壓力管道焊接工藝課程設(shè)計說明書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　任務(wù)：2</b></p><p><b>　　一、前言2</b></p><p>　　二、管壁壁厚的計算3</p><p>　　三、L245管線鋼的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)分析4</p><p

2、>　　3.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及材質(zhì)分析4</p><p>　　3.1.1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（詳見工藝草圖）4</p><p>　　3.1.2、材質(zhì)性質(zhì)分析4</p><p>　　四、L245管線鋼的成型設(shè)計5</p><p>　　五、焊接方法與設(shè)備的選擇6</p><p>　　5.1、焊接方法的選擇6</p&g

3、t;<p>　　5..2焊接設(shè)備的選擇6</p><p>　　六、焊接材料及焊接規(guī)范（詳見焊接工藝卡）7</p><p>　　6.1 焊接材料的選擇7</p><p>　　6.1.1焊絲的選擇7</p><p>　　6.1.2焊條直徑規(guī)范7</p><p>　　6.1.3焊接電流的選擇8<

4、;/p><p>　　6.1.4焊接電壓的選擇8</p><p>　　6.1.5焊接速度的選擇8</p><p>　　6.1.6焊縫坡口的設(shè)計8</p><p>　　七、焊前準(zhǔn)備及輔助設(shè)備9</p><p>　　7.1、焊前準(zhǔn)備9</p><p>　　7.1.1坡口的制備9</p&g

5、t;<p>　　7.1.2焊材的準(zhǔn)備9</p><p>　　7.2焊接輔助設(shè)備9</p><p>　　八、熱處理分析及工藝分析[5]9</p><p><b>　　九、焊接檢驗10</b></p><p>　　9.1 焊接檢驗主要方面10</p><p>　　9.1.1 焊

6、前10</p><p>　　9.1.2 施焊過程中11</p><p>　　9.1.3 焊后11</p><p><b>　　十、心得體會11</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：12</b></p><p>　　附表一 焊接工藝卡13&l

7、t;/p><p>　　關(guān)于壓力管道焊接工藝課程設(shè)計說明書</p><p>　　題目：壓力管道焊接工藝設(shè)計</p><p><b>　　任務(wù)：</b></p><p>　　分析L245管線鋼鋼管在石油天然氣運(yùn)輸中的運(yùn)用。</p><p>　　根據(jù)工作壓力為4MPa，工作溫度為-10~80℃計算管道壁厚

8、。</p><p>　　選擇焊接方法以及工藝分析（單件生產(chǎn)，批量生產(chǎn)），設(shè)備、選定焊材，確定焊接規(guī)范等。</p><p>　　焊前準(zhǔn)備、焊后熱處理以及焊接輔助設(shè)備等。</p><p>　　寫出自己在課程設(shè)計過程中的心得體會。</p><p><b>　　一、前言</b></p><p>　　管道運(yùn)

9、輸是油、氣運(yùn)輸?shù)淖钪饕姆绞?，也是油、氣集輸和儲運(yùn)工程中的重要組成部分。管道作為油氣收集的主要載體出現(xiàn)在礦場油氣集輸及處理，油氣的長距離運(yùn)輸，各轉(zhuǎn)運(yùn)樞紐的儲存和裝卸，終點(diǎn)分配油庫的營銷，煉油廠和石化廠的油氣集輸和儲運(yùn)的各個環(huán)節(jié)中。管道運(yùn)輸由于具有緩和交通、安全性好、降低噪音和空氣安全、能耗低，不受天氣條件影響等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣泛的發(fā)展空間。除輸送液體和氣體外，管道也開始被用于長距離輸送一些固體物質(zhì)，如水煤漿等。</p>&

