焊接技术及其自动化毕业论文锅炉的焊接结构工艺设计.doc

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1、毕 业 设 计专 业： 焊接技术及其自动化 班级学号： 学生姓名： 马 玉 鑫 指导教师： 二一四 年 三 月甘肃有色冶金职业技术学院毕业设计锅炉的焊接结构工艺设计Kjele prosessdesign sveiset strukturer 专业班级：焊接技术及其自动化学生姓名：马玉鑫指导教师：系 别：机电工程系2013 年 3 月摘 要本次毕业设计是围绕工作压力为20bar，工作最高温度为200，汽水混合的锅炉汽包进行设计和制造过程。介绍了锅炉以及汽包的相关知识，锅炉外径为2000mm，筒身长为4000mm。筒身，封头，人孔和加强板材料为20g，接管材料10#（国标）。设计过程中严格按照国家

2、相关规定和行业准则进行设计。设计包括锅炉壁厚的计算和筒体成形，以及筒体焊接的相关事宜。焊接后对筒体的焊缝进行了全面的检测，且规定了焊后热处理的一些内容。本课题的研究使我在理论知识上对锅炉有了全面且详尽的了解，在实际应用上也锻炼了我综合运用所学专业基础知识解决实际问题的能力，同时还提高了我查阅文献资料以及办公软件操作等方面的专业能力水平。关键字：锅炉汽包设计 材料成形 焊接目 录摘 要31 简 介61.1 锅炉61.2 汽包62 汽包材料的介绍72.1 锅炉材料的选择72.2 20g钢材和10#钢管的主要化学成分及力学性能72.3 20g钢材的焊接性能分析82.4 设计图样及焊缝位置的确定93

3、汽包的设计计算103.1主要技术参数103.2 压力计算壁厚104 锅炉筒体的成形114.1备料114.2 钢材的预处理114.2.1钢板的矫平114.2.2钢板的表面除锈114.3 成形114.4 矫形124.5汽包成形后的检验134.6 坡口制备135 锅炉汽包的焊接155.1焊材的选择155.2 焊接设备165.3 焊接环境175.4焊接方法175.5 焊前准备175.6 焊接的工艺参数185.7焊接注意事项195.8焊接时具体要求216 无损检测226.1射线检测226.2超声波检测237 焊后整体热处理25参 考 文 献26甘肃有色冶金职业技术学院2014届毕业设计（论文）1 简 介

4、1.1 锅炉锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。1.2 汽包汽包的概念是指气压通过水循环导致气压下降或上升，也可以理解为汽包是气体和水分

5、融合后形成的气压变化，极限压力中的空气与水分子会提高气体的压力上升，导致高压达到一定数值后产生的压力集分子。工业中汽包罐是能够承受汽包产生的空气压力和水位压力的一种工业设备。汽包亦称锅筒是自然循环锅炉中最重要的受压元件，它是工质加热、蒸发、过热三过程的连接枢纽，保证锅炉正常的水循环，并且内部有汽水分离装置和连续排污装置，保证锅炉蒸汽品质，由于有一定水量，具有一定蓄热能力，缓和汽压的变化速度，汽包上有压力表、水位计、事故放水、安全阀等设备，保证锅炉安全运行。焊接是一种高效、可靠的连接工艺方法，是压力容器制造中的一种主要加工方法之一, 如平板拼接、筒节与筒节、筒节与封头、人孔、接管与壳体及法兰的连

6、接, 内件的组焊以及支座与壳体的连接等等,都是通过焊接完成。通过分析大量的质量事故使人们认识到材料选择、焊接工艺过程、焊接质量管理对压力容器的安全性有很大影响。焊接工艺设计最终产生的焊接工艺文件具有法令性, 将成为生产制造活动中所必须循的规范和依据。2 汽包材料的介绍2.1 锅炉材料的选择锅炉压力容器对钢材的性能有特殊的要求：较高的室温强度，通常以屈服强度极限s和强度极限b为设计依据，较大的s和b；有良好的韧性性能，材料需具有足够的韧性，防止脆性断裂，在考虑强度的同时不能忽略韧性；较低的缺口敏感性，制造过程中，开孔和焊接会产生局部应力集中，要求材料有较低的缺口敏感性，以防止产生裂纹，良好的加工

