焊接结构课程设计

发布 2022-10-01 18:44:28 阅读 7125

目录。一:总体焊接结构分析 2

1. 外形结构分析 2

2. 焊缝布置及焊接次序分析 2

3. 焊接接头形式分析 2

4. 焊接可靠性分析 2

5. 焊缝的可焊到性分析 3

二:母材的选用与母材的焊接性分析 3

1. 母材的选用 3

2. 母材的焊接性 3

三:焊料分析 9

四:焊接方法选择 10

1. 埋弧焊的优点: 11

2. 埋弧焊的缺点: 12

3. 埋弧焊的冶金特点 12

五:接头坡口形式及尺寸与焊接工艺参数 13

1. 接头坡口形式及尺寸 13

2. 焊接工艺参数 14

六:焊接工艺卡片: 15

1. 外形结构分析。

该容器为受内压的常温中压压力容器,圆柱段长(l)1600mm,直径(d)900m,壁厚(t)8mm。由图可知,筒体两端焊有凸型封头,筒体及封头上均焊有连接管道,外接法兰盘连接管道。主要加工手段为焊接,此外还有冲压、卷弯、机加工等辅助工艺。

2. 焊缝布置及焊接次序分析。

根据焊接的基本原则,尽量减少焊缝数量和长度,尽量对称施焊。

在两块u型钢板上使用线切割切出孔,分别焊接上接头及法兰盘。再将u型钢板对称焊接合体,得到筒体。在凸形封头上焊接管道接头及法兰盘,再与筒体焊合,内衬垫板,单面焊,双面成型。

3. 焊接接头形式分析。

综合考虑焊接原则,将该容器的焊缝分为以下几种:u型钢板与。

视镜孔及手孔接头的焊缝、u型钢板之间的焊缝、凸形封头与管接头的焊缝、凸型接头与筒体之间的焊缝、法兰盘与接头之间的焊缝。其接头形式分别是:角接接头、对接接头、角接接头、对接接头。

4. 焊接可靠性分析。

该压力容器为中压容器,对焊缝要求较高。对焊接接头性能要求。

的总原则是等强度、等塑性、等韧性和等耐腐蚀性。结合压力容器的性质及要求,四个接头处焊缝质量最难保证,使用过程中最易出现问题。该接头处焊缝连续较多、应力集中、热输入大、热影响区大、焊后易变形。

焊接时应严格按照焊接参数及技术施焊,最大限度保证焊接质量、减少焊接变形。

5. 焊缝的可焊到性分析。

该容器尺寸不大,考虑到人进入其内焊接较为困难,容器密封性要求高,故设计筒体为双u型钢板焊合而成,先焊接u型钢板上的接头,可实现双面焊接,保证焊接质量。凸形封头也能够双面焊接。两块u型钢板焊接及封头与筒体的焊接只能单面焊,采用单面焊双面成型的破口形式及焊接工艺。

1. 母材的选用。

结合所给要求,容器受中等压力,采用应用广泛、具有良好焊接。

性能的低合金高强钢16mnr。

2. 母材的焊接性。

主要受压部分的材料为16mnr,属于低合金高强度钢。

1)16mnr的特性。

碳的含量在0.16%左右,屈服点等于343mpa(强度级别属于。

343mpa级)。其合金含量较少,焊接性良好,焊前一般不必预热。但由于16mnr的淬硬倾向比碳钢稍大,所以在低温下(如冬季露天作业)或在大刚性、大厚度结构上焊接时,为防止出现冷裂纹,需采取预热措施。

16mnr的化学成分。

16mnr的力学性能。

2)16mnr的焊接性分析。

16mnr属于低合金高强度钢,由以上分析可知其力学性能和加工工艺性能良好。这类钢的焊接性通常表现为两个方面的问题:一是焊接引起的各种缺陷,对这类钢来说主要是各类裂纹问题,二是焊接时材料性能的变化,对此来说主要是脆化问题。

1) 裂纹问题。

分为三类:热裂纹、冷裂纹、再热裂纹。

热裂纹:热轧钢一般含碳量较低,而含锰量较高,因此它们mn/s

比较大,具有良好的抗热裂纹性能。正常情况下焊缝中不会出现热裂纹,但当材料成分不合格或有严重偏析,使碳、硫含量偏高,mn/s比偏低,易出现热裂纹。锰在钢中可与硫形成mns,减少了硫的有害影响,增强了钢的抗热裂性能。

增大焊缝成形系数,减少母材在焊缝中的熔合比都能防止热裂纹的产生。

冷裂纹:钢材冷裂纹主要取决于钢材的淬硬倾向,而钢材的淬硬倾向又主要取决于它的化学成分。热轧钢由于含有少量合金元素,其碳当量比低碳钢碳当量略高,故16mnr的淬硬倾向比低碳钢要大些,而且随钢材强度级别的提高,合金元素的增加,其淬硬倾向逐渐增大,应根据接头形式和钢材厚度来调整线能量、预热和后热温度,以控制热赢下去的冷却速度,同时降低焊缝金属的含h量等措施,防止冷裂纹的产生。