10、lt;p>　　運(yùn)輸管道承受著所運(yùn)輸介質(zhì)的壓力和溫度的作用，同時還遭受所通過地帶各種自然環(huán)境和人為因素的影響，加之最近幾十年輸油氣管道朝著大口徑，高壓力方向發(fā)展。由于壓力管道的操作條件、應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用時間、應(yīng)用空間、制造和施工環(huán)節(jié)等方面的多樣性，決定了管道研究的復(fù)雜性。它不僅涉及到金屬材料科學(xué)、金屬腐蝕學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)。機(jī)械振動學(xué)、流體力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，還涉及到了石油加工工藝學(xué)等工程學(xué)科。對鋼材的強(qiáng)度、韌性、以及可焊性提出了相當(dāng)

11、高的要求，在使用過程中可能發(fā)生各種破漏或斷裂事故。管道事故不僅因漏影響運(yùn)輸造成金濟(jì)損失，而且還會污染環(huán)境。為確保管道的安全運(yùn)行和預(yù)防管道事故產(chǎn)生應(yīng)從設(shè)計、施工和操作三方面這首，其中設(shè)計中的合理選擇材料和焊接工藝是相當(dāng)重要的。</p><p>　　二、管壁壁厚的計算</p><p>　　材質(zhì)：L245、工作壓力為4MPa、工作溫度：-10~80℃</p><p>　

12、　根據(jù)石油天然氣輸送管道直焊縫焊管（GB/T9711.1——1997）</p><p>　　可以得到該管道的外徑D1為355.6mm，壁厚為5.2mm 內(nèi)徑為342.2mm</p><p><b>　　鋼管壁厚校核：</b></p><p>　　對壓力管道來說，大多數(shù)都屬于薄壁管子，故當(dāng)S < D/6 或P/σt≤0.385時，受內(nèi)壓直管

13、理論壁厚計算公式可按下式計算:</p><p><b>　　PχD</b></p><p>　　S=———————+C1+C2</p><p><b>　　2χσtχФ+P</b></p><p>　　式中P——設(shè)計壓力，4MPa；</p><p>　　D——管子外徑，35

14、5.6 mm；</p><p>　　S ——管子的理論計算壁厚，mm；</p><p>　　σt——設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力， 158MPa; </p><p>　　Ф——焊縫系數(shù)。對螺旋雙面焊縫鋼管，Ф=0.85；</p><p>　　C1——腐蝕余量，3.2 mm；</p><p>　　C2——管子壁厚負(fù)偏差。-1

15、.mm</p><p><b>　　計算得到</b></p><p><b>　　4χ355.6</b></p><p>　　S=———————+3.2-1</p><p>　　2χ158χ0.85+4</p><p>　　可以得到S=6.7mm</p>&l

16、t;p>　　三、L245管線鋼的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)分析</p><p>　　3.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及材質(zhì)分析</p><p>　　3.1.1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（詳見工藝草圖）</p><p>　　外徑D1為355.6mm，壁厚為6.7mm 內(nèi)徑為341.2mm的L245管線鋼。產(chǎn)品為直焊縫。</p><p>　　3.1.2、材質(zhì)性質(zhì)分析</p>

17、<p>　?。?）、化學(xué)性能分析</p><p>　　鋼的化學(xué)成分( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %[1]</p><p>　?。?）、材質(zhì)的力學(xué)性能分析</p><p>　　X70 ,L245 鋼的力學(xué)性能[2]</p><p>　?。?）、焊接性的分析</p><p>　　L245 是一種優(yōu)質(zhì)非合金鋼, GB/ T971

18、1. 2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的碳當(dāng)量為0142 ,實際碳當(dāng)量為0123 ,供貨的狀態(tài)是正火,組織為鐵素體加珠光體,無脆硬傾向,焊接性較好。該次工藝評定的壁厚范圍為11 mm ,厚度不大,考慮施工方便及經(jīng)濟(jì)性,一般對于單純L245 - L245 的焊接接頭焊前無預(yù)熱要求。綜合考慮這種鋼的焊接冷裂紋敏感性,為了保證良好的焊接接頭質(zhì)量,避免焊接冷裂紋的產(chǎn)生,確定預(yù)熱溫度為100 ℃,層間溫度為100～150 ℃.</p><p>