7、性能和焊接性能。选用的材料除了考虑到它的加工工艺性能，还必须考虑它的经济性。本次蒸气锅炉汽包的设计要求，工作压力为20bar，工作最高温度为200，所以要求使用材料具有一定的强度、塑形、韧性、硬度和较高的韧脆转变温度；由于工作介质为汽水混合物，所以不需要材料具有很高的抗腐蚀能力，综合考虑其焊接性，冷、热加工性、经济性，锅筒、封头、人孔选用20g钢材，接管材料选用10#钢管。2.2 20g钢材和10#钢管的主要化学成分及力学性能（1）20g化学成分与力学性能表2-1 20g的化学成分%钢号CSiMnPS20g0.200.10.300.50.900.0350.035表2-2 20g的力学性能钢号状

8、态断面收缩率/%SMPabMPa伸长率5%冲击韧度(AKJ)硬度HBS20g正火551853802527J热轧钢156（2）10#钢管的化学成分与力学性能表2-3 10#的化学成分%钢号CSiMnPSCrNiCu10#0.070.140.170.370.350.650.350.040.150.250.25表2-4 10#的力学性能钢号状态断面收缩率/%SMPabMPa伸长率5%硬度HBS10#正火524541025未热处理，1562.3 20g钢材的焊接性能分析碳钢的焊接性主要取决于碳当量，随着碳当量的增加，焊接性逐渐变差。根据国际焊接学会（IIW）所采用的碳当量（CE）计算公式： （%） 将

9、20g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，20g的碳当量CE=0.23%0.25%。20g钢材中碳当量低，所以，通常情况下不会因焊接而引起严重硬化组织和淬硬组织。这种钢的塑性和韧性优良，焊接接头的塑性和韧性也好。通常情况下，焊接时一般不需要预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，既整个焊接过程中不需要特殊的工艺措施。特殊情况下，进行预热后热和热处理能更高的力学性能要求。2.4 设计图样及焊缝位置的确定图2-1 焊接工艺草图3 汽包的设计计算3.1主要技术参数（1）计算压力 P=20bar；（2）最高允许运行温度=200；（3）工质：汽-水混合物；（4）外

10、径Da=2000mm；（5）筒身长度L=4000mm；（6）筒身，封头，人孔和加强板材料20g；接管材料10#（国标）。3.2 压力计算壁厚筒身壁厚是根据ADB1计算：Da（外径）=2000mm；P（计算压力）=20 bar；K（强度值）=205 N/mm；S（安全系数）=1.5；V（减弱系数）=0.85；C1（壁厚负差补偿）=0.8；C2（磨损补偿）=1.0；S=14.2；S取15。强度特性值按DIN17155（EN10028）确定。计算中预期壁厚S30mm；安全系数根据ADB0表2对轧制和锻制钢取1.5；说明焊缝中许用的计算应力的使用程度的减弱系数根据HP0表1考虑无损检测的范围取v=0.

11、85；壁厚的负差补偿对于铁素钢为板的允许负公差；适用的尺寸标准为AD-B1，根据这一标准可以确定C1=0.8mm；对于壁厚30mm的铁素体钢磨损补偿系数C2取1.0mm。4 锅炉筒体的成形4.1备料根据设计图纸，对每块筒体板用计算机放大样，根据放样后的实样，提出筒体板的备料计划，要求备料筒体板的同时，要考虑到筒体焊接产品的试板用量，需复验的材质要求和安装用胎具用量以及筒体板所需的工艺余量和加工余量等，并且应尽量节省材料。筒体板的备料除外形尺寸必须准确无误外，同时要求各项技术参数必须写清楚，以便购料。对于筒体附件的备料，要求各项技术参数，参照技术标准，相关图纸号以及数量等必须明确、清晰。对于筒体

