課程設(shè)計(jì)——中壓容器加工工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)——中壓容器加工工藝設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一.綜述2</b></p><p>　　二.確定瓶體的焊接結(jié)構(gòu)2</p><p>　　三.焊接接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3</p><p>　?。ㄒ唬?壓力容器焊接接頭分類2 </p><p>　?。ǘ?焊接坡

2、口4</p><p>　　四.焊接材料的選擇原則4</p><p>　?。ㄒ唬┖附硬牧系倪x擇原則4</p><p>　　（1）.選擇焊接材料等強(qiáng)行原則4</p><p>　?。?）.對(duì)工藝因素的考慮4</p><p>　?。?）.按各種焊接方法的冶金特點(diǎn)選擇焊接材料4</p><p>

3、;　?。ǘ╇姾笚l的選擇5</p><p>　　五.在制造過(guò)程中所選用的焊接方法5</p><p>　?。ㄒ唬? 手工電弧焊的優(yōu)缺點(diǎn)5</p><p>　?。ǘ┦止る娀『傅墓ぷ髟?</p><p>　?。ㄈ?對(duì)焊接設(shè)備的基本要求8</p><p>　　（四）.弧焊電源的選用9</p>&

4、lt;p>　?。ㄎ澹? 手工電弧焊的焊接工藝11</p><p>　　1.焊接工藝參數(shù)的選擇11</p><p>　　2. 焊接操作技術(shù)15</p><p>　　六.手工電弧焊操作規(guī)程16</p><p><b>　　1．準(zhǔn)備工作16</b></p><p><b>　　

5、2．安全技術(shù)16</b></p><p><b>　　七.焊前準(zhǔn)備17</b></p><p>　　八.焊接工藝參數(shù)17</p><p>　　九.焊接工藝評(píng)定17</p><p>　　課程設(shè)計(jì)——中壓容器加工工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　【摘要】隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，石油化工

6、及空分產(chǎn)品被大規(guī)模使用，大容 量貯存低溫低壓液體的貯罐被視為優(yōu)先開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的重要產(chǎn)品。結(jié)合實(shí)際，論述 了貯罐工藝設(shè)計(jì)中的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及焊接制造焊接工藝焊后熱處理等 方面的問(wèn)題。</p><p><b>　　一.綜述</b></p><p><b>　　結(jié)構(gòu)名稱：中壓容器</b></p><p>　　主要組成：筒身、封

7、頭、管接頭、入孔圈</p><p>　　材 料：16MnR</p><p>　　壁 厚：筒身 12mm、封頭14mm、管接頭7mm、人孔圈20mm</p><p>　　生產(chǎn)類型：小批量生產(chǎn)</p><p>　　二.確定瓶體的焊接結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖 1 焊接結(jié)構(gòu)如上圖所示

8、</p><p>　　注：筒身直徑為824mm、長(zhǎng)為3000mm、為保證焊接質(zhì)量，分割成均長(zhǎng)為</p><p><b>　　1000mm的三段</b></p><p>　　鋼制壓力容器是典型的焊接結(jié)構(gòu)，主要的制造方法就是焊接，焊接質(zhì)量直接關(guān)系到壓力容器的質(zhì)量。有必要在這里了解一下基本的焊接知識(shí)。</p><p>　　三.

9、焊接接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　?。ㄒ唬?壓力容器焊接接頭分類 壓力容器的焊接接頭分成四類，目的是在設(shè)計(jì)、制造、維修、管理時(shí)可以分別對(duì)待，從而保證焊接質(zhì)量。 ①容器圓筒部分的縱向接頭（多層包扎容器層板層縱向接頭除外），球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，各類凸形封頭中的所有拼焊接頭以及嵌入式接管與殼體對(duì)接連接的接頭，均屬Ⅰ類焊接接頭。 ②殼體部分的環(huán)向焊縫接頭，錐形封頭小端與接管連接的接頭

10、，長(zhǎng)頸法蘭與接管連接的接頭，均屬Ⅱ類焊接接頭，但已規(guī)定為Ⅰ、Ⅲ、Ⅵ類的焊接接頭除外。 ③平蓋、管板與圓筒非對(duì)接連接的接頭，法蘭與殼體、接管連接的接頭，內(nèi)封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭，均屬Ⅲ類焊接接頭。 ④接管、人孔、凸緣等與殼體連接的接頭，均屬Ⅵ類焊接接頭，但已規(guī)定為Ⅰ、Ⅱ類的焊接接頭除外。 Ⅰ類焊縫是壓力容器中受力最大的接頭，因此一般要求采用雙面焊或保證全焊透的單面焊縫； Ⅱ類焊縫的

11、工作應(yīng)力一般為Ⅰ類的一半。除了可采用雙面焊的對(duì)接焊縫以外，也可采用帶襯墊的單面焊；</p><p>　　在中壓焊縫中，Ⅲ類接頭的受力較小，通常采用角焊縫聯(lián)接。</p><p>　?、箢惡缚p是接管與容器的交叉焊縫。受力條件較差，且存在較高的應(yīng)力集中。這種焊縫的拘束度相當(dāng)大，殘余應(yīng)力亦較大，易產(chǎn)生裂紋等缺陷。因此在這種容器中Ⅳ類焊縫應(yīng)采取全焊透的焊接接頭。</p><p&g

