高压锅炉的壳体焊接工艺设计

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1、河南机电高等专科学校毕业论文1绪论所谓的焊接就是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到结合的一种方法，别结合的两个物体可以事各种各类或不同类的金属、非金属（石墨、陶瓷、塑料等），也可以是一种金属与非金属，但是，目前工业中应用最普遍的还是金属之间的结合。焊接技术自20世纪初期以后，几十年来获得迅猛发展，目前焊接结构已经基本上取代了铆接结构，并部分代替铸造和锻造结构。焊接结构的用材量占钢产量的近50﹪，已广泛地应用于航空、航天、原子能、化工、造船、海洋工程、电子技术、建筑、机械制造等工业部门。随着现代工业的发展和

2、科学技术的进步，对焊接构件的性能提出了更高、更苛刻的要求，除需满足通常的力学性能外，还要满足如耐磨性、高温强度、耐腐蚀性、低温韧性、导电性、导热性等多方面的性能要求。在这种情况下，任何一种金属材料都不可能完全满足整体焊接结构的使用要求，即使可能有某种金属材料相对比较理想一些，也常常由于十分稀缺、价格昂贵，而不能在工程中实际应用，而异种材料焊接的出现很好的解决了这一问题。特别是异种钢的焊接，最大限度的利用了各种钢的性能，做到了“物尽其用”的效果。压力容器在工业生产和日常生活中有重要的用途，但是它的工作环境经常十分恶劣，所以压力容器用

3、钢需要具有良好的焊接性和力学性能。如13MnNiMoNbR钢是我国在80年代末引进外国的配方研制的。由于含碳量低（≤0.16﹪）合金配方合理，使这类钢具有较高的强度和韧性，并举有良好的焊接性。压力容器由于其温度、压力、结构、用途和介质的腐蚀程度等因素变化相当大，所以种类也非常之多。1．按压力容器技术特性分类根据容器承受的压力(p)分为低压、中压、高压、超高压四类。具体划分如下：(1)低压容器：p<1．57MPa(16kgf／cm2)(2)中压容器：1．57MPa(16kgf／cm2)≤p<9．81MPa(100kgf／cm2)(3

4、)高压容器：9．81MPa(100kg／cm2)≤p<98．1MPa(1000kgf／cm2)(4)超高压容器：p≥98．1MPa(1000kgf／cm2)2．在国家《压力容器安全监察规程》中，把压力容器统一划分为受监察和不受监察两类。凡同时具备下列三个条件的容器属于受监察容器：(1)最高工作压力(Pwwω)≥0.098MPa(kgf／cm2)(不包括液体静压力)；(2)容积(V)≥25L，且P。×V≥19．6L·MPa(200L·kgf/cm2)；34河南机电高等专科学校毕业论文(3)介质为气体、液化气体和最高工作温度高于标准沸

5、点(指在一个大气压下的沸点)的液体。依据受监察容器的压力高低、介质的危害程度以及生产过程中的重要作用，又将容器分为三类。Ⅰ类容器：(1)非易燃或无毒介质的低压容器；(2)易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。Ⅱ类容器；(1)高、超高压容器；(2)剧毒介质的低压容器；(3)易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器；(4)内径小于lm的低压废热锅炉。Ⅲ类容器：(1)高压、超高压容器；(2)剧毒介质且P。×V≥196L·MPa(2000L·kgf／cm2)的低压容器或剧毒介质的中压容器；(3)易燃或有毒介质且P。×V≥490L·MPa(

6、5000L·kgf／cm2)的中压反应容器，或P。×V≥4900L·MPa(50000L·kgf／cm2)的中压贮运容器；(4)中压废热锅炉或内径大于1m的低压废热锅炉。34河南机电高等专科学校毕业论文213MnNiMoNbR钢的焊接性分析213MnNiMoNbR的化学成分焊接性刚的焊接性主要取决于化学成分，这类钢一般加入了≤0.5﹪，Ni是固溶强化元素，Mo可以提高强度，细化组织，并提高钢的中温耐热性，但含Mo钢在正火后望望得到上贝氏体和少量的铁素体，韧性和塑性指标都不高，必须在正火后进行回火才能获得良好的塑性和韧性。13MnN

7、iMoNbR钢的化学成分见表2-1,力学性能见表2-2。表2-1母材的化学成分（质量分数）（﹪）CSiMnSPCrNiMoNbFe0.1440.4031.4160.00390.0030.2980.8300.3450.0115余量表2-2母材的力学性能抗拉强度Rm/MPa屈服强度Rc/MPa断后伸长率A（﹪）冲击吸收功AK/J(常温)649.546126142但随着合金元素的增加和强度的提高，焊接性也变差。焊接的问题主要来自两个方面：焊接裂纹和热影响区母材性能下降。2.1焊接裂纹2.1.1焊接中的结晶裂纹热轧及正火钢的含碳量比较低，

8、并且含有一定的锰，Mn/S比值一般可以达到防止结晶裂纹的要求，13MnNiMoNbR钢的焊接时若碳和硫同时居上限或存在严重的偏析，则有产生结晶裂纹的可能。在这种情况下，应采取必要的防治措施。图2-1所示碳、硫和锰对结晶裂纹的影响曲线可知，为了防止结