12、的一些标准附件，如开口销、垫圈等，在选购时，要求购买的数量要多于图纸上的规定数量，以便互换使用和方便维修。此外，筒体的焊接主要采用焊条电弧焊，所以要求准备足够的焊条，并按要求做好焊前准备及处理。4.2 钢材的预处理钢材的预处理包括钢板的矫平和钢板的表面除锈两个方面。4.2.1钢板的矫平钢板在轧制、运输、装卸和堆放过程中，由于自重、支撑不当、或装卸条件不良及其他原因，可能会产生弯曲、扭曲、波浪及表面不平等变形。当这些变形超过一定程度时，会给尺寸的度量、划线、剪裁及其他加工带来困难，而且会影响到成形零件的尺寸和几何形状的精度，从而影响到装配、焊接和整个产品的质量。所以，划线、下料前必须进行钢板的矫

13、平。4.2.2钢板的表面除锈钢板的表面除锈采用喷丸的方法。喷丸是用高速喷出的压缩空气流带出来的高速运动砂粒冲击工件表面，打落铁锈，使金属表面形成均匀而较光洁的表面，并进一步释放在钢板中的残余应力。钢材经此清理，并经喷涂保护底漆，烘干处理等工序后，既可保护钢材在生产或使用过程中不再生锈，又不影响机械加工和焊接质量。4.3 成形（1）卷制前钢板两端应进行预弯，一般预弯宽度应大于选定的卷板机两下辊中心距之半（一般取两下辊中心距之半加50100mm）。预弯可在压边机或预弯模上进行。（2）卷圆时钢板在上下辊之间必须放正，板材边缘与辊筒轴线应严格保持平行。应采用将板上的标记与辊轴线上的划线标记对正的方法来

14、保证。（3）卷制大直径薄壁筒节时，必须采用卷板机托架和吊车密切配合的方式避免已弯制的筒节回直或压扁失形。（4）卷制筒节时，应逐次减少筒体的曲率半径，严禁一次卷板成型。每一次卷圆的变形量不得超过总变形时的30%。要利用卷板机上的标尺来估计上辊的下压量。（5）卷制圆筒过程中，应使用经检验合格的样板来检查筒体的曲率半径。（6）圆筒卷制成型后，由合格的持证焊工对筒体纵缝进行点焊，点焊要求按焊接工艺。（7）采用卷板机校圆，在辊筒调至所需矫正曲率半径时进行，要求圆周曲率均。（8）采用校形机（纵缝矫形机）消除筒体焊缝局部棱角度和局部变形时，应采用逐步变形、校正的方法，并用样板逐次检查。（9）卷制和成形过程中

15、，应及时清除铁锈杂质和剥落的氧化皮，以防压损设备和筒体。4.4 矫形（1）筒节端面错口量不得大于1mm。（2）纵缝棱角度控制采用弦长等于1/6设计内径Di，且不小于300mm的内或外样板检查，其棱角度不得大于0.1n+2mm，且不大于5mm。（3）筒节圆度控制，对于筒节同一断面，最大内径与最小内径之差e，应不大于该断面设计内直径Di的1%，且不大于25mm。（4）对外压容器，圆度的控制应严格满足GB150的相应要求或符合下述规定：检查采用内弓形或外弓形样板，样板圆弧半径等于设计内半径或外半径（依测量的部位而定），其弦长按工艺卡的规定。测量点应避开焊缝或其它凸起部位。采用样板沿壳体外径或内径径向

16、测量的最大正负偏差e应满足工艺卡的要求。（5）纵焊缝对口错边量控制应符合下表：表4-1 纵焊缝对口错变量对口处名义厚度过n1012n5050错边量n /52.5n /16且不大于10（6）对于分段交货的筒体，其外圆周长允差照下表，但具体数值须保证环缝组对时的对口错边量。此外，分段处端面平行度应1/1000Di，且不大于2mm。表4-2 外圆长允差公称直径Di800800120013001600170024002600300032004000外周长允差579111315（7）筒节的直线度公差应H/1000,且10mm（H：筒节高度）。（8）卷制成型后的不锈钢筒体必须立式放置在专用场地或架子上，应

17、确保工件不与地面直接接触。4.5汽包成形后的检验（1）筒体卷制完成后，内外表面应光滑，无刻痕、压伤、起皱、裂纹、重皮等缺陷。（2）筒体卷制完成后，按技术条件检验各项参数，并符合技术文件上的各项技术要求。4.6 坡口制备根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽，就叫坡口。坡口是主要为了焊接工件，保证焊接度,普通情况下用机加工方法加工出的型面，要求不高时也可以气割（如果是一类焊缝，需超声波探伤的，则只能用机加工方法），但需清除氧化渣，根据需要，有K型坡口，V型坡口，U型坡口等，但大多要求保留一定的钝边。锅炉承压壳体上的所有A、B类焊缝均为全焊透焊缝。都要进行无损检测。为

