s30408不銹鋼壓力容器封頭環(huán)縫焊接工藝研究(焊接畢業(yè)設(shè)計(jì))

1、<p><b>　　機(jī)械電子工程學(xué)院</b></p><p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課 題 S30408不銹鋼壓力容器封頭環(huán)縫焊接工藝研究</p><p>　　教 研 室 </p><p>　　專 業(yè) </p>

2、;<p>　　班 級(jí) </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　導(dǎo)師姓名 職稱 </p><p>　　201 年　月 日</p><p><b>　　目錄

3、</b></p><p><b>　　摘要……I</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究背景1</p><p>　　1.2 壓力容器基本要求及存在問(wèn)題2</p><p>　　1.2.1 壓力容器基本要求

4、2</p><p>　　1.2.2 壓力容器焊接中存在的問(wèn)題2</p><p>　　1.3 本論文的主要研究問(wèn)題3</p><p>　　第2章 S30408不銹鋼焊接性4</p><p>　　2.1 S30408成分及性能4</p><p>　　2.2 S30408焊接性4</p><p

5、>　　2.3 本章小結(jié)5</p><p>　　第3章 S30408焊接工藝6</p><p>　　3.1 焊接方案6</p><p>　　3.2 焊接設(shè)備及材料6</p><p>　　3.2.1 手弧焊設(shè)備及材料6</p><p>　　3.2.2 埋弧焊材料及設(shè)備7</p><p&

6、gt;　　3.3 焊接工藝8</p><p>　　3.3.1 焊接參數(shù)選擇8</p><p>　　3.3.2 焊接工藝流程10</p><p>　　3.3.3 焊接注意事項(xiàng)11</p><p>　　3.4 本章小結(jié)11</p><p>　　第4章 焊后檢測(cè)12</p><p>　　4

7、.1 焊后檢驗(yàn)意義12</p><p>　　4.2 力學(xué)性能試驗(yàn)12</p><p>　　4.2.1 拉伸試驗(yàn)12</p><p>　　4.2.2 彎曲試驗(yàn)13</p><p>　　4.2.3 沖擊試驗(yàn)14</p><p>　　4.3 X射線探傷15</p><p>　　4.3.1

8、X射線探傷儀器及設(shè)備15</p><p>　　4.3.2 試樣制備15</p><p>　　4.3.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析15</p><p>　　4.4 本章小結(jié)16</p><p><b>　　結(jié)論17</b></p><p><b>　　致謝18</b><

9、/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　壓力容器多數(shù)在高溫高壓下運(yùn)行，必須要承受較高的載荷。因此，要求壓力容器的焊縫和熱影響區(qū)必須具有較高的強(qiáng)度、足夠的沖擊韌性和很高的耐熱性，并且保證焊接接頭無(wú)裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。本課題研究的是壓力容器中的不銹鋼壓力容

10、器的焊接，其母材為S30408不銹鋼。因此，如何制定合理的焊接工藝，以解決S30408中的焊接缺陷問(wèn)題，獲得強(qiáng)度高，塑性、韌性好的優(yōu)質(zhì)S30408焊接接頭，就成為壓力容器生產(chǎn)制造過(guò)程中必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。</p><p>　　不銹鋼因?yàn)槠涮赜械囊恍┕に囆阅埽F(xiàn)如今在壓力容器的制造中占的比重越來(lái)越大。我們要想做好不銹鋼壓力容器的生產(chǎn)制造，保證所生產(chǎn)不銹鋼壓力容器的質(zhì)量，避免發(fā)生事故，就必須對(duì)不銹鋼壓力容器的焊接

11、工藝有一個(gè)全面清楚的認(rèn)識(shí)，對(duì)焊接過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題有一個(gè)好的解決辦法。通過(guò)針對(duì)S30408不銹鋼壓力容器的封頭環(huán)縫焊接工藝研究，確定S30408不銹鋼壓力容器環(huán)縫焊接所用的焊接方法、焊接電流、焊接電壓以及所選用的焊條、焊絲型號(hào)等。通過(guò)焊后的拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)以及X射線探傷檢測(cè)確定S30408的焊接性和所制定的焊接工藝的正確性。本論文對(duì)S30408不銹鋼的焊接性研究和試驗(yàn)分析結(jié)果具有一定的理論研究?jī)r(jià)值和工程應(yīng)用價(jià)值。</p

12、><p>　　關(guān)鍵詞　　壓力容器；S30408鋼；手弧焊；埋弧焊</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　研究背景</b></p><p>　　有資料表明，目前我國(guó)壓力容器供方市場(chǎng)已有2700余家，已構(gòu)成規(guī)模大，裝備強(qiáng)，覆蓋面廣，技術(shù)力量強(qiáng)，素質(zhì)高的生產(chǎn)廠家。并且我國(guó)已形成

