材料成型及控制工程焊接方向说明书

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1、材料成型及控制工程(焊接)课程设计说明书材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书1前言本次课程设计主要是尾气回收塔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尾气回收塔壳体，筒体直径800mm，容器总长9292mm，壁厚8mm。由图2-1

2、可知：筒体之间通过容器法兰螺栓连接，筒体左端接椭圆形封头，筒体上有接管，筒体右端连接件整体参与固定。图2-1尾气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CO2气体保护焊，接头形式为对接、角接。2.1.2产品技术特性及检验要求尾气回收塔壳体技术特性如表2-1所示：表2-1尾气回收塔壳体技术特性表设计压力常压设计温度常温物料名称碳化尾氨、母液Ⅰ第1页共26页物料特性刺激性焊缝系数φ0.7试验压力盛水试漏容量/m34.5材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书本设备按NB/T47003-2009《钢制焊接常压容器》和HG20652-19

3、98《塔器设计技术规定》进行制造、试验及验收。焊缝进行X射线局部无损探伤，探伤长度分别不少于纵缝长度的10%，质量评定按JB/T4730.2-2005《承压设备射线检测》达到Ⅱ级为合格。角焊缝按JB/T4730.1-2005进行磁粉探伤。塔节两端法兰密封面与筒体轴线应垂直，偏差不大于1mm。塔体总装后弯曲度小于2/1000塔高，且总弯曲度小于8mm。设备制造完成后进行盛水试漏。2.2母材的焊接工艺性分析2.2.1WCF-62的特性WCF-62属于低合金结构钢，这类钢是在碳素钢的基础上添加少量的合金元素进行冶炼而成。它与普通的碳锰钢相比较，不仅强度高，而且焊接性能优良，可作为低温

4、压力容器用钢(尤其适用于大型球形储罐)。该钢通过降低含碳、硫、磷量(C≤0．09%)和Pcm值(Pcm≤O．02％)，并有效地利用低碳范围内硼和其它合金元素的淬透性效果，可以确保所希望的强度（610～725MPa）和低温韧性（-40℃，≥40）。母材原始状态为调质状态，其回火温度约为640～660℃。其化学成分和力学性能见表2-2和表2-3所示：WCF-的化学成分（713-2008）表2-2WCF-62的化学成分（GB713-2008）化学成分质量分数（%）C≤0.09Mn1.1～1.5Si0.15～0.35Mo≤0.3V0.02～0.06S≤0.02p≤0.03Ni≤0.5C

5、r≤0.3WCF-的力学性能（713-2008）表2-3WCF-62的力学性能（GB713-2008）力学性能σs(MPa)≥490σb(MPa)610～725δ(mm)16～50δ′(%)≥18AKV(J)横向-40C,≥40o2.2.2WCF-62的焊接性分析冷裂纹的形成是淬硬组织、拘束应力及扩散氢三种因素第2页共26页①冷裂纹及影响因素材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书综合作用的结果。从材料本身来考虑，淬硬组织是引起冷裂纹的决定性因素。对于WCF-62钢来说，因其在低碳的基础上通过加入多种提高淬透性的合金元素，保证获得强度高、韧性好的低碳马氏体和部分下贝氏体的混合组

6、织。特点是马氏体含量低，所以它的开始转变温度Ms点较高，缓慢冷却，则生成的马氏体还能来得及进行一次“自回火”处理。②热裂纹及其影响因素这类钢作为高强度的焊接结构用钢，因此含碳量限制得较低，在合金成分的设计上也都考虑到了焊接性的要求。③再热裂纹及其影响因素母材中引起再热裂纹的合金元素主要是Mo、V。其中，V的影响最大，Mo次之，而且当二者同时加入时就更严重。因此，在焊接时要注意再热裂纹的问题。④热影响区液化裂纹及其影响因素对液化裂纹而言，通常是含碳量越高，要求Mn／S比也越高。含碳量不超过0.2%，Mn／S小于30，其液化裂纹敏感性大。故避免这类裂纹的关键在于控制C和S的含量，保

7、证高的Mn／S比。此外，工艺因素对液化裂纹的形成也起着很大的作用，首先是线能量。线能量越大，晶粒长得越大，晶界熔化越严重，而且液态晶间层存在的时间也越长，液化裂纹产生的倾向也越大。因此，从工艺上可以采取小线能量的焊接方法、控制熔池形状、减少凹度等措施。⑤热影响区的性能变化母材中由于含有较多的固氮元素，因此热影响区中不会产生明显的热应变脆化，其中过热区的脆化是主要问题。（1）过热区的脆化：引起脆化的原因除了奥氏体的晶粒粗化引起的脆化外，主要原因是由于上贝氏体和M-A组元的形成。（2）焊接热影响