钢制压力容器焊接工艺钟福健.ppt

钢制压力容器焊接工艺设计,作者：钟福健学号：1104321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,表2.116MnR钢化学成分,16MnR钢化学性能,2.1实验材料,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.CO2焊设备,2.2试验设备,图2.3CO2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,表3.1E5015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,表3.2H08MnA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3.2I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CO2焊方法焊接，定位焊和焊缝的焊接都选用CO2焊的焊接方法。,3.3筒节间的环焊缝焊接工艺,2焊接材料CO2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,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,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,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,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）/b4.1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,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CO2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）