12、t;　　鋼制壓力容器焊接接頭的基本形式：有對(duì)接接頭、T形（十字形）接頭、角接頭和搭接接頭。對(duì)接接頭是最基本的一種接頭形式，其強(qiáng)度可以達(dá)到與材相同，受力均勻，筒體與封頭等重要部件的連接均采用對(duì)接接頭。厚度小時(shí)不開(kāi)坡口，當(dāng)厚度超過(guò)8mm是要有坡口。對(duì)接接頭中的應(yīng)力分布比較復(fù)雜，焊縫與母材交界處有應(yīng)力集中現(xiàn)象。應(yīng)力集中系數(shù)的大小和焊縫的幾何尺寸相關(guān)，如果通過(guò)打磨將余高磨平，應(yīng)力的分配情況就有明顯改善。以前叫余高為加強(qiáng)高是從受力橫斷面面積增大角

13、度考慮的。</p><p><b>　　（二）.焊接坡口 </b></p><p>　?。?）.焊接坡口應(yīng)根據(jù)圖樣要求或工藝條件選用標(biāo)準(zhǔn)坡口或自行設(shè)計(jì)。 選擇坡口形式和尺寸應(yīng)考慮下列因素：</p><p><b>　　a)焊接方法；</b></p><p>　　b)焊縫填充金屬盡量少；</p&

14、gt;<p>　　c)避免產(chǎn)生缺陷； </p><p>　　d)減少殘余焊接變形與應(yīng)力； </p><p>　　e)有利于焊接防護(hù)；</p><p><b>　　f)焊工操作方便；</b></p><p>　?。?）.焊接接頭和坡口的設(shè)計(jì)</p><p>　　a）對(duì)于手工電弧焊，由于

15、熔深較淺，6mm以上的鋼板就需要開(kāi)V形坡口，由于手工電弧焊焊接時(shí)焊條直徑較粗，焊縫表面覆蓋較厚的熔渣層，較大的坡口角能使焊條伸入坡口底部，便于脫渣，因此V形坡口角度必須大于60°</p><p>　　四.焊接材料的選擇原則</p><p>　?。ㄒ唬┖附硬牧系倪x擇原則</p><p>　?。?）.選擇焊接材料等強(qiáng)行原則</p><p&g

16、t;　　對(duì)于低合金中壓容器用焊接材料，一般都是按與母材等強(qiáng)的原則來(lái)選用.這里所說(shuō)的等強(qiáng)性應(yīng)理解為焊接金屬的強(qiáng)度不低于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值，同時(shí)應(yīng)注意焊接材料熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度不能大大高于母材的抗拉強(qiáng)度，而導(dǎo)致焊縫塑性性能降低，硬度增大，不利于隨后的制造成型。盡管強(qiáng)度計(jì)算僅考慮材料的抗拉強(qiáng)度，各種工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊縫的屈服強(qiáng)度均無(wú)要求，但選擇焊接材料時(shí)也應(yīng)考慮焊接材料熔敷金屬的屈服強(qiáng)度不應(yīng)低于母材的屈服強(qiáng)度，并注意保證一定的屈強(qiáng)比。<

17、/p><p>　?。?）.對(duì)工藝因素的考慮</p><p>　　在薄壁容器的制造中，筒節(jié)大都采用冷卷成型，組焊成的整臺(tái)容器，由于壁薄，應(yīng)力容易松弛，不必做消除應(yīng)力處理，只要焊縫在焊后狀態(tài)能滿足設(shè)計(jì)要求就可以了. 滿足焊接接頭制造工藝性能和焊接工藝性能的要求。焊接接頭組成的構(gòu)件，在制造過(guò)程中不可避免要進(jìn)行各種成型和切削加工，例如沖壓、車、刨等，要求焊接接頭具有一定的塑性變形能力和切削性能、高溫綜

18、合性能等。</p><p>　?。?）.按各種焊接方法的冶金特點(diǎn)選擇焊接材料</p><p>　　由于是小批量生產(chǎn)，屬于薄壁焊接，從經(jīng)濟(jì)性和焊接工藝特點(diǎn)方面分析選擇手工電弧焊比較適合，因此要求選用低氫性的堿性焊條（與酸性焊條相比，脫氧，脫硫比較完全，合金元素的過(guò)渡較多，氫含量較低）.另外，用堿性藥皮焊條焊制的焊縫金屬，其機(jī)械性能，尤其是低溫韌性要比酸性藥皮焊縫的焊縫金屬高得多</p&

19、gt;<p>　　（4）合理的經(jīng)濟(jì)性。在滿足上述性能外，應(yīng)選擇價(jià)格便宜的焊接材料，降低制造成本。</p><p><b>　　（二）電焊條的選擇</b></p><p>　?。?）.16MnR鋼焊條選用的焊條牌號(hào)及直徑。主要取決于材料性質(zhì)，焊件的厚度，接頭形式和焊接位置。主要依據(jù)熔敷金屬化學(xué)成分和母材相同或相近的原則，以滿足焊縫的耐腐蝕性能。選擇直流反接

