焊接课程设计说明书-尾气回收塔外壳的焊接生产工艺设计

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1、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可知：筒体之间通过容器法兰螺栓连接，

2、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硫化仓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硫化仓壳体技术特性表第24页共24页材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书设计压力设计温度物料名称物料特性焊缝系数φ试验压力容量/6MPa200℃橡胶水化学性质稳定1.0盛水试漏42.2母材的焊接工艺性分析2.115CrMoR钢焊接性分析甲烷化炉主体的材质为15CrMoR钢，15CrMoR钢属于珠光体耐

3、热钢中的Cr-Mo合金系列。该钢具有良好的抗氧化性能、热强性能和较强的耐腐蚀性能。15CrMoR钢的力学性能如表1所示、化学成分如表2所示。经计算，15CrMoR钢的碳当量Ceq=0.61%其碳当量较大，且含有某些热裂倾向较大的元素如S,P,Cr,Mo等，焊接时若采用较大的线能量输入以及焊后冷却速度过快，容易在焊缝处形成树枝状的热裂纹，因而该钢具有较大的热裂倾向,同时，当焊件刚性较大而且冷却速度较快时，在焊接接头近缝区和焊接热影响区容易产生淬硬组织,当热输入量较大时，在热影响区的Ac1附近，容易出现硬度降低的软化现象。此外，15CrMoR钢焊后的再热裂敏感性也较大，在焊后热

4、处理过程中或长期高温使用中容易形成碳化物夹杂，从而易产生再热裂纹。，此时若在拘束应力和扩散氢的共同作用下，容易在焊接热影响区和近缝区产生冷裂纹。其化学成分和力学性能见表2-2和表2-3所示：表2-215CrMoR的化学成分（质量分数）（%）CMnSiCrMoSP0.12-0.180.40-0.700.17-0.370.80-1.100.40-0.55≦0.035≦0.035表2-315CrMoR的力学性能第24页共24页材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书厚度σb/MPaσs/MPaδ/(%）ak/(J/cm2)≤25≥440≥225≥20≥49(20℃)2.3.1焊接

5、方法和焊接材料的选择3.1焊接方法的选择硫化仓质为15CrMoR珠光体耐热钢，其焊接性较差。打底焊采用传统的埋弧自动焊工艺，焊接时若焊接工艺设计不当，会造成焊接热影响区宽、晶粒粗大、焊缝脆化、韧性降低，过大的热输入量还将扩大焊接接头的软化区，使接头的抗拉强度降低。同时，因筒体纵缝接头装配误差较大，选用埋弧自动焊打底不能保证打底焊焊缝坡口两侧接头的焊缝质量，容易引起坡口两侧焊缝金属产生未熔合、咬边和热裂等缺陷。而填充盖面焊采用手工电弧焊，焊接生产率较低，焊缝层间清渣不完全，容易造成夹渣和冷裂纹等焊接缺陷。签于上述原因，对筒体间纵、环焊缝以及筒体和封头间的环焊缝，打底焊采用手工

6、电弧焊（SMAW）的焊接方法，填充盖面采用埋弧自动焊（SAW）工艺。根据上述15CrMoR的焊接性分析，硫化仓与加厚接管间的焊接需要选用熔合比较小的焊接方法，考虑到两侧材料的厚度差异，选用TIG焊打底和手工电弧焊填充盖面的焊接方法。3.2焊接材料的选择根据15CrMoR钢的焊接性分析，SMAW焊接材料选择碱性低氢耐热钢焊条R307，焊条直径为Ø5.0mm；SAW焊接材料选用H13CrMoA焊丝，焊丝直径为Ø4.0mm，焊剂采用HJ250G。根据15CrMoR第24页共24页材料成型及控制工程（焊接）课程设计说明书焊接性分析，为减少焊缝稀释，防止碳的迁移及产生残余应力，弥补焊

7、接过程中合金元素的烧损，改善焊接接头组织和性能，TIG焊选用焊丝，手工电弧焊选用A302焊条。R307及A302焊条使用前须H1Cr24Ni13在350-400℃条件下进行烘焙，烘焙时间为1.5小时，然后放入150℃保温筒保温，随用随取，两种焊条间不得混合烘焙。所用焊丝H13CrMoA及H1Cr24Ni13使用前清除表面油、垢、锈等污物，直至露出金属光泽。焊剂使用前于200℃经过2小时烘干。2.3.2接头与坡口型式设计3.3坡口形式对于筒体的对接焊缝、筒体与筒体的环焊缝、筒体与椭圆封头的环焊缝，设计的坡口如图2。根