储气罐的焊接工艺说明书.doc

储气罐的焊接工艺说明书10、概述11、任务分析21.1、设计要求22、焊接工艺准备32.1、制造材料的选取32.2、设计图样及焊缝位置如下图所示42.3、筒体及封头的厚度确定42.4、板材的成形52.5、焊接坡口62.6、焊接材料的选择63、工艺评定83.1、预焊接工艺规程pwps83.2、焊接工艺评定评定报告124、焊接工艺规程144.1、焊接顺序144.2、焊接方案154.3、工艺参数164.4、焊接注意事项184.5、焊接时具体要求185、无损检测185.1、射线和超声波探伤186、水压试验与气密性试验196.1、水压试验196.2、气密性试验207、心得体会21参考文献21储气罐的焊接工艺说明书0、概述储气罐是指专门用来储存气体的设备，同时起稳定系统压力的作用，根据储气罐的承受压力不同可以分为高压储气罐，低压储气罐，常压储气罐。按照压力分：低压储气罐、中压储气罐、高压储气罐。储气罐（压力容器）一般由筒体、封头、法兰、接管、密封元件和支座等零件和部件组成。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。储气罐是气源系统中一个重要设备，设置储气罐通常有以下几个目的：1、 储存气量，一方面解决系统内短时间里可能出现的用气量的矛盾，另一方面可在空压机出现故障或其他突发性事件（如停电）时做临时急用 ；2、 消除或减弱活塞式空压机输出气流的脉动，稳定起源压力，保证输出气流连续平稳；3、 提供一个较的系统容量，延长空压机“启动停止”或“加载卸载”的循环周期，减少电器设备和阀门的切换频度。4、 进一步冷却空气，分离和清除压缩空气的水分、油污等杂质，减轻管网下游其他后处理设备的工作负荷，使各类用气设备获得所需质量的气源；小型空压机自带的储气罐还用来兼作压缩机本体与其他附件的安装基架。焊接是压力容器制造中的一种主要加工方法之一，如平板拼接、筒节与筒节、筒节与封头、人孔、接管与壳体及法兰的连接，内件的组焊以及支座与壳体的连接等等，大多有焊接的方法完成。压力容器的安全性与材料选择、焊接工艺过程、焊接质量管理有很大的关系。焊接工艺设计最终产生的工艺文件具有法令性，将成为生产制造活动中所必须遵循的规范和依据。目前，国内也早就形成了一套较为健全的焊接工艺规范及评定相关的国标和行业标准，如gb150-2011 固定式压力容器、nb_t47014-2011(jb-t 4708) 承压设备焊接工艺评定、nb_t47015-2011 压力容器焊接规程、nb-t47018.1-7-2011 承压设备用焊接材料订货技术条件(1)、tsg r0003-2007 简单压力容器安全技术监察规程、tsg r0004-2009 xgd-1 固定式压力容器安全技术监察规程、tsg z6002-2010 特种设备焊接操作人员考核细则等。1、任务分析1.1、设计要求1、 设计压力p=1.375mpa2、 最高允许运行温度t=1503、 设计体积约5m34、 工作介质：压缩空气5、 筒身、封头、人孔、和加强板材料选择q245r，接管选择20#钢管。2、焊接工艺准备2.1、制造材料的选取本次储气罐的设计要求，工作压力为1.25mpa，最高工作温度为150，所以要求使用材料具有一定的强度、塑性、韧性、硬度和较高的韧脆转变温度；由于工作介质为压缩空气，所以不需要具有很高的抗腐蚀能力，综合考虑其焊接性，冷、热加工性、经济性，筒体、封头、人孔选用q245r钢，接管选用20#钢管，q245r钢，接管选用20#钢管的主要化学成分以及力学性能如下：2.1.1、q245r钢化学成分如下表格所示：csimnpscrnimovtinb0.2 0.350.501.000.0250.0150.350.350.130.100.060.06 q245r钢力学性能如下表格所示：钢号试件规格屈服强度(mpa)抗拉强度(mpa)冲击功(akv j)延伸率()冷弯标准 q245r122454003125d=1.5agb7132.1.2、20#钢管钢化学成分如下表格所示：csimnpscrnimovtinb0.2 0.350.501.000.0250.0150.350.350.130.100.060.06 20#钢管力学性能如下表格所示：钢号屈服强度(mpa)抗拉强度(mpa)冲击功(akv j)延伸率()标准 20#2454103120gb7132.1.3、q245r钢，20#钢管焊接性分析q245r钢是碳钢，c%0.2%，其硅、锰良含量也比较少，故其焊接性在室温下一般很好，焊接时无需进行特殊的工艺措施的处理。