钢制压力容器焊接工艺钟福健.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,5/11/2015,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,钢制压力,容器焊接工艺,设计,作者：钟福健,学,号：,1,104321,指导教师：杨玉芳,专业：材料成型及控制工程,第1章 绪论,第2章 实验材料及设备,第3章,16MnR,钢压力容器焊接工艺设计,第,4,章,焊接接头力学性能检测,第,5,章,结论,论文结构,1.1,压力容器概,述,1.2,压力容器焊接概况,1.3,本,课题研究的内容及意义,第,1,章 绪论,本,课题研究的内容,：,16MnR,钢压力容器的焊接工艺，从,16MnR,钢的化学成分、力学性能出发，分析了,16MnR,钢的焊接性。制,定,16MnR,钢压力容器的焊接工艺，主,要,包括,焊,接方法及设备的选择和材料、焊接参数的确定,等,。,1.3,本课题研究的内容及意义,本,课题研究的意义,：,压力,容器是一个涉及多行业、多学科的综合性产品,，制定,合理的钢制压力容器焊接工艺，通过力学性能检测来评定钢制压力容器的焊接工艺，为其完美应用于工程实际提供理论基础和实验依据。所以，对钢制压力容器焊接工艺设计研究，具有十分重要的理论意义和工程实用价值。,1.3,本课题研究的内容及意义,2.1实验材料,2.2实验设备,第2章 实验材料及设备,1.16MnR,钢化学成分,2.1实验材料,C,Si,Mn,P,S,0.20,0.20-0.55,1.20-1.60,0.035,0.030,表,2.116MnR,钢化学成分,16MnR,钢化,学性能,2.1实验材料,板厚（,mm,）,抗拉强度,b(MPa,）,屈服强度,s(MPa,）,伸长率（,%,）,冲击韧性值,kv(J/cm2,冷弯试验,180,6-16,510-640,345,21,31,d=2a,16-36,490-620,325,21,31,d=3a,36-60,470-600,305,21,31,d=3a,60-100,460-590,285,20,31,d=3a,100-120,450-580,275,20,31,d=3a,表,2.216MnR,钢力学性能,1.,焊条电弧焊设备,2.2实验设备,图,2.1,焊条电弧焊设备,ZX7-400,2.,埋弧焊设备,2.2,试验设备,图,2.2,埋弧焊设备,MZ-1000,3.,CO,2,焊设备,2.2,试验设备,图,2.3 CO,2,焊设备,3.1,压力容器焊接接头,分类,3.2,筒节的拼接纵缝焊接工艺,3.3,筒节间的环焊缝焊接工艺,第,3,章,16MnR,钢压力容器焊接工艺,3.1,压力容器焊接接头分类,图,3.1,压力容器典型的焊接接头类别,1.,焊接,方法,选,择焊条电弧焊和埋弧焊相结合的方式。其中焊条电弧焊用于定位焊，埋弧焊用于焊缝的焊接。,3.2,筒节的拼接纵缝焊接工艺,2.,焊接材料,（,1,）,E5015,焊条化学成分,3.2,筒节的拼接纵缝焊接工艺,C,Mn,Si,S,P,-,1.6,0.75,0.35,0.04,Cr,Ni,Mo,V,0.2,0.3,0.3,0.08,表,3.1 E5015,焊条化学成分,2.,焊接材料,（,2,）,H08MnA,化学成分,3.2,筒节的拼接纵缝焊接工艺,碳,锰,硅,铬,镍,0.1,0.81.1,0.07,0.2,0.3,表,3.2 H08MnA,化学成分,3.,焊前准备,（,1,）焊接区清理,（,2,）焊接材料的预处理,（,3,）焊前预热,3.2,筒节的拼接纵缝焊接工艺,4.,坡口的选择,3.2,筒节的拼接纵缝焊接工艺,图,3.2 I,型坡口,5,焊接参数,确定,（,1,）电流的选择,（,2,）电压的选择,（,3,）焊接速度选择,（,4,）焊接层数选择,（,5,）气体流量选择,3.2,筒节的拼接纵缝焊接工艺,焊接电流选择,I,型对接焊时，焊接电流与熔透深度,之间的,关系曲线如图,3.3,所示。,3.2,筒节的拼接纵缝焊接工艺,图,3.3,焊接电流和熔透深度之间的关系曲线图,焊,接电流的选择是，当正面焊时,：,400A420A,；背面焊时：,430A470A,。,埋弧焊电压选择,3.2,筒节的拼接纵缝焊接工艺,图,3.4,电弧电压对焊缝形状影响,a),不同电弧电压下的焊缝横截面形状,b),电弧电压对焊缝尺寸的影响,b,熔宽,h,熔深,a,余高,选择的焊接电压，正面焊时：,30V32V,；背面焊时：,30V32V,。,1.,焊接方法,由于,环焊缝的焊道有弧度，所以不适于选择埋弧焊，所以选择了,CO,2,焊方法焊接，定位焊和焊缝的焊接都选用,CO,2,焊的焊接方法。,3.3,筒,节间的环焊缝焊接工艺,2,焊接,材料,CO,2,焊的焊接方法缺点也很明显，烟尘大，飞溅大，所以本课题选择,E70T-1,药芯焊丝。,3.3,筒节间的环焊缝焊接工艺,型号,C,Mn,Si,E70T-1,0.06,1.58,0.69,表,3.3E70T-1,药芯焊丝化学成分,3.,焊前,准备,焊前准备主要就是焊件的焊前清理工作。