19、;　　四、L245管線鋼的成型設(shè)計</p><p>　　螺旋埋弧焊管的整過生產(chǎn)過程可以分為成型和精整兩個階段。從帶鋼開卷到火焰切割機(jī)前的各個工序為成型階段。成型階段的主要工序有開卷—切頭—焊頭—切邊、清理邊緣—成型—螺旋縫內(nèi)、外焊接—定尺切割。在成型階段帶鋼成型焊接后制成鋼管胚。競爭階段的主要工序有平管端、水壓試驗、管端靠坡口、噴砂清理、內(nèi)外涂層等，經(jīng)過精整階段，得到合格的螺旋焊縫埋弧焊鋼管成品。下面是現(xiàn)代化生產(chǎn)

20、流程圖。</p><p>　　在螺旋焊縫埋弧鋼管的整個過程中有多個質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)，這些質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)以及檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求構(gòu)成了螺旋縫埋弧鋼管質(zhì)量保證體系。</p><p>　　五、焊接方法與設(shè)備的選擇</p><p>　　5.1、焊接方法的選擇</p><p>　　焊接有內(nèi)外焊縫兩部分組成，分別內(nèi)焊和外悍兩個埋弧機(jī)組成。先焊接內(nèi)焊縫，后焊接外焊縫。焊接

21、的位置，內(nèi)焊在下部，外焊在上部，兩者相差約為半個螺距。焊接時，焊接機(jī)頭位置固定，即內(nèi)、外焊接位置不變，而成型螺旋鋼管隨著成型過程1旋轉(zhuǎn)并直線移動。由于鋼管的成型和防止液化金屬的流溢，具體位置將根據(jù)生產(chǎn)時的帶鋼送進(jìn)速度，也就是焊接速度確定，保證熔化金屬結(jié)晶時基本位置處于水平位置。此外，通過調(diào)整內(nèi)位焊絲傾角，保證獲得理想的內(nèi)外焊焊接成型系數(shù)。猶豫埋弧焊的熔深比較大大，在成型機(jī)組可成型的帶鋼厚度下，多數(shù)的螺旋埋弧焊鋼管（一般壁厚小于9mm）采

22、用的是不開破口的無間隙對焊。螺旋埋弧焊鋼管采在不開破口的無間隙對焊時，必須注意將內(nèi)焊（一次焊）的熔深控制在板厚的58%--62%范圍，焊縫的寬度控制在板厚的1—1.1倍左右。因為，仔仔大量試驗后得知熔深和焊縫寬度在這個范圍內(nèi)，焊瘤、氣孔、和其他缺陷的發(fā)生率最少的。外悍的熔深應(yīng)在板厚的70%左右，以確保焊透。焊接位置示意圖見工藝圖。</p><p>　　5.2焊接設(shè)備的選擇</p><p>

23、　　根據(jù)板厚為5.2mm，確定焊接電流為550~600A，電壓為33~35V，選擇焊機(jī)型號為MZ2-1500焊機(jī)，[3]其參數(shù)如下表：</p><p><b>　　的參數(shù)</b></p><p>　　六、焊接材料及焊接規(guī)范（詳見焊接工藝卡）</p><p>　　6.1 焊接材料的選擇</p><p>　　6.1.1焊絲的

24、選擇</p><p>　　為保證焊接接頭的強(qiáng)韌性,采用H08MnNiMoA型焊絲[4]，采用SJ101燒結(jié)焊劑。其中焊絲以及焊劑的化學(xué)成分如下表：</p><p>　　H08MnNiMoA型焊絲的化學(xué)成分</p><p>　　SJ101堿性燒結(jié)焊劑的化學(xué)成分（%）</p><p>　　6.1.2焊條直徑規(guī)范</p><

