论文部分内容阅读
[摘 要] 为解决压力容器加工制造问题，结合自动埋弧焊加工工艺，制定了一份压力容器焊接加工工艺方案。
[关 键 词] 压力容器；自动埋弧焊；工艺方案；检测方案
[中图分类号] TG445 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）28-0117-01
一、引言
以解决工业生产过程中关于压力容器加工制造的一系列问题为目的，本文以要求制造一个卧式压力容器为例，结合自动埋弧焊加工工艺，制定了一份压力容器焊接加工工艺方案，方案中详细对其焊接工艺方案及检测方法进行了介绍。
二、焊接前准备工作
（一）结构材料预处理
焊接开始之前要对零部件进行表面预处理。例如，筒体、封头、法兰、密封元件等，我们选用的处理装置是GYX-3M钢材预处理装置，其中，采用了先进的抛丸机械除锈大型设备，钢材通过此设备的预处理，再经过喷上保护底漆、烘干等多个工序，为焊接做好准备。
（二）下料及成型
焊接过程的质量好坏，很大程度上和放样、划线、号料、焊接坯料形状与尺寸公差的决定性工艺有关。其中，放样是指在制造金属结构之前，依据所设计的图样，在放样平台上用1：1的比例尺寸，划出结构或者零件的图形和平面展开尺寸。号料和划线采用划针或者磨尖的石笔、粉线作线。具体各组成部分下料及成型的方法本文不做详述。
三、装配与焊接
决定产品质量的关键就要非装配焊接工序莫属了。因此，企业在生产过程中，操作人员就要对每个部件制作出不同的装配工艺卡，为不同的接头制作出详细准确的焊接工艺规程。
（一）部件焊接
我们这次所设计的焊接顺序依次为单个筒节的焊接—筒节间的对接—筒体与封头的连接—接管、支座等相关构件的焊接。
（二）筒节的装配与焊接
筒节纵缝的焊接工艺方法需要我们依据具体的壁厚和所用材料特有的性能来选定，综合考虑到焊接质量和焊接效率问题，我们选择了埋弧焊作为筒节纵焊缝的焊接方法。埋弧焊具有效率高、质量优、接头坡口制备简易等优点。影响埋弧焊质量的主要参数有电流、电压、焊接速度、电流种类及其极性等。
A.根据板厚和所开坡口形式，埋弧焊的焊接工艺参数为：
注意：在焊缝的两端需添加引弧板和收弧板，以便获得相同质量的焊缝。
B.根据母材成分和焊缝等强原则，埋弧焊的焊接工艺参数为：
注意：此焊机，有交流和直流兩种，适合与焊接水平位置会与水平面倾斜不大于15度的开坡口和不开坡口的平板对接、角接和搭接的焊缝，借助轮胎或滚轮架等辅助设备也可以焊接圆筒件的内外焊缝。
（三）筒体环焊缝的焊接
环焊缝包括筒节的对接、筒体与封头的焊接。因为筒体和封头有着同样的壁厚和材料，所以焊接时所用的工艺也是相同的。
（四）容器壳体接管的焊接
本次设计的卧式储罐上附件主要有：人孔与法兰、进料口、出料口、视镜、液面计等。接管焊接工艺方案有两种，第一种是每个筒节焊接和无损检测合格后，或者若干筒节相接并无损检测合格后，进行划线、钻孔、割孔，再装焊接管；第二种是容器壳体总装焊接并无损检测合格后，整体划线、钻孔、割孔再装焊接管。
接管焊缝的接头和坡口形式取决于容器的工作参数。本容器为中压容器允许采用局部焊透的坡口形式。
（五）支座组焊
本文设计的为卧式压力容器，设备采用鞍式支座。在底板上划好线，焊上腹板和纵向立肋，组焊时需保证各零件与底板垂直。然后将弯制好的托板与腹板和纵向立肋组焊，最后将支座组合件焊在筒体预先划好的支座位置线上。
四、焊后热处理