20、法焊接，采用低氫堿性焊條J427，其熔敷金屬具有優(yōu)良的力學(xué)性能和抗裂性能，低溫沖擊韌性好，熔渣流動(dòng)性，其工藝性較好，能全位置焊，焊縫金屬抗裂性能和機(jī)械性能較好，適用于焊接重要結(jié)構(gòu)件，受壓容量16MnR及中碳鋼及低合金鋼重要構(gòu)件。低氫鈉型藥皮，直流焊縫金屬抗拉強(qiáng)度不低于420Mpa。</p><p>　　堿性焊條 藥皮中含有較多的大理石、螢石，并有較多的鐵合金作為脫氧劑和合金劑。這種藥皮有足夠的脫氧性。堿性焊條

21、與酸性焊條相比，保護(hù)氣體中含氫很少，因此又稱為低氫型焊條，主要用于重要結(jié)構(gòu)的焊接。 目前廣泛應(yīng)用的電焊條是一根外表涂有藥皮的鋼絲。鋼絲的作用：一是傳導(dǎo)電流，產(chǎn)生電弧;二是本身熔化形成焊縫中的填充金屬。焊條藥皮的作用是提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，保護(hù)焊接熔池，使焊縫金屬脫氧、去硫、去磷，改善焊接工藝性能等。</p><p>　?。?）.焊絲和焊劑的選擇</p><p>　　焊劑一般選用HJ350，

22、焊絲一般選用HJ101 直徑 3.2mm</p><p>　　五.在制造過(guò)程中所選用的焊接方法</p><p>　　選擇原則：根據(jù)被焊材料、接頭厚度、焊縫位置、坡口形式和經(jīng)濟(jì)性，選擇手工電弧焊</p><p>　?。ㄒ唬? 手工電弧焊的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　手工電弧焊通常指采用藥皮焊條的手工焊接法. 手工電弧焊是利用產(chǎn)生于焊條和工

23、件之間的電弧熱來(lái)熔化焊條和母材，形成連接被焊工件的焊接接頭.這種焊接方法具有如下工藝特點(diǎn)：</p><p><b>　　a).設(shè)備簡(jiǎn)單</b></p><p><b>　　b）工藝靈活</b></p><p>　　c）.對(duì)工作場(chǎng)地?zé)o特殊要求</p><p>　　d)在任何位置都可以進(jìn)行焊接</

24、p><p>　　e）對(duì)各種鋼材的適應(yīng)性強(qiáng)</p><p>　　f)焊縫金屬的性能優(yōu)良，特別是低溫沖擊韌性相當(dāng)高</p><p>　　g）藥皮焊條的品種齊全，可按技術(shù)條件規(guī)定的要求選擇與母材性能相配的焊接變形</p><p>　　h）容易控制形狀復(fù)雜工件的焊接變形</p><p>　　缺點(diǎn)：實(shí)用的電流范圍較窄，焊條熔敷速度較

25、低，加之焊條長(zhǎng)度是固定的（450mm以下），焊接長(zhǎng)焊縫時(shí)需不斷的更換焊條，這就增加了焊接輔助時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率。</p><p>　?。ǘ┦止る娀『傅墓ぷ髟?lt;/p><p>　　（1）.手工電弧焊的形成過(guò)程 手工電弧焊亦稱焊條電弧焊是利用焊條和焊件之間的電弧熱使金屬和母材熔化形成焊縫的一種焊接方法。在兩個(gè)電極之

26、間的氣體介質(zhì)中，強(qiáng)烈而持久的氣體放電現(xiàn)象稱為電弧。而發(fā)生在焊接電極與工件間隙電離后放電稱之為焊接電弧。焊接電弧從實(shí)質(zhì)上看是氣體導(dǎo)電，把電能轉(zhuǎn)化成熱能、機(jī)械能和光能。其中熱能和機(jī)械能被用來(lái)熔化金屬，形成焊接接頭。光能就得靠勞動(dòng)保護(hù)來(lái)加以防護(hù)。如圖1所示，焊接過(guò)程中，在電弧高熱作用下，焊條和被焊金屬局部熔化。由于電弧的吹力作用，在被焊金屬上形成了一個(gè)橢圓形充滿液體金屬的凹坑，這個(gè)凹坑稱為熔池。同時(shí)熔化了的焊條金屬向熔池過(guò)渡。焊條藥皮熔化過(guò)程

27、中產(chǎn)生一定量的保護(hù)氣體和液態(tài)熔渣。產(chǎn)生的氣 體充滿在電弧和熔池周圍，起 隔絕大氣的作用。液態(tài)熔渣浮 圖1 </p><p>　　圖2 手工電弧焊主回路示意圖&l

28、t;/p><p>　　1―電焊機(jī) 2―軟電纜 3―焊鉗 4―焊條 5―電弧 6―工件 7―地線</p><p>　?。?）.影響焊接電弧穩(wěn)定的因素</p><p>　　實(shí)際生產(chǎn)中，焊接電弧可能由于各種原因而發(fā)生燃燒不穩(wěn)定的現(xiàn)象，如電弧經(jīng)常間斷，不能連續(xù)燃燒，電弧偏離焊條軸線方向或電弧搖擺不穩(wěn)等。而焊接電弧能否穩(wěn)定，直接影響到焊接質(zhì)量的優(yōu)劣和焊接過(guò)程的正常進(jìn)行。</

