数电倒计时课程设计.doc

1、洛阳理工学院毕业设计（论文）压力容器的焊接摘 要众所周知，压力容器是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。而由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故，因此世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。同样的，对于它的生产要求也不能放松。焊接作为压力容器生产的主要环节，可谓是重中之重。本文从压力容器焊接接头设计、压力容器焊接材料的选择及常用的焊接方法等方面简单地介绍了压力容器焊接方面的基础知识。基于手工电弧焊设备简单、工艺灵活及对各种刚适应性强等

2、特点，手工电弧焊成为压力容器最主要的焊接方法，本文详细的介绍了手工电弧焊在压力容器焊接中的应用及常见的焊接缺陷和预防方法。关键词：压力容器，手工电弧焊，石油化工，焊接方法 PRESSURE VESSEL OF WELDINGABSTRACTWith the high-speed development of national economy, oil chemical industry and products by the extensive use of air, large capacity pressure container storage tank of low temperatu

3、re low pressure liquid is regarded as the priority development of production important products. The use of pressure vessel is very extensive. It is in the oil industry, the energy industry, scientific research and military industry and so on the economy in each department plays an important role in

4、 the equipment. According to the pressure of pressure vessels are rated: low pressure containers, medium voltage containers, high pressure vessel and ultrahigh pressure container.I do this topic discussion is medium voltage containers (code M 1.6 MPa than p 10.0 MPa) welding process design.Based on

5、manual arc welding equipment simple, flexible and to all sorts of technology just strong adaptability and other characteristics, this paper I used manual electric arc welding and Choose model ZGX-300 rotary dc machines. The welding structure, from bottles of welding joint structure design, welding m

6、aterials selection principle of all-round expounded on medium voltage vessel welding process design and introduces mainly the manual arc welding range of knowledgeKEY WORDS: Medium pressure vessure，Manual arc welding，Pressure vessel，Bongding technolgy3目录摘 要IABSTRACTII前言1第1章压力容器及其焊接接头的结构设计31.1 压力容器简介

7、31.2 压力容器焊接接头分类41.3 压力容器焊接坡口51.3.1 选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素：51.3.2 焊接接头和坡口的设计5第2章 压力容器焊接材料的选择原则62.1 压力容器焊接材料的选择原则62.1.1 选择焊接材料等强性原则62.1.2 对工艺因素的考虑62.1.2 按不同焊接方法的特点选择材料62.1.3 合理的经济性62.2 电焊条的选择72.2.1 16MnR钢焊条选用的焊条牌号及直径72.2.2 焊丝和焊剂的选择7第3章 压力容器焊接方法及特点83.1 埋弧自动焊83.2 氩弧焊93.3 手工电弧焊9第4章 压力容器手工电弧焊工艺114.1 手工电弧焊的工作原理1

8、14.1.1 手工电弧焊的形成过程114.1.2 影响焊接电弧稳定的因素124.2 弧焊电源的选用124.2.1 电源134.2.2 旋转式直流电弧机134.3 手工电弧焊的焊接工艺144.3.1 焊接工艺参数的选择144.3.2 焊接操作技术174.4 准备工作184.5 焊接工艺参数19结 论20谢 辞21参考文献22前言压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表针及完全不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质

9、等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。压力容器按照设计压力（P）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级。按盛装介质分为：非易燃、无毒、易燃或有毒、剧毒。按工艺过程中的作用不同分为反应容器、换热容器、分离容器和贮运容器。为了更有效地实施科学管理和安全监检，我国压力容器安全监察规程中根据工作压力、介质危害性及其在生产中的作用将压力容器分为三类。并对每个类别的压力容器在设计、制造过程，以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。同时压力容器已实施进口商

10、品安全质量许可制度，未取得进口安全质量许可证书的商品不准进口内部或外部承受气体或液体压力，并对安全性有较高要求的密封容器，早期主要用于化学工业，压力多在10兆帕以下。合成氨和高压聚乙烯等高压生产工艺出现后，要求压力容器的压力达100兆帕以上。随着化工和石油化工等工业的发展，压力容器的工作温度范围越来越宽，容量不断增大，有些还要求耐介质腐蚀。20世纪60年代开始，核电站的发展对反应堆压力容器提出了更高的安全和技术要求，从而促进了压力容器的进一步发展。压力容器主要为圆柱形，也有球形或其他形状。根据结构形式，可分为多层式压力容器，绕板式压力容器、型槽绕带式压力容器、热套式压力容器、锻焊式压力容器和厚