1Cr17为典型的普通纯度高铬铁素体不锈钢，其焊接特点就是在焊接过程中可能导致焊接接头的塑性、韧性降低即发生脆化的问题，如果在950度以上停留时间过长，会引起热影响区晶粒急剧长大，导致焊接接头的塑性和韧性下降，当接头的刚度足够大时，在室温的条件下可能出现脆裂。所以要控制高温停留时间，来选用焊接参数。在焊接工艺上应采取以下措施：（1）焊前预热100～200°C左右；（2）焊后热处理750～800°C退火处理；（3）采用小的热输入。
五、焊件的质量检查
（一）焊接接头的无损检测
焊接接头无损检测的作用是探测目视检查不能发现的各种缺陷。例如，焊缝表层的微裂纹，夹渣以及各种内部缺陷。焊接接头的无损检测方法有磁粉检测、渗透检测、涡流检测、超声波检测和射线检测等。
（二）致密性检验
储存液体或气体的焊接容器，其焊缝的不致密缺陷，如贯穿性的裂纹、气孔、夹渣、未焊透等，可用致密性实验来发现。致密性实验法有水压试验、气压试验和煤油试验。
1.水压试验
水压试验常被用来检查管子、油箱、水箱以及各种容器，目的是测定这些容器的水密性的构件在承受一定压力下的致密性，若在焊接接头上发现有水滴或细水纹，则表面焊接接头不致密。
当焊缝有穿透性的缺陷时，容器内的气体就会从这些缺陷中逸出，使焊接接头处的肥皂水起泡或浸在水中的容器冒水泡，表面焊接接头不致密。
2.力学性能检验
按相应的标准或产品技术条件的要求，截取拉力、弯曲、冲击试样。截取的最好方法采用铣、锯等机械加工方法。试样的加工和试验应严格按相应的国家标准来执行。
六、结语
将埋弧焊技术应用于加工制造厚壁压力容器的方案是切实可行的。基于压力容器的各项要求，采用具有针对性的焊接工艺方法，使焊接效果达到预期的性能要求，克服了传统焊接方法容易产生的严重缺陷，经过使用验证，其使用效果良好。
[关 键 词] 压力容器；自动埋弧焊；工艺方案；检测方案
[中图分类号] TG445 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）28-0117-01
一、引言
以解决工业生产过程中关于压力容器加工制造的一系列问题为目的，本文以要求制造一个卧式压力容器为例，结合自动埋弧焊加工工艺，制定了一份压力容器焊接加工工艺方案，方案中详细对其焊接工艺方案及检测方法进行了介绍。
二、焊接前准备工作
（一）结构材料预处理
焊接开始之前要对零部件进行表面预处理。例如，筒体、封头、法兰、密封元件等，我们选用的处理装置是GYX-3M钢材预处理装置，其中，采用了先进的抛丸机械除锈大型设备，钢材通过此设备的预处理，再经过喷上保护底漆、烘干等多个工序，为焊接做好准备。
（二）下料及成型
焊接过程的质量好坏，很大程度上和放样、划线、号料、焊接坯料形状与尺寸公差的决定性工艺有关。其中，放样是指在制造金属结构之前，依据所设计的图样，在放样平台上用1：1的比例尺寸，划出结构或者零件的图形和平面展开尺寸。号料和划线采用划针或者磨尖的石笔、粉线作线。具体各组成部分下料及成型的方法本文不做详述。
三、装配与焊接
决定产品质量的关键就要非装配焊接工序莫属了。因此，企业在生产过程中，操作人员就要对每个部件制作出不同的装配工艺卡，为不同的接头制作出详细准确的焊接工艺规程。
（一）部件焊接
我们这次所设计的焊接顺序依次为单个筒节的焊接—筒节间的对接—筒体与封头的连接—接管、支座等相关构件的焊接。
（二）筒节的装配与焊接