29、p><p>　　影響電弧穩(wěn)定的因素，除操作者技術(shù)不熟練外，大致可歸為以下幾個(gè)方面。</p><p>　?、?焊接電源的種類、極性及性能的影響。一般來(lái)說(shuō)，用直流焊機(jī)比用交流焊機(jī)電弧穩(wěn)定，反接比正接電弧穩(wěn)定，空載電壓較高的焊機(jī)較之空載電壓較低的焊機(jī)電弧穩(wěn)定。</p><p>　?、?焊條藥皮的影響。藥皮中含有易電離的元素，如鉀、鈉、鈣和它們的化合物越多，電弧穩(wěn)定性越好。含有

30、難于電離的物質(zhì)，如氟的化合物越多，電弧穩(wěn)定性就越差。</p><p>　　此外，焊條藥皮偏心，熔點(diǎn)過(guò)高和焊條保存不好，造成藥皮局部脫落等都會(huì)造成電弧不穩(wěn)。</p><p>　?、?焊接區(qū)清潔度和氣流影響。焊接區(qū)若油漆、油脂、水分及污物過(guò)多時(shí)，會(huì)影響電弧的穩(wěn)定性。在風(fēng)較大的情況下露天作業(yè)，或在氣流速度大的管道中焊接，氣流能把電弧吹偏而拉長(zhǎng)，也會(huì)降低電弧的穩(wěn)定性。</p><

31、;p>　　④.磁偏吹的影響。在焊接時(shí)，會(huì)發(fā)生電弧不能保持在焊條軸線方向，而偏向一邊，這種現(xiàn)象稱為電弧的偏吹。</p><p>　　引起電弧偏吹原因除焊條偏心，電弧周圍氣流影響外，在采用直流電焊接時(shí)，還會(huì)發(fā)生因焊接電流磁場(chǎng)所引起的磁偏吹。磁偏吹使焊工難以掌握，電弧對(duì)接縫處的集中加熱，使焊縫焊偏，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電弧熄滅。</p><p>　　引起磁偏吹的根本原因是由于電磁周圍磁場(chǎng)分布不均勻所

32、致。造成磁場(chǎng)不均勻有兩方面：一種是焊接電纜接在焊件的一側(cè)，焊接電流只從焊件的一邊流過(guò)；另一種是在靠近直流電弧的地方有較大的鐵磁物體存在時(shí)，引起電弧兩側(cè)磁場(chǎng)分布不均勻。在焊接過(guò)程中，可采用短弧、調(diào)整焊條傾角(將焊條朝著偏吹方向傾斜)或選擇恰當(dāng)?shù)慕泳€部位等措施來(lái)克服磁偏吹。</p><p>　　（三）.對(duì)焊接設(shè)備的基本要求</p><p>　?。?）．對(duì)電源靜特性的要求</p>

33、<p>　　弧焊電源在規(guī)定運(yùn)行范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出電流和輸出電壓間的關(guān)系，稱為電源靜(或外)特性，一般分下降特性和平特性兩類。如圖3所示。</p><p>　　下降特性有三種：陡降(恒流)特性，適于鎢極氬弧焊和等離子弧焊，在電弧電壓(弧長(zhǎng))變化時(shí)電流幾乎不變；曲線緩降特性，適于一般手弧焊和埋弧焊，電壓(弧長(zhǎng))變化時(shí)電流也變化，但變化不大；近直線緩降特性，適于粗絲CO，焊和一般手弧焊、埋弧焊，特別適于立焊和仰焊

34、。</p><p>　　平特性有兩種：平或稍下降的外特性，適于等速送絲的粗絲氣體保護(hù)焊；上升特性，適于等速送絲的細(xì)絲氣保焊。對(duì)平特性電源，弧長(zhǎng)變化電壓變化極小而電流變化顯著，加強(qiáng)電弧自調(diào)節(jié)作用，保持焊接規(guī)范穩(wěn)定。</p><p>　　電源外特性曲線和電弧靜特性曲線的交點(diǎn)才是電弧燃燒工作點(diǎn)。在電流、電壓偏離工作點(diǎn)時(shí)能自動(dòng)修正回復(fù)到原工作點(diǎn)的才是穩(wěn)定工作點(diǎn)。</p><p&

35、gt;　?。?）．對(duì)電源動(dòng)特性要求</p><p>　　電源對(duì)負(fù)載狀態(tài)突然變化的反應(yīng)能力，即焊接電源適應(yīng)焊接電弧變化的特性稱為電源的動(dòng)特性。電弧的引燃和燃燒看起來(lái)很簡(jiǎn)單，實(shí)際上在引弧和電弧燃燒的過(guò)程中發(fā)生了許多眼睛看不出的變化。例如，焊條電弧焊時(shí)，焊條與工件相碰，焊接電源要迅速提供合適的短路電流；焊條抬起時(shí)，焊接電源要很快達(dá)到空載電壓。焊接時(shí)，熔滴從焊條過(guò)渡到熔池，也頻繁地發(fā)生上述的短路和重新引弧的過(guò)程。如果焊接

36、電源輸出的電流和電壓不能很快地適應(yīng)電弧焊這些過(guò)程中的變化，電弧就不能穩(wěn)定燃燒甚至熄滅。</p><p>　　因此說(shuō)，動(dòng)特性好的電源，按弧長(zhǎng)的變化能很快地提供所需要的電流與電壓，使電弧從一個(gè)穩(wěn)定工作點(diǎn)過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定工作點(diǎn)；電源的動(dòng)特性好時(shí)，引弧容易，即使弧長(zhǎng)有變化，電弧仍能穩(wěn)定燃燒，焊接飛濺小，焊縫成形好。</p><p>　?。?）．對(duì)電源空載電壓的要求</p><p

