焊接结构课程设计

前言本课程是依据标准gb 150—1989进行设计的。

乙炔压力容器焊接结构的品种较为繁多，应用十分广泛。乙炔气瓶属于一种全焊结构，工艺严格，性能要求高。

本次“乙炔气瓶的焊接结构工艺设计”涉及多种焊接相关知识，包括焊接结构、焊接材料、焊接方法及焊接工艺制定等各方面内容。其中还附有设计的结构图和**图。本次设计理论和实践结合极为紧密。

对专业的学习和以后的工作打下了良好的基础。

在设计过程中，参阅了有关同类资料、书籍和网络资料。并得到老师的指导和帮助，在此致以深深的谢意！

由于编者水平有限，设计难免存在某些需要进一步完善和改进的地方甚至错误，恳请老师批评指正。

设计者。目录。

前言。一、乙炔气瓶焊接结构设计的简介4

1、乙炔容器瓶的组成4

2、容器的简介及设计要求4

二、材料的焊接性分析4

三、乙炔气瓶材料的选择5

1、乙炔气瓶材料的性能要求6

1）对强度性能的要求6

2）对塑性的要求6

3）对冲击韧度的要求6

4）对变形性能的要求7

5）对耐蚀性的要求7

1）抗氢腐蚀7

2）介质的电化学腐蚀7

2、材料的确定8

四、确定焊缝的位置8

五、焊缝接头形式的设计9

1、焊接接头的选择10

（1）筒体与封头的接头选择10

2）封头与附件的接头选择10

2、坡口的设计10

六、焊接方法的选择11

1、瓶颈、易熔座与瓶体的焊接方法11

2、筒体上的环焊缝和纵焊缝的焊接方法12

七、焊接材料的选择12

八、结构设计的工艺过程13

九、焊接工艺卡片的编制14

十、课程设计总结14

十。一、参考文献14

附图一焊接接头及坡口的示意图17

附图二乙炔容器的**图18

附表一焊条电弧焊的工艺卡片19

附表二二氧化碳气体保护焊焊的工艺卡片20

一、乙炔气瓶焊接结构设计的简介。

1、乙炔容器瓶的结构组成及制造关键点。

1）组成：主要有筒体（瓶体）、封头及附件（瓶颈、易熔座）等组成，其中筒体、封头是乙炔压力容器制造的关键部分。

2）制造关键点。

1）封头圆形封头的材料为整块钢板，在油压机上，用凸凹模一次热压成形。

2）筒体本次筒体有一个筒节拼焊而成，筒节采用半自动切割下料，下料前先划线。筒节在三辊卷板机上冷卷而成。筒节的坡口加工见下面的坡口设计部分。

2、容器的简介及设计要求。

1）结构名称：乙炔气瓶（见图1）

2）壁厚：10mm

3）设计压力：6 map

4）生产类型：大量生产。

二、材料的焊接性分析。

在压力容器用钢的化学成分中，碳、硫和磷等元素对钢的焊接性十分有害，应将其含量控制在最低的限度以下。锰、硅、镍和钼等合金元素，在一定的范围内对钢材的焊接性起有利的作用。当其含量超过容许的范围时，则起相反的作用。

有关合金元素含量的适应范围如下：

含量（c）0.03%~0.11%； si）0.05%~1.2%

（mn）0.2%~1.16%； ni）0.05%~1.40%

（mo）<1.2s）0.006%~0.110%

（p）0.004%~0.170%

三、乙炔气瓶材料的选择。

乙炔压力容器是一种全焊结构，且运行条件苛刻，制造工艺复杂。乙炔气瓶一旦开裂，后果极其严重，不但造成巨大的经济损失，而且可能遭受人身**灾难。因此乙炔压力容器的运行必须安全可靠。

毋庸置疑，乙炔压力容器工作的可靠性首先与选用钢材有着密切的关系。我国和世界各工业国的压力容器设计制造法规，以及相应的材料标准都对压力容器用钢的性能做出了严格而明确的规定。

乙炔压力容器材料作为一种受压部件的结构材料，应具有足够的力学性能，包括抗拉强度、塑性和韧性。其次，压力容器在制造过程中，必须经过各种成形加工。因此，所用材料应具有良好的冷成形加工和热成形加工性能。