20#钢管碳、锰、硅含量都较少，焊接性良好，焊接时也无需进行特殊的工艺措施的处理。 2.2、设计图样及焊缝位置如下图所示2.3、筒体及封头的厚度确定2.3.1、筒体的壁厚计算公式pc=1.375mpa di=1500mm t=138mpa =1.0计算得出 =7.5mm筒体设计厚度=+c2（c2为腐蚀裕量，取c2=1)=8.5mm取筒体的名义厚度为s=12mm校核筒体的有效厚度e：有效厚度必须大于等于设计厚度。e=s-c1-c2=10.28.5经校核可以取s=12mm为筒体的名义厚度。2.3.2、封头的壁厚计算公式 封头的形状系数di=1500mm hi=400mm 计算k=1.0pc=1.375mpa t=138mpa =1.0 计算h=7.5mm封头设计厚度=+c2（c2为腐蚀裕量，取c2=1)=8.5mm取封头体的名义厚度为s=12mm校核封头的有效厚度e：有效厚度必须大于等于设计厚度。e=s-c1-c2=10.58.5经校核可以取s=12mm为封头的名义厚度。2.4、板材的成形2.4.1、引用标准gb150-2011 固定式压力容器gb709-2006 热轧钢板和钢带的尺寸 外形 重量及允许偏差gb713gb8163-2008-t 输送流体用无缝钢管gb17395-2008-t 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差hg2059220635-2009t 钢制管法兰、垫片和紧固件2.4.2、技术要求2.4.2.1、准备a、 对于冷卷成型的筒体、封头的制造，材料选用低碳钢q245r钢，接管选用20#钢管。b、 在卷板前，应先清理板材表面，确认材料标记移植，使之位于工件外表面。并检查焊缝破口的方向是否符合焊接工艺要求。2.4.2.2、成型a、 预弯：坡口朝外，卷板前对接侧200mm左右，以内r为750mm为半径先用折弯机进行预弯。b、 卷板：在进行整圆加工按工艺规程要求滚卷钢板，筒体纵焊缝组对错边量b1mm。c、 焊接：按如下步骤进行1）、按焊接工艺要求加工坡口，坡口两侧30mm范围内清理污物2）、按焊接工艺施焊，筒体先点焊，在把引弧板焊接在筒体上，然后纵缝焊接，清除熔渣及焊接飞溅，补焊凹坑、咬边、弧坑等缺陷并修磨；焊后做好焊工记号3）、切割引弧板并填写施焊记录；检验员检查外观质量4）、筒体纵缝延长部位点固引弧板，定位焊长度15 mm，间断150 mm5）、焊缝间隙23mm、对接错边量1mm、周长偏差 96）、棱角度2.8mm；最大和最小内径3mmd、检测：按探伤工艺对纵焊缝、环焊缝进行100%rt检测，按jb/t4730-2005标准rt-级合格。2.5、焊接坡口焊接坡口应根据图样要求或工艺文件选用标准坡口。选择坡口形和尺寸应考虑下列因素：a、焊缝填充金属在满足要求的情况下尽量少；b、避免产生缺陷；c、减少残余焊接应力与变形；d、有利焊工操作与防护。2.6、焊接材料的选择2.6.1、焊接材料选用原则1、 考虑焊件材料的物理性能、力学性能和化学成分2、 考虑焊件的工作条件和使用性能3、 考虑焊件的复杂程度和结构特点、焊接接头型式等4、 考虑焊缝的空间位置5、 考虑施焊工作条件、操作环境6、 考虑焊接的经济性7、 考虑焊接效率2.6.2、焊条电弧焊焊接材料：e4300焊条：使用说明：e4300焊条是低氢钠型药皮焊条。一般采用直流反接，可进行全位置焊接。打底焊时须用短弧操作，以窄焊道最好，焊前需在380-400 1-2h，焊接时要用保温桶保温。具有优良的塑性、冲击性能及抗裂性能。