13、ASME產(chǎn)品協(xié)作網(wǎng)，中小壓力容器廠商聯(lián)合會(huì)，已創(chuàng)建壓力容器協(xié)會(huì)，這均是很有前景的橫向聯(lián)合的行業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體。我國(guó)的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化體系是隨著壓力容器行業(yè)的逐步發(fā)展而形成的，從總體上體現(xiàn)了當(dāng)前壓力容器行業(yè)的技術(shù)水平和管理水平。其中既有參照先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)而制訂的技術(shù)內(nèi)容，也有根據(jù)自身國(guó)情和總體技術(shù)水平而建立起來(lái)的技術(shù)內(nèi)容。經(jīng)過(guò)幾十年的工業(yè)生產(chǎn)檢驗(yàn)，證明對(duì)于壓力容器產(chǎn)品的質(zhì)量控制和安全使用起到了極為關(guān)鍵的作用。目前世界各工業(yè)國(guó)家在壓力容器標(biāo)

14、準(zhǔn)化中投入大量的人力物力，特別是對(duì)于本國(guó)標(biāo)準(zhǔn)如何達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并使本國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)內(nèi)容。在此情況下，我國(guó)必須在基于本國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)看齊，在壓力容器的生產(chǎn)和檢驗(yàn)上做出相應(yīng)的努力，才能使中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)以及壓力容器行業(yè)的技術(shù)和管理水平趕上世界先進(jìn)水平。</p><p>　　通俗地說(shuō)，不銹鋼就是不容易生銹的鋼，實(shí)際上一部分不銹鋼，既有不銹性，又有耐酸性。不銹鋼的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧

15、化膜的形成。這種不銹性和耐蝕性是相對(duì)的。試驗(yàn)表明，鋼在大氣、水等弱介質(zhì)中和硝酸等氧化性介質(zhì)中，其耐蝕性隨鋼中鉻含量的增加而提高，當(dāng)鉻含量達(dá)到一定的百分比時(shí)，鋼的耐蝕性發(fā)生突變，即從易生銹到不易生銹，從不耐蝕到耐腐蝕。不銹鋼的分類方法很多。按室溫下的組織結(jié)構(gòu)分類，有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體和雙相不銹鋼；按主要化學(xué)成分分類，基本上可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系；按耐蝕類型分可分為耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、耐晶間腐蝕不銹鋼等；按功能

16、特點(diǎn)分類又可分為無(wú)磁不銹鋼、易切削不銹鋼、低溫不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼等等。由于不銹鋼材具有優(yōu)異的耐蝕性、成型性、相容性以及在很寬溫度范圍內(nèi)的強(qiáng)韌性等系列特點(diǎn)，所以在重工業(yè)、輕工業(yè)、生活用品行業(yè)以及建筑裝飾等行業(yè)中獲取得廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　壓力容器（如圖1-1所示）是承受內(nèi)外壓力的設(shè)備，具有多種結(jié)構(gòu)形式，基本組成由殼體、封頭、接管、支座等構(gòu)成，這些部件均需要通過(guò)焊接組裝成為一個(gè)整體。因此，焊接過(guò)程是壓力

17、容器生產(chǎn)制造過(guò)程的</p><p>　　核心內(nèi)容。壓力容器作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的重要的特種設(shè)備，可分為石油化工容器、核反應(yīng)堆壓力容器和核電站鍋爐三大類。雖然大量應(yīng)用高強(qiáng)鋼，但壓力容器的焊接還仍然以埋弧自動(dòng)焊[1]、電渣焊、手工電弧焊和堆焊為主，窄間隙焊接和藥芯焊絲氣體保護(hù)焊為輔。目前，在各個(gè)制造廠，壓力容器環(huán)縫一般采用埋弧自動(dòng)焊，縱縫采用電渣焊，而各種接管與筒體的焊接基本上還是采用手工電弧焊。</p>

18、<p><b>　　圖1-1 壓力容器</b></p><p>　　壓力容器基本要求及存在問(wèn)題</p><p><b>　　壓力容器基本要求</b></p><p>　　壓力容器設(shè)計(jì)的最主要特點(diǎn)是根據(jù)使用條件選擇合適的鋼種，并提出相應(yīng)的技術(shù)要求，以保證壓力容器在制作和使用過(guò)程中達(dá)到不裂和不脆的要求。不裂即在制造

19、和使用過(guò)程中不出現(xiàn)裂紋。不脆保證壓力容器在制造和使用過(guò)程中鋼材和焊接接頭具有足夠的韌性和抗斷裂能力。</p><p>　　壓力容器多數(shù)在高溫高壓下使用，需要承受很強(qiáng)的載荷。因此，對(duì)壓力容器的焊接接頭提出了更高的要求。這些要求主要反映在兩個(gè)方面：一是焊縫金屬和熱影響區(qū)除了具有一定強(qiáng)度、剛度和一定沖擊韌性外，還必須要求有耐久性和密封性；二是要求焊接接頭無(wú)裂紋等缺陷。</p><p>　　壓力容