此外，乙炔压力容器用钢还应具有良好的焊接性、耐蚀性、抗氢能力以及适应各种热处理的特性。

由此可见，为确保乙炔压力容器长期安全可靠地运行，必须从材料着手，选用优质的符合法规和规程要求的钢材制造乙炔压力容器。

1、乙炔气瓶材料的性能要求。

1）对强度性能的要求。

钢材的强度一般是采用拉伸试验测定的，故又称抗拉强度。随着工业化发展，乙炔压力容器的工作压力越来越高。如仍用屈强比较低的碳素钢制造，容器壁厚将大大增加，对于某些大型高压和超高压容器，壳壁厚度可能增加到无法生产和加工的程度。

因此采用屈强比较高的低合金高强度钢已成为当今容器制造中的必然趋势，目前，我国现行钢制压力容器标准已容许采用抗拉强度达610mpa的低合金高强度钢。

2）对塑性的要求。

乙炔压力容器的主要部件，如如封头、筒体等，都采用冷热冲压、卷制和弯曲加工成形，要求钢材具有较好的塑性。按现行压力容器用钢标准的规定，用于压力容器的碳钢和低合金高强度钢，其最低伸长率不得小于17%，而20r优质压力容器钢标准规定的最低断后伸长率为25%。

3）对冲击韧度的要求。

从材料角度来讲，钢材的缺口冲击韧度愈高，焊接结构抗脆断的能力愈高。为确保压力容器的安全运行，对压力容器用钢的缺口冲击韧度提出了较高的要求。按现行gb 6654—1996《压力容器用钢板》标准，20r和16mnr钢的常温v形缺口试样冲击吸收功应不小于31j，15mnvnr和18mnmonbr等低合金高强度钢常温v形缺口冲击吸收功不得小于34j。

4）对变形性能的要求。

压力容器各部件在制造过程中需经过较复杂的加工工艺，如冷弯、冷卷、冷校、冷冲、热冲压和热卷成形等，这就要求压力容器用钢具有良好的变形性能。按gb6654—1996《压力容器用钢板》标准的规定，压力容器用钢的合格标准是冷弯角为180度。弯芯轴的直径按钢板的厚度和强度等级可分为d=2a和d=3a（a为钢板的厚度）。

压力容器部件如冷变形度超过5%，则应在进行下道工序之前作一次回火处理。如压力容器的工作温度高于350度或冷加工变形后作600~650度得回火处理，则可全部或部分消除应变时效倾向。

5）对耐蚀性的要求。

1）氢腐蚀。

在加氢炼油系统的临氢装置中，工作介质内含有大量的氢。在高温高压的作用下，氢会渗过钢的表面向内部扩散并与钢中的碳原子结合成甲烷，产生内压，使钢的表层出现鼓包与晶间裂纹，并使钢材的性能同时变脆。因此，制作这类设备的钢，必须采用耐氢腐蚀的抗氢钢。

在钢中加入能与碳结合成稳定化合物的合金元素，如cr、mo和v等，可大大提高钢的抗氢能力。

2）介质的电化学腐蚀。

在不同浓度的酸碱溶液和其他腐蚀介质的作用下，钢材常发生因电化学反应而引起下列几种腐蚀现象：全面腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀。在钢中加入适量的镍、钼、铜之类的合金元素，可以提高全面腐蚀的能力；若降低含碳量，或增加铬、镍和钼均可以提高抗点蚀的能力；若在不锈钢中添加ti、nb等稳定化元素，使钢中的碳与合金元素形成较稳定的碳化物，阻止了晶间腐蚀；在奥氏体不锈钢中加入铁素体含量能提高抗应力腐蚀的能力。

2、材料的确定。

综上所述，在压力容器常用钢中，选择用得最多的低合金高强度钢16mnr作为乙炔压力容器的瓶体材料，选用低碳钢20r作为瓶颈及易熔座材料。由于16mnr钢的强度比普通低碳钢高100~150mpa，塑性也好，用来制作容器壳体可大大减薄壁厚。由于16mnr的含碳量在0.

2%以下，薄板和中厚板（20mm以下）的焊接性与普通碳钢相差不多，而乙炔气瓶的瓶颈及易熔座部位受压较小，强度要求低，故可用16mnr和20r两种材料焊制出质量符合要求的乙炔压力容器。

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