e4300焊条熔敷金属化学成分csimnpscrnimovtinb0.12 0.90.501.00 0.030.025/e4300熔敷金属力学性能屈服强度(mpa)抗拉强度(mpa)冲击功(akv j)延伸率()3304203130参考电流焊条直径 （mm)2.53.24.05.05.8焊条长度（mm）300350350400400焊接电流（a)60-8090-120140-180170-210220-2602.6.3、埋弧焊焊焊接材料：焊丝h08mna广泛用于造船、压力容器等行业，更适用于中厚板的焊接，焊丝h08mna中锰中硅型焊丝，所以必须与中锰、硅的焊剂相匹配，对母材的锈迹不敏感，焊道成型及脱渣性能优良。单、双极，交直流焊接均可。其主要焊接参数如下：牌号/成分mn%c%si%s%p%ni%cu%cr%h08mna0.3-0.550.10.030.0300.0300.300.200.20熔敷金属机械性能牌号/成分屈服强度mpa抗拉强度mpa延伸率（%）冲击值j()h08mna3304102227规格与参考电流直径（mm)2.02.53.24.05.0电流（a)300-400350-450425-525475-575550-650焊剂f4a2-h08mna是氟碱型烧结焊剂，碱度约为1.8，灰色圆形颗粒，粒度为2.00.28mm。焊接时电弧燃烧稳定，脱渣容易，焊接成型美观，熔敷金属具有较高的低温冲击韧性，可交直流两用，直流焊接时焊丝接正极配合适当的焊丝（如h08mna、h10mn2、h08mnmoa、h08mn2moa等），可焊接多种低合金结构钢，如船体、锅炉压力容器、管道等。可用于多层焊、双面单道焊、多丝焊及窄间隙埋弧焊其主要成分如下：焊剂f4a2-h08mna的化学成分（%）spsio2+tio2cao+mgoal2o3+mnocaf20.0600.08015-2525-3520-3015-253、工艺评定3.1、预焊接工艺规程pwps单位名称：昆工城市学院 预焊接工艺规程编号： 日期 所依据焊接工艺评定编号 焊接方法：焊条电弧焊与埋弧焊 机械化程度：手工、半自动、机械化、自动化 焊接接头：对接接头 坡口形式：单v型坡口 衬垫材料及规格：无 其他 简图接头形式、坡口形式与尺寸、焊层、焊道布置及顺序母材类别号： fe-1 组别号： fe-1-1 与类别号： fe-1 组别号： fe-1-1 相焊 或 标准号gb713 材料代号q235r与标准号gb713材料代号q235r 相焊 对接焊缝焊件母材厚度范围：12mm 角焊缝焊件母材厚度范围：无平板角焊缝 管子直径、壁厚范围：对接焊缝：无管子对接焊缝 角焊缝：324，504， 1005， 42616 其他 填充金属：焊材类别：焊条焊丝与焊剂焊材标准：nb/t47018.2nb/t47018.4填充金属尺寸：3.24.0焊材型号：e4300焊丝h08mna 焊剂f4a2-h08mna 焊材牌号（金属材料代号）：fet-1-1焊丝fems-1-1，焊剂feg-1填充金属类别：焊条焊丝与焊剂其他：其他对接焊缝焊件焊缝金属化学成分csimnpscrnimovtinb0.2 0.350.501.000.0250.0150.350.350.130.100.060.06其他注每一种母材与焊接材料的组合均需分别填表焊接位置： 对接焊缝的位置 1g(平焊） 焊接方向：（向上、向下） / 角焊缝位置 / 焊接方向：（向上、向下） / 焊后热处理：不进行热处理 温度范围（） / 保温时间（h） / 预热：不进行预热 预热温度（）（允许最低值） / 层间温度（）（允许最高值） / 保持预热时间 / 加热方式 / 气体：不需气体保护气体种类 混合比 流量（l/min） 保 护 气 / / / 尾部保护气 / / / 背面保护气 / / / 焊条电弧焊 电特性电 流 种 类： 直流 极 性： 直流反接 焊接电流范围（a）： 90-110a 电弧电压（v） 17-19v 埋弧焊 电特性电 流 种 类： 直流 极 性： 直流反接 焊接电流范围（a）： 440-460a 电弧电压（v） 33-37v （按所焊位置和厚度，分别列出电流和电压范围，记入下表）焊道/焊层焊接方法填充材料焊接电流电弧电压（v）焊接速度（cm/min）线能量（kj/cm）牌 号直径极性电流（a）1 焊条电弧焊 fet-1-1 3.2 直流反接 90-100 17-19v 18-22 4-62 埋弧焊 fems-1-1, feg-1 4.0 直流反接 440-46033-37 70-8011-15钨极类型及直径 / 喷嘴直径（mm）： / 