18、保证焊缝质量，坡口的制备显得十分重要。坡口形式由焊接工艺确定，而坡口的尺寸精度、表面粗糙度及清洁度取决于加工方法。筒体纵缝通常可采取刨边、铣边、车削加工、火焰切割等工艺手段来制备。壳壁开孔可以采用气割、车削、镗、钻等方法。选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素：（1）焊缝填充金属尽量少；（2）避免产生缺陷；（3）减少残余焊接变形与应力；（4）有利于焊接防护；（5）焊工操作方便；（6）复合钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。常见的集中坡口形式:图4-1 坡口形式图综合考虑锅炉选用材料的焊接性，壁厚的因素，环缝焊接采用V型坡口，纵缝焊接采用U型坡口，封头与筒体的焊接采用J型坡口（坡口开在封头上

19、）。5 锅炉汽包的焊接焊接是一种高效、可靠的连接工艺方法，是压力容器制造中的一种主要加工方法之一, 如平板拼接、筒节与筒节、筒节与封头、人孔、接管与壳体及法兰的连接, 内件的组焊以及支座与壳体的连接等等,都是通过焊接完成。通过分析大量的质量事故使人们认识到材料选择、焊接工艺过程、焊接质量管理对压力容器的安全性有很大影响。焊接工艺设计最终产生的焊接工艺文件具有法令性, 将成为生产制造活动中所必须遵循的规范和依据。5.1焊材的选择根据钢材不同的强度级别选择与母材强度相当的焊缝金属是这类钢焊材选用的基本原则，当然，与此同时还要根据产品的使用条件、产品结构和板材厚度等因素，综合考虑焊缝金属的韧性、塑性

20、和焊接接头的抗裂性。只要焊缝强度不低于或略高于母材标准抗拉强度的下限值即可。若选择的焊材焊缝金属强度过高，将会导致接头的韧性、塑性及抗裂性降低，接头的弯曲性能不易合格。由于这类钢都具有不同程度的冷裂纹倾向，所以，在等强度原则的前提下，严格控制焊材中的氢含量是非常重要的，应尽量选用低氢型的焊材。对于强度较高的低碳调质钢焊接时，更是如此，甚至要选择超低氢型的焊材，并严格控制焊材的存放和使用。考虑焊后加工工艺的影响。对焊后需经热处理、热卷（热弯）的焊件，应考虑焊缝金属经受高温处理作用对其力学性能的影响，应保证焊缝金属经热处理后仍具有要求的强度、塑性和韧性等。E4315（J427）焊条是低氢钠型药皮的

21、碳钢焊条。采用直流反接，可进行全位置焊接。焊接操作须用短弧，以窄焊道为宜。焊前须经350烘干1小时，随烘随用。X射线探伤合格级别级。具有优良的塑性、冲击性能及抗裂性能，扩散氢含量8ml/100g。表5-1 J427焊条熔敷金属化学成分（质量分数）%实验项目CMnSiSPNiCrMoVAlCu其他保证值0.121.250.900.0350.040表5-2 J427焊条熔敷金属力学性能实验项目Rm(PMa)ReL(MPa)A(%)30时AKV（J）保证值4203302227一般值460540340253380180表5-3 参考电流（DC+）焊条直径（mm）2.53.24.05.05.8焊条长度(

22、mm)300350400400400焊接电流(A)6080901201401801702102202605.2 焊接设备 锅炉焊接生产中涉及的焊接设备主要包括焊接电源、焊接小车、伸缩臂式焊接操作机及焊接轮滚架。弧焊机按产生电流种类不同，可分为直流弧焊机和交流弧焊机两大类。 交流弧焊机实际上是符合焊接要求的降压变压器。它将220V或380V的电源电压降到60-80V(即焊机的空载电压)，从而既能满足引弧的需要，又能保证人身安全。焊接时，电压会自动下降到电弧正常工作时所需的工作电压20-30V，满足了电弧稳定燃烧的要求。输出电流是交流电，可根据焊接的需要，将电流从几十安培调到几百安培。它具有结构简

