焊接结构生产课程设计任务书及要求-09-1

1、焊接结构生产课程设计任务书及要求-09-1焊接结构生产课程设计任务书及要求姓名题目具体内容备注焊接0931 （1-20 号）低合金高 强压力容 器(缓冲 罐)的焊接 生产封头、接 管，单号(2)筒体，双 号材质16MnR焊接0931 （21-31）， 0932（1-10）耐热钢压 力容器(加 热器)的焊 接生产(1) 封头、接管单号(2) 筒体，双号材质15CrMoR焊接0932(11-31)不锈钢压 力容器(闪 蒸罐)的焊 接生产封头、接 管单号(2)筒体，双 号材质0Cr18Ni9课程设计说明书要求1）与出课程设计的基本步骤及方案；2）简单说明焊接结构（压力容器）的基本构造 和工作原理，并

2、绘制相应的装配图（用 A3 纸单独画出）；3） 设计相关部件的焊接工艺流程，并编写相应 的焊接工艺规程和焊接工艺卡；4）设计者的心得体会。课程设计参考资料压力容器安全检测规程 GB150-佃98JB 4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定 焊接结构生产，邓红军主编，北京：机械 工业出版社，2004.1实用压力容器焊工读本,孙景荣主编,北京, 化学工业出版社,2007.1焊接结构，田锡唐，北京：机械工业出版 社，1996.10焊接结构生产及装备，周浩森，北京：机械 工业出版社，1999.10焊接机构生产工艺C.A.库尔金等,北京：机械工业出版社，佃95.7课程设计的基本要求熟悉焊接结构（压力

3、容器）的结构特点，了 解焊接结构（压力容器）各部分的运行状态、结 构特点以及影响制造工艺的因素并能按实际情 况具体制定相应的工艺流程卡和工艺卡（具体要 求见附录）。具体要求：1）要充分认识课程设计对培养自己的重要性， 认真做好设计前的各项准备工作；2）既要虚心接受老师的指导，又要充分发挥主 观能动性。结合课题，独立思考，努力钻研，勤 于实践，勇于创新；3）独立按时完成规定的工作任务，不得弄虚作 假，不准抄袭他人内容，否则成绩以不及格计；4）无论在校外、校内，都要严格遵守学校和所 在单位的学习和劳动纪律、规章制度，学生有事 离校必须请假。课程设计期间，无故缺席按旷课 处理；缺席时间达四分之一以上

4、者，其成绩按不 及格处理；5）在设计过程中，要严格要求自己，树立严肃、 严密、严谨的科学态度；6）认真阅读设计任务书，保质保量地完成任务书的规定的工作。7）焊接结构装配图用A1纸绘制或打印，必须 符合国家有关标准的规定。8）小组成员之间，分工明确，但要保持联系畅 通，密切合作，培养良好的互相帮助和团队 协作精神；9）每组合作完成一套焊接结构（压力容器）的 整体装配图，将压力容器根据结构划分成筒体、封头、接管三部分，每个同学独立完成其中 的一部分，并根据自己的课题设计相应的焊接工 艺规程和焊接工艺卡；10）编写课程设计说明书，说明书要求文字通顺， 简练。不少于5000字。四、课程设计的基本步骤1

5、）选题与搜集资料：根据分组，选择课题, 在小组内进行分工，进行系统调查，搜 集资料；2）分析设计、画装配图：根据搜集的资料, 进行分析，了解焊接结构（压力容器） 的基本构造和工作原理，并绘制压力容 器装配图；3）制定焊接工艺：制定相关部件的制造工艺流程，并对其中的焊接部件编写相应 的焊接工艺规程卡和焊接工艺卡。4）验收与评分：指导教师对每个小组选定的课 题（焊接结构），及每个成员设计的焊接工艺及 工艺规程，结合课程设计说明书，根据课程设计 成绩的评定方法，评出成绩。五、课程设计说明书要求1）写出课程设计的基本步骤及方案；2）简单说明焊接结构（压力容器）的基本构造 和工作原理，并绘制相应的装配图

6、（用 A3纸单 独画出）；3）设计相关部件的焊接工艺流程，并编写相应 的焊接工艺规程和焊接工艺卡；4）设计者的心得体会。一、低合金高强钢压力容器焊接实例直径为2000mm，壁厚为32mm的缓冲罐 （图1-1），壳体材质为16MnR，其主要承压焊 缝的焊接工艺见表11-1。图1-1缓冲罐简图 表1-1缓冲罐焊接工艺焊缝编 号焊缝位置焊接方 法焊接材料说 明01A1、02A1封头拼 缝双面SAWH08MnMo+HJ4311A1、2A1、B1、B3壳体 纵、环 缝双面SAWH10Mn2+HJ431B2壳体环 缝（大 合拢）内SMAW 外SAWJ507H10Mn2+HJ431B4D1人孔接管与对双面S

