Mz课程设计.doc

2000m3容积18MnMoNbR钢制球形储罐的焊接工艺 2000m3容积18MnMoNbR钢制球形储罐的焊接工艺 设计任务书 课程设计题目 2000m3容积18MnMoNbR钢制球形储罐的焊接工艺 本次设计应达到的目的 通过本次的设计： 熟悉18MnMoNb低合金钢的力学性能和焊接性能。 掌握低合金钢的焊接性以及焊接参数的选择。 掌握球罐的设计方法和设计过程。 掌握球罐的焊接工艺及其焊后检验和热处理方式。 本次设计的主要内容及要求 要主内容：2000m3容积18MnMoNbR钢制球形储罐的焊接工艺的设计 要求：对所用18MnMoNbR低合金钢的力学性能分析和焊接性分析；焊接工艺设计过程中焊接参数的选择说明以及焊接过程中所用到的辅助设施的说明；焊接检验。 进度安排 第一周：对题目和要求的熟悉，相关资料的查阅以及对资料的梳理。 第二周：对资料进行整合，数据的计算，整体设计 第三周：设计进行检查纠错的到最终的设计结果，答辩上交设计报告册。 被焊材料的性能、可焊性分析 18MnMoNb低合金钢的化学成分和机械性能 18MnMoNb钢是在20MnMo钢基础上发展起来的,屈服点为50kgf/mm的压力容器用钢。 YB536一69规定了18MnMoNb钢的化学成份和机械性能,数值列于表1和表2 表1 18MnMoNb钢的化学成分（%） C Si Mn Mo Nb p S 0.17～0.23 0.17～0.37 1.35～1.65 0.45～0.65 0.025～0.050 ≤0.040 ≤0.040 表2 18MnMoNb钢的机械性能 板 厚 （mm） σs (Kgf/mm2) σb (Kgf/mm2) δs (%) aK (Kgf/cm2) 冷 弯 (180o) 16～38 40～95 100～115 ≥52 ≥50 ≥45 ≥65 ≥65 ≥60 ≥16 ≥16 ≥16 ≥7.0 d=3a 可焊性分析 18MnMoNb钢是压力容器用的级别较高的低合金钢,焊接时有一定的淬硬倾向及过热敏感性,热影响区有可能产生各种焊接缺陷,焊接有一定难度。该钢焊接时最易出现的是冷裂缝；在产品的电渣焊缝中还发现过“八字裂缝”；层状撕裂虽未有报导,但压力容器的实际结构存在着产生层状撕裂的接头形式,须加注意。试验表明18MnMoNb钢具有轻微的再热裂缝敏感性,在拘束大的焊接接头中应予重视。 18MnMONb钢在焊接热循环下组织和性能的变化 低合金高强度钢的焊接热影响区分为粗晶区、细晶区、不完全重结晶区和回火区,其中粗晶区的塑性和韧性较母材有明显下降,是最薄弱的部位,为可焊性试验研究的重点。粗晶区的组织和性能与焊接热过程有关,当焊接热输人量低,冷却速度快时,容易得到淬硬的马氏体组织。当焊接热输入量增大,近缝区金属在高温停留时间加长,晶粒长大,同时因冷却速度减缓,可以得到贝氏体组织,如果冷却速度足够慢,还可获得珠光体组织。 热影响区中略高于Ac3的部位为细晶区(或称正火区),此处金属的各项性能都较好。 Ac1和Ac3之间称为不完全重结晶区,由于部分组织发生转变,塑性和韧性有所下降,但此区窄小,对整个焊接接头来说,影响不明显 回火区内高于母材的回火温度,会形成一个软化区,这对于调质钢来说更为明显,软化区的温度和硬度有所降低,而塑性和韧性则趋近于母材。上述系指一次焊接热循环作用的结果。在多层焊的情况下,后一道焊缝会在紧邻的前道焊缝的热影响区上叠加各种不同的二次热循环,使热影响区局部的组织和性能发生变化。如二道焊缝熔合线交界处的热影响区,原来的粗晶区又经受了高温完全重结晶转变,使晶粒更加粗大,而其它部位的粗晶区经受稍低温度的二次热循环,使晶粒细化或回火,冲击韧性会有某些改善。多层焊热影响区的组织状态比较复杂,但总的看来其性能比单层焊的要好。 焊接热影响区的组织和性能,除了取决于焊接过程的加热温度外,还取决于冷却条件。在不同的冷却速度下,热影响区的组织可以通过模拟焊接热影响区连续冷却转变图(SH-CCT图)来确定。 根据有关资料,18MnMoNb钢在焊后连续冷却过程中,主要发生马氏体转变和贝氏体转变。 如果焊接冷却速度快并超过临界冷却速度时,则发生马氏体转变。冷却速度稍低,则发生贝氏体转变。18MnMoNb等一类钢的贝氏体转变区域较宽,通常在焊接冷却条件下都发生贝氏体转变。因此,从钢的淬硬倾向来说,要求采用较高的焊接热输入量。 18MnMoNb钢还具有一定的过热敏感性,热影响区晶粒粗大,易导致韧性变坏,所以选择焊接规范时应采用较小的焊接线能量。此外,对调质的18MnMoNb钢而言,线能量高会扩大热影响区中的软化区,也要求降低焊接热输人量。 另外,预热温度和层间温度对焊后冷却速度起重要作用。在调节焊接热循环时,既要防止淬硬又要减少过热,