11、板卷焊式压力容器等。大多数压力容器由钢制成，也有的用铝、钛等有色金属和玻璃钢、预应力混凝土等非金属材料制成。压力容器在使用中如果发生爆炸，会造成灾难性事故。为了使压力容器在确保安全的前提下达到设计先进、结构合理、易于制造、使用可靠和造价经济等目的，各国都根据本国具体情况制定了有关压力容器的标准、规范和技术条件，对压力容器的设计、制造、检验和使用等提出具体和必须遵守的规定。本文从焊接方面全面阐述了关于压力容器的焊接，并着重介绍了手工电弧焊在压力容器焊接中的应用。最后，对压力容器焊接方法自动化的前景进行分析，这也是以后我们工作中要逐步解决的问题。第1章 压力容器及其焊接接头的结构设计1.1 压力容

12、器简介压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完全不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。压力容器的分类方法很多按承受压力的等级分为低压容器、压力容器、高压容器和超高压容器。为了更有效地实施科学管理和安全监检，我国压力容器安全

13、监察规程中根据工作压力、介质危害性及其在生产中的作用将压力容器分为三类。并对每个类别的压力容器在设计、制造过程，以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。压力容器已实施进口商品安全质量许可制度，未取得进口安全质量许可证书的商品不准进口。应该按照最新TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程中划分，先按介质划分为第一组介质和第二组介质，然后再按照压力和容积划分类别类，类，类，老容规的所谓第一类、第二类、第三类已经不适用啦。不同的焊接方法有不同的焊接工艺。焊接工艺主要根据被焊工件的材质、牌号、化学成分，焊件结构类型，焊接性能要求来确定。首先要确定焊接方法，如手弧焊、埋弧焊、钨极氩

14、弧焊、熔化极气体保护焊等等，焊接方法的种类非常多，只能根据具体情况选择。确定焊接方法后，再制定焊接工艺参数，焊接工艺参数的种类各不相同，如手弧焊主要包括：焊条型号（或牌号）、直径、电流、电压、焊接电源种类、极性接法、焊接层数、道数、检验方法等等。1.2 压力容器焊接接头分类压力容器的焊接接头分成四类，目的是在设计、制造、维修、管理时可以分别对待，从而保证焊接质量1. 1 容器圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外），球形封头与圆筒连接的环向接头，各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头，均属类焊接接头。 2 壳体部分的环向焊缝接头，锥形封头小端与接管连接的接头

15、，长颈法兰与接管连接的接头，均属类焊接接头，但已规定为、类的焊接接头除外。 3 平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属类焊接接头。 4 接管、人孔、凸缘等与壳体连接的接头，均属类焊接接头，但已规定为、类的焊接接头除外。 类焊缝是压力容器中受力最大的接头，因此一般要求采用双面焊或保证全焊透的单面焊缝；类焊缝的工作应力一般为类的一半。除了可采用双面焊的对接焊缝以外，也可采用带衬垫的单面焊；在中压焊缝中，类接头的受力较小，通常采用角焊缝联接。类焊缝是接管与容器的交叉焊缝。受力条件较差，且存在较高的应力集中。这种焊缝的拘

16、束度相当大，残余应力亦较大，易产生裂纹等缺陷。因此在这种容器中类焊缝应采取全焊透的焊接接头。钢制压力容器焊接接头的基本形式：有对接接头、T形（十字形）接头、角接头和搭接接头。对接接头是最基本的一种接头形式，其强度可以达到与材相同，受力均匀，筒体与封头等重要部件的连接均采用对接接头。厚度小时不开坡口，当厚度超过8mm是要有坡口。对接接头中的应力分布比较复杂，焊缝与母材交界处有应力集中现象。应力集中系数的大小和焊缝的几何尺寸相关，如果通过打磨将余高磨平，应力的分配情况就有明显改善。以前叫余高为加强高是从受力横断面面积增大角度考虑的1。1.3 压力容器焊接坡口 1.3.1 选择坡口形式和尺寸应考虑下

