焊接结构设计6.docx
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焊接结构设计6.docx
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焊接结构设计6
焊接结构设计
实训报告
系别材料工程学院
专业金属材料工程
班级YTIYFYFUYOUYOV
姓名KKKKK
学号KKKK
指导教师姓名JJHHHHHHH
指导教师职称讲师、助教
完成时间2016.11.18
实
训
目
的
《焊接结构设计实训》是在完成焊接理论教学课程后,进行的综合运用所学基本知识和技能的一个非常重要的教学环节。
通过课程设计,可以培养学生解决焊接生产实际问题的能力,检验学生对所学基本知识的综合运用能力;使学生进一步了解典型焊接结构(压力容器)的基本知识及相关焊接工艺,掌握焊接结构的整体设计、焊接工艺规程、焊接工艺卡的编制要领;最终使学生具有根据生产实际独立制定焊接结构焊接工艺的能力。
实
训
内
容
一课题试件:
低合金高强钢压力容器的焊接16MnR,直径为2000mm,壁厚为32mm的缓冲罐,壳体材质为16MnR。
二低合金高强度钢
在钢中除碳外少量加入一种或多种合金元素(合金元素总量在5%以下),以提高钢的力学性能,使其屈服强度在275 MPa以上,并具有良好的综合性能,这类钢称之为低合金高强钢,其主要特点是强度高、塑性和韧性也较好。
按钢的屈服强度级别及热处理状态,压力容器用低合金高强钢可分为二类。
① 热轧、正火钢 屈服强度在294Mpa ~ 490MPa之间,其使用状态为热轧、正火或控轧状态,属于非热处理强化钢,这类钢应用最为广泛。
② 低碳调质钢 屈服强度在490Mpa ~ 980Mpa之间,在调质状态下使用,属于热处理强化钢。
其特点是既有高的强度,且塑性和韧性也较好,可以直接在调质状态下焊接。
近年来,这类低碳调质钢应用日益广泛。
目前应用于压力容器的低合金高强钢。
钢板牌号有:
16MnR、15MnVR、13MnNiMoNbR、18MnMoNbR等。
锻件牌号有16Mn、15MnV、20MnMo、20MnMoNb等。
三低合金高强钢焊接特点
(一)焊接接头的焊接裂纹
(1)冷裂纹 低合金高强钢由于含使钢材强化的C、Mn、V、Nb等元素,在焊接时易淬硬,这些硬化组织很敏感,因此,在刚性较大或拘束应力高的情况下,若焊接工艺不当,很容易产生冷裂纹。
而且这类裂纹有一定的延迟性,其危害极大。
(2)再热(SR)裂纹 再热裂纹是焊接接头在焊后消除应力热处理过程或长期处于高温运行中发生在靠近熔合线粗晶区的沿晶开裂。
一般认为,其产生是由于焊接高温使HAZ附近的V、Nb、Cr、Mo等碳化物固溶于奥氏体中,焊后冷却时来不及析出,而在PWHT时呈弥散析出,从而强化了晶内,使应力松弛时的蠕变变形集中于晶界。
低合金高强钢焊接接头一般不易产生再热裂纹,如16MnR、15MnVR等。
但对于Mn-Mo-Nb和Mn-Mo-V系低合金高强钢,如07MnCrMoVR,由于Nb、V 、Mo是促使再热裂纹敏感性较强的元素,因此这一类钢在焊后热处理时应注意避开再热裂纹的
实
训
内
容
敏感温度区,防止再热裂纹的发生。
(二)焊接接头的脆化和软化
(1)应变时效脆化 焊接接头在焊接前需经受各种冷加工(下料剪切、筒体卷圆等),钢材会产生塑性变形,如果该区再经200 ~ 450℃的热作用就会引起应变时效。
应变时效脆化会使钢材塑性降低,脆性转变温度提高,从而导致设备脆断。
PWHT可消除焊接结构这类应变时效,使韧性恢复。
GB150-1998《钢制压力容器》作出规定,圆筒钢材厚度δs符合以下条件:
碳素钢、16MnR的厚度不小于圆筒内径Di的3%;其他低合金钢的厚度不不小于圆筒内径Di的2.5%。
且为冷成形或中温成形的受压元件,应于成形后进行热处理。
(2)焊缝和热影响区脆化 焊接是不均匀的加热和冷却过程,从而形成不均匀组织。
焊缝(WM)和热影响区(HAZ)的脆性转变温度比母材高,是接头中的薄弱环节。
焊接线能量对低合金高强钢WM和HAZ性能有重要影响,低合金高强钢易淬硬,线能量过小,HAZ会出现马氏体引起裂纹;线能量过大,WM和HAZ的晶粒粗大会造成接头脆化。
低碳调质钢与热轧、正火钢相比,对线能量过大而引起的HAZ脆化倾向更严重。