37、>　　為保證順利引弧和電弧穩(wěn)定，要求電源有較高的空載電壓，一般選U空≥(1．5～2．4)U工。但為保障焊工和焊機(jī)容量設(shè)計(jì)不太大，希望U空盡量低，一般不超過(guò)100V</p><p>　?。?）.寬的調(diào)節(jié)范圍</p><p>　　為滿足各種形狀和不同厚度焊件焊接的工藝要求，焊接電源必須具有較寬的焊接電流調(diào)節(jié)范圍.在手工電弧焊電源中，焊接電流是以改變外特性曲線的形狀來(lái)調(diào)節(jié)的.各種不同形狀的

38、外特性曲線與電弧靜特性曲線相交，得到一系列穩(wěn)定的工作點(diǎn)，即獲得了數(shù)值不同的焊接電流。在直流弧焊電源中，焊接電流一般通過(guò)改變勵(lì)磁繞組的電流大小來(lái)調(diào)節(jié)。</p><p>　?。ㄋ模?弧焊電源的選用</p><p>　　焊接電源的特性對(duì)焊接質(zhì)量起著相當(dāng)重要的作用，同時(shí)它也關(guān)系到焊接工程的生產(chǎn)成本。因此，必須合理的選擇焊接電源，并應(yīng)考慮下列因素：</p><p>　?、?所

39、焊產(chǎn)品的質(zhì)量要求；</p><p>　　②.所焊鋼材的特性；</p><p>　?、?所使用要的類型；</p><p>　?、?可能采用的焊接電流范圍</p><p>　?、?所要求的生產(chǎn)效率</p><p><b>　　⑥.焊接電源的價(jià)格</b></p><p>　?。?

40、）. 電源 在壓力容器制造中，對(duì)受壓部件焊縫的質(zhì)量和性能提出了較高要求.一般均采用低氫堿性藥皮焊條，在這種情況下，就必須選用直流電源。為了引燃電弧和保持電弧穩(wěn)定，保證正常地焊接，電源必須滿足以下基本要求：</p><p>　?、?空載電壓值應(yīng)保證順利地引燃電弧。</p><p>　?、?焊接電流應(yīng)可調(diào)，以滿足焊接不同材料、厚度的工件所需要電流的大小。</p><p>

41、;<b>　　③.保證工作安全。</b></p><p>　　（2）. 旋轉(zhuǎn)式直流電弧機(jī) 如圖3所示，是常用的ZGX-300型旋轉(zhuǎn)式直流電焊機(jī)。它是由一個(gè)三相電動(dòng)機(jī)和一個(gè)結(jié)構(gòu)特殊的直流發(fā)電機(jī)組成。由交流電路供電，使電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)電樞旋轉(zhuǎn)發(fā)出直流電，供焊接使用。這種直流焊接發(fā)電機(jī)按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為裂極式和差復(fù)極式及極間去磁式等形式。它是利用磁通和電樞反應(yīng)的相互作用，獲得下降式的外特性，使電焊電

42、流可在較大范圍內(nèi)均勻調(diào)節(jié)，以滿足焊接工藝的要求。</p><p>　　圖4 ZXG-300型旋轉(zhuǎn)式直流電焊機(jī)</p><p>　　a)外形圖 b)原理圖</p><p>　　這種電焊機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：電弧穩(wěn)定性較高，觸電危險(xiǎn)性小</p><p>　　（五）. 手工電弧焊的焊接工藝</p><p>　　1.焊接工藝參數(shù)

43、的選擇 </p><p>　　手工電弧焊的焊接工藝參數(shù)主要有焊條直徑、焊接電流、焊接層數(shù)、電源種類及極性等。其中最準(zhǔn)要的參數(shù)是焊接電流和焊接速度，因?yàn)檫@兩個(gè)參數(shù)決定了焊接過(guò)程的線能量，也決定了焊縫金屬的性能。</p><p><b>　?。?）．焊條直徑 </b></p><p>　　焊條直徑的選擇主要取決于焊件厚度、接頭形式、焊縫位置和焊

44、接層數(shù)及容許的輸入熱量等因素。當(dāng)然，焊接效率也是選擇焊條直徑的主要依據(jù)，因?yàn)槿魏我环N實(shí)用的焊接工藝總是力求在保證焊縫質(zhì)量的前提下，盡可能的提高焊接速度以獲得最好的經(jīng)濟(jì)效益。在一般情況下，開(kāi)坡口多層焊時(shí)，為了防止產(chǎn)生未焊透的缺陷，首層用Φ3．2mm焊條，其他各層用直徑較大的焊條。立、仰或橫焊，使用焊條直徑不宜大于Φ4．0mm，以便形成較小的熔池，減少熔化金屬下淌的可能性。焊接中碳鋼或普通低合金鋼時(shí)，焊條直徑應(yīng)適當(dāng)比焊接低碳鋼時(shí)要小一些。&

45、lt;/p><p>　　焊條直徑規(guī)格為：1．6mm，2．5mm，3．2mm，5．0mm、5．8mm等。</p><p>　　根據(jù)被焊工件的厚度，焊條直徑按表1-1進(jìn)行選擇。</p><p>　　焊條直徑的選擇如下表</p><p>　?。?）．焊接電流選擇</p><p>　　由于使用低氫堿性焊條，必須以直流反接法焊接，其