17、列因素： 1 焊接方法2 焊缝填充金属尽量少3 避免产生缺陷4 减少残存焊接变形与应力5 有利于焊接防护6 焊工操作方便1.3.2 焊接接头和坡口的设计对于手工电弧焊，由于熔深较浅，6mm以上的钢板就需要开V形坡口，由于手工电弧焊焊接时焊条直径较粗，焊缝表面覆盖较厚的熔渣层，较大的坡口角能使焊条伸入坡口底部，便于脱渣，因此V形坡口角度必须大于60如图1-1图1-1 v型坡口示意图5洛阳理工学院毕业设计（论文）第2章 压力容器焊接材料的选择原则2.1 压力容器焊接材料的选择原则2.1.1 选择焊接材料等强性原则对于低合金压力容器用焊接材料，一般都是按与母材等强的原则来选用.这里所说的等强性应理解

18、为焊接金属的强度不低于母材标准规定的下限值，同时应注意焊接材料熔敷金属的抗拉强度不能大大高于母材的抗拉强度，而导致焊缝塑性性能降低，硬度增大，不利于随后的制造成型。尽管强度计算仅考虑材料的抗拉强度，各种工艺评定标准对焊缝的屈服强度均无要求，但选择焊接材料时也应考虑焊接材料熔敷金属的屈服强度不应低于母材的屈服强度，并注意保证一定的屈强比2。2.1.2 对工艺因素的考虑在薄壁容器的制造中，筒节大都采用冷卷成型，组焊成的整台容器，由于壁薄，应力容易松弛，不必做消除应力处理，只要焊缝在焊后状态能满足设计要求就可以了. 满足焊接接头制造工艺性能和焊接工艺性能的要求。焊接接头组成的构件，在制造过程中不可避

19、免要进行各种成型和切削加工，例如冲压、车、刨等，要求焊接接头具有一定的塑性变形能力和切削性能、高温综合性能等2.1.2 按不同焊接方法的特点选择材料由于是小批量生产，属于薄壁焊接，从经济性和焊接工艺特点方面分析选择手工电弧焊比较适合，因此要求选用低氢性的碱性焊条（与酸性焊条相比，脱氧，脱硫比较完全，合金元素的过渡较多，氢含量较低）.另外，用碱性药皮焊条焊制的焊缝金属，其机械性能，尤其是低温韧性要比酸性药皮焊缝的焊缝金属高得多2.1.3 合理的经济性在满足上述性能外，应选择价格便宜的焊接材料，降低制造成本。2.2 电焊条的选择2.2.1 16MnR钢焊条选用的焊条牌号及直径主要取决于材料性质，焊

20、件的厚度，接头形式和焊接位置。主要依据熔敷金属化学成分和母材相同或相近的原则，以满足焊缝的耐腐蚀性能。选择直流反接法焊接，采用低氢碱性焊条J427，其熔敷金属具有优良的力学性能和抗裂性能，低温冲击韧性好，熔渣流动性，其工艺性较好，能全位置焊，焊缝金属抗裂性能和机械性能较好，适用于焊接重要结构件，受压容量16MnR及中碳钢及低合金钢重要构件。低氢钠型药皮，直流焊缝金属抗拉强度不低于420Mpa。碱性焊条，药皮中含有较多的大理石、萤石，并有较多的铁合金作为脱氧剂和合金剂。这种药皮有足够的脱氧性。碱性焊条与酸性焊条相比，保护气体中含氢很少，因此又称为低氢型焊条，主要用于重要结构的焊接。 目前广泛应用

21、的电焊条是一根外表涂有药皮的钢丝。钢丝的作用：一是传导电流，产生电弧;二是本身熔化形成焊缝中的填充金属。焊条药皮的作用是提高电弧燃烧的稳定性，保护焊接熔池，使焊缝金属脱氧、去硫、去磷，改善焊接工艺性能等3。2.2.2 焊丝和焊剂的选择16MnR钢焊条焊剂一般选用HJ350，焊丝一般选用HJ101，直径 3.2mm7 第3章 压力容器焊接方法及特点压力容器常用的焊接方法有：埋弧焊、手工电弧焊、氩弧焊等，而手工电弧焊是其中最常用的方法，本文将着重介绍手工电弧焊在压力容器制造中的应用。3.1 埋弧自动焊简称埋弧焊，是电弧在焊剂层下燃烧，用机械自动引燃电弧并进行控制，自动完成焊丝的送进和电弧移动的一种

