1、1乙炔气瓶焊接结构工艺课程设计前言乙 炔 瓶 是 一 种 储 处 和 运 输 乙 炔 的 容 器 。 乙炔瓶的使用要求要禁止敲击，碰撞，要轻拿轻放，在使用中不能随意进行拆封自行调节，否则不起回火防止的安全作用，不得靠近热源和电气设备；吊装、搬运时应使用专用夹具和防震的运输车，严禁用电磁起重机和链绳吊装搬运使用时要注意固定，防止倾倒，严禁卧放等，因此所以乙炔瓶的焊接必须要按照有关标准实施焊接。结构名称：乙炔气瓶（如下图）组成：瓶颈、易熔座、瓶体壁厚：10设计压力：6 MPa生产类型：大量生产21.选择乙炔气瓶材料1.1 钢瓶的材料要求用于制造钢瓶主体的材料，必须采用电炉或转炉冶炼的镇静钢，并具有
2、良好的成形和焊接性能。钢瓶主体应采用同一牌号的材料制作。与钢瓶主体焊接的所有零部件，必须采用与钢瓶主体材料的焊接性能相适应的材料。所采用的焊接材料焊成的焊接接头，其抗拉强度不得低于母材抗拉强度规定值的下限。材料（包括焊接材料）应符合相应技术标准的规定，并必须有质量合格证明书。1.2 钢瓶材料的化学成分钢瓶主体材料的化学成分（熔炼分析） ，应符合表 2 规定。对含有添加微量合金元素的钢材，其含量应符合表 3 规定。表 2化学元素 C Si Mn P S P+S不大于 0.20 0.45(0.60) 1.60 0.025 0.020 0.04注：（ ）内化学成分的材料适用于制造 V150L 的钢瓶
3、。表 3 单位为：质量百分数微量合金元素 Nb Ti V Nb+V不大于 0.08 0.20 0.20 0.2033.1 乙炔瓶筒体用的材料由表中可以看出 16MnR 钢的化学成分， 16MnR 的屈服点为 340mpa 的压力容器的专用钢，是我国压力容器行业用量最大的刚，具有良好的力学性能制造工艺性能。16MnR 焊接性良好可以满足乙炔气瓶的使用要求; 所以选择 16MnR 钢作为乙炔气瓶的用钢。2.确定焊缝位置有关锅炉、压力容器规程中对焊缝的数量和布置做了具体的规定（1）筒体拼接时，最短筒节的长度：对于中低压锅炉不应小于 300mm，对于高压锅炉不应小于 600mm；每节筒体，纵向焊缝的数
4、量：筒体内径i1800mm 时，拼接焊缝不多于 2 条，i1800mm 时，拼接焊缝不多于 3条；每节筒体两条纵焊缝中心线间的外圆弧长，对于中低压锅炉不应小于300mm，对于高压锅炉不应小于 600mm；相邻筒节的纵向焊缝应相互错开，两焊缝中心线间的外圆弧长不得小于钢板厚度的 3 倍，且不得小于 100mm。 （2）封头和管板应尽量用整块钢板制成。如必须拼接，封头、管板的内径i2200mm 时，拼接焊缝不多于 1 条，i2200mm 时，拼接焊缝不多于 2条；封头拼接焊缝离封头中心线距离应不超过 0.3i，并不得通过扳边人孔，且不得布置在人孔扳边圆弧上；管板上整条拼接焊缝不得布置在扳边圆弧上，
5、且不得通过扳边孔；由中心圆板和扇形板组成的凸形封头，焊缝的方向只允许是径向和环向的。径向焊缝之间的最小距离应不小于壁厚的 3 倍，且不小于100mm。 4（3）受压元件主要焊缝及其邻近区域，应避免焊接零件。如不能避免时，焊接零件的焊缝可穿过主要焊缝，而不要在焊缝及其邻近区域中止。 （4）开孔、焊缝和转角要错开。开孔边缘与焊缝的距离应不小于开孔处实际壁厚的 3 倍，且不小于 100mm。在凸形封头上开孔时，孔的边缘与封头周边间的投影距离应不小于封头外径的 10。开孔及焊缝不允许布置在部件转角处或扳边圆弧上，并应离开一定距离。现有两种焊缝的布置如下图所示：由于具体情况的限制，a 方案的制造难度太大
6、。特别是封头和筒体形成一个整体制造起来更麻烦，制造出来强度也是达不到要求的。b 方案虽然焊缝较多但比较适合现实条件，经过比较和具体的情况分析 b 方案比 a 方案好。53 设计接头形式3.1 常用的焊接接头对接接头、T 形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头、锁底对接接头等。3.2 接接头的基本类型焊压力容器的 A，B 类接头均采用全焊透的对接接头。对接接头的坡口形式分为v 型坡口，x 形坡口，等数种，应根据筒体或封头的厚度，压力的高低介质的特性及操作工况选择合适的坡口形式。因此在筒体上采用对接接头，受力较好，焊接方便。筒体与瓶颈，筒体与易容做之间采用搭