46、特點(diǎn)是電弧的熱量集中與母材，故熔深大，不易產(chǎn)生熔合區(qū)的缺陷其優(yōu)點(diǎn)是焊接電弧較穩(wěn)定，飛濺較小。</p><p>　　焊接電流對(duì)焊接過(guò)程焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率的影響見(jiàn)表1-2。</p><p>　　焊接電流是手工電弧焊中最主要的規(guī)范參數(shù)之一。焊接電流的過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響焊接質(zhì)量和效率，所以其選擇應(yīng)根據(jù)焊條的類型、直徑、焊件的厚度、接頭形式、焊縫空間位置等因素來(lái)考慮，其中焊條直徑和焊縫空間位置最為關(guān)鍵

47、。在一般鋼結(jié)構(gòu)的焊接中，焊接電流大小與焊條直徑關(guān)系可用以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行試選：</p><p>　　I=（30~50）d (1-1)</p><p>　　式中 I ——焊接電流(A)； d ——焊條直徑(mm)。</p><p>　　30~50為系數(shù)。它由焊條性質(zhì)決定，如不銹

48、鋼焊條電阻較大，易過(guò)熱發(fā)紅應(yīng)取較低的系數(shù)。其次也應(yīng)考慮焊接位置，立焊時(shí)，電流應(yīng)比平焊時(shí)小15％～20％；橫焊和仰焊時(shí)，電流應(yīng)比平焊電流小10％～15％。</p><p>　　焊條直徑與焊接電流的關(guān)系如下：</p><p>　　表1-3 焊接電流的選擇 </p><p><b>　?。?）．電弧電壓</b></p><p&g

49、t;　　根據(jù)電源特性，由焊接電流決定相應(yīng)的電弧電壓。此外，電弧電壓還與電弧長(zhǎng)有關(guān)。弧長(zhǎng)是指從熔化的焊條端部到熔池表面的距離。手工電弧焊時(shí)掌握合適的弧長(zhǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)的焊縫是相當(dāng)重要的?？s短電弧長(zhǎng)度，可提高焊接電流，增加熔敷速度。拉長(zhǎng)電弧長(zhǎng)度會(huì)減小電弧的挺度，增大電弧熱量的散失，加劇熔化金屬的飛濺，降低熔敷率，且容易引起咬邊，未焊透等缺陷。在某些情況下，甚至?xí)驗(yàn)楸Ｗo(hù)不良而形成氣孔。因此，在焊接時(shí)，在保證不短路的情況下，力求采用短弧。通常，弧長(zhǎng)應(yīng)

50、略小于焊條芯直徑，在使用低氫堿性焊條時(shí)，應(yīng)盡量縮短電弧.當(dāng)電弧出現(xiàn)偏吹時(shí)，也可以用壓低電弧的辦法來(lái)減少偏吹。焊接過(guò)程中，要求電弧長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，否則出現(xiàn)電弧燃燒不穩(wěn)定的現(xiàn)象。一般要求電弧長(zhǎng)小于或等于焊條直徑，即短弧焊。</p><p>　　使用低氫堿性焊條時(shí)，電弧電壓應(yīng)控制在20-22V</p><p>　　電弧電壓對(duì)焊縫質(zhì)量的影響以及防止措施見(jiàn)表1-4。</p><p&

51、gt;　?。?）.焊接速度 就是焊條沿焊接方向移動(dòng)的速度。合適的焊接速度主要取決于焊條的熔化速度、所要求的焊縫尺寸、接縫的裝配質(zhì)量和焊接位置等。焊接速度對(duì)焊縫的外觀有直接的影響。較大的焊接速度可以獲得較高的焊接生產(chǎn)率，但是，焊接速度過(guò)大，會(huì)造成咬邊、未焊透、氣孔等缺陷；而過(guò)慢的焊接速度，又會(huì)造成熔池滿溢、夾渣、未熔合等缺陷。此外，焊接速度對(duì)焊縫及熱影響區(qū)的組織和性能有一定的影響。對(duì)于不同的鋼材，焊接速度還應(yīng)與焊接電流和電弧電壓有合適的

52、匹配，以便有一個(gè)合適的線能量。對(duì)于16MnR鋼焊接時(shí)，為避免焊接熱影響區(qū)性能的惡化，通常采用焊速較高的窄焊道技術(shù)。在這種情況下，焊接速度應(yīng)保證熔池直徑約等于所用焊條直徑的2-3倍。</p><p><b>　　（5）．焊接層數(shù)</b></p><p>　　多層多道焊有利于提高焊接接頭的塑性和韌性，焊接層數(shù)應(yīng)視焊件的厚度而定。除薄板外，一般都采用多層焊。焊接層數(shù)過(guò)少，每

53、層焊縫的厚度過(guò)大，對(duì)焊縫金屬的塑性有不利的影響。除了低碳鋼對(duì)焊接層數(shù)不敏感外，其他鋼種都希望采用多層多道無(wú)擺動(dòng)法焊接，每層增高不得大于4mm。</p><p>　?。?）．電源種類及極性</p><p>　　直流電源由于電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊接質(zhì)量好，一般用在重要的焊接結(jié)構(gòu)或厚板大剛度結(jié)構(gòu)上。其他情況下，應(yīng)首先考慮交流電焊機(jī)。</p><p>　　根據(jù)焊條的形式和焊接

