5000立方米球罐工艺设计

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1、课程设计任务书学院材料科学与工程专业材料成型及控制工程学生姓名班级学号课程设计题目5000m³球罐工艺设计实践教学要求与任务:1写出该焊接方法的几种设计方案2确定合适的焊接参数3选择合适的破口形式4撰写焊接工艺工作计划与进度安排:1熟悉设计内容2天2查阅相关资料，提出可行方案2天3上机画各类焊缝图1天4书写说明书3天5整理工艺卡3天6答辩指导教师：201年月日专业负责人：201年月日学院教学副院长：201年月日成绩评定表学生姓名班级学号专业材料成型及控制工程课程设计题目5000m³球罐工艺设计评语组长签字：成绩日期20年月日目录1绪论1材料的焊接性分析11.116MnDR的学成分和力学性

2、能11.216MnDR的焊接性分析21.3焊接方法与填充材料的选择32焊接结构制造工艺设计42.1球壳各带的厚度计算52.2焊缝的分类52.3焊接工艺参数62.4球罐的焊接102.4.1施焊环境102.4.2焊工资格102.4.3焊前准备102.4.4焊接工艺113焊接结构质量检验133.1焊缝外观质量检查要求133.2无损检测133.3焊后修补133.4焊后整体热处理143.5水压试验和气密性试验143.5.1水压试验143.5.2气密性试验143.6去锈、涂装163.7球罐成品验收16参考文献171绪论材料的焊接性分析1.116MnDR的化学成分和力学性能16MnDR钢是细晶粒的铁素

3、体型低温钢，细晶粒钢通过正火或调质处理后获得良好的综合性能，属低合金系统，温度等级为-40℃，热轧热处理状态，其中碳及其它合金元素含量较低.(1)16MnDR钢的化学成分见表1-1。钢板以热轧、控轧或正火状态交货[1]。表1.116MnDR钢板的化学成分牌号化学成分（质量分数）∕﹪CSiMnNiVNbAlsPS不大于16MnDR≤0.200.15~0.501.20~1.60———≥0.0200.0250.012根据国际焊接学会（IIW）所采用的碳当量（CE）计算公式：（%）将16MnDR所含化学成分的相应数值代入上式，计算其碳当量。通过计算得出，16MnDR的碳当量CE=0.40%～0.

4、47%。当CE=0.40%～0.60%，钢的淬硬倾向逐渐增加，所以16MnDR属于有淬硬倾向的钢。但是，当CE不超过0.5%时，淬硬倾向尚不严重，焊接性较好，但随板厚增加需要采取一定的预热措施。650m3液体二氧化碳球罐的球壳板厚为38mm，所以在焊接前，为避免出现裂纹，应对其进行预热，预热温度为100～150℃。16MnDR钢碳当量不高，淬硬倾向小，室温下焊接一般不易产生冷裂纹。钢在轧制中，硫、磷含量控制较低，所以也不易产生热裂纹(2)16MnDR钢的力学性能见表1-2[1]表1-216MnDR钢板的力学性能和工艺性能牌号钢板公称厚度/mm拉伸试验冲击试验180°弯曲试验弯心直径(b≥

5、35mm)抗拉强度Rm/(N/mm2)屈服强度ReL/(N/mm2)伸长率A/%温度/℃冲击吸收能量KV2/J不小于不小于16MnDR6~16490~62031521-4034d=2a>16~36470~600295d=3a>36~60460~590285>60~100450~580275-3034>100~120440~5702651.216MnDR的焊接性分析16MnDR钢在焊接时，不需要采取特殊的工艺措施，当钢板厚度较大，焊接接头刚性拘束较大或环境温度过低时，可在焊接前进行合理的预热。有关资料表明，除了面心立方点阵的金属材料(奥氏体钢、铝、铜等)外，一切体心立方点阵或六方点阵的金属

6、材料均有低温转脆的现象，而低温钢必须具备的，最主要的性能就是低能韧性。因此，必须在焊接过程中通过细化晶粒，合金化和提高纯净度等措施来对其焊接接头的组织和性能加以改善。特别是以铁素体为基的16MnDR钢，铁素体晶粒尺寸越细小，钢的脆性转变温度将越向低温方向移动，一定低温下的韧性值相应提高。通过上述分析，可以清楚地认识到：通过细化晶粒来保证16MnDR钢焊接接头的低温韧性，这是制定16MnDR钢焊接工艺的一个根本出发点。1.3焊接方法与填充材料的选择低温钢16MnDR的主要焊接方法有焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊。对球罐焊接来说主要采用焊条电弧焊。细晶粒低温钢焊条的选用原则是强度与使用温度。

7、焊条：型号E5015-G（牌号示例J507RH）。焊条电弧焊是手工操纵焊条进行焊接的一种电弧焊方法，俗称手工电弧焊，属于传统的焊接工艺方法。其特点是电弧柱的温度高于3000℃，且热量集中，与气焊方法相比，热效率较高。该方法有所需焊接设备简单、易于操作、灵活性好等优点[22]。J507RH是低氢钠型药皮的高韧性超低氢低合金钢焊条,采用直流反接。具有良好的焊接工艺，电弧稳定，脱渣容易，焊缝金属有优良的塑性、韧性和抗裂性能。可进行全位置焊