23、单、制造方便、成本低、节省材料，使用可靠和维修容易等优点，缺点是电弧稳定性不如直流弧焊机，对有些种类的焊条不适用。直流弧焊机又可分为两类：直流弧焊发电机和弧焊整流器。直流弧焊发电机是由交流电动机和直流发电机组成，电动机通过带动发电机运转，从而发出满足焊接要求的直流电。其特点是能得到稳定的直流电，因此，引弧容易，电弧稳定，焊接质量好，但是构造复杂，制造和维修较困难，成本高，使用时噪音大。因此，一般只用在对电流有特殊要求的场合。5.3 焊接环境在特定环境下，焊接质量对环境的依赖性也是很大的。因为焊接操作常常 在室外露天进行，必然受到外界自然条件，如温度、湿度、风力及雨雪天气的影 响，在其它因素一定

24、的情况下，有可能单纯因环境因素造成焊接质量问题。环境 因素的控制措施比较简单，当环境条件不符合规定要求时，如风力较大或雨雪天 气可暂时停止焊接工作或采取有效防护措施后再进行焊接， 过低的气温可对工件 适当预热等。当施焊环境出现下列任一情况，且无有效防护措施时，将严禁施焊：（1）雨天及雪天；（2）风速超过8m/s，相当于级风；（3）环境温度在-5以下；（4）相对湿度在90%以上。尤须指出，焊接环境温度和相对湿度在距筒体表面5001000mm处测得。5.4焊接方法焊接要解决的问题：（1）要防止裂纹；（2）在保证满足高强度要求的同时，提高焊缝金属及热影响区的韧性。通常选用手工电弧焊和埋弧焊。手工电弧

25、焊是指用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法。焊接时，焊工手握夹持着焊条的焊钳进行焊接，焊条与焊件之间产生的电弧将工件局部加热到熔化状态形成熔池，焊条作为一个电极，其端部在电弧的作用下不断被熔化，形成熔滴进入熔池，随着电弧向前移动，熔池尾部液态金属逐步冷却结晶，最终形成焊缝。手工电弧焊使用设备简单，方法灵活，适应性强，但对焊工操作技术要求高，焊接质量在一定程度上决定于焊工的操作技术。此外，手工电弧焊劳动条件差，生产率低。埋弧焊是以连续送进的焊丝作为电极和填充材料。焊接时，在焊接区的上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化，形成焊缝。在电弧热的作用下，一部分焊剂熔化成焊渣

26、并与液态金属发生冶金反应。熔渣浮在金属熔池的表面，一方面可以保护焊缝金属，防止空气污染，并与熔化金属发生物理化学反应，改善焊缝金属的成分及性能：另一方面还可以使焊缝金属缓慢冷却。埋弧焊可以采用较大的焊接电流。于手工电弧焊相比，其最大的优点是焊缝质量好，焊接速度高。5.5 焊前准备（1） 焊条的干燥焊条贮存应保持干燥，相对湿度不得大于60%，焊条使用前应按要求进行烘干，对于E4315焊条，烘干温度为300400烘干时间为12h。烘干后的焊条应保存在100150的恒温箱中，药皮应无脱落和明显裂纹。焊条在保温筒内不宜超过4h,超过后应按原烘干规范重新烘干，重复烘干的次数不应超过两次。（2） 预热焊前

27、对筒体板进行预热，预热的目的是：减缓焊接接头加热时温度梯度及冷却速度，适当延长在800500区间的冷却时间，改善焊缝金属和热影响区的显微组织，从而减少和避免产生淬硬组织，有利于氢的逸出，可防止冷裂纹的产生。热源采用液化石油气，定位焊和临时焊缝采用点状加热器，筒体焊缝采用条状加热器，且应放在焊缝小坡口的一侧。注意应保证加热的均匀性，预热温度为120140，实测温度不得低于120。温度的测量点在距焊缝中心50mm处，两侧对称测量。在整个焊接过程中应保持此温度。预热宽度为焊缝中心线两侧各3倍板厚，为144150mm。预热长度须在施焊长度两端各延伸150mm以上。拘束度较高的焊缝节点（如人孔、接管）或

