0011-压力容器焊接工艺设计

一、零件的名称、批量及材料：

    名称：压力容器     批量：年产100件   材料：20钢 

二、零件的作用：

工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。

为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器：

(1)最高工作压力≥9.8104Pa(1Kgf/cm2)；

(2)容积≥25L，且工作压力与容积之积≥200L.Kgf/cm2(1960104L.Pa)；

(3)介质为气体、液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。

压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。

三、零件工艺分析：

如零件图所示，其结构不复杂，且是单件小批量生产。体积较大，选用铸造明显不现实，焊接是首选。焊接制造该零件的过程中，虽然零件结构简单，在焊接过程中，主要考虑是零件的氧化。上、下封头拉伸成型后，因开口端变形大，冷变形强化严重，加上板材纤维组织的影响，在残余应力作用下很容易发生断裂。为防止裂纹产生，拉伸后应进行再结晶退火；

为了减少焊接缺陷，焊件接缝附近必须严格清楚铁锈、油污；为去除焊接残余应力并改善焊接接头的组织与性能，瓶体焊接后应该进行整体正火处理，至少要进行去应力退火。

四、确定毛坯的制造形式：

    对于该零件，由于它的生产批量为单件或小批量，零件的本身不复杂，主要考虑的是零件的封闭性以及在焊接过程中防止发生焊缝氧化。零件的壁厚都比较小，相对于铸造成型，采用焊接的方法来制造毛坯是经济而高效的方法。故对该零件的毛坯选择焊接来制造。

    五、零件的焊接工艺分析：

 该零件的焊接结构，构造不复杂，但尺寸较大，设计时将它合理的划分成二个部件，然后再进行组焊。在焊接中，合理布置焊缝可以直接减少焊接工作量，节约熔敷金属总量，同时还可以减少焊接变形，增加焊接结构的安全可靠性。故在焊接中可采用一些必要的措施。  

在该零件的焊接中，焊接方法选择应根据材料的焊接性、工件厚度、生产率要求、各种焊接方法的使用范围和现场设备条件等综合考虑决定。

在该零件的焊接中，可能出现的缺陷主要是焊接变形及氧化。从而引起零件的精度不够以及以后零件在使用过程中会发生泄露现象，零件焊接后，由于焊缝的氧化则影响零件的工作寿命。因此，这种危害性比较严重，应尽量避免。在生产中，一般采用合理的焊接方法，将零件的氧化降到最低程度，并在焊后在焊缝处涂上一层防腐蚀涂料，可以达到更理想的效果。

六、零件的焊接工艺确定：

1、确定焊缝的位置

方案（a）共有三条焊缝，其中包括两条环形焊缝和一条轴向焊缝。方案（b）只有一条环形焊缝。方案（a）的优点是上下封头的拉伸变形小，容易成型；缺点是焊缝多，焊接工作量大。同时，因为筒体上的轴向焊缝处于拉应力最高的位置（径向拉应力为轴向拉应力的两倍），破坏的可能性很大。方案（b）只在中部有一环缝，完全避免了方案（a）的缺点，因此选用方案（b）。

2、设计焊接接头

连接瓶体与瓶嘴的焊缝，采用不开坡口的角焊缝即可。而瓶体主环缝的接头形式，宜采用衬环对接或缩口对接，如果所示。这样便于上、下封头定位装配。为确保焊透，尽管焊件厚度不大，仍然开V型坡口。

3、选择焊接方法和焊接材料

瓶体的焊接采用生产率高、焊接质量稳定的埋弧自动焊。焊接材料可用焊丝H08A、H08MnA或H10Mn2A，配合HJ431。

瓶嘴的焊接因焊缝直经小，用手弧焊焊接。焊条可取E4303（J422）。