22、电弧焊方法工作原理：焊丝与焊件之间燃烧的电弧是埋在颗粒状焊剂下面的电弧热将焊丝端部及电弧直接作用的母材和焊剂熔化并使部分蒸发，金属和焊剂所蒸发的气体在电弧周围形成一个封闭空腔，电弧在这个空腔中燃烧。空腔被一层由熔渣所构成的渣膜所包围，这层渣膜不仅很好的隔绝了空气和电弧与熔池的接触，而且使弧光不能辐射出来。被电弧加热熔化的焊丝以熔滴的形式落下，与熔融母材金属混合形成熔池。密度较小的熔渣浮在熔池之上，熔渣除了对熔池金属的机械保护作用外，焊接过程中还与熔池金属发生冶金反应，从而影响焊缝金属的化学成分。电弧向前移动，熔池金属逐渐冷却后结晶形成焊缝。浮在熔池上的熔渣冷却后，形成渣壳可继续对高温下的焊缝起

23、保护作用，避免被氧化4。主要优点：1 生产效率高 用大电流，溶深大，生产效率较高。2 焊缝质量高 保护完善，杂质较少，以获得稳定高质量的焊缝。3 劳动条件好 没有弧光辐射，劳动条件较好。不足：1 不及手工电弧焊灵活，一般只适用于水平位置或倾斜度不大的焊缝。2 工件边缘准备和装配质量要求较高，费工时。3 由于埋弧操作，看不到焊缝和熔池形成过程，必须严格控制焊接范。综上所示埋弧焊适用于批量大较厚较长的直线及较大直径环形焊焊接。3.2 氩弧焊氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术，由

24、于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使焊材不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化，因此可以焊接铜、铝、合金钢等有色金属。氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种5。1 非熔化极氩弧焊工作原理及特点：非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极（通常是钨极）和工件之间燃烧，在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体（常用氩气），形成一个保护气罩，使钨极端头，电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，能防止氧化和吸收有害气体。从而形成致密的焊接接头，其力学性能非常好。 2 熔化极氩弧焊工作原理及特点 ：焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用惰性气

25、体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。它和钨极氩弧焊的区别：一个是焊丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝；另一个是采用保护气体，随着熔化极氩弧焊的技术应用，保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用，如以氩气或氦气为保护气时 称为熔化极惰性气体保护电弧焊（在国际上简称为MIG焊）；以惰性气体与氧化性气体混合气为保护气体时，或以二氧化碳气体或二氧化碳和氧气混合气为保护气时，统称为熔化极活性气 体保护电弧焊（在国际上简称为MAG焊）。从其操作方式看，目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊，其次是自动熔化极氩弧焊6。特点：氩气的散热能力较低，一旦引燃能够较稳定的燃烧，

26、但其电离势能较高，引弧较困难，需要借用高频震荡器产生高频高压电引弧，焊接成本高，因此常用于易氧化金属、稀有金属、高强度合金钢及一些特殊用途的高合金钢（不锈钢、耐热钢）的焊接15。3.3 手工电弧焊手工电弧焊通常指采用药皮焊条的手工焊接法. 手工电弧焊是利用产生于焊条和工件之间的电弧热来熔化焊条和母材，形成连接被焊工件的焊接接头.这种焊接方法具有如下工艺特点7：1 设备简单2 工艺灵活3 对工作场地无特殊要求4 在任何位置都可以进行焊接5 对各种钢材的适应性强6 焊缝金属的性能优良，特别是低温冲击韧性相当高7药皮焊条的品种齐全，可按技术条件规定的要求选择与母材性能相配的焊接变形8 容易控制形状复