埋弧焊熔滴过渡形式 喷射过渡 焊丝送进速度（cm/min）： 70-80 焊条电弧焊技术措施：摆动焊或不摆动焊： 不摆动 摆动参数： / 焊前清理和层间清理： 角磨机打磨 背面清根方法： 碳弧气刨清根 单道焊或多道焊（每面）：单道焊 单丝焊或多丝焊： / 导电嘴至工件距离（mm）： / 锤击： / 其他： / 埋弧焊技术措施：摆动焊或不摆动焊： 不摆动 摆动参数： / 焊前清理和层间清理： 角磨机打磨 背面清根方法： 碳弧气刨清根 单道焊或多道焊（每面）： 单道焊 单丝焊或多丝焊： 单丝 导电嘴至工件距离（mm）： / 锤击： / 其他： / 编制日期审核日期批准日期焊 评 试 验 施 焊 记 录 表焊评编号 焊工 钢印 施焊时间 记录者 母材名 称 钢 号尺寸（mm）炉批号材质证明其 他筒体 q245r 12 焊材牌 号尺寸,mm烘 干炉批号材质证明其 他fet-1-13.2 1h fems-1-14.0feg-12h焊接位置平焊 接头形式简图:施焊技术单面双面成型 预热温度/ 层间温度/ 焊后热处理/ 后热处理/ 清根方法碳弧气刨清根 保护气体/ 脉冲频率/ 脉宽比,%/ 焊道/焊层焊接方法焊材牌号焊材规格电流种类及极性电流（a）电压（v）焊接速度（cm/min）热输入钨极直径喷嘴直径1焊条电弧焊fet-1-1 3.2 直流反接90-100 17-1918-22 4-6 kj/cm/ /2埋弧焊 焊丝fems-1-1，焊剂feg-14.0 直流反接 440-460 33-37 70-80 11-15kj/cm3.2、焊接工艺评定评定报告单位名称： 昆工城市学院 焊接工艺评定报告编号： 焊接工艺指导书编号： 焊接方法： 焊条电弧焊与埋弧焊 机械化程度：（手工、机械化、自动） 接头简图：（坡口形式、尺寸、衬垫、每种焊接方法或焊接工艺、焊缝金属厚度）母材：材料标准： gb713 钢号： q245r 类、组别号：fe-1-1 与类、组别号fe-1-1 相焊厚度： 8mm 直径： / 其他： / 焊后热处理：热处理温度（）： / 保温时间（h）： / 保护气体： 气体 混合比 流量（l/min）保护气体： / / / 尾部保护气 / / / 背面保护气 / / / 焊条电弧焊填充金属：焊材标准： nb/t47018.2 焊材牌号： fet-1-1 焊材规格： 3.2mm 焊缝金属厚度：2mm 其他： / 埋弧焊填充金属：焊材标准： nb/t47018.4 焊材牌号： 焊丝fems-1-1，焊剂feg-1 焊材规格： 4.0mm 焊缝金属厚度：6mm 其他： / 焊条电弧焊电特性：电流种类： 直流 极性： 直流反接 钨极尺寸： / 焊接电流（a）： 90-100 电弧电压（v）： 17-19 其他： / 埋弧焊电特性：电流种类： 直流 极性： 直流反接 钨极尺寸： / 焊接电流（a）： 440-460 电弧电压（v）： 33-37 其他： / 焊接位置：对接焊缝位置： / 方向：（向上、向下）角焊缝位置： / 方向：（向上、向下）焊条电弧焊技术措施： 焊接速度（cm/min） 18-22 摆动或不摆动： 不摆动 摆动参数： / 多道焊或单道焊（每面）： 单道焊 多丝焊或单丝焊： / 埋弧焊技术措施： 焊接速度（cm/min） 70-80 摆动或不摆动： 不摆动 摆动参数： / 多道焊或单道焊（每面）： 单道焊 多丝焊或单丝焊： 单丝焊 其他： / 预热： 预热温度（）： / 层间温度（）： / 其他： / 拉 伸 试 验 试验报告编号： 试样编号试样宽度（mm ）试样厚度（mm）横截面积（mm2）断裂载荷（kn）抗拉强度（mpa）断裂部位和特征0120816040410呈阶梯型0220816040410呈阶梯型弯 曲 试 验 试验报告编号： 试样编号试样类型试样厚度（mm）弯心直径（mm）弯曲角度（）试验结果03方形832180a2004方形832180a2005方形832180a2006方形832180a20 冲 击 试 验 试验报告编号： 试样编号试样尺寸缺口类型缺口位置试验温度（）冲击吸收功（j）备 注018mmv型缺口距熔合线1-2mm2020028mmv型缺口距熔合线1-2mm2025038mmv型缺口距熔合线1-2mm2027 金相检验： 根部：（焊透、未焊透） 焊透 ，焊缝：（熔合、未熔合） 熔合 ， 焊缝、热影响区：（有裂纹、无裂纹） 无裂纹 。