7、接接头。符合实际情况。64.坡口的设计原则 4.1 常见的集中坡口形式图14-2 坡口的基本形式特例：一般接头应开设坡口，而搭接接头无需开坡口即可焊接。J型U型单边V型V型I型坡口的形式和尺寸主要根据钢结构的板厚、选用的焊接方法、焊接位置和焊接工艺等来选择和设计。 1) 焊缝中填充的材料少；2) 具有好的可焊性；3) 坡口的形状应容易加工；4) 便于调整焊接变形。 .坡口表面要保持光顺2.要注意正反面，不要把坡口开反3.对与因开坡口产生的切割缺陷要及时的进行处理一般情况下，焊条电弧焊焊接 6mm 厚度的焊件和自动焊焊接 14mm 以下厚度的焊件时，可以不开坡口就可以得到合格的焊缝，但板间要留有
8、一定的间隙，以保证熔敷金属填满熔池，确保焊透。 钢板超过上述厚度时，电弧不能熔透钢板，应考虑开坡口。由于焊条电弧焊的板厚为 10mm，所以要开坡口。筒体与筒体之间的接头开 v形坡口。可以保证焊透，冶炼反应，放在气孔夹杂的生成。而筒体与瓶颈之间开单边 V 形。筒体与易容座之间不需开坡口。75 瓶颈、易熔座与瓶体的焊缝采用焊接方法及焊接材料 焊接材料用 16MnR，焊接方法为手工焊。预热管材壁厚10mm 时需预热至 150200，板材厚度10mm 时需预热至 100150焊条 焊条型号 焊接电源 烘干J502 E5003 交直流两用 100左右烘干 1 小时J507 E5015 直流反接 350左
9、右烘干 1 小时J506 E5016 交流或直流反接 350左右烘干 1 小时，(mm) 焊条 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0J502 4070 6090 90120 140180 170210手工电弧焊 焊接电流（ A） J507/J506 4070 6090 90120 140180 170210焊接电源 直流正接焊接氩弧焊焊丝 TIG-J50(TG50Re、TG50、H08MnA 、H08MnSi 等)温度()600650壁厚(mm)12.5 12.525 2537.5 37.550 5075 75100焊后热处恒温时间1.5h 2h 2.25h 2.5h8理壁 厚 28mm 的
10、 构 件 焊 后 需 要 进 行 热 处 理 。备注1 J422 用 于 一 般 结 构 的 焊 接 ； J507/J506 用 于 焊 接 动 载 荷 、复 杂 和 厚 板 结 构 、 重 要 受 压 容 器 以 及 低 温 下 的 焊 接 。2 焊 前 必 须 严 格 清 理 焊 件 及 其 坡 口 表 面 的 铁 锈 、 油 污 、 水 份 等 。3 当 采 用 钨 极 氩 弧 焊 ， 预 热 温 度 可 按 下 限 温 度 降 低 50 。4 施 焊 过 程 中 ， 层 间 温 度 应 不 低 于 预 热 温 度 的 下 限 ， 且 不 高 于400 。5 使 用 低 氢 型 焊 条
11、时 要 短 弧 操 作 ， 以 窄 旱 道 为 宜 。因此选择焊条 J507，直流反接，焊条直径 3.2mm，焊接电流 90120A。6 筒体上的环焊缝和纵焊缝采用的焊接方法和焊接材料。焊接方法采用埋弧焊16MnR 的埋弧焊在选择焊接材料时，处了要考虑接头与木材等强度外，还要考虑焊接接头有足够的塑性和韧性。焊材选配的方案：选用低合金焊丝 H10MnSi 配用中锰中硅焊剂 HJ350。按照上述焊接方法和焊接材料焊缝质量基本可以得到保证。焊丝直径 5mm，焊接电流600-750A，电弧电压 35-40v。97 设计工艺过程和编制焊接工艺卡片。7.1 设计工艺过程7.1.1 生产准备和原材料处理生产
12、组织准备1、熟悉产品施工图样2、进行工艺分析，编制工艺技术文件，并制定质量保证和安全管理文件3、材料（板材、型材、铸件、锻件、焊材、其他辅助材料等）准备4、生产设备、设施和工夹量具等的调配、安置和检修材料预处理1、原材料复检验收-分类储存 -发放2、材料预处理：钢材的矫平、矫直-表面处理（除锈、油污、氧化皮清理、涂防护导电漆 等）-预落料 等7.1.2 基本元件加工划线、放样、下料剪切、冲裁、热切割（气割、等离子弧切割） 、数控切割等冷热成形加工弯曲、拉伸、压制成形等边缘加工边缘机械加工、坡口加工（机械切割或热切割） 、焊前坡口清理 等107.1.3 装配与焊接装配将基本元件-按产品图样要求-