20、器焊接中存在的問(wèn)題</p><p>　　雖然壓力容器生產(chǎn)廠家在壓力容器的生產(chǎn)過(guò)程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，還存在不少的問(wèn)題。焊接質(zhì)量問(wèn)題主要有兩個(gè)方面：一是焊縫金屬和焊接接頭的機(jī)械性能不符合焊接要求：二是在焊接區(qū)存在裂紋等缺陷。</p><p>　　機(jī)械性能的薄弱環(huán)節(jié)會(huì)降低熱影響區(qū)的沖擊韌性和焊接接頭在高溫下的抗拉強(qiáng)度。造成機(jī)械性能不合格的因素很多，母材原始性能偏低或勉強(qiáng)合格往往是導(dǎo)

21、致機(jī)械性能，特別是使抗拉強(qiáng)度出格的主要因素。焊縫金屬和焊接接頭的裂紋是影響壓力容器運(yùn)行的最大危害，也是壓力容器焊接面臨的最主要的技術(shù)問(wèn)題。</p><p>　　美國(guó)俄亥俄州煤氣公司液化天然氣貯存的三臺(tái)17.4 m的焊接球罐，由于焊接裂紋的擴(kuò)展，突然發(fā)生爆炸，釀成大火，死亡128人，損失680萬(wàn)美元。在國(guó)內(nèi)，據(jù)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督局統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在2003年一年時(shí)間內(nèi)，共發(fā)生各類爆炸事故144起，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1486.33萬(wàn)

22、元。2002年發(fā)生鍋爐、壓力容器和壓力管道事故117起，直接經(jīng)濟(jì)損失2552.4萬(wàn)元。其中大部分原因是因裂紋所致。</p><p>　　本論文的主要研究問(wèn)題</p><p>　　本論文主要是了解S30408的焊接性，然后制定焊接方案，選擇焊接材料及設(shè)備。制定焊接工藝，包括焊接參數(shù)的選擇，焊接流程及注意事項(xiàng)。最后是焊接檢測(cè)，包括力學(xué)性能測(cè)試和X射線探傷，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果分析得到結(jié)論。</p

23、><p>　　S30408不銹鋼焊接性</p><p>　　S30408成分及性能</p><p>　　S30408是美國(guó)的不銹鋼牌號(hào)[2]，我國(guó)與之對(duì)應(yīng)的鋼新牌號(hào)是06Cr19Ni10，舊牌號(hào)是0Cr18Ni9。該鋼具有優(yōu)良的不銹耐蝕性能，優(yōu)良的冷熱加工成型性能，較好的低溫性能和良好的焊接性能。</p><p>　　金屬焊接性[3]是金屬材料對(duì)

24、焊接加工的適用性。主要是指在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。金屬焊接性分為工藝焊接性和使用焊接性。工藝焊接性是指特定的材料在指定工藝條件下形成優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力；使用焊接性是指形成的接頭適應(yīng)使用要求的程度，兩者都是材料在焊接過(guò)程中冶金行為發(fā)展變化的結(jié)果。隨著新的焊接方法的不斷涌現(xiàn)，材料制造工藝的不斷完善和新材料的出現(xiàn)，以及生產(chǎn)應(yīng)用對(duì)結(jié)構(gòu)越來(lái)越高的性能要求，金屬焊接性問(wèn)題不斷涌現(xiàn)，因此，金屬焊接性仍是生產(chǎn)和研究中極為重要

25、的課題。</p><p>　　鋼材的焊接性主要取決于它的化學(xué)成分。隨鋼材強(qiáng)度級(jí)別的提高，其焊接性變差。焊接性變差一般表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是焊接過(guò)程中焊縫熔敷金屬的各種冶金缺陷；二是焊接過(guò)程中材料和性能的變化。</p><p>　　對(duì)于不銹鋼材料的焊接[4]，由于在焊接和使用過(guò)程中必須考慮焊接成分及焊接性問(wèn)題，工程設(shè)計(jì)上大多采用相同成分或相近成分的不銹鋼焊接。</p><p

26、>　　S30408不銹鋼的化學(xué)成分如表2-1所示。</p><p>　　表2-1 S30408不銹鋼的化學(xué)成分</p><p>　　S30408不銹鋼的力學(xué)性能如表2-2所示。</p><p>　　表2-2 S30408不銹鋼力學(xué)性能</p><p><b>　　S30408焊接性</b></p>&

27、lt;p>　　S30408不銹鋼不但具有優(yōu)良的腐蝕性、耐熱性和力學(xué)性能，而且焊接性也好。但是，如果焊接材料或焊接工藝選擇不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題。其中經(jīng)常遇到的是焊接接頭的晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕問(wèn)題和焊縫金屬產(chǎn)生熱裂紋問(wèn)題。</p><p>　　S30408不銹鋼焊接接頭易在焊縫區(qū)、母材敏感區(qū)等部位產(chǎn)生晶間腐蝕。為防止晶間腐蝕應(yīng)盡量降低碳含量，使用碳含量低的焊材，采用較小的焊接熱輸入或加快冷卻速度。</p&