所以焊接时,应将线能量限制在一定范围。
(3)焊接接头的热影响区软化 由于焊接热作用,低碳调质钢的热影响区(HAZ)外侧加热到回火温度以上特别是Ac1附近的区域,会产生强度下降的软化带。
HAZ区的组织软化随着焊接线能量的增加和预热温度的提高而加重,但一般其软化区的抗拉强度仍高于母材标准值的下限要求,所以这类钢的热影响区软化问题只要工艺得当,不致影响其接头的使用性能。
四压力容器用低合金高强钢焊材选用
(1)根据钢材不同的强度级别选择与母材强度相当的焊缝金属是这类钢焊材选用的基本原则,当然,与此同时还要根据产品的使用条件、产品结构和板材厚度等因素,综合考虑焊缝金属的韧性、塑性和焊接接头的抗裂性。
只要焊缝强度不低于或略高于母材标准抗拉强度的下限值即可。
若选择的焊材焊缝金属强度过高,将会导致接头的韧性、塑性及抗裂性降低,接头的弯曲性能不易合格。
(2)考虑焊后加工工艺的影响。
对焊后需经热处理、热卷(热弯)的焊件,应考虑焊缝金属经受高温处理作用对其力学性能的影响,应保证焊缝金属经热处理后仍具有要求的强度、塑性和韧性等。
实
训
内
容
(3)由于这类钢都具有不同程度的冷裂纹倾向,所以,在等强度原则的前提下,严格控制焊材中的氢含量是非常重要的,应尽量选用低氢型的焊材。
对于强度较高的低碳调质钢焊接时,更是如此,甚至要选择超低氢型的焊材,并严格控制焊材的存放和使用。
五压力容器用低合金高强钢焊接要点
(1)选用低氢或超低氢高韧性的焊材,且重视烘干、保存以及坡口的清理,以减少焊缝中的扩散氢。
(2)为了避免热影响区粗晶区的脆化,一般应注意不要使用过大的线能量。
对于含碳量偏下限的16MnR钢焊接时,焊接线能量没有严格的限制,因为这种钢焊接热影响区脆化倾向较小,但对于含钒、铌、钛等微合金化元素的钢,则应选用较小的焊接线能量
(3)对于碳及合金元素含量较高、屈服强度也较高的低合金高强钢,如
18MnMoNbR,由于这种钢淬硬倾向较大,又要考虑其热影响区的过热倾向,则在选用较小线能量的同时,还要增加焊前预热、焊后及时后热等措施。
(4)焊接低碳调质钢时,为了使热影响区保持良好的韧性,同时使焊缝金属既有较高的强度又有良好的韧性,这就要求焊缝金属得到针状铁素体组织,而这种组织只有在较快的冷却条件下才能获得,为此要严格控制焊接线能量,不推荐采用大直径的和焊丝,且要采用多道多层的窄焊道焊,尽量不作横向摆动的运条方式。
为防止冷裂纹的产生,焊前需要预热,但应严格控制预热温度,预热温度过高,会使热影响区冷却速度过于缓慢,从而在该区内产生马氏体+奥氏体混合组织和粗大的贝氏体,使强度下降,韧性变坏。
一般要求最高预热温度不得高于推荐的最低预热温度加50℃。
采用低温预热加后热的方法既可防止低碳调质钢产生冷裂纹,又可减轻或消除预热温度过高带来的不利影响。
(5)加强对焊接接头的无损检测,对再热裂纹敏感的钢种,应在PWHT前后都要做射线或超声检测。
实
训
内
容
六压力容器用低合金高强钢焊接设备和焊接方法
对于压力容器常见的16MnR钢的埋弧焊,一般情况下选用H10Mn2焊丝+HJ431焊剂即可。
但对于焊后需经正火温度下冲压的封头拼板焊缝,其焊材选用应适当提高一档,使用H08MnMo焊丝+HJ431焊剂,可弥补其强度损失。
实
训
感
言
短短的一周焊接实训课给我留下了深刻的印象,每天的感觉都是充实的。
实训工作我们查阅了很多专家做的案例和论文,丰富了我们以前不了解的知识,给了我们详细的操作指导,给我们提供了很多的实践经验。
第一阶段是编写预焊接工艺规程的阶段,我们首先按照设计题目和要求,翻阅了相关资料,对这些数据进行查阅分析,在查阅的过程中,我们细心谨慎,通力合作设计焊接工艺参数,确定焊接设备,焊接方法。
第二阶段是根据焊接参数画出焊接接头的结构图。
第三阶段是进行焊接后的焊接质量的检验。
大家分工合作快速而精准完成了焊接实训。
这一次的实习真的让我收获了不少,首先是学习了许多在课堂中不能学到的焊接方面的知识,了解了更多如何运用焊机进行实际的焊接操作,以及在焊接前需要的准备,及如何解决在焊接过程中遇到的问题。
其次是对自己的专业和现状有了更深的了解,对自己的将来也有了一个比较清楚的认识。
认识到现在就业状况的严峻性,只有在学校学到真正的东西才能更好的融入到这个社会中,在这个社会中立足!