27、杂工件的焊接变形缺点：实用的电流范围较窄，焊条熔敷速度较低，加之焊条长度是固定的（450mm以下），焊接长焊缝时需不断的更换焊条，这就增加了焊接辅助时间，降低了生产效率。第4章 压力容器手工电弧焊工艺4.1 手工电弧焊的工作原理4.1.1 手工电弧焊的形成过程手工电弧焊亦称焊条电弧焊是利用焊条和焊件之间的电弧热使金属和母材熔化形成焊缝的一种焊接方法。在两个电极之间的气体介质中，强烈而持久的气体放电现象称为电弧。而发生在焊接电极与工件间隙电离后放电称之为焊接电弧。焊接电弧从实质上看是气体导电，把电能转化成热能、机械能和光能。其中热能和机械能被用来熔化金属，形成焊接接头。光能就得靠劳动保护来加以防

28、护。焊接过程中，在电弧高热作用下，焊条和被焊金属局部熔化。由于电弧的吹力作用，在被焊金属上形成了一个椭圆形充满液体金属的凹坑，这个凹坑称为熔池。同时熔化了的焊条金属向熔池过渡。焊条药皮熔化过程中产生一定量的保护气体和液态熔渣。产生的气体充满在电弧和熔池周围起隔绝大气的作用。液态熔渣浮起盖在液体金属上面，也起着保护液体金属的作用。熔池中液态金属、液态熔渣和气体间进行着复杂的物理、化学反应，称之为冶金反应，这种反应起着精炼焊缝金属的作用，能够提高焊缝的质量。随着电弧的前移，熔池后方的液体金属温度逐渐下降，渐次冷凝形成焊缝。手工电弧焊的主回路如图4-1所示。1电焊机 2软电缆 3焊钳 4焊条图5电弧

29、 6工件 7地线图4-1 手工电弧焊主回路示意图4.1.2 影响焊接电弧稳定的因素实际生产中，焊接电弧可能由于各种原因而发生燃烧不稳定的现象，如电弧经常间断，不能连续燃烧，电弧偏离焊条轴线方向或电弧摇摆不稳等。而焊接电弧能否稳定，直接影响到焊接质量的优劣和焊接过程的正常进行8。影响电弧稳定的因素，除操作者技术不熟练外，大致可归为以下几个方面。1. 焊接电源的种类、极性及性能的影响。一般来说，用直流焊机比用交流焊机电弧稳定，反接比正接电弧稳定，空载电压较高的焊机较之空载电压较低的焊机电弧稳定。2. 焊条药皮的影响。药皮中含有易电离的元素，如钾、钠、钙和它们的化合物越多，电弧稳定性越好。含有难于电

30、离的物质，如氟的化合物越多，电弧稳定性就越差。此外，焊条药皮偏心，熔点过高和焊条保存不好，造成药皮局部脱落等都会造成电弧不稳。3. 焊接区清洁度和气流影响。焊接区若油漆、油脂、水分及污物过多时，会影响电弧的稳定性。在风较大的情况下露天作业，或在气流速度大的管道中焊接，气流能把电弧吹偏而拉长，也会降低电弧的稳定性。4. 磁偏吹的影响。在焊接时，会发生电弧不能保持在焊条轴线方向，而偏向一边，这种现象称为电弧的偏吹。引起电弧偏吹原因除焊条偏心，电弧周围气流影响外，在采用直流电焊接时，还会发生因焊接电流磁场所引起的磁偏吹。磁偏吹使焊工难以掌握，电弧对接缝处的集中加热，使焊缝焊偏，严重时会使电弧熄灭。引

31、起磁偏吹的根本原因是由于电磁周围磁场分布不均匀所致。造成磁场不均匀有两方面：一种是焊接电缆接在焊件的一侧，焊接电流只从焊件的一边流过；另一种是在靠近直流电弧的地方有较大的铁磁物体存在时，引起电弧两侧磁场分布不均匀。在焊接过程中，可采用短弧、调整焊条倾角(将焊条朝着偏吹方向倾斜)或选择恰当的接线部位等措施来克服磁偏吹。4.2 弧焊电源的选用焊接电源的特性对焊接质量起着相当重要的作用，同时它也关系到焊接工程的生产成本。因此，必须合理的选择焊接电源，并应考虑下列因素：1 所焊产品的质量要求；2 所焊钢材的特性；3 所使用要的类型；4 可能采用的焊接电流范围5 所要求的生产效率6 焊接电源的价格4.2