,3.3,筒节间的环焊缝焊接工艺,4.,坡口的选择,表面,及两侧各,20mm,，坡口间隙,2mm,，钝边高度为,1mm,。如图,3.5,：,3.3,筒节间的环焊缝焊接工艺,图,3.5Y,型坡口,5.,焊接,参数,确定,（,1,）焊接电流的选择,（,2,）电弧电压的选择,（,3,）焊条直径的选择,（,4,）焊接速度的选择,（,5,）电流,极性,的,选择,（,6),气体流量的选择,（,7,）焊丝伸出度,的选择,3.3,筒节间的环焊缝焊接工艺,（,1,）焊接电流的选择,3.3,筒节间的环焊缝焊接工艺,焊丝直径,mm,焊接电流,A,细滴过渡,(,电弧电压,3050V,）,短路过渡（电弧电压,1622V,）,0.8,150250,60160,1.2,200300,100175,1.6,350500,120180,2.4,600750,150200,表,3.6,焊接电流的选择,选取定位焊焊接电流为,340A,，焊缝焊接电流为,350A,。,（,2,）电弧电压的选择,3.3,筒节间的环焊缝焊接工艺,焊丝直径,短路过渡,滴状过渡,焊接电流,A,电弧电压,V,焊接电流,A,电弧电压,V,0.6,4070,1719,0.8,60100,1819,1.0,80120,1821,1.2,100150,1923,160400,2535,1.6,140200,2024,200500,2640,2.0,200600,2740,2.5,300700,2842,3.0,500800,3244,表,3.7,常用焊接电流及电弧电压的适用范围,可按照表,3.7,选取，即分别为,33.5V,和,34V,。,4.1,拉伸试验,4.2,弯曲试验,第,4,章 焊接接头力学性能检测,4.1,拉伸试验,编号,试验宽度,试验厚度,横截面积,抗拉强度,断部特征,1,25,6,150,552.5,13.,纤维状,2,25,6,150,530,5.4,纤维状,3,25,6,150,517.6,7.6,纤维状,4,25,6,150,480,14.3,纤维状,5,25,6,150,513.4,8.3,纤维状,6,25,6,150,520,7.1,纤维状,7,25,6,150,505,9.8,纤维状,8,25,6,150,472.5,15.6,纤维状,9,25,6,150,525.5,6.2,纤维状,表,4.1,实验结果,采用等成分匹配焊材时，根据钢材焊后失强率公式,=,（,b-a,）,/,b,4.1,式中,b,母材抗拉强度,a,焊缝抗拉强度,1=,（,560-552.5,）,/560=1.3%,2=,（,560-535,）,/560=5.4%,3=,（,560-517.6,）,/560=7.6%4=,（,560-480,）,/560=14.3%,5=,（,560-513.4,）,/560=8.3%6=,（,560-520,）,/560=7.1%,7=,（,560-505,）,/560=9.8%,8,=,（,560-472.5,）,/560=15.6%,9,=,（,560-525.5,）,/5606.2%,4.1,拉伸试验,通过比较实验结果发现,：,根据资料可知,16MnR,钢焊后理论时强率为,28%,，拉,伸试验结果可知,16MnR,钢焊后失强率为,1.315.6%,，平均失强率为,8.4%,。,16MnR,钢在焊接过程中，对接头的强度而言却并没有太大的损害。这主要是因为钢材焊接时由于热循环的作用热影响区没有发生软化。实验结果充分说明焊缝具备足够的强度，焊接接头性能能良好。,4.1,拉伸试验,4.2,弯曲试验,试样编号,弯曲类型,试样厚度,弯心直径弯,弯曲角度,实验结果,1,侧弯,6,40,180,无裂,2,侧弯,6,40,180,无裂,3,侧弯,6,40,180,无裂,4,侧弯,6,40,180,无裂,5,侧弯,6,40,180,无裂,6,侧弯,6,40,180,无裂,7,侧弯,6,40,180,无裂,8,侧弯,6,40,180,无裂,9,侧弯,6,40,180,无裂,表,4.2,试验数据,实验结果,分析,弯弯,至,180,度没有发生开裂，说明,16MnR,钢焊接接头性能良好，从而所设计得工艺是可行的。,4.2,弯曲试验,在,焊接材料各方面条件一定的情况下，影响焊接工艺的主要工艺参数有电流、电压、焊接速度、焊丝直径等因素。本文通过一定的实验，在分析各方面研究成果的情况下，通过对,16MnR,钢压力容器焊接工艺的设计，得到如下结论：,第,5,章结论,（,1,）,16MnR,钢焊接性良好，可采用焊条电弧焊、埋弧自动焊及,CO,2,焊等各种焊接方法施焊。,（,2,）对于筒体纵、环缝的焊接，考虑到其钢板类型及厚度，选用焊条电弧焊定位，埋弧焊焊接焊缝能满足材料性能要求。,（,3,）,16MnR,钢具有优良的塑性和韧性，但在使用埋弧焊焊接时，选用的焊接电流不宜过大，否则将不能满足力学性能要求。,（,4,）压力容器筒体纵焊缝的定位焊选择直流正接，焊条的熔敷速度比反接时高，焊接速度较快，电弧的热量集中于焊条上，母材的熔深较浅。,（,5,）,CO,2,电弧电压的大小决定了电弧的长短和熔滴的过渡形式，它对焊缝成形、飞溅、焊接缺陷以及焊缝的力学性能有很大的影响。,第,5,章 结论,谢谢各位老师,