(焊接课程设计说明书.docVIP

1 前言 本次课程设计主要是尾气回收塔外壳的焊接生产工艺设计，包括材料的焊接性分析、焊接工艺方案分析及工艺评定、确定焊接结构生产工艺流程、确定产品外壳主要零件的加工工艺及检验、绘制焊接结构简图、确定部件的装焊工艺等。 通过设计，初步掌握根据产品图样及技术要求制定焊接工艺规程的方法、焊接工艺设计的步骤，提高分析焊接生产实际问题、解决问题的能力。 2 焊接生产工艺性分析 2.1 焊接结构工艺性审查 2.1.1 产品图样结构审查 此次设计的设备为尾气回收塔壳体，筒体直径800mm，容器总长9292mm，壁厚8mm。由图2-1可知：筒体之间通过容器法兰螺栓连接，筒体左端接椭圆形封头，筒体上有接管，筒体右端连接件整体参与固定。 图2-1硫化仓结构图 主要加工手段为焊接，此外还采用冲压、卷弯、机加工等辅助工艺。焊接方法采用CO2气体保护焊，接头形式为对接、角接。 2.1.2 产品技术特性及检验要求 尾气回收塔壳体技术特性如表2-1所示： 表2-1 硫化仓壳体技术特性表 设计压力 设计温度 物料名称 物料特性 焊缝系数φ 试验压力 容量/ 6 MPa 200 ℃ 橡胶 水 化学性质稳定 1.0 盛水试漏 4 2.2 母材的焊接工艺性分析 2.1 15CrMoR钢焊接性分析 甲烷化炉主体的材质为15CrMoR钢，15CrMoR钢属于珠光体耐热钢中的Cr-Mo合金系列。该钢具 有良好的抗氧化性能、热强性能和较强的耐腐蚀性能。15CrMoR 钢的力学性能如表1所示、化学成分如表2所示。经计算，15CrMoR钢的碳当量Ceq=0.61%其碳当量较大，且含有某些热裂倾向较大的元素如S,P,Cr,Mo等，焊接时若采用较大的线能量输入以及焊后冷却速度过快，容易在焊缝处形成树枝状的热裂纹，因而该钢具有较大的热裂倾向,同时，当焊件刚性较大而且冷却速度较快时，在焊接接头近缝区和焊接热影响区容易产生淬硬组织,当热输入量较大时，在热影响区的Ac1附近，容易出现硬度降低的软化现象。 此外，15CrMoR钢焊后的再热裂敏感性也较大，在焊后热处理过程中或长期高温使用中容易形 成碳化物夹杂，从而易产生再热裂纹。，此时若在拘束应力和扩散氢的共同作用下，容易在焊接热影响区和近缝区产生冷裂纹。其化学成分和力学性能见表2-2和表2-3所示： 表2-2 15CrMoR的化学成分（质量分数） （%） C Mn Si Cr Mo S P 0.12-0.18 0.40-0.70 0.17-0.37 0.80-1.10 0.40-0.55 ≦0.035 ≦0.035 表2-3 15CrMoR的力学性能 厚度 σb/MPa σs/MPa δ/(%） ak/(J/cm2) ≤25 ≥440 ≥225 ≥20 ≥49(20℃) 2.3.1 焊接方法和焊接材料的选择 3.1 焊接方法的选择 硫化仓质为15CrMoR珠光体耐热钢，其焊接性较差。打底焊采用传统的埋弧自动焊工艺，焊接时若焊接工艺设计不当，会造成焊接热影响区宽、晶粒粗大、焊缝脆化、韧性降低，过大的热输入量还将扩大焊接接头的软化区，使接头的抗拉强度降低。同时，因筒体纵缝接头装配误差较大，选用埋弧自动焊打底不能保证打底焊焊缝坡口两侧接头的焊缝质量，容易引起坡口两侧焊缝金属产生未熔合、咬边和热裂等缺陷。而填充盖面焊采用手工电弧焊，焊接生产率较低，焊缝层间清渣不完全，容易造成夹渣和冷裂纹等焊接缺陷。签于上述原因，对筒体间纵、环焊缝以及筒体和封头间的环焊缝， 打底焊采用手工电弧焊（SMAW）的焊接方法，填充盖面采用埋弧自动焊（SAW）工艺。 根据上述15CrMoR 的焊接性分析，硫化仓与加厚接管间的焊接需要选用熔合比 较小的焊接方法，考虑到两侧材料的厚度差异，选用TIG 焊打底和手工电弧焊填充盖面的焊接方法。 3.2 焊接材料的选择 根据15CrMoR钢的焊接性分析， SMAW焊接 材料选择碱性低氢耐热钢焊条R307，焊条直径为?5.0mm；SAW 焊接材料选用H13CrMoA 焊丝，焊丝直径为?4.0mm，焊剂采用HJ250G。根据15CrMoR焊接性分析，为减少焊缝稀释，防止碳的迁移及产生残余应力，弥补焊接过程中合金元素的烧损，改善焊接接头组织和性能，TIG 焊选用焊丝，手工电弧焊选用A302焊条。R307 及A302 焊条使用前须H1Cr24Ni13在350-400℃条件下进行烘焙，烘焙时间为1.5 小时，然后放入150℃保温筒保温，随用随取，两种焊条间不得混合烘焙。所用焊丝H13CrMoA 及H1Cr24Ni13使用前清除表面油、垢、锈等污物，直至露出金属光泽。焊剂使用前于200℃经过2小时烘干。 2.3.2 接头与坡口型式设计 3.3 坡口形式 对于筒体的对接焊缝、筒体与筒体的环焊缝、 筒