焊接结构课程设计

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1、目录一：总体焊接结构分析21.外形结构分析22.焊缝布置及焊接次序分析23.焊接接头形式分析24.焊接可靠性分析25.焊缝的可焊到性分析3二：母材的选用与母材的焊接性分析31.母材的选用32.母材的焊接性3三：焊料分析9四：焊接方法选择101.埋弧焊的优点：112.埋弧焊的缺点：123.埋弧焊的冶金特点12五：接头坡口形式及尺寸与焊接工艺参数131.接头坡口形式及尺寸132.焊接工艺参数14六：焊接工艺卡片：1516一：总体焊接结构分析1.外形结构分析该容器为受内压的常温中压压力容器，圆柱段长（L）1600mm，直径（D）900m

2、，壁厚（t）8mm。由图可知，筒体两端焊有凸型封头，筒体及封头上均焊有连接管道，外接法兰盘连接管道。主要加工手段为焊接，此外还有冲压、卷弯、机加工等辅助工艺。2.焊缝布置及焊接次序分析根据焊接的基本原则，尽量减少焊缝数量和长度，尽量对称施焊。在两块U型钢板上使用线切割切出孔，分别焊接上接头及法兰盘。再将U型钢板对称焊接合体，得到筒体。在凸形封头上焊接管道接头及法兰盘，再与筒体焊合，内衬垫板，单面焊，双面成型。3.焊接接头形式分析综合考虑焊接原则，将该容器的焊缝分为以下几种：U型钢板与视镜孔及手孔接头的焊缝、U型钢板之间的焊缝、凸形

3、封头与管接头的焊缝、凸型接头与筒体之间的焊缝、法兰盘与接头之间的焊缝。其接头形式分别是：角接接头、对接接头、角接接头、对接接头。4.焊接可靠性分析该压力容器为中压容器，对焊缝要求较高。对焊接接头性能要求的总原则是等强度、等塑性、等韧性和等耐腐蚀性。结合压力容器的性质及要求，四个接头处焊缝质量最难保证，使用过程中最易出现问题。该接头处焊缝连续较多、应力集中、热输入大、热影响区大、焊16后易变形。焊接时应严格按照焊接参数及技术施焊，最大限度保证焊接质量、减少焊接变形。1.焊缝的可焊到性分析该容器尺寸不大，考虑到人进入其内焊接较为困难，

4、容器密封性要求高，故设计筒体为双U型钢板焊合而成，先焊接U型钢板上的接头，可实现双面焊接，保证焊接质量。凸形封头也能够双面焊接。两块U型钢板焊接及封头与筒体的焊接只能单面焊，采用单面焊双面成型的破口形式及焊接工艺。二：母材的选用与母材的焊接性分析1.母材的选用结合所给要求，容器受中等压力，采用应用广泛、具有良好焊接性能的低合金高强钢16MnR。2.母材的焊接性主要受压部分的材料为16MnR，属于低合金高强度钢。（1）16MnR的特性碳的含量在0.16%左右，屈服点等于343MPa（强度级别属于343MPa级）。其合金含量较少，焊接

5、性良好，焊前一般不必预热。但由于16MnR的淬硬倾向比碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。16MnR的化学成分16CSiMnPS≤0.200.20-0.551.20-1.60≤0.035≤0.03016MnR的力学性能板厚（mm）抗拉强度σb(MPa）屈服强度σs(MPa）伸长率（%）冲击韧性值αkv(J/cm2)冷弯试验180℃6-16510-640≥345≥21≥31d=2a＞16-36490-620≥325≥21≥31d=3a＞36-60470-600≥3

6、05≥21≥31d=3a＞60-100460-590≥285≥20≥31d=3a＞100-120450-580≥275≥20≥31d=3a（2）16MnR的焊接性分析16MnR属于低合金高强度钢，由以上分析可知其力学性能和加工工艺性能良好。这类钢的焊接性通常表现为两个方面的问题：一是焊接引起的各种缺陷，对这类钢来说主要是各类裂纹问题，二是焊接时材料性能的变化，对此来说主要是脆化问题。1)裂纹问题分为三类：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹。热裂纹：热轧钢一般含碳量较低，而含锰量较高，因此它们Mn/S比较大，具有良好的抗热裂纹性能。正常情况下

7、焊缝中不会出现热裂纹，但当材料成分不合格或有严重偏析，使碳、硫含量偏高，Mn/S比偏低，易出现热裂纹。锰在钢中可与硫形成MnS，减少了硫的有害影响，增强了钢的抗热裂性能。增大焊缝成形系数，减少母材在焊缝中的熔合比都能防止热裂纹的产生。冷裂纹：钢材冷裂纹主要取决于钢材的淬硬倾向，而钢材的淬硬16倾向又主要取决于它的化学成分。热轧钢由于含有少量合金元素，其碳当量比低碳钢碳当量略高，故16MnR的淬硬倾向比低碳钢要大些，而且随钢材强度级别的提高，合金元素的增加，其淬硬倾向逐渐增大，应根据接头形式和钢材厚度来调整线能量、预热和后热温度，以

8、控制热赢下去的冷却速度，同时降低焊缝金属的含H量等措施，防止冷裂纹的产生。再热裂纹：从钢材的化学成分考虑，由于热轧钢中不含强碳化物形成元素，因此对再热裂纹不敏感，而且还可以通过提高预热温度和焊后立即热处理等措施来防止再热裂纹的产生。1)脆化问题过热