25、p>　　板厚為2-8mm，焊接位置為平焊，熔滴過渡形式為短路過度，內(nèi)焊絲都采用直徑為3mm的焊絲，外焊縫采用4mm的焊絲。此處如果選擇焊絲直徑為3mm，電流相同時，隨著焊絲直徑的減少，熔深要增加。</p><p>　　6.1.3焊接電流的選擇</p><p>　　焊接電流的作用是溶化焊絲和工件，同時也是決定熔深的決定因素。焊接電流隨著焊絲直徑和過渡形式的不同而發(fā)生變化，內(nèi)焊電流選擇范

26、圍為500-700A，外焊絲埋弧自動焊的電流為800A。</p><p>　　6.1.4焊接電壓的選擇</p><p>　　電弧電壓是焊接一個重要的參數(shù)。電弧電壓的大小決定著電弧的長短和熔滴過渡形式，它對焊縫的成型，飛濺、焊接缺陷以及力學(xué)性能有有很大的影響。 電弧電壓對焊接過程及金屬間的冶金反映起著比焊接電流更大的作用，且隨著焊接直徑的減小，電壓的影響程度不多增大。</p>

27、<p>　　6.1.5焊接速度的選擇</p><p>　　焊接速度主要根據(jù)根據(jù)生產(chǎn)率和焊接質(zhì)量。速度大，保護(hù)變差，同時是冷卻速度增加，使焊縫塑性降低，切不利于焊縫成形，易形成咬邊缺陷。焊接速度過慢，熔敷金屬在電弧下堆積，電弧熱和電弧力受阻礙，焊道不均勻且焊縫粗大。在實際生產(chǎn)過程中一般不超過0.5m/min</p><p>　　6.1.6焊縫坡口的設(shè)計</p>&l

28、t;p>　　坡口型式及參數(shù)不僅直接影響到焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本,而且將直接影響到焊接質(zhì)量。坡口角度的作用是使電弧能深入焊縫根部,滿足操作要求,保證焊縫 根部焊透。間隙的尺寸要合適,太小則不易焊透,太大則容易燒穿。鈍邊是保證第一層能焊透,同時又防止燒穿。本處的焊縫坡口設(shè)計為詳見工藝圖。</p><p>　　七、焊前準(zhǔn)備及輔助設(shè)備</p><p><b>　　7.1、焊前準(zhǔn)備&l

29、t;/b></p><p>　　7.1.1坡口的制備</p><p>　　多數(shù)的螺旋埋弧焊鋼管（一般壁厚小于9mm）采用的是不開破口的無間隙對焊。螺旋埋弧焊鋼管采在不開破口的無間隙對焊時，必須注意將內(nèi)焊（一次焊）的熔深控制在板厚的58%--62%范圍，焊縫的寬度控制在板厚的1—1.1倍左右。因為，仔仔大量試驗后得知熔深和焊縫寬度在這個范圍內(nèi)，焊瘤、氣孔、和其他缺陷的發(fā)生率最少的。外悍

30、的熔深應(yīng)在板厚的70%左右，以確保焊透。</p><p>　　7.1.2焊材的準(zhǔn)備</p><p>　　焊絲在150℃烘干2小時，焊劑烘干消除水分，烘干時間與溫度由焊劑生產(chǎn)廠家規(guī)定。</p><p><b>　　7.2焊接輔助設(shè)備</b></p><p>　　焊接夾具、工件變位設(shè)備、焊機(jī)變?yōu)樵O(shè)備、焊縫成形設(shè)備、焊劑回收輸

31、送設(shè)備</p><p>　　八、熱處理分析及工藝分析[5]</p><p>　　8.1 根據(jù)母材的化學(xué)成分、焊接性能、厚度、焊接接頭的拘束程度、容器使用條 </p><p>　　件和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)綜合確定是否需要進(jìn)行焊后熱處理。</p><p>　　8.2.1調(diào)質(zhì)鋼焊后熱處理應(yīng)低于調(diào)質(zhì)處理時的回火溫度。</p><p>　