7、MAWJ507焊缝编 号焊缝位置焊接方 法焊接材料说 明-D3应法兰 环缝人 孔、小 接管与 壳体角 焊缝B5、B6小 接管与 对接法 兰环缝GTAW打底SMAW盖面TIG-50J507E1鞍座与 壳体焊 接角焊 缝GMAW（C 02焊）TWE-711说明: 封头拼缝在平板状态下焊接完成后，需 再经过950 10OOC的加热后进行冲压成形，故 拼缝要经过AC3以上温度的加热，焊缝的力学性 能不仅取决于化学成分，而且和焊缝的组织状态 有很大关系。虽然焊缝的含碳量要比母材低很 多，但由于焊接是一个局部加热过程， 冷却速度 很大，因此焊缝呈现为一种柱状晶的特殊的过饱 和铸造组织，其中少量的马氏体主要

8、靠碳的固溶 强化存在，而低碳马氏体的亚结构存在许多位 错，过饱和的固溶的碳就聚集在位错周围， 起着 钉扎位错的作用，使位错难于运动，马氏体便不 易变形而呈现强化焊缝的作用。经过AC3以上的 温度加热后，焊缝组织从柱状晶变成了等轴晶， 打破了原来的亚结构状态，使过饱和程度降低， 其碳的固溶强化作用也随之降低了， 所以势必焊 缝强度降低。为了弥补上述情况造成的焊缝强度 降低，只有调整焊缝的化学成分，使用合金元素 更多一些的、强度高一档的焊丝来焊接热压封头 拼缝。 壳体纵、环缝焊接条件好，考虑到板厚 因素，从提高效率、保证焊接质量出发，选用双 面埋弧焊，焊丝啊等强度原则选用。 设备大合拢焊缝，考虑到

9、设备因素，内 焊缝采用埋弧焊较困难，故内侧采用焊条电弧 焊、外侧采用碳弧气刨清根后再进行外环缝埋弧 焊。B2焊缝据人孔较近，故将其为大合拢焊缝。 人孔接管与人孔法兰环缝，由于人孔直径较大，故采用焊条电弧焊进行双面焊。对于人孔、小接管与壳体角焊缝，鉴于此部位焊缝形 状和焊接条件，一般选用焊条电弧焊进行双面焊。 对于小直径接管环缝，由于只能单面 焊，又要保证质量，选用 TIG焊打底是保证焊 缝质量最有效的方法。TIG-50为焊材牌号，其 焊材型号为 ER70S-G (AWS A5.18)。 鞍座与壳体焊接角焊缝属非承压焊缝，采用 熔化极气体保护焊(保护气体为纯CO 2)，效率高, 焊缝成形好。TW

10、E-711为焊材牌号，其焊材型 号为 E71T-1(AWS A5.20)。二、耐热钢钢压力容器焊接实例直径为500mm，壳程壁厚为30mm，管程 壁厚为16mm的加热器(图2-3)，壳体材质为 15CrMoR，其主要承压焊缝的焊接工艺见表2-2。图2-3加热器简图焊 缝编号焊缝位置焊 接方法焊接材料明3A1、4A1、B6B2-B5、B7B8 、B9管程 筒体纵、环 缝 壳程、 管程筒体与 管板环缝接管 与对接法兰 环缝GTAW打 底SMAW盖面H13CrMoAR3071A1、2A1、B1、B4管程 筒体纵缝管程SMAWR307表2-2加热器焊接工艺说焊 缝编号焊缝位置焊接方法焊接材料明筒体与法

11、兰 环缝D1D6接管、 整体法兰与 法兰盖、管 板、壳体角 焊缝SMAWR307D7换热 管与管板角 焊缝GTAW（自 动）H08CrMoAE1耳座 与壳体角焊 缝GMAW（C02焊）TWE-811B2说说明: 壳程筒体直径较小，焊工无法钻入筒体 内焊接，故壳程筒体纵、环缝只能从外侧施焊。 同样，由于该设备结构方面的原因，壳程、管程 筒体与管板的环缝焊接也只能从外侧进行。 至于接管与对接法兰环缝，本设备中接管规格为©273 X 12,亦无法从内侧施焊。以上焊缝需要单 面焊，但又要保证质量，选用 TIG焊打底是保 证焊缝质量最有效的方法。对于壳程筒体环缝， 也可采用GTAW打底，SMA

12、W再焊两道，然后 SAW焊剩余层的方法。 尽管管程筒体直径较小，但其长度很 短，管程筒体纵缝、管程筒体与法兰环缝具备内 侧焊条电弧焊的条件，故采用焊条电弧焊进行双 面焊。 接管、整体法兰与法兰盖、管板、壳体 的角焊缝设备大合拢焊缝，鉴于此部位焊缝形状 和焊接条件，一般选用焊条电弧焊。 换热管-管板焊接是热交换设备的重要 焊缝，其焊接方法有焊条电弧焊、手工钨极氩弧 焊、全位置自动氩弧焊。焊条电弧焊是最早使用 的焊接方法，其特点是效率高，但是质量对比于 其他两种方法来说要差很多，现在基本上已被淘 汰。但是在某些特殊场合，如丝堵式空冷器，其 管子-管板焊接必须通过管板前的丝堵板进行焊 接，这时只能用