再热裂纹:从钢材的化学成分考虑,由于热轧钢中不含强碳化物形成元素,因此对再热裂纹不敏感,而且还可以通过提高预热温度和焊后立即热处理等措施来防止再热裂纹的产生。

2) 脆化问题。

过热区脆化:热轧钢焊接时近缝区中被加热到100°以上粗晶。

区,易产生晶粒长大现象,是焊接接头中塑性最差的部位,往往会承受不住应力的作用而被破坏。防止过热区脆化的措施是提高冷却速度,尤其是提高奥氏体最小稳定性范围内的冷却速度,缩短在这一温度区间停留时间,减少或防止奥氏体组织的出现,以提高钢的冲击韧性,而且为防止过热区粗晶粒脆化,也不宜采用过大线能量。

热应变脆化:热应变脆化是由于焊接过程中热应力产生塑性变形使位错增殖,同时诱发n原子快速扩散聚集在位错区,出现热应变脆化。16mnr具有一定的热应变脆化倾向,焊接时消除热应变脆化的有效措施是焊后退火处理。

3)16mnr热轧钢焊接工艺。

1) 焊前准备。

焊接坡口形式的设计应避免采用焊不透或局部焊透的坡口,还要尽量减少焊缝的横截面积,以降低接头的残余应力,同时也可减少焊接材料的消耗量。

坡口加工采用热切割是应注意防止母材边缘会形成一定深度的淬硬层,这种低塑性的淬硬层往往成为冷加工的开裂源。

焊前必须消除焊接区钢板表面的水分,坡口表面的氧化皮、锈斑、油脂以及其他污物。

焊接材料在使用前应按生产厂推荐的规范进行烘干。

装配定位焊缝必修采用与正式焊缝同一类型的焊条。

2) 焊接线能量的选择。

线能量的参数是指焊接电流、电弧电压和焊接速度。低合金结构钢焊接时,线能量参数要保证接头的熔透性和焊缝成型外,还要考虑其对接头性能的影响。焊接碳含量低的热轧钢以及含碳量偏下限的16mnr钢时,对焊接线能量没有严格的限制,但从提高过热区塑性和韧性考虑还是采用偏小线能量更为有利;当焊接含碳量偏高的16mnr钢时,为降低淬硬倾向,防止冷裂纹产生,焊接时线能量应该偏大些。

3) 预热、后热及热处理。

预热:焊接低合金结构钢时,焊前预热是防止接头冷裂、改善接头组织性能、减少焊接应力的重要工艺措施。焊前预热的有利作用还在于:

改变焊接过程的热循环,降低焊接接头各区高温转变和低温转变温度区间的冷却速度,避免或减少了淬硬组织的形成;减少焊接区的温度梯度,降低了焊接接头的内应力,并使之叫均匀地分布;扩大了焊接区的温度场,使焊接接头在较宽的区域内处于塑性状态,减弱了焊接应力的不利影响;延长了焊接区在100℃以上温度的停留时间,有利于h从焊缝金属中逸出。预热温度的确定,随钢材碳当量、板厚、结构的拘束的增加而增加,环境温度的升高为降低。

后热及热处理:后热是指焊接结束后将焊件或整条焊缝立即加热到150~250℃温度范围内,并保持一段时间,这种工艺简称后热。其作用在于首先是降低了接头低温转变区的冷却速度,其效果比预热更显著,其次是延长了接头在100℃以上温度区间的停留时间,使焊缝金属中的h有充分时间向外扩散。

在焊缝金属h扩散阶段,从根本上消除了导致冷裂纹形成的力学因素。后热的温度和时间,取决于被焊钢的冷裂敏感性,焊接材料的含h亮和接头的拘束度。后热温度愈高,保温时间愈长,去h效果愈明显。

去h处理时将焊接在焊后立即加热到300~400℃温度并保温一段时间,可加速焊接接头h的扩散逸出。h的排出程度取决于加热温度和时间。温度高保温时间可短一些,温度低去h时间就要加长。

生产中消h处理的温度为300~400℃,消h时间为1~2小时。

消除应力处理是将焊件均匀地以一定的速度加热到ac1点以下足够高的温度,保温一段时间后随炉冷却到300~400℃,最后将工件移到炉外空冷。低合金结构钢焊后消除应力处理的目的有以下几点:消除焊缝金属中的h,提高焊接接头的抗裂性和韧性;降低喊姐姐有中的残余应力;改善焊缝及热影响区组织,使淬硬组织经受回火处理而提高接头各区的韧性;稳定了低合金耐热钢焊缝及热影响区的碳化物,提高了接头的高温持久强度;降低了焊缝及热影响区的硬度,易于切削加工。

4) 16mnr焊接方法及参数。

co2气体保护焊焊丝牌号:h08amn2si

16mnr钢co2气体保护焊角接工艺参数表:

埋弧焊 16mnr钢板厚度为8mm

对接工艺参数。

角接工艺参数。

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