32、.1 电源在压力容器制造中，对受压部件焊缝的质量和性能提出了较高要求.一般均采用低氢碱性药皮焊条，在这种情况下，就必须选用直流电源。为了引燃电弧和保持电弧稳定，保证正常地焊接，电源必须满足以下基本要求9：1空载电压值应保证顺利地引燃电弧。2 焊接电流应可调以满足焊接不同材料厚度工件所需要电流大小。3保证工作安全。4.2.2 旋转式直流电弧机如图4-2所示，是常用的ZGX-300型旋转式直流电焊机。它是由一个三相电动机和一个结构特殊的直流发电机组成。由交流电路供电，使电动机拖动发电机电枢旋转发出直流电，供焊接使用。这种直流焊接发电机按其结构特点分为裂极式和差复极式及极间去磁式等形式。它是利用磁通

33、和电枢反应的相互作用，获得下降式的外特性，使电焊电流可在较大范围内均匀调节，以满足焊接工艺的要求10。图4-2 ZXG-300型旋转式直流电焊机a)外形图 b)原理图4.3 手工电弧焊的焊接工艺4.3.1 焊接工艺参数的选择手工电弧焊的焊接工艺参数主要有焊条直径、焊接电流、焊接层数、电源种类及极性等。其中最准要的参数是焊接电流和焊接速度，因为这两个参数决定了焊接过程的线能量，也决定了焊缝金属的性能。1焊条直径 焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、接头形式、焊缝位置和焊接层数及容许的输入热量等因素。当然，焊接效率也是选择焊条直径的主要依据，因为任何一种实用的焊接工艺总是力求在保证焊缝质量的前提下，

34、尽可能的提高焊接速度以获得最好的经济效益。在一般情况下，开坡口多层焊时，为了防止产生未焊透的缺陷，首层用32mm焊条，其他各层用直径较大的焊条。立、仰或横焊，使用焊条直径不宜大于40mm，以便形成较小的熔池，减少熔化金属下淌的可能性。焊接中碳钢或普通低合金钢时，焊条直径应适当比焊接低碳钢时要小一些。焊条直径规格为：1.6mm，2.5mm，3.2mm，5.0mm、5.8mm等。根据被焊工件的厚度，焊条直径按表4-1进行选择。表4-1 焊条直径的选择如下钢板厚度/mm1.52.034781213焊条直径/mm1.61.62.02.53.23.24.04.04.54.05.82焊接电流选择由于使用低

35、氢碱性焊条，必须以直流反接法焊接，其特点是电弧的热量集中与母材，故熔深大，不易产生熔合区的缺陷其优点是焊接电弧较稳定，飞溅较小。焊接电流是手工电弧焊中最主要的规范参数之一。焊接电流的过大或过小都会影响焊接质量和效率，所以其选择应根据焊条的类型、直径、焊件的厚度、接头形式、焊缝空间位置等因素来考虑，其中焊条直径和焊缝空间位置最为关键。在一般钢结构的焊接中，焊接电流大小与焊条直径关系可用以下经验公式进行试选11： I=（3050）d (4-1)式中：I 焊接电流(A)；d 焊条直径(mm)式中3050为系数。它由焊条性质决定，如不锈钢焊条电阻较大，易过热发红应取较低的系数。其次也应考虑焊接位置，立

36、焊时，电流应比平焊时小1520；横焊和仰焊时，电流应比平焊电流小1015。焊条直径与焊接电流的关系如下：表4-2 焊接电流的选择 焊条直径/mm电流直径/A1.640-702.570-905.0200-2705.8260-3003电弧电压根据电源特性，由焊接电流决定相应的电弧电压。此外，电弧电压还与电弧长有关。弧长是指从熔化的焊条端部到熔池表面的距离。手工电弧焊时掌握合适的弧长对优质的焊缝是相当重要的。缩短电弧长度，可提高焊接电流，增加熔敷速度。拉长电弧长度会减小电弧的挺度，增大电弧热量的散失，加剧熔化金属的飞溅，降低熔敷率，且容易引起咬边，未焊透等缺陷。在某些情况下，甚至会因为保护不良而形成