筒节纵缝的焊接工艺方法需要我们依据具体的壁厚和所用材料特有的性能来选定，综合考虑到焊接质量和焊接效率问题，我们选择了埋弧焊作为筒节纵焊缝的焊接方法。埋弧焊具有效率高、质量优、接头坡口制备简易等优点。影响埋弧焊质量的主要参数有电流、电压、焊接速度、电流种类及其极性等。
A.根据板厚和所开坡口形式，埋弧焊的焊接工艺参数为：
注意：在焊缝的两端需添加引弧板和收弧板，以便获得相同质量的焊缝。
B.根据母材成分和焊缝等强原则，埋弧焊的焊接工艺参数为：
注意：此焊机，有交流和直流兩种，适合与焊接水平位置会与水平面倾斜不大于15度的开坡口和不开坡口的平板对接、角接和搭接的焊缝，借助轮胎或滚轮架等辅助设备也可以焊接圆筒件的内外焊缝。
（三）筒体环焊缝的焊接
环焊缝包括筒节的对接、筒体与封头的焊接。因为筒体和封头有着同样的壁厚和材料，所以焊接时所用的工艺也是相同的。
（四）容器壳体接管的焊接
本次设计的卧式储罐上附件主要有：人孔与法兰、进料口、出料口、视镜、液面计等。接管焊接工艺方案有两种，第一种是每个筒节焊接和无损检测合格后，或者若干筒节相接并无损检测合格后，进行划线、钻孔、割孔，再装焊接管；第二种是容器壳体总装焊接并无损检测合格后，整体划线、钻孔、割孔再装焊接管。
接管焊缝的接头和坡口形式取决于容器的工作参数。本容器为中压容器允许采用局部焊透的坡口形式。
（五）支座组焊
本文设计的为卧式压力容器，设备采用鞍式支座。在底板上划好线，焊上腹板和纵向立肋，组焊时需保证各零件与底板垂直。然后将弯制好的托板与腹板和纵向立肋组焊，最后将支座组合件焊在筒体预先划好的支座位置线上。
四、焊后热处理
1Cr17为典型的普通纯度高铬铁素体不锈钢，其焊接特点就是在焊接过程中可能导致焊接接头的塑性、韧性降低即发生脆化的问题，如果在950度以上停留时间过长，会引起热影响区晶粒急剧长大，导致焊接接头的塑性和韧性下降，当接头的刚度足够大时，在室温的条件下可能出现脆裂。所以要控制高温停留时间，来选用焊接参数。在焊接工艺上应采取以下措施：（1）焊前预热100～200°C左右；（2）焊后热处理750～800°C退火处理；（3）采用小的热输入。
五、焊件的质量检查
（一）焊接接头的无损检测
焊接接头无损检测的作用是探测目视检查不能发现的各种缺陷。例如，焊缝表层的微裂纹，夹渣以及各种内部缺陷。焊接接头的无损检测方法有磁粉检测、渗透检测、涡流检测、超声波检测和射线检测等。
（二）致密性检验
储存液体或气体的焊接容器，其焊缝的不致密缺陷，如贯穿性的裂纹、气孔、夹渣、未焊透等，可用致密性实验来发现。致密性实验法有水压试验、气压试验和煤油试验。
1.水压试验
水压试验常被用来检查管子、油箱、水箱以及各种容器，目的是测定这些容器的水密性的构件在承受一定压力下的致密性，若在焊接接头上发现有水滴或细水纹，则表面焊接接头不致密。
当焊缝有穿透性的缺陷时，容器内的气体就会从这些缺陷中逸出，使焊接接头处的肥皂水起泡或浸在水中的容器冒水泡，表面焊接接头不致密。
2.力学性能检验
按相应的标准或产品技术条件的要求，截取拉力、弯曲、冲击试样。截取的最好方法采用铣、锯等机械加工方法。试样的加工和试验应严格按相应的国家标准来执行。
六、结语
将埋弧焊技术应用于加工制造厚壁压力容器的方案是切实可行的。基于压力容器的各项要求，采用具有针对性的焊接工艺方法，使焊接效果达到预期的性能要求，克服了传统焊接方法容易产生的严重缺陷，经过使用验证，其使用效果良好。