法兰与管体焊接接头基本工艺设计.doc

法兰与管体焊接接头工艺设计
前言
法兰是使管子与管子互相连接零件，连接于管端。
法兰连接就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一种法兰盘上，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起，完毕了连接。有管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。
法兰连接重要特点是拆卸以便、强度高、密封性能好。安装法兰时规定两个法兰保持平行、法兰密封面不能碰伤，并且要清理干净。法兰所用垫片，要依照设计规定选用。
法兰分螺纹连接（丝接）法兰和焊接法兰。低压小直径有丝接法兰，高压和低压大直径都是使用焊接法兰，不同压力法兰盘厚度和连接螺栓直径和数量是不同。
法兰连接使用以便，可以承受较大压力。
本次是普通低碳钢管体与法兰焊接接头工艺设计。
1.母材Q235性能分析
Q235是普通碳素构造钢，Q代表是这种材质屈服度，背面235，就是指这种材质屈服值，在235左右。并会随着材质厚度增长而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢 ，中厚钢板。大量应用于建筑及工程构造。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅 炉、容器、船舶等，也大量用作对性能规定不太高机械零件
由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，因此，普通状况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。焊接时普通不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热解决改进组织，整个焊接过程不必采用特殊工艺办法，焊接性优良。
2.备料
备料过程大体分为如下几步：
（1） 选材
选用管体内径为350mm，壁厚为8mm管体，
由于所选管材和法兰盘均为Q235，故对管材无太多特殊规定，须保证管材形状规则符合原则，无裂纹，弯曲，变形等其她缺陷，能具备一定耐压能力，耐腐蚀能力
选用法兰外径为550mm厚度为12mm，小孔直径为10mm管体与法兰连接为焊接，因此管体内径应与法兰内径一致。
（2）下料
在选好管体上划线，截取一定满足需要长度，且截面光滑平整，无毛刺，裂纹等。
由于法兰要分块安装，故将法兰均分为6瓣，要保证截线切口处，要平整。
（3）焊前准备
焊前准备有如下三点：
1、技术准备
焊工在施焊前需要进行技术准备工作为：熟悉产品图纸，理解产品构造；熟悉产品焊接工艺，理解产品焊接接头规定焊工持证项目，掌握产品焊接接头焊接参数。
2、器材准备
焊工在施焊前需要进行器材准备工作为：焊接设备及工装检查调试；焊接参数调节，按焊接工艺规定领取焊接材料。
3、工件准备
（1）坡口清理
施焊前焊工应检查坡口表面，不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷，应清除焊接接头内外坡口表面及坡口两侧母材表面至少20mm范畴内氧化物、油污、熔渣及其他有害物质。
（2）焊接接头组对
使用卡具定位或直接在坡口内点焊办法进行焊接接头组对，组对时应保证在焊接过程中焊点不得开裂，并不影响底层焊缝施焊；控制对口错边量、组对间隙及棱角度等参数不超过按相应产品制造、验收原则规定。
在备料过程中所需要设备有；普通机床，以及清除焊接接头氧化物、油污、熔渣设备，尚有焊接设备。
3.拼装
3.1 一方面为法兰拼装，法兰分为6瓣

3.1.2. 法兰拼焊焊接工艺选取
由于法兰材料为Q235，法兰拼焊焊接工艺选取普通手工电弧焊即可，手工电弧焊焊接技术使用不同办法保护焊接熔池，防止和大气接触。热能也是由电弧提供。和MIG焊同样，电极为自耗电极。金属电极外由矿物质熔剂包覆，熔剂熔化时形成焊渣盖住焊接熔池。此外，包覆熔剂还释放出气体保护焊接熔池，并且，还具有合金元素用来补偿合金熔池合金损失。在有些状况下，包覆熔剂内具有所有合金元素，中部焊条仅是碳钢。然而，在采用这些类型焊条时，需要特别小心，由于所有飞溅都具备软钢性质，在使用过程中焊缝会锈蚀。
如果使用直流电弧，焊条连接到正极，但如果使用钛型焊条，也可以使用交流电弧。电压普通为20～30伏，电流取决于焊接材料厚度、焊条规格、焊接构造，范畴在 15～400安
焊接接头采用对接接头，是传力效率最高一种接头方式，它不需要连接板等，材料消耗量至少，由于对接连接，被连接板边沿加工及装配规定较高，在焊接构造上合焊接生产上常用是对接焊缝与载荷方向垂直。
坡口为双U型坡口。如下图所示：

焊接时要先点焊住后来，各个焊缝口均匀焊，正面焊一会后，再翻过来焊另一面。发现哪个焊缝处有变形，就翻过背面焊缝处把它校正过来。
4 法兰与管体连接
4.1法兰与管子装配连接
法兰与管子装配质量不但影响管道连接处强度和严密度，并且还影响整条管线倾心度。因而，在向管子上装配法兰，必要符合下列基本规定。
⑴、 法兰中心应与管子中心同在一条直线上。
⑵、 法兰密封面应与管子中心垂直。
⑶、 管子上法兰盘螺孔位置应与相配合设备或管件上法兰螺孔位置相应一致，同一根管子两端法兰盘螺孔位置应相应一致。
4.2法兰与管体焊接采用承插焊
承插焊长处
没有打破口问题，没有对口错边问题，可将焊接位置调节为平焊。
采用CO₂气体保护焊进行焊接。

焊前准备：
a 焊接材料选用直径为1.2mmH08Mn2SiA焊丝。为消除气体和杂气，应使用倒置过气体，瓶装气体在翻转架上进行倒置。

5焊接过程中浮现变形因素及控制
在焊接过程中影响法兰变形因素：
1 焊缝位置 2法兰刚性3 熔敷金属4装配及焊接顺序5焊接工艺参数和办法
控制变形有一下办法：1选取适当法兰构造

2尽量选取能量密度高焊接办法，合理控制焊接参数同步减少热量输入。
3合理焊接顺序，先焊内测焊缝，再焊外侧焊缝，内侧焊缝焊后变形量小，增长法兰刚性和拘束力，减少焊后变形。
4刚性固定法
5留余量法
6最佳焊接工艺
法兰拼焊采用是手工电弧焊，所需设备为手工电弧焊焊机一台，焊条为J507焊条直径选取5mm焊接电流265A尽量用短弧焊接速度可以由操作者自行依照经验调节，当电流不大于600A时，电压取20＋0.04I。当电流不不大于600A时电压取44V.
法兰与管体焊接采用CO₂气体保护焊，选用直径为1.2mmH08Mn2SiA焊丝。焊接电流为140-150A 焊接电压为25-26V。

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