我们在做这个工作时要有不怕苦、不怕累的精神,要有克服困难、勇攀高峰的决心和勇气。
在这次实训当中,我不仅培养了独立思考的能力,在其他的能力上也都有所提高。
在这同时,我也学会了很多实用的方法,在以后的工作当中都用得上,这次实训真的是受益匪浅啊,以后面对社会的时候,我要吸取这次实训的经验教训,我也要不断的学习与实践,再学习,再实践。
以后在工作岗位中要勤于思考,主动动手动脑,有很多时候,是不会有人告诉我们一步步该怎么做的。
都需要我们自己去弄懂,需要自己一点点的努力,所以我们的每一步都需要独立思考的。
这次的实习使我明白一个道理,在现代高速发展的今天,仅仅用一些理论知识来武装大脑是不够的,我们还需要用实际动手操作能力来装扮我们的双手,只有如此才不负祖国对我们的培养,做好祖国的接班人,为祖国贡献出自己的一份力量。
指
导
教
师
评
语
实
训
成
绩
根据焊接结构设计实训完成情况、实验报告,结合实训期间的工作态度、遵守纪律情况、取得的收获等综合评定,该生的焊接结构设计实训成绩为:
指导教师签名:
年月日
焊缝编号
焊缝位置
焊接方法
焊接材料
说明
O1A1、O2A1
封头拼缝
双面SAW
H08MnMo+HJ431
①
1A1、2A1、B1、B3
壳体纵、环缝
双面SAW
H10Mn2+HJ431
②
B2
壳体环缝(大合拢)
内SMAW
外SAW
J507
H10Mn2+HJ431
③
B4
D1-D3
人孔接管与对应法兰环缝
人孔、小接管与壳体角焊缝
双面SMAW
J507
④
B5、B6
小接管与对接法兰环缝
GTAW打底
SMAW盖面
TIG-50
J507
⑤
E1
鞍座与壳体焊接角焊缝
GMAW
(CO2焊)
TWE-711
⑥
焊接工艺规程
WeldingProcedureSpecification
WPS№
版次Rev.№
日期Date2001-05-02
支持的焊接工艺评定号:
A53-B-φ60x4-WVQ-1326
SupportingPQR№
焊接工艺:
SAW+SMAW
WeldingProcess(s)
焊接方法:
手工□自动□半自动□机械
Type(s)ManualAutomaticSemi-AutoMachine
接头型式Joints
接头设计:
X形坡口
JointsDesign
垫板(有/无):
无
Backing(Yes/No)
垫板材料:
□金属□非熔金属
BackingmaterialMetalNonfusingMetal
□非金属□其它
NonmetalOther
母材BaseMetal
材质:
16MnR与16MnR
SpecificationtypeandgradetoSpecificationtype
andgrad
类别号Fe-1组别号Fe-1-2与类别号Fe-1组别号Fe-1-2
P-№Group№toP-№Group№
壁厚范围:
32mm
ThicknessRange
管径范围:
All
PipeDia.Range
填充金属FillerMetal
牌号
Trademark
H08MnMoA
J507
AWS号
AWS№
EA2
ER7015
组别号
F-№£A-№
Fe-1-2
Fe-1-2
规格
Size
6mm
6mm
焊接位置Position
对接焊缝位置:
A1,B1,A2,B2角焊缝位置:
—
PositionofGroovePositionoffillet
焊接方向:
—
WeldingProgression
焊后热处理PostWeldHeatTreatment
温度范围:
625±25℃
TemperatureRange
处理时间:
30min
TimeRange
电特性ElectricalCharacteristics
电流类型和极性:
直流反接
CurrentType&Polarity
最大线能量:
—
Max.HeatIntput
预热Preheat
最小预热温度:
100—150℃
Min.PreheatTemp.
最大层间温度:
≤50℃
Max.InterpassTemp.
焊接层次
WeldLayers
焊接方法
Process
填充金属FillerMetal
电特性Electrical
焊接速度
TravelSpeed
备注
Remarks
牌号
Trademark
直径
Dia.
电流
Amp.Range
电压
VoltRange
1
SAW
H08MnMoA
6mm
1150~1190
45~47
35-50cm/min
2
SMAW
J507
6mm
260~300
19~21
18cm/min
空白
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- 焊接 结构设计