54、特點(diǎn)的不同，利用電弧中的陽(yáng)極溫度比陰極高的特點(diǎn)，選用不同的極性來(lái)焊接各種不同的構(gòu)件。</p><p>　　極性選擇原則：堿性焊條常采用直流反接(工件接負(fù)極)，否則，電弧燃燒不穩(wěn)定， 飛濺嚴(yán)重，噪聲大鋼材的可焊性。</p><p>　　各種鋼材焊接性能的差異是用可焊性來(lái)表示的。鋼材的可焊性是指在適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和工作條件下，材料易于焊接和滿足結(jié)構(gòu)性能的程度。一般可焊性具體表現(xiàn)在下述幾個(gè)方

55、面： </p><p>　　①焊接作業(yè)要容易； </p><p>　?、诤附訒r(shí)不發(fā)生裂紋和其他有害缺陷； </p><p>　?、勰覆暮秃附咏宇^的機(jī)械、化學(xué)和物理性能好； </p><p>　?、苣覆牡娜笨陧g性優(yōu)良； </p><p>　　⑤焊接接頭有足夠的塑性和韌性。</p><p><

56、b>　?。?）. 熱輸入 </b></p><p>　　熔焊時(shí),由焊接能源輸入給單位長(zhǎng)度焊縫上的熱量稱為熱輸入。其計(jì)算公式如下：                    Q=NLU/u式中 

57、60; Q——單位長(zhǎng)度焊縫的熱輸入 (J／cm)       I——焊接電流 (A) ；       U——電弧電壓 (V) ；       u——焊接速度 (cm／s)       n——熱

58、效率系數(shù)，焊條電弧焊為 0.7～0.8。     熱輸入對(duì)低碳鋼焊接接頭性能的影響不大，因此，對(duì)于低碳鋼焊條電弧焊—一般不規(guī)定熱輸入。對(duì)于低合金鋼和不銹鋼等鋼種，熱輸入太大時(shí)，接頭性能可能降低：熱輸入太小時(shí)，有的鋼種焊接時(shí)可能產(chǎn)生裂紋。因此，焊接工藝規(guī)定熱輸入。焊接電流和熱輸入規(guī)定之后，焊條電弧焊的電弧電壓和焊接速度就間接地大致確定了。     一般要通

59、過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定既可不產(chǎn)生焊接裂紋、又能保證接頭性能合格的熱輸入范圍。允許的熱輸入范圍越大，越便于焊接操作。</p><p><b>　　2. 焊接操作技術(shù)</b></p><p>　　手工電弧焊的操作技術(shù)對(duì)焊縫的質(zhì)量起決定性的作用。其內(nèi)容包括引弧、收弧、運(yùn)條方式、焊條傾角和焊道接頭方法等。</p><p>　　引弧方法 有劃擦法和碰擊法兩種

60、。劃擦法比較容易掌握，但會(huì)經(jīng)常擦傷坡口以外的殼體表面。因此在壓力容器焊接中，對(duì)引弧部位都有嚴(yán)格的要求，決不能在任意的殼體非焊接部位引弧，特別是低合金鋼，引弧坑是殼體表面微裂紋的起源地，引弧必須在坡口內(nèi)壁或前層焊道上引弧，引弧點(diǎn)必須被電弧完全重熔。碰擊引弧法難掌握，但容易滿足以上要求。</p><p>　　收弧方法 焊接末端收弧時(shí)，不應(yīng)突然熄滅電弧，應(yīng)將焊條停止前移維持一段時(shí)間，以填滿弧坑。</p>

61、;<p>　　運(yùn)條方式 最常用的運(yùn)條方式是以焊縫軸線為中心的對(duì)稱橫向擺動(dòng)。擺動(dòng)速度和寬度取決于所要求的焊縫形狀和尺寸，而運(yùn)條方式采用不擺動(dòng)或擺幅較小的運(yùn)行方式。</p><p>　　焊條傾角 分為前傾角（焊條相對(duì)于焊接方向的傾角）和側(cè)傾角（焊條相對(duì)于焊件平面的傾角）。本次要用的焊條傾角如表1-5</p><p>　　表1-5 焊條傾角</

62、p><p>　　六.手工電弧焊操作規(guī)程</p><p>　　分析研究焊接發(fā)生事故的原因表明，焊接設(shè)備和工具的缺陷以及操作失誤是兩大主要原因，因此，建立和執(zhí)行必要的安全操作規(guī)程是保障焊工安全與健康、促進(jìn)安全生產(chǎn)的一項(xiàng)重要措施。考慮到操作過(guò)程的連續(xù)性以及安全問(wèn)題也就是技術(shù)問(wèn)題的原則，故將焊接安全與技術(shù)操作規(guī)程集中在一起講述。</p><p><b>　　1．準(zhǔn)備工

63、作</b></p><p>　　(1)熟悉構(gòu)件的焊接工藝、焊縫尺寸要求，選擇施焊方法。</p><p>　　(2)準(zhǔn)備好工具及防護(hù)用品，檢查調(diào)整設(shè)備，使其導(dǎo)線、電纜接觸良好，如有漏電之處，應(yīng)立即拉下電源開(kāi)關(guān)，通知電工修理。焊鉗應(yīng)絕緣可靠，禁止私自觸動(dòng)。</p><p>　　(3)檢查施焊工地零件堆放是否安全，施焊件支撐是否可靠平穩(wěn)。</p>