28、gt;<p>　　應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是在拉應(yīng)力和腐蝕的共同作用下產(chǎn)生的開(kāi)裂。S30408不銹鋼導(dǎo)熱性差，線膨脹系數(shù)大，焊接殘余應(yīng)力較大。因此應(yīng)盡量降低焊接殘余應(yīng)力、拉應(yīng)力和嚴(yán)格控制層間溫度。</p><p>　　焊接時(shí)極易產(chǎn)生熱裂紋，這是因?yàn)楹缚p金屬結(jié)晶期間存在較大拉應(yīng)力，加之導(dǎo)熱系數(shù)差和線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻的條件下，焊接接頭在冷卻過(guò)程中可形成較大的拉應(yīng)力。所以應(yīng)該嚴(yán)格控制焊縫的有害物質(zhì)，采

29、用較小的焊接熱輸入。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　在焊接前首先要知道所焊接板材的焊接性。這章主要是分析S30408的成分及性能，并給出了S30408的成分表和力學(xué)性能表。每一種鋼都有自己的焊接特性，S30408焊接時(shí)容易產(chǎn)生晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和熱裂紋。</p><p>　　S30408焊接工藝</

30、p><p><b>　　焊接方案</b></p><p>　　壓力容器環(huán)縫為對(duì)接接頭，坡口為Y形坡口，板厚12 mm。由于材料厚度較大，焊接層數(shù)較多，焊接工作量較大，因此焊接效率較低，且因?qū)娱g清渣困難，焊縫內(nèi)部也易產(chǎn)生夾渣缺陷。為了解決上述問(wèn)題，決定在S30408不銹鋼壓力容器封頭環(huán)縫焊接過(guò)程中引入埋弧焊工藝，以保證焊縫質(zhì)量，提高焊接效率。但是由于直接用埋弧焊焊接容易使焊

31、接接頭燒穿，所以需先用手弧焊進(jìn)行打底焊，再用埋弧焊焊接。在焊后需進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)JB∕T4730-2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》規(guī)定，采用X射線檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果不低于Ⅲ級(jí)為合格。</p><p><b>　　焊接設(shè)備及材料</b></p><p><b>　　手弧焊設(shè)備及材料</b></p><p>　　為避免埋弧焊焊接時(shí)出現(xiàn)燒

32、穿，影響焊接效率和質(zhì)量，必須先用手弧焊打底。選用的電焊機(jī)為直流逆變焊機(jī)ZX7焊機(jī)，焊機(jī)如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 直流逆變焊機(jī)ZX7</p><p>　　選用的不銹鋼焊條型號(hào)為E308-16，牌號(hào)為A102。A102焊條的化學(xué)成分和力學(xué)性能分別如表3-1和3-2所示。</p><p>　　表3-1 A102焊條化學(xué)成分</p>&l

33、t;p>　　表3-2 A102焊條力學(xué)性能</p><p><b>　　埋弧焊材料及設(shè)備</b></p><p>　　因?yàn)槭菈毫θ萜鞯沫h(huán)縫焊接，所以應(yīng)選用懸臂式自動(dòng)埋弧焊機(jī)，選用的埋弧焊機(jī)如圖3-2所示，為MZ-1000型埋弧自動(dòng)焊機(jī)。</p><p>　　圖3-2 MZ-1000型埋弧焊機(jī)</p><p>　　壓

34、力容器的焊接必須借用一些焊接變位機(jī)械，這類機(jī)械裝置以改變焊機(jī)所處位置為主要任務(wù)。為了適應(yīng)在各種情況的焊接需要，其類型也是多種多樣的。但其共同的特征是：具有可以升降和水平收縮的橫臂或平臺(tái)、立柱回轉(zhuǎn)、臺(tái)車可以移動(dòng)等，也有不帶臺(tái)車而僅使平臺(tái)或橫臂繞立柱回轉(zhuǎn)并沿之升降的。這里所選用的焊接操作機(jī)為平臺(tái)式操作機(jī)，如圖3-3所示。</p><p>　　焊絲[5]和焊劑是埋弧焊的消耗材料，從普通碳素鋼到高級(jí)鎳合金等多種金屬材料的

35、焊接都可以選擇焊絲和焊劑配合進(jìn)行埋弧焊接。二者直接參與焊接過(guò)程的冶金反應(yīng)，因而它們的化學(xué)成分和物理性能不僅影響埋弧焊的穩(wěn)定性，焊接接頭性能和質(zhì)量，同時(shí)還影響著焊接生產(chǎn)率，因此根據(jù)焊縫金屬要求，正確選用焊絲和焊劑是埋弧焊技術(shù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。這里選用的焊絲型號(hào)為ER308焊絲，選用的焊劑為HJ260。ER308</p><p>　　焊絲的化學(xué)成分和力學(xué)性能分別如表3-3和3-4所示。</p><p

36、>　　圖3-3 焊接平臺(tái)式操作機(jī)</p><p>　　表3-3 ER308 焊絲化學(xué)成分</p><p>　　表3-4 ER308 焊絲力學(xué)性能</p><p><b>　　焊接工藝</b></p><p><b>　　焊接參數(shù)選擇</b></p><p><b&

