接电流、电弧电压和焊接速度一定时，熔深与焊丝直径成反比关系，但这种反比关系随电流密度的增加而减弱。 （2）工艺条件对焊缝成形的影响1）焊缝坡口形状、间隙的影响。在其它条件相同时，增加坡口深度和宽度，焊缝熔深增加，熔宽略有减小，余高显著减小。2）

7、焊剂堆高的影响。焊剂堆高应保证在丝极周围埋住电弧，一般在 2540mm。当使用黏结焊剂或烧结焊剂时，由干密度小，焊剂堆高比熔炼焊剂高出 20%50%。焊剂堆高越大，焊缝余高越大，熔深越浅。3）焊丝、焊嘴与工件倾角对焊缝成形也有较大的影响。在全焊接球阀焊接过程中，应尽量保证焊嘴、焊丝垂直干工件表面。（4）焊缝截面积的影响焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。焊缝面积越大 ,冷却时收缩引起的塑性变形量越大 ,焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的 ,而且是起主要的影响 ,因此 ,在板厚相同时 ,坡口尺寸越大 ,收缩变形越大。（5）焊接热输入的影响一般情况下 ,热输入大时 ,加热的高温区范围

8、大 ,冷却速度慢 ,使接头塑性变形区增大。 （6）焊接方法的影响多种焊接方法的热输入差别较大 ,在建筑钢结构焊接常用的几种焊接方法中 ,除电渣以外 ,埋弧焊热输入最大 ,在其他条件如焊缝断面积等相同情况下 ,收缩变形最大 ,手工电弧焊居中 ,2气体保护焊最小。（7）接头形式的影响在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时 ,不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。1）表面堆焊时 ,焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束 ,而且加热只限于工件表面一定深度而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束 ,因此 ,变形相对较小。2）形角接接

9、头和搭接接头时 ,其焊缝横向收缩情况与堆焊相似 ,其横向收缩值与角焊缝面积成正比 ,与板厚成反比。3）对接接头在单道 （层 ）焊的情况下 ,其焊缝横向收缩比堆焊和角焊大 ,在单面焊时坡口角度大 ,板厚上、下收缩量差别大 ,因而角变形较大。双面焊时情况有所不同 ,随着坡口角度和间隙的减小 ,横向收缩减小 ,同时角变形也减小。全焊接球阀采用埋弧自动焊，配合以空冷或风冷方式进行焊接。 （8）焊接层数的影响1）横向收缩 :在对接接头多层焊接时 ,第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律 ,第一层以后相当于无间隙对接焊 ,接近于盖面焊道时与堆焊的条件和变形规律相似 ,因此 ,收缩变形相对较小。

10、2）纵向收缩 :多层焊接时 ,每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的热输入小得多 ,加热范围窄 ,冷却快 ,产生的收缩变形小得多 ,而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束 ,因此 ,多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小得多 ,而且焊的层数越多 ,纵向变形越小4、焊接过程及分析1. 焊接及分析焊接试验采用圆筒进行，材料 A105。其主要目的是试验验证和确定阀体原材料、焊丝直径、焊剂牌号，优化焊接坡口结构及焊接参数，预测和控制焊接时温度变化、变形量和焊接残留应力，为全焊接球阀的生产设计提供参考依据。焊接试验系统由电流电压测量系统、位移变形测量系统、温度测量系统三部分组成。1）焊接时温度侧定。根据温度

11、测定的结果（如图 1 所示），在球阀焊接时，控制层间温度不超过阀座密封圈的安全使用温度 150，不会对阀门密封性能造成影响。图 1 距离焊缝中心 25mm 处的温度变化曲线图2）焊接变形的测定。圆筒焊接采用内径为 600mm，厚度 50mm 左右的圆简进行。焊接时圆筒两端无束缚，焊接完成后，测得的圆筒变形轴向方向约为 2.5mm，径向方向约为 1.5mm。在全焊接球阀设计过程中，需考虑此焊接变形对球阀密封性能的影响，适当调整阀座与阀体之间的配合间隙。焊接时可采用不同的辅助方式如风冷、振动，改善焊接时工件的变形。通常情况下，振动焊接时变形较小，风冷其次。3）焊接残留应力的测定。焊后通过不通孔法测

12、量焊接残留应力。焊接残留应力分布曲线如图 2 所示。图 2 残留应力分布图侧定结果表明，距离焊缝中心位置越远，残留应力越小。对球阀阀体焊缝结构进行合理的设计，可有效降低阀体焊接后因变形而产生的残留应力。同时，焊接时采用不同的辅助方式如振动、风冷，可不同程度上降低焊接后残余应力。通常情况下，振动焊接可有效释放焊接后的残留应力。焊接完成后，X 射线探伤和超声波探伤完全合格；力学性能评定，拉伸试验、冲击试验和侧弯试验合格；焊缝热影响区按 JB4708 测定合格。5、全焊接球阀的焊接工艺参数选择。全焊接球阀锻钢阀体壁厚通常在 4050mm 以上，宜采用窄间隙坡口埋弧焊，坡口底层间隙为 835mm，坡口

13、角度为 17，每层焊缝道数为 13，常采用工艺垫板打底焊。为使焊丝送达窄坡底层，需设计能插人坡口内的专用窄焊嘴，焊丝向下伸长度常取 4575mm，以获得较高熔敷速率。焊接时采用专用焊剂，其颗粒度一般较细，脱渣性应特好，并满足高强韧性焊缝金属性能。为保证焊丝和电弧在深而窄坡口内的正确位置，必要时须采用自动跟踪控制。二、滚轮架的选取1、滚轮架的定义 滚轮架借助焊件与主动滚轮间的摩擦力来带动圆筒形（或圆锥形）焊件旋转的装置自调式滚轮架适用于圆形筒体的焊接，可根据筒体大小自行调节。可调式滚轮架可调式滚轮架有手动丝杆可调式、手动螺栓移位式和电动滑板移位式三种。通过调整滚轮的中心距，适用不同直径筒体。 滚

14、轮架系列由自调式、可调式、平车式、可倾斜式、防轴向窜动等多种形式。用于圆柱形筒体的焊接、抛光、衬胶及装配等，自调节式滚轮架可根据筒体大小自行调节，可调式滚轮架可采用丝杆调节，螺钉分档调节等，采用交流变频器控制，线速度为数字显示，先进可靠1）自调式滚轮架 自调式滚轮架以主付机两组为一套，即主动滚轮架和被动滚轮架自调型系列主被动架各组为四个滚轮，滚轮采用内铁芯，外橡胶的结构制成。经久耐用，使用时无震动。主动滚轮架的运转由调速电机通过二个蜗轮减速箱同步传动运转，采用调速控制器实现无级变速。机械传动噪声低，工件回转稳定，工件回转线速度为5-70m/h（为无极变速）各组钳形架在工件直径达一定范围内进行自动调节，在最小直径时，各组钳形架的下轮在同一水平线上（不同吨位的滚轮架，工作范围各不相同）。各吨位的滚轮架工作范围不得超过最大直径尺寸 。自调式滚轮架2）可调式滚轮架 可调式滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩擦力，带动焊件旋转的变位机械。可调式滚轮架只有一个滚轮部件是主动滚