64、<p>　　(4)焊縫組對(duì)間隙和坡口形式尺寸應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣要求，若圖樣無(wú)要求，在板厚小于或等于6mm時(shí)，焊縫間隙不大于2mm，板厚大于6mm，焊縫間隙不大于3mm。</p><p>　　(5)清除焊縫邊緣左右10mm范圍內(nèi)油、銹、水分等污物。對(duì)于鑄鋼件，應(yīng)將焊接處的砂子、氧化物清理干凈，露出金屬光澤。</p><p>　　(6)調(diào)整好焊接規(guī)范，盡量采用水平和船形位置施焊。<

65、;/p><p>　　(7)電焊機(jī)禁止放置在高溫場(chǎng)所和潮濕地方。</p><p>　　(8)工作地點(diǎn)周圍不得有易燃易爆物品，并要離開(kāi)乙炔瓶和氧氣瓶5m以上。</p><p>　　(9)焊機(jī)要求有可靠而牢固的接地或接零。</p><p><b>　　2．安全技術(shù)</b></p><p>　　(1)在下雨、

66、下雪時(shí)，不得露天施焊。</p><p>　　(2)在高處作業(yè)時(shí)，焊接電纜不準(zhǔn)放在電焊機(jī)上，橫跨道路的焊接電纜必須裝在鐵管內(nèi)防止被壓破漏電。事先檢查周圍有無(wú)易燃易爆物品，操作者必須系好安全帶。</p><p>　　(3)嚴(yán)禁將焊接電纜與氣焊的膠管混在一起。</p><p>　　(4)二次電纜不易過(guò)長(zhǎng)，一般應(yīng)根據(jù)工作時(shí)的具體情況而定。焊接電纜截面積和允許焊接電流見(jiàn)表3-

67、6。</p><p>　　(5)在施焊過(guò)程中，當(dāng)電焊機(jī)發(fā)生故障而需要檢查電焊機(jī)時(shí)，必須切斷電源后才能進(jìn)行，禁止在通電情況下用手觸動(dòng)電焊機(jī)的任何部位，以免發(fā)生事故。</p><p>　　(6)在船艙內(nèi)焊接時(shí)，應(yīng)設(shè)法通風(fēng)或兩個(gè)人輪換工作。</p><p>　　(7)在容器內(nèi)焊接時(shí)，應(yīng)使用膠皮絕緣防護(hù)用具，并在附近安設(shè)一個(gè)電源開(kāi)關(guān)，由助手專門負(fù)責(zé)看管和監(jiān)護(hù)，同時(shí)要聽(tīng)從焊接

68、操作人員指示，隨時(shí)切斷電源。</p><p>　　(8)在焊接時(shí)，不可將工件拿在手中或用手扶著工件進(jìn)行焊接。</p><p>　　(9)連續(xù)焊接超過(guò)1h，應(yīng)檢查焊機(jī)電纜，如發(fā)熱溫度達(dá)到80℃，必須切斷電源。</p><p><b>　　七.焊前準(zhǔn)備</b></p><p>　　焊前準(zhǔn)備是指坡口的制備，接頭的裝配和焊接區(qū)域

69、的清理工作。特別是在不銹鋼（如16MnR）焊接時(shí)，焊前準(zhǔn)備工作是決定焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，必須加以重視部件的坡口應(yīng)采用等離子切割或機(jī)械加工方法制備，坡口保持平整不得有裂紋、分層、夾渣物等缺陷，手工電弧焊焊接區(qū)的寬度一般在20mm的范圍內(nèi)。對(duì)于16MnR鋼，坡口邊緣20mm處應(yīng)呈金屬光澤，不得有油脂、油漆、涂層等污物，是防止焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋的有效措施。另外，焊前必須采用丙酮，酒精等溶劑擦洗坡口表面。在壓力容器的焊接中，對(duì)焊前準(zhǔn)備提出了

70、較嚴(yán)格的要求。</p><p><b>　　八.焊接工藝參數(shù)</b></p><p>　　(1).預(yù)熱、中間熱處理及焊后熱處理 ：無(wú)（厚30mm以下的16MnR鋼焊接時(shí)，焊前不需預(yù)熱，焊后亦不做熱處理）</p><p>　　(2)消氫處理 不需要 （所謂消氫處理是指·焊后立即將焊縫加熱250～350℃溫保2～6小時(shí),其目的是使焊

71、縫中的擴(kuò)散氫逸出,減少含氫量,防止氫脆和氫裂.為防止接頭裂紋的產(chǎn)生一般采取在焊后立即進(jìn)行低溫后熱處理,可基本消除焊縫中的擴(kuò)散氫,保證接頭質(zhì)量,這種處理也稱為消氫處理.消氫處理溫度一般在300一350℃ 對(duì)于16MnR鋼厚度大于30mm就需要）</p><p>　　（3）焊接電參數(shù) 首先要保證接頭的熔透，無(wú)裂紋并獲得成型良好的焊縫，過(guò)高的熱輸入能降低接頭的韌性和強(qiáng)度，因此在保證層間良好熔合的前提下，采用盡可能低的