37、气孔。因此，在焊接时，在保证不短路的情况下，力求采用短弧。通常，弧长应略小于焊条芯直径，在使用低氢碱性焊条时，应尽量缩短电弧.当电弧出现偏吹时，也可以用压低电弧的办法来减少偏吹。焊接过程中，要求电弧长度不宜过长，否则出现电弧燃烧不稳定的现象。一般要求电弧长小于或等于焊条直径，即短弧焊。使用低氢碱性焊条时，电弧电压应控制在20-22V。4.焊接速度 就是焊条沿焊接方向移动的速度。合适的焊接速度主要取决于焊条的熔化速度、所要求的焊缝尺寸、接缝的装配质量和焊接位置等。焊接速度对焊缝的外观有直接的影响。较大的焊接速度可以获得较高的焊接生产率，但是，焊接速度过大，会造成咬边、未焊透、气孔等缺陷；而过慢的

38、焊接速度，又会造成熔池满溢、夹渣、未熔合等缺陷。此外，焊接速度对焊缝及热影响区的组织和性能有一定的影响。对于不同的钢材，焊接速度还应与焊接电流和电弧电压有合适的匹配，以便有一个合适的线能量。对于16MnR钢焊接时，为避免焊接热影响区性能的恶化，通常采用焊速较高的窄焊道技术。在这种情况下，焊接速度应保证熔池直径约等于所用焊条直径的2-3倍14。5焊接层数多层多道焊有利于提高焊接接头的塑性和韧性，焊接层数应视焊件的厚度而定。除薄板外，一般都采用多层焊。焊接层数过少，每层焊缝的厚度过大，对焊缝金属的塑性有不利的影响。除了低碳钢对焊接层数不敏感外，其他钢种都希望采用多层多道无摆动法焊接，每层增高不得大

39、于4mm。6电源种类及极性直流电源由于电弧稳定，飞溅小，焊接质量好，一般用在重要的焊接结构或厚板大刚度结构上。其他情况下，应首先考虑交流电焊机.根据焊条的形式和焊接特点的不同，利用电弧中的阳极温度比阴极高的特点，选用不同的极性来焊接各种不同的构件。极性选择原则：碱性焊条常采用直流反接（工件接负极），否则，电弧燃烧不稳定，飞溅严重，噪声大钢材的可焊性。各种钢材焊接性能的差异是用可焊性来表示的。钢材的可焊性是指在适当的设计和工作条件下，材料易于焊接和满足结构性能的程度。一般可焊性具体表现在下述几个方面： （1） 焊接作业要容易； （2）焊接时不发生裂纹和其他有害缺陷； （3）母材和焊接接头的机械、

40、化学和物理性能好； （4）母材的缺口韧性优良； （5）焊接接头有足够的塑性和韧性。7. 热输入 熔焊时,由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量称为热输入。其计算公式如下： Q=NLU/u (4-2) 式中： Q单位长度焊缝的热输入 (Jcm) I焊接电流 (A) ； U电弧电压 (V) ； u焊接速度 (cms) n热效率系数，焊条电弧焊为 0.70.8。 热输入对低碳钢焊接接头性能的影响不大，因此，对于低碳钢焊条电弧焊一般不规定热输入。对于低合金钢和不锈钢等钢种，热输入太大时，接头性能可能降低：热输入太小时，有的钢种焊接时可能产生裂纹。因此，焊接工艺规定热输入。焊接电流和热输入规定之后，焊条电

41、弧焊的电弧电压和焊接速度就间接地大致确定了。一般要通过试验来确定既可不产生焊接裂纹、又能保证接头性能合格的热输入范围。允许的热输入范围越大，越便于焊接操作。4.3.2 焊接操作技术手工电弧焊的操作技术对焊缝的质量起决定性的作用。其内容包括引弧、收弧、运条方式、焊条倾角和焊道接头方法等18。1引弧方法 有划擦法和碰击法两种。划擦法比较容易掌握，但会经常擦伤坡口以外的壳体表面。因此在压力容器焊接中，对引弧部位都有严格的要求，决不能在任意的壳体非焊接部位引弧，特别是低合金钢，引弧坑是壳体表面微裂纹的起源地，引弧必须在坡口内壁或前层焊道上引弧，引弧点必须被电弧完全重熔。碰击引弧法难掌握，但容易满足以上

42、要求。2收弧方法 焊接末端收弧时，不应突然熄灭电弧，应将焊条停止前移维持一段时间，以填满弧坑。3运条方式 最常用的运条方式是以焊缝轴线为中心的对称横向摆动。摆动速度和宽度取决于所要求的焊缝形状和尺寸，而运条方式采用不摆动或摆幅较小的运行方式。4焊条倾角 分为前倾角（焊条相对于焊接方向的倾角）和侧倾角（焊条相对于焊件平面的倾角）。本次要用的焊条倾角如表4-3。表4-3 焊条倾角接头形式焊接位置侧倾角（度）前倾角（度）对接平焊80-9010-15对接横焊70-8510-15对接立焊9010-20对接仰焊9010-15角接横焊4515-20角接立焊35-5515-20角接仰焊30-4510-154.