37、gt;　　1.手弧焊參數(shù)選擇</b></p><p>　　焊條直徑的選擇：為提高生產(chǎn)效率，盡可能地選用直徑較大的焊條。當(dāng)然，這還要看板厚和坡口角度及坡口大小，如果板材較薄或是坡口角度過(guò)小，用直徑大的焊條焊接容易燒穿，而且用直徑過(guò)大的焊條焊接，也容易造成未焊透或焊縫成形不良等缺陷[6]。所以焊條的選用要考慮到多方面的影響因素，不能只根據(jù)一方面選擇焊條。焊條直徑與焊件厚度的關(guān)系如表3-5所示。</p

38、><p>　　表3-5 焊條直徑與焊件厚度的關(guān)系</p><p>　　焊接電流[7]的選擇：焊接電流是焊條電弧焊最重要的工藝參數(shù)。選擇焊接電流時(shí)，要考慮的因素很多，如焊條直徑，藥皮類型、工件厚度，接頭類型，焊接位置，焊道層次等。但主要由焊條直徑，焊接位置和焊道層次決定的。焊條直徑與焊接電流的關(guān)系如表3-6所示。</p><p>　　表3-6 焊條直徑與焊接電流的關(guān)系&l

39、t;/p><p>　　電弧電壓的選擇：電弧電壓主要影響焊縫的寬窄，電弧電壓越高，焊縫越寬，因?yàn)楹笚l電弧焊時(shí)，焊縫寬度主要靠焊條的橫向擺動(dòng)幅度來(lái)控制，因此電弧電壓的影響不明顯。</p><p>　　焊接速度的選擇：焊接速度就是單位時(shí)間內(nèi)完成焊縫的長(zhǎng)度。焊條電弧焊時(shí)，在保證焊縫具有所要求的尺寸和外形，保證熔合良好的原則下，焊接速度由焊工根據(jù)具體情況靈活掌握。</p><p>

40、;　　焊接層次的選擇：在厚板焊接時(shí)，必須采用多層焊或多層多道焊。多層焊的前一條焊道對(duì)后一條焊道起預(yù)熱作用，而后一條焊道對(duì)前一條焊道起熱處理作用，有利于提高焊縫金屬的塑性和韌性。</p><p>　　2.埋弧焊焊接參數(shù) </p><p>　　焊絲的選擇：埋弧焊使用的焊絲有實(shí)心焊絲和藥芯焊絲兩類，生產(chǎn)中普遍使用的是實(shí)心焊絲，藥芯焊絲只在某些特殊場(chǎng)合應(yīng)用。目前主要有碳剛、低合金鋼、高碳剛、特殊合

41、金鋼、不銹鋼、鎳基合金鋼焊絲。</p><p>　　焊劑的選擇：焊劑主要分為兩大類，熔煉焊劑和非熔煉焊劑。</p><p>　　焊絲直徑的選擇：當(dāng)其他條件不變時(shí)，焊絲直徑不同，焊縫形狀會(huì)發(fā)生變化。熔深與焊絲直徑成反比關(guān)系，但這種關(guān)系隨電流密度的增加而減弱。</p><p>　　焊接電流的選擇：焊接電流過(guò)大，熔深大，余高過(guò)大，易產(chǎn)生高溫裂紋；焊接電流小，熔深淺，余高和

42、寬度不足。焊絲直徑與電流的關(guān)系如表3-7所示。</p><p>　　表3-7 焊絲直徑與電流的關(guān)系</p><p>　　電壓的選擇：電弧電壓和電弧長(zhǎng)度[8]成正比。電弧電壓過(guò)高，焊縫寬度增加，余高不夠；電弧電壓低，熔深大，焊縫寬度窄，易產(chǎn)生熱裂紋。埋弧焊時(shí)電弧電壓是依據(jù)焊接電流調(diào)整的，即一定焊接電流要保持一定的弧長(zhǎng)才可能保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒，所以電弧電壓的變化范圍是有限的。電流與電壓的關(guān)

43、系如表3-8所示。</p><p>　　表3-4電流對(duì)應(yīng)電壓</p><p>　　焊接速度的選擇：通常焊接速度小，焊接熔池大，焊縫熔深和熔寬均較大；隨著焊接速度增加，焊縫熔深和熔寬[9]都將減小。焊接速度過(guò)小，熔化金屬量多，焊縫成形差；焊接速度過(guò)大，熔化金屬量不足，容易產(chǎn)生咬邊。</p><p><b>　　焊接工藝流程</b></p&g

44、t;<p>　　板厚12 mm，坡口選擇Y形坡口，坡口示意圖如3-4所示。焊條型號(hào)E308-16，直徑為4 mm，電流160～180 A。埋弧焊絲型號(hào)為ER308，焊絲直徑為4 mm，電流450～600 A。碳棒直徑選8 mm，電流350～500 A。</p><p>　　圖3-4 焊接接頭坡口示意圖</p><p>　　焊接流程圖如圖3-5所示。</p>&l

45、t;p><b>　　→→→ ↓</b></p><p><b>　　→→→</b></p><p>　　圖3-5 焊接工藝流程</p><p>　　操作準(zhǔn)備[10]主要是準(zhǔn)備好焊接設(shè)備和焊材，以及引弧板等焊接所需物品；焊前檢查主要是檢查焊機(jī)以及焊機(jī)控制電纜線接頭有無(wú)松動(dòng)，焊接電纜是否連接妥當(dāng)。焊機(jī)要作空車調(diào)試