13、采用焊条电弧焊的方法， 用小直 径焊条焊接，这对焊工操作技术要求很高，一般在焊前需要对焊工进行专门培训目前使用最广泛，质量最好的焊接方法为 自动氩弧焊。本设备中换热管-管板焊接采用全 位置自动氩弧焊，焊接接头形式为角焊缝（图 2-4）。焊丝直径为1mm，填丝焊两道。力容器焊接800mm，壁 的闪蒸罐（图 质为主要承压焊 艺见表4-2。图2-4加热器换热管-管板接头形式 耳座与壳体焊接角焊缝属非承压焊缝， 采用熔化极气体保护焊（保护气体为纯CO2），效 率高，焊缝成形好。TWE-811B2为焊材牌号， 其焊材型号为 E81T1-B2（AWS A5.29）。三、不锈钢压 实例直径为厚为 10mm4

14、-1），壳体材0Cr18Ni9，其缝的焊接工图4-1闪蒸罐简图表4-2闪蒸罐焊接工艺焊 缝编号焊缝位置焊接方 法焊接材料说 明1A1、B1壳体 纵、环缝双面SMAWA102B2壳体合拢焊缝GTAW打底TGF-308LA102SMAW盖面C1 -C4D1 -D4接管与平焊法兰角 焊缝接管与 壳体角焊缝SMAWA102E1支座与 壳体焊接角 焊缝GMAW（C 02焊）TFW -308L说明： 筒体直径为800mm,焊工可以钻入筒体 内焊接，故筒体纵、环缝故采用焊条电弧焊进行 双面焊。 本设备无人孔，故合拢焊缝只能从外侧 焊接。为保证焊接质量，采用 TIG焊打底。但 不锈钢氩弧焊焊接时背面金属会被氧

15、化，以前只 能通过采用背面充氩保护的方法，但是当设备较 大或背面无法实施氩气保护时，将大量浪费氩气，且仍可能出现保护不好。为解决这一工艺难 题，日本油脂公司焊接事业部开发制造了一种背 面自保护不锈钢TIG焊丝，这是一种具有特殊 涂层的焊丝，涂层（即药皮）熔化后会渗透到熔 池背面，形成一层致密的保护层，相当于焊条药 皮的作用。这用焊丝的使用方法与普通的TIG焊丝完全相同，涂层不会影响正面的电弧和熔池 形态，大大降低了不锈钢氩弧焊的焊接成本。本 设备中，若采用背面氩气保护，氩气浪费严重， 故采用了自保护焊丝。 接管与平焊法兰角焊缝、接管与壳体角 焊缝，鉴于此部位焊缝形状和焊接条件， 一般选 用焊条

16、电弧焊。若接管直径太小，为了减少焊接 难度，也可以采用TIG焊。 支座与壳体焊接角焊缝属非承压焊缝，采用熔化极气体保护焊（保护气体为纯C02），效 率高，焊缝成形好。TFW-308L为焊材牌号，其 焊材型号为 E308LT1-1（AWS A5.22）。支持的焊接工艺评定号： A53-B- © 60x4 焊接工艺规程焊接工艺：GTAWWelding Process(s)WVQ-1326Supporting PQR接头型式Joints接头设计：V形坡口Joints Design 垫板(有/无):无Backing (Yes/No)垫板材料：金属Backing material Nonfus

17、ing Metal非金属非熔金属MetalWPS焊接方法：手工 自动 半自动 机械 Type(s) Manual Automatic Semi-Auto Machine2.5母材 Base Metal材质：A53-B与 A53-B填充金属Filler Metal牌号Trademar kER70S-GSpecification type and grade to Specification type andgrade类别号组别号与类别号组别号P-Groupto P-Group壁厚范围：4AWS号AWSA5.18ER70S-6组别号F- 2 £ A-Thickness Range 管径范

18、围：AllPipe Dia. Range规格Size2.0mm焊接位置Position对接焊缝位置：All角焊缝位置：一气体保护Gas保护方式Type气体类型Gas(es)气体成 份Mixure气体流 速FlowRatePosition of GroovePosition of fillet焊接方向：一Welding Progression喷嘴ShieldingAr>99.75%812L/Min电特性 Electrical Characteristics电流类型和极性：Gtaw 1直流正接Current Type & Polarity最大线能量：一8-15拖罩Trailing背面

19、BackingMax. Heat Intput预热 Preheat最小预热温度：焊后热处理 Post Weld Heat Treatment温度范围：一Min. Preheat Temp. 最大层间温度：Temperature Range 处理时间：一Time RangeMax. Interpass Temp.Other其它Nonmetal操作技术 钨极类型 Tungst运条方式String内部或丿Initial a其它-代 Technique型和尺寸：钍钨极2.0喷嘴孔径： 810en Electrode Size and TypeOrifice or Gas Cup Size式：摆动摆幅：一or Weave BeadOscillation昙间清理：砂轮机打磨背部清根：一ind Interpass CleaningMethod of Back GougingOther焊接 层次WeldLayers焊接方 法Process填充金属 Filler Meta