28、环境温度低于5时，应采用较高的预热温度，且适当扩大预热范围。（3） 点固焊筒节卷制完成后，为了防止在搬运和焊接过程中变形过大应该先进行点固焊。将卷好的筒节放在滚加上，然后用螺旋拉紧器来调节错变量及间隙的大小，调整到合适位置，采用焊条电弧焊在筒节内侧进行点固。5.6 焊接的工艺参数总的焊接顺序是：先焊纵缝，后焊环缝；先焊大坡口面焊缝，后焊小坡口面焊缝。表5-4 焊接工艺参数焊缝坡口形式焊接方法焊材规格预热后热热处理检验A1、A2（筒体纵缝接头）埋弧焊（SAW)H08MnA4HJ431预热120后热200-250/2h900-980/70min580-650/2.3h100%RT+20%UTB1、

29、B2、B3（筒体环缝接头）手工电弧焊（SMAW）+埋弧焊（SAW)E43154H08MnA4HJ431预热120580-650/2.3h100%RT+20%UTC1、C2（人孔和平板的接头）手工电弧焊（SMAW）E43154100%RT+20%UTD1、D2（人孔与筒体的接头）手工电弧焊（SMAW）E43154预热120后热200-250/2h580-650/2.3h100%RT+20%UTD3（法兰与筒体的接头）手工电弧焊（SMAW）E43154预热120后热200-250/2h580-650/2.3h100%RT+20%UT5.7焊接注意事项（1）坡口处理焊前将坡口表面和两侧至少20mm范

30、围内的油污、水分及其他有害杂质清除干净。所有焊缝施焊前，均须对施焊处坡口及边缘进行预热，预热温度为120140。（2）焊接方法所有焊缝全部采用焊条电弧焊，焊条选用E4315焊条。（3）焊工布置要求对称均匀分布焊工，所有焊工应在统一指挥下同步施焊。其具体要求详见后面各条焊缝的焊接工艺。（4）焊接要点焊接时，引弧和熄弧都应在坡口焊道上。所有焊缝焊接时，均采用短弧操作，尽量控制电弧电压，使其稳定。每段焊缝应一次连续焊完，如有特殊情况需中断时，则第一次焊接的层数不得少于两层。再次施焊前，必须仔细检查，确认无误后方可按原工艺要求继续施焊，每一层的接头至少错开50mm。（5）层间温度在焊接过程中，层间温度

31、不应低于120。（6）焊接线能量控制根据焊接工艺评定报告，提出合理的线能量应用范围，并应反映在焊接工艺规程中。在施焊过程中，应对每个焊工进行实际线能量的测定。为了控制起来简便，应用每根焊条应焊接的最小焊缝长度来控制焊接线能量。（7）角变形控制采用多层多道焊，焊接时焊条不作横向摆动，线能量应控制在尽可能小的范围内。当单面焊后发现角变形超差时，应根据超差的具体情况，在焊缝反面清根时，可适当增加清根的深度和宽度，以使后续焊的焊缝产生一定的反变形，把棱角控制在允许偏差范围内。（8）碳弧气刨清根和打磨焊缝焊接和返修时，焊缝背面的清根及缺陷的清除采用碳弧气刨及机械去除的方法。碳弧气刨的电源采用直流电，反接

32、法。压缩空气压力为0.40.6MPa，压缩空气流量为180L/min，必须配置水分离器和过滤装置，严格限制压缩空气中所含水分和油脂。刨槽成形应为U形，表面平齐。碳弧气刨后用砂轮修整刨槽，去除渗碳层，使锐角圆滑过渡，使坡口宽窄均匀。对坡口作渗透检测，验明有无裂纹、夹渣等缺陷。（9）消氢处理为了使氢充分逸出，防止延迟裂纹，筒体板以及嵌入式接管与筒体壳的对接焊缝，焊后须立即进行后热消氢处理，后热温度为200250，后热时间为0.51h。加热方法与预热相同。5.8焊接时具体要求（1）焊接位置要求立焊。（2）焊接时，各层之间要错开2030mm，防止接头在一个断面上。（3）先焊大坡口面第一层焊缝，焊接时背