32、　8.2.2不同鋼相焊時,焊后熱處理規(guī)范應(yīng)按焊后熱處理溫度要求較高的鋼號執(zhí)行, </p><p>　　但溫度不應(yīng)超過兩者中任一鋼號的下臨界點(diǎn)AC1.</p><p>　　8.2.3非受壓元件與受壓元件相焊時,應(yīng)按受壓元件的焊后熱處理規(guī)范.</p><p>　　8.2.4 采用電渣焊焊縫、焊后必須進(jìn)行正火+回火的熱處理.</p><p>

33、;　　8.3. 對有再熱裂紋傾向的鋼,在焊后熱處理時應(yīng)注意防止產(chǎn)生再熱裂紋.</p><p>　　8.4 奧氏體高合金鋼制壓力容器一般不進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理.</p><p>　　8.5 焊后熱處理應(yīng)在補(bǔ)焊后和壓力試驗前進(jìn)行.</p><p>　　8.6 應(yīng)盡可能采取整體熱處理.當(dāng)分段熱處理時,熱重疊部份長度至少為1500mm, 加熱區(qū)以外部份應(yīng)采取措施,防止產(chǎn)

34、生有害的溫度梯度.</p><p>　　8.7 補(bǔ)焊和筒體環(huán)縫采取局部熱處理時,焊縫每側(cè)加熱帶寬度不得小于容器厚的2倍;接管與容器相焊整圈焊縫熱處理時,加熱帶寬度不得小于殼體厚度的6倍加熱區(qū)以外部位采取措施,防止產(chǎn)生有害的溫度梯度.</p><p>　　8.8 焊后熱處理工藝</p><p>　　8.8.1 焊件進(jìn)爐時爐內(nèi)溫度不得高于400℃.</p>

35、<p>　　8.8.2 焊件升溫至400℃后,加熱區(qū)升溫速不得超過5000/δ℃/h(δ----厚度, mm),且不得超過200℃/h,最小可為50℃/h.</p><p>　　8.8.3 焊件升溫期間,加熱區(qū)內(nèi)任意長度為5000mm內(nèi)的溫差不得大于120℃</p><p>　　8.8.4 焊件保溫期間,加熱區(qū)最高與最低溫度之差不宜大于65℃.</p><p

36、>　　8.8.5 升溫和保溫期間應(yīng)控制加熱區(qū)氣體,防止焊件表面過度氧化.</p><p>　　8.8.6 焊件出爐時,爐溫不得高于400℃,加熱區(qū)降溫速度不得超過6500/δ℃/h,且不得超過260℃/h.最小可為50℃/h.</p><p>　　8.8.7 焊件出爐時,爐溫不得高于400℃,出爐后應(yīng)在靜止的空氣中冷卻.</p><p><b>　　

37、九、焊接檢驗</b></p><p>　　9.1 焊接檢驗主要方面</p><p><b>　　9.1.1 焊前</b></p><p>　?。?）焊接材料的選擇</p><p>　?。?）焊接設(shè)備、儀表、工藝裝備;</p><p>　?。?）焊接坡口、接頭裝置及清理;</p&

38、gt;<p><b>　　（4）焊工資格;</b></p><p>　?。?）焊接工藝文件.</p><p>　　9.1.2 施焊過程中</p><p>　?。?）焊接規(guī)范參數(shù);</p><p>　?。?）執(zhí)行焊接工藝情況;</p><p>　　（3）執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)情況;</p&

39、gt;<p>　?。?）執(zhí)行圖樣規(guī)定情況.</p><p><b>　　9.1.3 焊后</b></p><p>　?。?）實際施焊記錄;</p><p>　　（2）焊縫外觀及尺寸;</p><p>　?。?）后熱、焊后熱處理;</p><p>　?。?）產(chǎn)品焊接試板、焊接工藝紀(jì)律檢

40、查試板;</p><p><b>　?。?）無損檢驗;</b></p><p><b>　?。?）致密性試驗.</b></p><p><b>　　十、心得體會</b></p><p>　　在這為期兩周時間的課程設(shè)即將結(jié)束了，由于剛剛在家度過春節(jié)剛剛回到學(xué)校，在前一段時間中遲遲

