中北大学课程设计 中北大学课程设计说明书

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1、中北大学课程设计说明书1前言本次课程设计主要是铜液氨冷凝器外壳的焊接生产工艺设计，包括材料的焊接性分析、焊接工艺方案分析及工艺评定、确定焊接结构生产工艺流程、确定产品外壳主要零件的加工工艺及检验、绘制焊接结构简图、确定部件的装焊工艺等。通过设计，初步掌握根据产品图样及技术要求制定焊接工艺规程的方法、焊接工艺设计的步骤，提高分析焊接生产实际问题、解决问题的能力。2焊接生产工艺性分析2.1焊接结构工艺性审查2.1.1产品图样结构审查此次设计的设备为铜液氨冷凝器壳体，筒体直径1400mm，容器总长6152mm，壁厚12mm。产品外观图样如图2-1所示。图2-1尾气

2、回收塔壳体结构图主要加工手段为焊接，此外还采用冲压、卷弯、机加工等辅助工艺。焊接方法采用埋弧自动焊，接头形式为对接、角接。2.1.2产品技术特性及检验要求铜液氨冷凝器外壳技术特性如表2-1所示：表2-1液氨冷凝器壳体技术特性表名称指标补充说明壳径管径容器类别工作压力16㎏/cm20.7㎏/cm2二类热设备设计压力176㎏/cm22㎏/cm2焊缝系数工作温度-5℃～0℃28℃～8℃Φ=1设计温度≥-10℃～40℃0℃～40℃工作介质液氨腐蚀程度2.2母材的焊接工艺性分析第26页共26页中北大学课程设计说明书2.2.115MnNiDR的特性15MnNiDR是低温

3、压力容器钢板。“D”是低拼音的第一个字母“R”是容拼音的第一个字母15MnNiDR，交货状态：正火或正火+回火，—45度低温冲击。产地：武钢、舞钢、新钢。规格：钢板厚度4mm—650mm，宽度1500mm—4020mm，长度3000mm—18800mm化学成分（质量分数）WT%C、Si、Mn、Ni、V、Nb、Als、P、S≤0.18、0.15～0.50、1.20～1.60、0.20～0.60、≤0.06、≥0.015、≤0.03、0.012。可广泛用于石油、化工、电站、锅炉等行业，用于制造反应器、换热器、分离器、球罐、油气罐、液化气罐、核反应堆压力壳、锅炉汽

4、包、液化石油气瓶、水电站高压水管、水轮蜗壳等设备及构件。其化学成分和力学性能见表2-2和表2-3所示：表2-215MnNiDR的化学成分（GB3531—1996）化学成分质量分数（%）CSiMnNiVAlsPS≤0.180.15～0.501.20～1.600.20～0.60≤0.06≥0.015≤0.030≤0.025表2-315MnNiDR的力学性能（GB3531—1996）板厚mmσb(MPa)σs(MPa)σ—45℃AKV（横）J冷弯180°b=3a6～16490～630≥325≥20≥27d=3a＞16～36470～610≥305＞36～60460～

5、600≥2902.2.215MnNiDR的焊接性分析①冷裂纹：冷裂纹一般是在焊后的冷却过程中，在Ms点附近或200～300℃的温度区间出现。冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接热影响区或有物理、化学性质不均匀的氢聚集的局部地带。Ni使钢的淬透性显著增大，但15MnNiDR钢含碳量低，S、P也被严格控制，故低镍低温钢的冷裂倾向不大。薄板焊时不必预热，厚板则需预热100～150℃。②热裂纹：热裂纹是在高温下产生的，而且都是沿着原奥氏体晶界开裂。因为钢材不同，所以产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各有不同，主要有结晶裂纹、高温液化裂纹。母材含杂质（S、P、C

6、、Si）偏高时，特别是硫和磷偏高会使结晶温度区间明显加宽。但15MnNiDR钢含碳量低，S、P也被严格控制，故热裂纹敏感性也不高。③回火脆性：由于回火处理时Ni使S在晶界富集和偏析，形成硫化物析出相，故含镍钢对回火脆性敏感。④如果焊接材料或焊接工艺参数等选择不合理，焊接接头很容易出现气孔、夹渣等缺陷，且焊接接头（焊缝、热影响区）的低温冲击吸收功很难达到要求。其防治措施主要有以下几种：第26页共26页中北大学课程设计说明书a：严格控制焊接线能量和层间温度。目的是使不受过热的影响，避免热影响区晶粒长大，降低韧性。b：合理的选择焊接材料。根据钢种的温度级别和低温冲

7、击韧性合理的选择焊条或焊丝。c：控制焊后热处理温度，避免产生回火脆性。板厚＞25mm的低温钢焊接结构，焊后应采用消除应力热处理。含有V、Ti、Nb、Cu、N等元素的钢种，在消除应力热处理时，当加热温度处于回火脆性敏感温度区时会析出脆性相，使低温韧性下降。应合理选择憨厚热处理工艺，以保证街头的低温韧性。d：防止焊接接头的应力集中。低温钢焊接，为保证焊缝质量，防止产生咬边、夹杂、未焊透、裂纹、弧坑、焊瘤和电弧擦伤，表面焊道必须圆滑过渡，重要焊缝应将焊道表面余高磨平，尽量减少应力集中。2.315MnNiDR焊接工艺要点2.3.1焊接方法和焊接材料的选择①焊接方法的

8、选择：母材的含碳量低，因此淬火后的组织是强度和韧性都