材料成型控制工程(焊接)课程设计说明书

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1、 第 1 页 共 25 页 1 1 前言前言 本次课程设计主要是尾气回收塔外壳的焊接生产工艺设计，包括材料的焊接 性分析、焊接工艺方案分析及工艺评定、确定焊接结构生产工艺流程、确定产品外 壳主要零件的加工工艺及检验、绘制焊接结构简图、确定部件的装焊工艺等。 通过设计，初步掌握根据产品图样及技术要求制定焊接工艺规程的方法、焊 接工艺设计的步骤，提高分析焊接生产实际问题、解决问题的能力。 2 2 焊接生产工艺性分析焊接生产工艺性分析 2.1 2.1 焊接结构工艺性审查焊接结构工艺性审查 2.1.1 产品图样结构审查 此次设计的设备为尾气回收塔壳体，筒体直径 800mm，容器总长 9292mm，壁厚

2、 8mm。由图 2-1 可知：筒体之间通过容器法兰螺栓连接，筒体左端接椭圆形封头， 筒体上有接管，筒体右端连接件整体参与固定。 图 2-1 尾气回收塔壳体结构图 主要加工手段为焊接，此外还采用冲压、卷弯、机加工等辅助工艺。焊接方法 采用 CO2气体保护焊，接头形式为对接、角接。 2.1.2 产品技术特性及检验要求 尾气回收塔壳体技术特性如表 2-1 所示： 表表 2 2- -1 1 尾气回收塔壳体技术特性表尾气回收塔壳体技术特性表 设计压 力 设计温 度 物料名 称 物料特 性 焊缝系 数 试验压 力 容量/ 3 m 常压 常温 碳化尾 氨、母 液 刺激性 0.7 盛水试 漏 4.5 第 2

3、页 共 25 页 本设备按 NB/T 47003-2009钢制焊接常压容器和 HG 20652-1998塔器设 计技术规定进行制造、试验及验收。焊缝进行 X 射线局部无损探伤，探伤长度分 别不少于纵缝长度的 10%，质量评定按 JB/T 4730.2-2005承压设备射线检测达 到级为合格。角焊缝按 JB/T 4730.1-2005 进行磁粉探伤。塔节两端法兰密封面 与筒体轴线应垂直，偏差不大于 1mm。塔体总装后弯曲度小于 2/1000 塔高，且总 弯曲度小于 8mm。设备制造完成后进行盛水试漏。 2.2 2.2 母材的焊接工艺性分析母材的焊接工艺性分析 2.2.1 WCF-62 的特性 W

4、CF-62 属于低合金结构钢，这类钢是在碳素钢的基础上添加少量的合金元素 进行冶炼而成。它与普通的碳锰钢相比较，不仅强度高，而且焊接性能优良，可作 为低温压力容器用钢 (尤其适用于大型球形储罐)。 该钢通过降低含碳、硫、磷量(C009 %)和 Pcm 值(PcmO02)，并有效 地利用低碳范围内硼和其它合金元素的淬透性效果， 可以确保所希望的强度 （610 725MPa）和低温韧性（-40，40） 。母材原始状态为调质状态，其回火温度约为 640660。其化学成分和力学性能见表 2-2 和表 2-3 所示： 表表 2 2- -2 WCF2 WCF- -6262 的化学成分（的化学成分（GBGB

5、 713713- -20082008） 化学成分质量分数（%） C Mn Si Mo V S p Ni Cr 0.09 1.1 1.5 0.15 0.35 0.3 0.02 0.06 0.02 0.03 0.5 0.3 表表 2 2- -3 WCF3 WCF- -6262 的力学性能（的力学性能（GBGB 713713- -20082008） 力学性能 s (MPa) b (MPa) (mm) (%) )(JAKV 横向 490 610 725 16 50 18 -40C o ,40 2.2.2 WCF-62 的焊接性分析 冷裂纹及影响因素 冷裂纹的形成是淬硬组织、 拘束应力及扩散氢三种因素

6、第 3 页 共 25 页 综合作用的结果。从材料本身来考虑，淬硬组织是引起冷裂纹的决定性因素。对于 WCF-62 钢来说，因其在低碳的基础上通过加入多种提高淬透性的合金元素，保证 获得强度高、韧性好的低碳马氏体和部分下贝氏体的混合组织。特点是马氏体含量 低，所以它的开始转变温度 Ms 点较高，缓慢冷却，则生成的马氏体还能来得及进 行一次“自回火”处理。 热裂纹及其影响因素 这类钢作为高强度的焊接结构用钢， 因此含碳量限制 得较低，在合金成分的设计上也都考虑到了焊接性的要求。 再热裂纹及其影响因素 母材中引起再热裂纹的合金元素主要是 Mo、V。其 中，V 的影响最大，Mo 次之，而且当二者同时加入时就更严重。因此，在焊接时要 注意再热裂纹的问题。 热影响区液化裂纹及其影响因素 对液化裂纹而言，通常是含碳量越高，要 求 MnS 比也越高。含碳量不超过 0.2%，MnS 小于 30，其液化裂纹敏感性大。 故避免这类裂纹的关键在于控制 C 和 S 的含量