41、不能進(jìn)入狀態(tài)，在老師的督促下，經(jīng)過自己的調(diào)整，慢慢進(jìn)入了狀，開始認(rèn)真分析課程設(shè)計的任務(wù)，查閱相關(guān)的資料，明</p><p>　　《壓力容器焊接技術(shù)》、《石油儲運(yùn)設(shè)備及焊接》以及在中國知網(wǎng)上查閱了大量的關(guān)于壓力管道焊接的文獻(xiàn)。 在這些文獻(xiàn)中了解到當(dāng)前石油天然氣運(yùn)輸管道的相關(guān)知識?；敬_定本次課程設(shè)計的方向定在螺旋焊縫埋弧焊鋼在接下的時間里根據(jù)自己的思路，完成了這篇《關(guān)于壓力管道焊接工藝課程設(shè)計說明書》。在這過程中獲

42、得了一下幾方面的啟發(fā)。</p><p>　　第一自己的動手能力有待提高。對于一名即將走向社會的大四學(xué)生，我們應(yīng)該具備很強(qiáng)的動手能力，但是在這次課程設(shè)計的過程中充分感受到了自己動手能力的欠缺，很多東西心中很明白，但是當(dāng)自己用文字或者圖片表現(xiàn)出來的時候，往往相差就十分巨大，只為以后的工作中的敲響了警鐘，希望在接下來的時間里能夠提高自己的動手能力，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。</p><p>　

43、　第二專業(yè)基礎(chǔ)知識的欠缺。作為一名焊接專業(yè)的學(xué)生應(yīng)該對機(jī)械，材料以及焊接專業(yè)知識具備相當(dāng)高的水準(zhǔn)，但是在這次課程設(shè)計過程中反映出來，自己對材料的性能，機(jī)械設(shè)計，繪圖以及工藝流程都十分的不熟悉，在設(shè)計的工程中只有通過不斷的學(xué)習(xí)相關(guān)知識，才能較好的完成課程設(shè)計。</p><p>　　第三明確了自學(xué)能力的重要性?！皶接新非跒閺?，學(xué)海無涯苦作舟?！敝R是無窮無盡的，只有我們掌握了好的學(xué)習(xí)知識的方法，在以后的工作中才能獲

44、取新的知識，不斷來充實自己。所以培養(yǎng)一種良好的自學(xué)習(xí)慣以及學(xué)習(xí)方法是走向成功的基石。</p><p>　　第四良好的團(tuán)隊合作精神是取得成功的保障。在這次課程設(shè)計中我們分為小組，一個小組的成員為了完成這個項目，我們必須相互分工合作，集思廣益，融合大家的思想，提出一些具有建設(shè)意義的意見和建議。這樣有利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，也為以后工作為快速融入新的團(tuán)隊打下基礎(chǔ)。</p><p>　　最后，本次課程

45、設(shè)計即將結(jié)束，也完成了自己擬定的目標(biāo)和計劃，也許這次課程設(shè)計的知識與內(nèi)容與以后的工作關(guān)系并不是很大，但是在這過程中的經(jīng)驗和教訓(xùn)我們必須認(rèn)真總結(jié)，只有我知道自們己的優(yōu)勢和弱勢我們在社會中才能生活的游刃有余?？傊?，這是一門很好的將理論與實踐相結(jié)課程，在過程中溫習(xí)了專業(yè)知識，增強(qiáng)了自己的動手能力。它是對我們即將走向社會學(xué)子的一種洗禮和歷練。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></

46、p><p>　　[1] 張玉芝,呂向陽,馬彥昌,孫德新,管道設(shè)備與技術(shù).2005 no.4</p><p>　　[2]顧紀(jì)清，陽代軍等編著.管道焊接技術(shù)。北京：化學(xué)化工出版社，2005.6</p><p>　　[3]史耀武.焊接技術(shù)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)09.6</p><p>　　[4]摘自GB/T14957—1994</p>&