焊接工艺评定报告说明书

大连交通大学2011届本科生课程设计焊接工艺说明书材料成型及控制工程专业(焊接方向)课程设计学生姓名 马燕飞 专业班级 R成型06-5 所在院系 材料学院 指导教师 朱平 完成日期 2010 年 9 月 27 日 15MnVR+15MnVR焊接工艺说明书一、任务描述设计任务为设计VIII处的焊接接头，此处为压力容器筒体与椭圆封头的对接焊缝。根据给定的母材，选择合适的焊接材料及焊接方法，设计接头型式及坡口型式，并计算焊接材料的消耗量，然后完成焊缝VIII处的一项可用于实际生产的PQR报告书。二、母材的化学成分、力学性能 1母材介绍筒体及封头为同种焊接材料15MnVR+15MnVR，尺寸为直径=1200mm，厚度为=12mm。母材15MnVR是普通低合金钢，该系列压力容器板材具有良好的综合性能和低温冲击韧性，低合金钢的焊缝金属应保证其力学性能。15MnVR钢板的化学成分和力学性能见表1和表2。表1 15MnVR钢板化学成分（Wt：%）CMnSiVSP0.151.301.700.200.600.040.120.0350.035表2 15MnVR钢板力学性能 交货状态钢板厚度mmbMPasMPa5%AkvJ热轧6165306753901827215MnVR钢的焊接性的评估按碳当量计算公式计算焊接接头的碳当量。Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/150.15+1.5/6+0.08/50.416%因为Ceq0.45% ，接近于0.40%，可不预热。三、焊接方法、焊接材料的选择 1. 焊接方法的选择由于焊缝为连接筒体与封头的环形焊缝，焊缝长度为1200mm，板厚12mm，可选焊条电弧焊，焊条电弧焊操作灵活，适应性强，对于常用钢种，不同厚度及各种空间位置的焊接均可适用，其使用安装方便，投资小，成本低。采用焊条电弧焊可以通过调整焊接工艺参数来控制焊接应力及变形，如采用对称焊等方法。为保证焊缝质量和经济性，故采用焊条电弧焊进行焊接。对工件厚度为12mm时，为保证背面焊缝成形良好，接头的力学性能优良，可采用双面多层焊接，背面用碳弧气刨清根。焊条电弧焊焊接工艺参数的选择见表3。表3 双面对接焊条电弧焊规范参数焊接方法工件厚度（mm）装配间隙（mm）焊条直径（mm）焊接电流(A)焊接电压(V)焊机速度(mm/min)SMAW12245170200200240212322242002502002502. 焊接材料的选择焊条低合金钢焊条电弧焊的焊材选择原则是按“等强匹配”原则进行的，而不要求与母材同成分。焊条作为填充材料，在提供焊缝金属的同时也向焊缝过度合金元素，并参与冶金反应。焊条向熔敷金属中过渡的Mn，Si，Ni，Gr，Mo，V等合金元素，可以使焊缝金属脱氧，合金化，补充母材中烧损的合金元素，以提高焊缝金属的力学性能。针对焊接接头为15MnVR+15MnVR的母材，考虑焊条J557主要用于低合金钢的焊接，且力学及成分指标达到要求，与母材匹配，故可选J557焊条为焊接材料J557焊条化学成分及力学性能见表4，表5。表4 J557焊条化学成分（Wt：%）CMnSiCrNiMoSP0.151.000.600.300.500.200.0300.030表5 J557焊条力学性能b (Mpa)s(Mpa)(%)Akv(J)5404401727四、设计焊接接头及坡口型式焊缝坡口的形式是影响焊接接头的重要因素。在设计坡口时，首先应避免采用焊不透或局部焊透的坡口形式，因为焊缝根部缺陷会形成应力集中，是各种裂纹的起源区，其次是尽量减少焊缝的横截面积，减小坡口角度，以降低接头的残余应力，同时也可以减少焊接材料的消耗量，节约成本，提高生产效率。还要考虑利于操作，便于焊接防护等。故采用不对称X形坡口，内表面一侧的坡口应较大。电条电弧焊的钝边高度一般为1.52mm，这里取2mm,对接间隙02mm，这里取2mm。母材15MnVR+15MnVR，板厚为12mm与14mm，故采用开70度坡口，焊接层数为5层，背面用碳弧气刨清根，再用砂轮打磨直至出现金属光泽。坡口形式见图1，焊缝层次布置图见图2。 图1 坡口形式及尺寸五、估算15MnVR焊缝熔敷金属的含量焊缝区截面积由三部分组成，即焊缝截面积A1；焊缝余高面积A2；对接间隙面积A3。A1= S12tan(/2)+S22tan(/2) = 640.700+40.70=47.6mm2A2= (ah) 2/3a1=8 tan35o+4=9.6mm a2=2 tan35o+4=5.4h=2 mm A21=(9.62) 2/3=12.67mm2A22=(5.42) 2/3=7.13mm2A2= A21+ A22=19.80mm2A3=al=122=24mm2 即 A=A1+A2+A