33、面成形，尽可能焊透。（4）焊接封面层焊缝时，要注意焊条运条要到位，以免产生咬肉现象。（5）大坡口面焊完后，采用碳弧气刨清根，检查合格后再焊接小坡口面焊缝。（6）焊接小坡口面时，注意不要产生未熔合或未焊透现象。6 无损检测筒体上的所有对接焊缝，须进行100%的射线检测，按JB4730-94中级为合格，并且须进行20%的超声波复验，按JB4730-94中级为合格。无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称。无损

34、检测是一门新兴的应用科学技术。它以物理学、力学、电子学、计算机与材料科学为基础，在不破坏材料的前提下，应用近代物理学、电子学、和计算机科学提供的各种信息检测与信息处理技术，及时准确的发现工程材料及其表面的各种缺陷；测定材料的各种性能与物理量，并给与评价。为保证工程材料及其构件制造的高质量、高性能、并在安全可靠的基础上经济的、有效地使用提供依据。它是实现质量控制、节约材料、改进工艺、和提高劳动生产率的重要手段，也是设备安全运行的重要监察方法 。目前在工业生产中已成熟应用的常规无损检测方法包括五大类，他们分别是：射线检测技术（RT）、超声检查（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）与涡流检测（

35、ET）。筒体焊缝经外观检查合格后，按要求进行无损检测。要求检测人员必须持有有效期内的无损探伤资格证，并且探伤经验丰富。6.1射线检测射线检测具有图像直观、准确可靠、对细小的气孔和夹渣等体积型缺陷具有较高的检测灵敏度、射线底片可以作为缺陷记录与产品质量的档案进行保存等一系列优点。X射线检测则是利用射线穿过物质,并被其衰减来实现检测的,此技术的演化经过了低劣的微光图像获取,有噪声的电离放射线荧光屏成像和高分辨率清晰的数字图象设备等几个阶段。X射线透射检查法可提供铸件检测部位有无缺陷及缺陷尺寸的照片。X射线透照法主要应用在铸件和机器部件中出现的诸如裂纹、孔洞和夹杂等缺陷的辨识和评价。 X射线不能直接

36、测量，在测量前必须把它转化为可测量的量，有照相法和电信号法两种X射线检测技术。照相法是把X射线的方位和强度转换成照片面积上相应位置的黑度，然后进行直接测量，或辅以测微光度等仪器对低频进行测量。这种方法是最早使用的检测、记录X射线的方法，现在还是一种常用的基本手段。电信号法也是通过适当的检测器或技术，把X射线转换成电信号，然后通过一套电子学系统进行自动测量记录。这类检测技术包括两个方面：检测器(或技术)及与之配套使用的电子学讯号分析、测量记录系统。 闪烁计数器是利用X射线激发某些固体物质，发射可见荧光并通过光电倍增管放大的计数器。闪烁计数管基本上由三部分组成：闪烁体、光电倍增管和前置放大器。四圆

37、单晶衍射仪和多晶衍射仪都用这样类似的系统来测量衍射线的强度。 主要的X射线分析仪器有单晶X射线衍射仪(主要用于晶体结构的确定)和多晶X射线衍射仪(又称粉末X衍射仪，主要应用在物相分析、晶体结构分析、组构分析)。物相分析是X射线衍射在金属中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。前者把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物相的衍射数据相比较，确定材料中存在的物相;后者则根据衍射花样的强度，确定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的关系和检查材料的成分配比及随后的处理规程是否合理等方面都得到广泛应用。筒体上的所有对接焊缝，须进行100%的射线检测，按JB4730-94中级为合格，并且须进行20

38、%的超声波复验，按JB4730-94中级为合格。6.2超声波检测一般的焊缝中的常见缺陷有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。到目前为止还没有一个成熟的方法对缺陷的性质进行准确的评判，只是根据荧光屏上得到的缺陷波的形状和反射波高度的变化结合缺陷的位置和焊接工艺对缺陷进行综合估判。对于内部缺陷的性质的估判以及缺陷的产生原因和防止措施大体总结了以下几点：（1）气孔单个气孔回波高度低，波形为单缝，较稳定。从各个方向探测，反射波大体相同，但稍一动探头就消失，密集气孔回出现一簇反射波，波高随气孔大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。产生这类缺陷的原因主要是焊材未按规定温度烘干，焊条药皮变