46、，檢查各個(gè)按鈕、旋鈕開(kāi)關(guān)、電</p><p>　　流表和電壓表等是否正常；焊件清理[11]主要是去除銹蝕、油污及水分，防止氣孔的產(chǎn)生。一般用噴砂、噴丸方法或手工清除，必要時(shí)用火焰烘烤待焊部位。在焊前應(yīng)將坡口及坡口兩側(cè)各20 mm區(qū)域內(nèi)及待焊部位的表面鐵銹、氧化皮、油污等清理干凈。埋弧焊用的焊絲和焊劑對(duì)焊縫金屬的成分、組織和性能影響極大。因此焊接前必須清除焊絲表面的氧化皮、鐵銹及油污等。焊劑保存時(shí)要注意防潮，使用前

47、必須按規(guī)定的溫度烘干待用。</p><p>　　因?yàn)?2 mm焊件屬于薄板[12]，如果直接用埋弧焊焊接容易燒穿，所以先用手弧焊打底，第一層用手弧焊打底，第二層繼續(xù)用手弧焊填充，最后一層用埋弧焊蓋面。背面用碳弧氣刨清根，然后直接用埋弧焊蓋面。</p><p><b>　　焊接注意事項(xiàng)</b></p><p>　　為防止鐵離子和其它雜質(zhì)的污染，不

48、銹鋼制品[13]的生產(chǎn)場(chǎng)所應(yīng)保持清潔、干燥，嚴(yán)格控制灰塵積聚；生產(chǎn)中使用專用的膠輪滾輪架，專用的吊夾具及工藝裝備；不銹鋼容器制造過(guò)程中，操作工人應(yīng)穿著軟質(zhì)橡膠工程鞋，鞋底不得帶有鐵釘與尖銳異物；不銹鋼容器施焊時(shí)，不允許用碳素鋼材質(zhì)作為地線搭鐵，應(yīng)將地線搭鐵緊固在工件上，禁止點(diǎn)焊固定；具有抗晶間腐蝕要求的不銹鋼制壓力容器[14]在焊接時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)范，嚴(yán)格控制焊道的層間溫度；不銹鋼制壓力容器施焊前需用丙酮或酒精將接頭處的油污等雜

49、質(zhì)清洗干凈，采用等離子切割的坡口應(yīng)打磨至露出金屬光澤。焊接時(shí)不允許在不銹鋼非施焊表面引弧。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要是焊接工藝的制定，根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)選擇合適的焊接方法、焊接參數(shù)以及焊接設(shè)備和材料的選擇。只有制定合理的焊接工藝，才能保質(zhì)保量的完成焊接工作。</p><p><b>　　焊后

50、檢測(cè)</b></p><p><b>　　焊后檢驗(yàn)意義</b></p><p>　　隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，焊接加工在工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、建筑結(jié)構(gòu)等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。由于壓力容器的生產(chǎn)要求日益苛刻，因此確保焊接結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量是至關(guān)重要的，否則，在運(yùn)行中出現(xiàn)事故必將造成慘重的損失。由于焊接接頭性能的不均勻性，應(yīng)力分布的復(fù)雜性，制造過(guò)程中又無(wú)法做到絕對(duì)不產(chǎn)生焊

51、接缺陷，因此為了明確是否生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品，我們必須焊后檢驗(yàn)[15]。為了保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量，以免工件在工作時(shí)發(fā)生斷裂和報(bào)廢，往往在工件斷裂的同時(shí)還會(huì)引發(fā)事故，如：壓力容器爆炸、重載構(gòu)件斷裂等。都會(huì)造成極大的破壞，致使人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。所以我們要進(jìn)行有目的的檢驗(yàn)焊接產(chǎn)品，以保證焊接產(chǎn)品的正常工作。</p><p><b>　　力學(xué)性能試驗(yàn)</b></p><p>&l

52、t;b>　　拉伸試驗(yàn)</b></p><p><b>　　1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器</b></p><p>　　萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、引伸儀、游標(biāo)卡尺</p><p><b>　　2.試樣的制備</b></p><p>　　按照焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)取樣方法在焊接試板上切取加工拉伸試樣，如圖4-1所

53、示。</p><p><b>　　圖4-1 拉伸試樣</b></p><p><b>　　3.測(cè)試項(xiàng)目</b></p><p>　　測(cè)試項(xiàng)目包括抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度σb、屈服強(qiáng)度σs、斷后伸長(zhǎng)率δ和斷面收縮率ψ。</p><p><b>　　4.試驗(yàn)結(jié)果及分析</b></p>

54、;<p>　　按照GB2651-89焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得所需試驗(yàn)</p><p>　　項(xiàng)目，試驗(yàn)結(jié)果平均值如表4-1所示。</p><p>　　表4-1 拉伸試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果</p><p>　　通過(guò)對(duì)奧氏體不銹鋼S30408進(jìn)行室溫單向拉伸試驗(yàn)，研究了預(yù)應(yīng)變量和變形速度等對(duì)材料韌性、強(qiáng)度等力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明預(yù)應(yīng)變處理能提高材料的屈服強(qiáng)