检验截面iiiiiiivv焊脚差（mm ）- 无损检验 rt： 合格 ut： 合格 mt： 合格 pt： 合格 其他： vt外观检验合格 耐蚀堆焊金属化学成分（重量%）4、焊接工艺规程4.1、焊接顺序坡口准备焊纵焊缝(a1)焊上封头环焊缝（b1)焊人孔焊缝(d5)焊筒体与接管的焊缝（d1-d2)焊封头与接管焊缝（d3-d4)焊人孔法兰焊缝（c5)焊筒体上的接管与法兰的焊缝（c1-c2)焊封头上的接管与法兰的焊缝（c3-c4)焊下封头环焊缝（b2)检验涂漆。4.2、焊接方案焊缝坡口形式焊接方法焊材规格预热与后热热处理检验a1 b1（筒体纵缝，筒体与封头环缝焊接）焊条电弧焊（smaw）+埋弧焊（saw）e4300 3.2+焊丝：h08mna4.0焊剂：f4a2-h08mna无无100%rt探伤级合格+100%ut探伤级合格d1d2(筒体 接管 相焊)焊条电弧焊（smaw）+埋弧焊（saw）e4300 3.2与4.0+焊丝：h08mna4.0焊剂：f4a2-h08mna无无100%rt探伤级合格+100%ut探伤级合格c1-c5（法兰 接管 相焊）焊条电弧焊（smaw）e4300 3.2与4.0无无100%rt探伤级合格+100%ut探伤级合格d3d4 （封头接管 相焊）焊条电弧焊（smaw）e4300 3.2与4.0无无100%rt探伤级合格+100%ut探伤级合格 b2（筒体、封头 相焊）12341-20-1605焊条电弧焊（smaw）e4300 3.2与4.0无无100%rt探伤级合格+100%ut探伤级合格d5（筒体 接管 相焊）焊条电弧焊（smaw）e4300 3.2与4.0无无100%rt探伤级合格+100%ut探伤级4.3、工艺参数4.3.1、埋弧焊工艺参数材料厚度 (mm)焊丝直径（mm) 焊道数电压(v)电流(a)焊接速度(cm/min)641 235 35300 35083841 235 35450 500771041 235 35500 550701251 235 35600 700631451 235 35650 750581651 235 36700 800581861 236 38850 850502061 236 38925 850454.3.2、焊条电弧参数工件厚度（mm)1.5234-56-1212焊条直径（mm)1.523.23.2-44-54-6电流（a)5060-8070-90100-200180-270220-360电弧电压（v)1616-1716-1818-2022-2422-264.3.3、本次试验参数的确定母材钢号规格(mm)焊接方法焊接材料电流（a)电压（v)焊速（cm/min)电流极性q245r=12swawe43003.280-11017-1918-22直流反接+sawh08mna+f4a2280-30030-3575-80直流反接q245r与20#=12=5smawe43003.2+ 490-12017-2418-22直流反接20#=5=4smawe43003.2+ 480-12017-2418-22直流反接q245r与20#=12+=5smawe43003.2+ 480-16017-2420-22直流反接q245r=12smawe43003.2+ 480-19020-2620-22直流反接q245r与20#=12=16smawe43003.2+ 480-19017-2618-22直流反接4.4、焊接注意事项4.4.1.、坡口处理。焊前坡口表面和两侧至少20mm范围内的油污、水分及其它有害杂质清理干净。4.4.2、层间温度。在焊接过程中，层间温度不应低于120。4.4.3、角变形。在焊前应适当控制线能量，多层多道焊时不作横向摆动。4.5、焊接时具体要求4.5.1、焊接大坡口面第一层焊缝，焊接时背面成型，尽可能焊透。4.5.2、大坡口面喊完后，采用碳弧气刨清根，检查合格后再焊接小坡口面焊缝。4.5.3、焊接封面层焊缝时，要注意焊条要到位，以免产生咬边现象。4.5.4、焊接小坡口面时，注意不要产生未融合或未焊透现象。5、无损检测筒体焊缝经外观检测合格后，按要求进行无损检