43、4 准备工作1 熟悉构件的焊接工艺、焊缝尺寸要求，选择施焊方法。2 准备好工具及防护用品，检查调整设备，使其导线、电缆接触良好，如有漏电之处，应立即拉下电源开关，通知电工修理。焊钳应绝缘可靠，禁止私自触动。3 检查施焊工地零件堆放是否安全，施焊件支撑是否可靠平稳。4 焊缝组对间隙和坡口形式尺寸应符合产品图样要求，若图样无要求，在板厚小于或等于6mm时，焊缝间隙不大于2mm，板厚大于6mm，焊缝间隙不大于3mm。5 清除焊缝边缘左右10mm范围内油、锈、水分等污物。对于铸钢件，应将焊接处的砂子、氧化物清理干净，露出金属光泽。6 调整好焊接规范，尽量采用水平和船形位置施焊。7 电焊机禁止放置在高温

44、场所和潮湿地方。8 工作地点周围不得有易燃易爆物品，并要离开乙炔瓶和氧气瓶5m以上。9 焊机要求有可靠而牢固的接地或接零。10连续焊接超过1h，应检查焊机电缆，如发热温度达到80，必须切断电源。4.5 焊接工艺参数1 预热、中间热处理及焊后热处理：无（厚30mm以下的16MnR钢焊接时，焊前不需预热，焊后亦不做热处理）2 消氢处理，不需要 （所谓消氢处理是指焊后立即将焊缝加热250350温保26小时,其目的是使焊缝中的扩散氢逸出,减少含氢量,防止氢脆和氢裂.为防止接头裂纹的产生一般采取在焊后立即进行低温后热处理,可基本消除焊缝中的扩散氢,保证接头质量,这种处理也称为消氢处理.消氢处理温度一般在

45、300一350 对于16MnR钢厚度大于30mm就需要）3焊接电参数，首先要保证接头的熔透，无裂纹并获得成型良好的焊缝，过高的热输入能降低接头的韧性和强度，因此在保证层间良好熔合的前提下，采用尽可能低的焊接电流和较高的焊接速度施焊20。23 结论通过对压力容器焊接相关知识和工艺的分析和研究，得到如下结论：1压力容器焊接中，由于氩弧焊引弧较为困难，需要借助高频震荡器产生高频高压电引弧，焊接成本高，因此氩弧焊常用于易氧化金属、稀有金属、高强度合金钢及一些特殊用途的高合金钢（不锈钢、耐热钢）压力容器的焊接。2 与手工电弧焊相比，埋弧焊用于压力容器焊接时有以下优点:生产效率高焊接质量高而且稳定，节省材

46、料和电能消耗。但是由于埋弧焊焊接时，电弧区不可见，因此对接头的加工和工件装配要求更为严格。3 压力容器焊接时，对于容器对两侧封头环焊缝的焊缝系数选取时，如果取1.0则需要对全部焊缝进行100%探伤，这样会增加制造难度，且成本也会相应增加。4压力容器焊接时，焊前准备工作，如清除焊丝、工作坡口及其附近表面杂质，采用碱性焊条、焊剂,并彻底烘、干焊前预热,减缓冷却速度等措施可以有效预防焊接过程中产生的气孔。谢 辞走过茫茫 走过困惑 几多困难 几多欣喜。当我的毕业设计接近完成，我的大学生活也悄悄走到了尽头。回想这几个月的设计过程，从接到设计题目到如今设计完成，这当中我经历了初期的困惑、茫然、失望甚至厌烦，中期的豁然开朗、峰回路转，到现在的卸下负担一身轻松。这过程中，我学到了很多，收获了很多。此次设计的各个环节得以