13、 进行组合拼装（固定成组件、部件 或结构整体 ）的过程基本元件（零件）划线、定位、夹紧、测量组件组件（零件） 分部件装配部件部件（组件） 总装配结构整件焊接将装配好的结构通过焊接-形成牢固整体 的过程焊接方法焊接工艺参数 焊接热参数焊接顺序焊接过程控制装配和焊接相辅相成（1）是焊接结构生产工艺过程中的核心环节（2）是两个既独立又密切相关的加工工序(3)复杂焊接结构生产可能交叉进行多次装配和焊接才完成7.1.4 质量检验、修整处理质量检验整体结构质量：结构的几何尺寸、形状和性能焊缝质量： 与结构的强度和安全相关，如无损检测等强度评定：压力试验、气密性实验等，断裂评定：防脆断、防疲劳评定等修整处理
14、变形矫正：手工矫正、机械矫正、火焰矫正热处理： 焊后热处理，整体或局部热处理除应力缺陷修整：焊接缺陷等清洗防护、外观处理：除锈、氧化皮清理、酸洗、抛光、油漆防护等117.2.1 筒体加工工艺过程卡筒体加工工艺过程卡 产品名称筒体 部件名称工序 工序名称 工序内容车间 工艺装备及设备 辅助设备0 检验 材料应符合国家标准检验1 划线 号料.划线 划线2 切割下料 按划线下料 下料 等离子切割机3 刨边 按图样刨边 机加 刨边机4 成形 卷边成形 成形 卷边机5 焊接 焊件和试板组对，按焊接工艺焊接 自动焊 焊丝焊剂6 检验 按 GB3323标准进行射线探伤检验 射线探伤及设备127.2.2 封头
15、加工工艺过程卡封头加工工艺过程卡 产品名称 封头部件名称工序 工序名称工序内容 车间工艺装备及设备 辅助材料0 检验 材料应符合国家标准检验1 划线 号料.划线 划线2 切割下料按划线下料 下料 等离子切机割3 热压成形先处理氧化膜，在水压机一次成形成形 加热装置.水压机4 二次划线号料.划线.划出封头余量划线5 封头余量切割用氧化切割割去加工余量切割 封头余量切机6 热处理 消去残余应力 热处理 热处理加热炉7 检验 外观尺寸 检验137.2.3 筒体纵焊缝焊接工艺产品名称筒体 产品型号焊缝位置 筒体纵缝母材 16MnR 规格 10mm 电源极性电流 电压 焊接速度层次 焊接方法牌号 规格
16、311 埋弧焊焊剂HJ350.焊剂H10MnSi5mm 交流600-750A 35-40V25技术要求：1. 清除坡口两侧表面 20mm 的油污.锈蚀.尘土。2. 定位焊条选用 J5073. 纵焊缝与引弧板一端 30-50mm 内先用焊条电弧焊焊接。147.2.4 筒体环焊缝焊接工艺产品名称筒体 产品型号焊缝位置 筒体环缝母材 16MnR 规格 10mm 电源极性电流 电压 焊接速度层次 焊接方法牌号 规格 311 埋弧焊焊剂HJ350.焊剂H10MnSi5mm 交流600-750A 35-40V25技术要求：1.清除坡口两侧表面 20mm 的油污.锈蚀.尘土。2.定位焊条选用 J5073.纵
17、焊缝与引弧板一端 30-50mm 内先用焊条电弧焊焊接。157.2.5 瓶颈与筒体的焊接工艺产品名称筒体与瓶颈 产品规格焊缝位置母材 16MnR 规格 筒体 10mm. 瓶颈 4mm瓶颈与筒体的焊接层次 焊接方法 型号 规格 电源与极性焊接电流12焊条电弧焊焊条电弧焊J507J5073.2mm3.2mm直流反接直流反接90-120A90-120A技术要求及说明：1.清除坡口两侧表面 20mm 的油污.锈蚀.尘土。2.定位焊条选用 J5073.在筒体端部瓶嘴四周开 30度的 v 形坡口167.2.6 筒体与易熔座的焊接工艺产品名称筒体与易熔座产品型号 焊缝位置 筒体与易熔座角焊缝搭焊接母材 16
18、MnR 规格 筒体 10mm易熔座5mm电源及极性焊接电流层次 焊接方法 型号 规格 直流反接 90-120A1. 焊条电弧焊 J507 3.2mm17参考文献1. GB150 钢制压力容器2. JB/T 4731-2006 钢制卧式压力容器3. HG20580-1998 钢制化工容器设计基础规定4. HG/T 20592-2009 钢制管法兰5. HG 20582-1998 钢制压力容器强度计算规定6. GB/T 9252 气瓶疲劳试验方法7. GB/T 12137 气瓶气密性试验方法8. GB 15383 气瓶阀出气口连接型式和尺寸9. GB 17925 气瓶对接焊缝 X 射线实时成像检测10. JB/T 4730.16 承压设备无损检测