39、质脱落、焊芯锈蚀，焊丝清理不干净，手工焊时电流过大，电弧过长；埋弧焊时电压过高或者网络电压波动过大；气体保护焊时保护气体纯度低等，如果焊缝中存在着气孔，既破坏了焊缝金属的致密性，又使得焊缝有效截面积减少，降低了机械性能，特别是存在链状气孔时，对弯曲和冲击韧性会有比较明显降低。防止这类缺陷的措施有：不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条，生锈的焊丝必须除锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干，坡口及其两侧清理干净，并要选用合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等。（2）夹渣点状夹渣回波信号与点状气孔相似，条状夹渣回波信号多呈锯齿状波幅不高，波形多呈树枝状，主峰边上有小峰，探头平移波辐有变动，

40、从各个方面探测时反射波幅不相同。防止缺陷产生的原因有焊接电流过小，速度过快，熔渣来不及浮起，被焊边缘和各层焊缝清理不干净，其本金属和焊接材料化学成分不当，含硫、磷较多等。防止措施有正确选用焊接电流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必须把坡口清理干净，多层焊时必须层层清除焊渣；并合理选择运条角度焊接速度等。（3）未焊透反射率高，波幅也较高，探头平移时，波形较稳定。在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同的反射波幅。这类缺陷不仅降低了焊接接头的机械性能，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后往往会引起裂纹，是一种危险性缺陷。其产生原因一般是坡口纯边间隙太小，焊接电流太小或运条速度过快，坡口角度小，

41、运条角度不对以及电弧偏吹等。防止措施有合理选用坡口型式、装配间隙和采用正确的焊接工艺等。（4）未熔合探头平移时，波形较稳定。两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探索到。其产生的原因是坡口不干净，焊速太快，电流过小或过大，焊条角度不对，电弧偏吹等。防止措施是正确选用坡口和电流，坡口清理干净，正确操作防止焊偏等。（5）裂纹回波高度较大，波幅宽，会出现多峰，探头平移时反射波连续出现波幅有变动，探头转时，波峰有上下错动现象。裂纹是一种危险性最大的缺陷，它除降低焊接接头的强度外，还因裂纹的末端呈尖销的缺口，焊件承载后，引起应力集中，成为结构断裂的起源。裂纹分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹三种。7 焊后整

42、体热处理筒体经无损检测合格后，须进行整体消除应力热处理。由于筒体的体积庞大，无法在热处理炉内进行消除应力热处理，所以采用内燃加热法对罐进行整体热处理。此法是将罐本身作为一个燃烧炉，借助于底部开口（人孔）安装喷火嘴，以燃油或液化石油气为燃料，热处理前罐外部须包覆细纤维玻璃棉作为保温材料，然后进行内部加热处理。焊后热处理工艺：（1）焊件进炉时炉内温度不得高于400。（2）焊件升温至400后，加热区升温速不得超过5000/h(-厚度, mm)，且不得超过200/h，最小可为50/h。（3）焊件升温期间，加热区内任意长度为5000mm内的温差不得大于120。（4）焊件保温期间，加热区最高与最低温度之差

43、不宜大于65。（5）升温和保温期间应控制加热区气体，防止焊件表面过度氧化。（6）焊件出炉时,炉温不得高于400，加热区降温速度不得超过6500/h，且不得超过260/h。最小可为50/h。（7）焊件出炉时，炉温不得高于400，出炉后应在静止的空气中冷却。参 考 文 献1 JB 4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定.2邓红军.焊接结构生产.北京：机械工业出版社.2004.1.3田锡唐.焊接结构.北京：机械工业出版社.1996.10.4孙景荣.实用压力容器焊工读本.北京：化学工业出版社，2006.8.5 孙景荣.实用压力容器焊工读本.北京：化学工业出版社,2007.1.6史耀武.焊接技术手册.北京：化学工业出版社，2009.6.7JB/T4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定.8周浩森.焊接结构生产及装备.北京：机械工业出版社.1999.10.9乌日根.焊接质量检测.北京：化学工业出版社.2008.11.- 21 -