55、度，降低材料的抗拉強(qiáng)度，但同時(shí)會(huì)降低韌性。</p><p><b>　　彎曲試驗(yàn)</b></p><p><b>　　1.實(shí)驗(yàn)儀器</b></p><p><b>　　萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)</b></p><p><b>　　2.試樣的制備</b></p>

56、;<p>　　按照GB2649-89焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)取樣方法切取加工彎曲試樣如圖4-2所示。</p><p><b>　　圖4-2彎曲試樣</b></p><p><b>　　3.試驗(yàn)結(jié)果及分析</b></p><p>　　彎曲試驗(yàn)結(jié)果如表4-2所示。</p><p>　　表4-2

57、彎曲試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果</p><p>　　橫彎彎至180度沒(méi)有發(fā)生開(kāi)裂，說(shuō)明S30408焊接性能良好，從而所設(shè)計(jì)的焊接工藝也是可行的。</p><p><b>　　沖擊試驗(yàn)</b></p><p><b>　　1.試驗(yàn)儀器及設(shè)備</b></p><p>　　沖擊試驗(yàn)機(jī)、游標(biāo)卡尺</p>&

58、lt;p><b>　　2.沖擊實(shí)驗(yàn)原理</b></p><p>　　沖擊試驗(yàn)是將具有規(guī)定形狀、尺寸和缺口類型的試樣，放在沖擊試樣機(jī)的支座上，使之處于簡(jiǎn)支梁狀態(tài)。然后用規(guī)定高度的擺錘對(duì)試樣進(jìn)行一次性打擊，實(shí)質(zhì)上就是通過(guò)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，測(cè)量試樣在這種沖擊下折斷時(shí)所吸收的功。</p><p><b>　　3.試樣制備</b></p>

59、<p>　　按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 229—1994《金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法》，金屬?zèng)_擊試驗(yàn)所采用的標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣為10 mm×10 mm×55 mm，并開(kāi)有2 mm或5 mm深的U形缺口的沖擊試樣，如圖4-3所示。</p><p><b>　　圖4-3沖擊試樣</b></p><p><b>　　4.試驗(yàn)結(jié)果及分析</b&

60、gt;</p><p>　　沖擊試驗(yàn)在JB30B沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，沖擊能量30∕15 kg·m，S30408沖擊試驗(yàn)結(jié)果如表4-3所示。</p><p>　　表4-3 沖擊試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　從U形缺口韌性沖擊試驗(yàn)結(jié)果可以看出：所有的沖擊功都高于70 J，在不同的工藝條件下，沖擊韌性也不同。</p><p><b&g

61、t;　　X射線探傷</b></p><p>　　X射線探傷儀器及設(shè)備</p><p>　　工業(yè)用X射線探傷機(jī)、X射線膠片、增感屏、像質(zhì)計(jì)、標(biāo)記帶、暗盒、中心指示器、黑度計(jì)、顯影藥水、定影藥水、洗片夾等。X射線探傷機(jī)如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 工業(yè)用X射線探傷機(jī)</p><p><b>　　試樣制備&l

62、t;/b></p><p>　　試樣即所焊的壓力容器的環(huán)縫焊接接頭。</p><p><b>　　試驗(yàn)結(jié)果及分析</b></p><p>　　焊后對(duì)焊接接頭進(jìn)行探傷，焊縫內(nèi)部質(zhì)量按GB3323-87鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí)中B級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)要求，在X射線機(jī)上，經(jīng)X射線透照驗(yàn)收合格。結(jié)果如表4-4所示。</p><

63、p>　　表4-4 焊接接頭X射線探傷結(jié)果</p><p>　　根據(jù)GB∕T3323-1987標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)缺陷性質(zhì)、數(shù)量和大小將焊縫質(zhì)量分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個(gè)等級(jí)。Ⅰ級(jí)質(zhì)量最好，Ⅳ級(jí)質(zhì)量最差。結(jié)果顯示達(dá)到Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)焊縫要求，說(shuō)明S30408焊接性良好，焊接工藝正確，焊縫合格，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><

64、p>　　本章主要介紹了壓力容器的檢測(cè)方法，因?yàn)閴毫θ萜髦饕糜诨どa(chǎn)，如果一旦泄露，后果不堪設(shè)想，因此檢測(cè)的重要性不言而喻，檢測(cè)包括很多種，本章主要是力學(xué)性能檢測(cè)和X射線探傷，但不管哪一種，都是至關(guān)重要的，不可忽視。</p><p>　　千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印?！敖Y(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫(xiě)在此行之前。</p><p><b>　　結(jié)論</b&

