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XX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（1）封头、接管，单号（2）筒体，双号材质16M11R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 ISCrMoR焊接 0932 (11-31)不锈钢压力容器（闪 蒸罐）的焊接生产（1）封头、接管单号（2）筒体,双号材质 0Crl8Ni9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（用A3 纸单独画岀）：3

2、）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GB150-19984708-2000钢制压力容器焊接工艺评定焊接结构生产，邓红军主编，：机械工业.2004.1实用压力容器焊工读本,孙景荣主编,，化学工业,2007.1焊接结构，田锡唐，：机械工业 1996.10焊接结构生产及装备，周浩森，：机械工业，1999.10焊接机构生产工艺C.A.库尔金等，：机械工业，1995.7课程设计的基本要求熟悉焊接结构（压力容器）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

3、立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）独立按时完成规肚的工作任务，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

4、完成任务书的规左的工作。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泄。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汁相应的焊 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）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

5、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：制左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左的课题（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，根据课程设汁成绩的评泄方法，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（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埠接实例

6、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ll-lo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01A1.02 A1封头拼缝双而SAWH08MnMo+HJ4311A1、2AKBl、B3壳体纵、环缝双而SAWH10Mn2+HJ431B2壳体环缝（大合拢）内 SMAW 外SAWJ507H10Mn2+HJ431B4D1-D3人孔接管与对应法兰环缝人孔、小接管与壳体角焊缝双而SMAWJ507B5、B6小接管与对接法兰环缝GTAW打底SMAW盖而TIG-50J507El鞍座与壳体焊接角焊缝GMAW(CO2V >TWE-7

7、11说明: 封头拼缝在平板状态下焊接完成后，需再经过950 1000C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，苴中少量的马氏体主 要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 位错周用，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

8、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，从提髙效率、保证焊接质量出发，选 用双而埋弧焊，焊幺攵啊等强度原则选用。 设备大合拢焊缝，考虑到设备因素，内焊缝采用埋弧焊较困难，故内侧采用焊条电 弧焊、外侧采用碳狐气创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，故采用焊条电孤焊进行双面焊。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

9、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，英焊材型号为ER70S-G （AWS A5.18）o 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CO2）,效 率高，焊缝成形好。TWE-711为焊材牌号，英焊材型号为E71T-KAWS A5.20）o二、耐热钢钢压力容器埠接实例直径为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加热器简图表2-2加热器焊接工艺焊缝编

10、号焊缝位置焊接方法焊接材料说明3AK 4A1、B6B2-B5. B7管程筒体纵、环缝 壳程、管程筒体与管板 环缝GTAW 打底SMAWH13CrMoAR3O7焊缝编号焊缝位置焊接方法焊接材料说明B8. B9接管与对接法兰环缝盖而1A1、2A1、Bl. B4管程简体纵缝管程筒体与法兰环缝SMAWR3O7D1-D6接管、整体法兰与法兰盖、管板、壳体角焊缝SMAWR3O7D7换热管与管板角焊缝GTAW（自动）H08CrMoAE1耳座与壳体角焊缝GMAW（CO2 焊）TWE-811B2说明: 壳程筒体直径较小，焊工无法钻入筒体内焊接，故壳程简体纵、环缝只能从外侧施 焊。同样，由于该设备结构方而的原因，

11、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273X12,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，SMAW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而焊。 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

12、鸭极 氮弧焊、全位置自动氮弧焊。焊条电弧焊是最早使用的焊接方法，英特点是效率髙，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髙，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氮弧焊。本设备中换热管-管板焊接采用 全位巻自动氮弧焊，焊接接头形式为角焊缝（图2-4）o焊线直径为1mm,填丝焊两道。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

13、为纯C02）, 效率髙，焊缝成形好。TWE-811B2为焊材牌号，其焊材型号为E81T1-B2（AWS A5.29）o三、不锈钢压力容器焊接实例直径为800mm,壁厚为10mm的闪蒸罐（图41）,壳体材质为0Crl8Ni9其主要承压焊缝的焊接工艺见表42。E2厂图4-1闪蒸罐简图表42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1AL B1壳体纵、环缝双而SMAWA102B2壳体合拢焊缝GTAW 打TGF-308L底SMAW盖面A102C1-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（CO2 焊）TFW-3O8L说明： 筒体直径为8

14、00mm,焊工可以钻入简体内焊接，故简体纵、环缝故采用焊条电弧 焊进行双而焊。 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。 但不锈钢氮弧焊焊接时背而金属会被氧化，以前只能通过采用背面充氮保护的方法，但是当 设备较大或背面无法实施氮气保护时，将大疑浪费氮气，且仍可能岀现保护不好。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而自保护不锈钢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 影响正而的电弧和熔池形态，大大降低

15、了不锈钢氮弧焊的焊接成本。本设备中，若采用背而 氮气保护，氮气浪费严重，故采用了自保护焊线。 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CO", 效率高，焊缝成形好。TFW-308L为焊材牌号，其焊材型号为E3O8LT1-KAWS A5.22）O附录三焊接工艺规程示例焊接工艺规程WPS 2 版次Rev. O 日期支持的焊接工艺评定号：A53B"6()x4-WVQ1326Supporting PQR Ms

16、焊接工艺：GTAWWelding Process(s)焊接方法：于工自动半自动机械 Type(s)Manual Automatic Semi-Auto Machine75°±5°2.5严5y接头型式Joints接头设讣：V形坡口Joints Design 垫板(有/无)：XBacking (Yes/No)垫板材料： 金屈 非熔金屈Backing material Metal Nonfusing Metal 非金屈 其它Nonmetal Other母材 Base Metal材质：A53-B 与 A53-BSpecificalion type and grade lo

17、 Specification type and grade 类别号组别号与类别号组别号P-NflGroup Nqto P-NqGroupNo壁厚X用：_4TliicknessRange管径X用：AllPipeDia. Range填充金属Filler Metal牌号 TrademarkER70S-GAWS号AWSMA5.18ER70S-6组别号F- Nq £ ANq规格Size2.0mm焊接位置Position对接焊缝位宜：也角焊缝位宜：二Position of GroovePosition of fillet焊接方向：二Welding Progression气体保护Gas保护方式 T

18、ype气体类型Gas(es)气体成 份Mixure气体流 速FlowRate喷嘴 ShieldingArN99.75%8-12L/Min电特性 Electrical Characteristics 电流类型和极性：IgtawL血流止接 Current Type & Polarity最大线能址：-8-15Max. Heal Intput拖罩Trailing背面 Backing预热 Preheat 最小预热温度： Min. Preheat Temp. 最大层间温度： Max. Interpass Temp.焊后热处理 Post Weld Heat Treatment 温度Xffl：-Tem

19、peratureRange 处理时间：二 TimeRange操作技术Technique餡极类型和尺寸：牡鸽极<1>2.0喷嘴孔径：810Tungsten Electrode Size and TypeOrifice or Gas Cup Size运条方式理型摆幅：-Siring or Weave BeadOscillation内部或层间清理：砂轮机打磨背部淸根：一Initial and Interpass CleaningMethod of Back Gouging其它二Other焊接 层次WeldLayers焊接方 法 Process填充金屈Filler Metal电特£:Eleclrical焊接速 度TravelSpeed备注 Remark