65、gt;</p><p>　　本文針對(duì)壓力容器生產(chǎn)廠家生產(chǎn)制造的S30408不銹鋼壓力容器制造技術(shù)和焊接質(zhì)量，結(jié)合生產(chǎn)廠家焊接生產(chǎn)中所采用的手弧焊和埋弧焊焊接方法，從研究S30408不銹鋼焊接性分析出發(fā)，通過(guò)焊接工藝評(píng)定和焊接接頭焊縫組織分析以及相關(guān)無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化，得到一些試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。現(xiàn)將主要內(nèi)容和結(jié)果總結(jié)如下：</p><p>　　1.通過(guò)對(duì)奧氏體不銹鋼S30408

66、進(jìn)行室溫單向拉伸試驗(yàn)，研究了預(yù)應(yīng)變量和變形速度等對(duì)材料韌性、強(qiáng)度等力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明預(yù)應(yīng)變處理能提高材料的屈服強(qiáng)度，降低材料的抗拉強(qiáng)度，但同時(shí)會(huì)降低韌性。通過(guò)彎曲試驗(yàn)橫彎彎至180度沒(méi)有發(fā)生開(kāi)裂，說(shuō)明S30408焊接性能良好。</p><p>　　2.S30408不銹鋼有良好的冷、熱加工性能、無(wú)磁性和好的低溫性能。S30408在焊接中易產(chǎn)生熱裂紋和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，所以在焊接時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格控制焊縫的有害物質(zhì)，采用較

67、小的焊接熱輸入，盡量降低焊接殘余應(yīng)力、拉應(yīng)力和嚴(yán)格控制層間溫度。</p><p>　　3.通過(guò)對(duì)X射線探傷得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定了焊縫為Ⅰ級(jí)焊縫和Ⅱ級(jí)焊縫。根據(jù)國(guó)家壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這樣的焊縫符合壓力容器無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，焊接的焊縫是合格的。這樣的結(jié)果進(jìn)一步證明了S30408良好的焊接性，制定的焊接工藝和選擇的焊接參數(shù)也是合理的。</p><p>　　本論文針對(duì)S30408不銹鋼壓力容器的封

68、頭環(huán)縫焊接工藝研究，明確了研究背景，分析了S30408的焊接性，確定了S30408不銹鋼壓力容器環(huán)縫焊接所用的焊接方法、焊接電流、焊接電壓以及所選用的焊條、焊絲型號(hào)等，并給出了焊接過(guò)程中具體的工藝流程，包括焊接過(guò)程中的注意事項(xiàng)。通過(guò)焊后的拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)以及X射線探傷檢測(cè)確定了S30408良好的焊接性和所制定的焊接工藝的正確性。本論文的工藝研究將會(huì)給不銹鋼壓力容器的生產(chǎn)提供理論和實(shí)踐上的支持，并給其它材質(zhì)壓力容器的生產(chǎn)制造起

69、到借鑒的作用。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　當(dāng)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)接近完成，我的大學(xué)生活也悄悄走到了盡頭。回想這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)過(guò)程，從接到設(shè)計(jì)題目到如今設(shè)計(jì)完成，這當(dāng)中我經(jīng)歷了初期的困惑、茫然、失望甚至厭煩，中期的豁然開(kāi)朗、峰回路轉(zhuǎn)，到現(xiàn)在的卸下負(fù)擔(dān)一身輕松。這過(guò)程中，我學(xué)到了很多，收獲了很多。</p><p>　　首先

70、，我要感謝老師們?nèi)陙?lái)對(duì)我的教導(dǎo)。在老師們的指導(dǎo)下，我學(xué)到了許多的專業(yè)知識(shí)，做人道理，做事的原則。使我順利的走完了大學(xué)的生活。再次，我要特別感謝老師近期對(duì)我的幫助和耐心指導(dǎo)，幫助我開(kāi)闊思路。在老師的精心指導(dǎo)下，我如期順利的完成論文的寫(xiě)作，同時(shí)也上完大學(xué)生活的重要的最后一課。我還要感謝在一起愉快的度過(guò)三年的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。</p><p><

71、;b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 邱葭菲.焊接方法與設(shè)備[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2008：25~43</p><p>　　2 張其樞，堵耀庭.不銹鋼焊接[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2002：67~89</p><p>　　3 英若采.熔焊原理及金屬材料焊接[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社1995：45~89<

72、/p><p>　　4 李亞江.焊接原理及應(yīng)用[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2008：106~156</p><p>　　5 吳樹(shù)雄.焊絲選用指南[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2008：20~45</p><p>　　6 王帆.關(guān)于2003年特種設(shè)備事故的情況通報(bào)[J].中國(guó)鍋爐壓力容器安全，2004，20（3），1～3</p><p>

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74、械工業(yè)出版社.2009：345~410</p><p>　　11 Kubli R A, Shrubsall H I. Multipower submerged arc welding of pressure vessels and pipe [J] .Welding Journal. 2001,35（11）：1128 ~1135</p><p>　　12 金鳳柱，王振家.焊接技術(shù)與操作

75、技巧[M].北京.國(guó)防工業(yè)出版社，2000：34~67</p><p>　　13 雷世明.焊接方法及設(shè)備[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2002：78~129</p><p>　　14 劉云.焊接的冶金研究[J].材料的焊接，2006，4（1）：79~90</p><p>　　15 趙熹華.焊接檢驗(yàn)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2005：15~60</p&