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1、焊接技术及自动化专业毕业论文 XXXXXXXX学院毕 业 设 计论文 题 目 板厚为6mm的0Cr18Ni9钢板采用焊条电弧焊 的焊接工艺评定拉伸 专 业 焊接技术及自动化 班级学号 姓 名 指导教师 2008 年 6 月 5 日摘要钢是我们现代社会中不可缺少的一种材料它可以看作一个国家工业化水平的标志钢的产量越高就代表这个国家的工业化水平越高不锈钢是钢中非常重要的一种由于不锈钢具有特殊的使用性能和力学性能在现在的各行各业中已经被越来越多的使用在不锈钢中奥氏体不锈钢又是其中非常重要的一种在发达国家每年消耗的不锈钢中有70的是不锈钢在我过也达到了65左右因此开发和使用好奥氏体不锈钢对我过的工业话
2、来说已经越来越重要了0cr18ni9就是奥氏体不锈钢我做的这个课题就是探讨0cr18ni9在低温贮罐制造中的性能低温贮罐是用来储存液N液Ar液态的CO2等低温液体的容器液态介质的特殊性能就决定了制造材料需要特殊性能而奥氏体不锈钢0cr18ni9就具有这样的性能低温贮罐在现在的生活生产中使用已经越来越广泛因此对0cr18ni9的探讨就显得越来越重要在这篇论文中我会着重为大家阐述0cr18ni9在低温压力容器制造中的焊接性能力学性能使用性能和焊接工艺在这篇论文中我会通过一个焊接性试验来探讨0gr18ni9在低温压力容器中的各项性能我的这个试验就是规格为6150300mm的两块0cr18ni9扳水平
3、对接焊接方法就是手工电弧焊针对这个试验做出完整的焊接工艺评定并且根据评定要求对式样做相应的无损检验和力学性能的检验从而来判定0cr18ni9的各项性能关键词 焊接性能 力学性能 使用性能 焊接工艺AbstractSteel our modern society is indispensable to a material it can be seen as a sign of the level of industrialized countries The higher the output of steel on behalf of this country the higher the
4、level of industrialization Stainless steel is a very important one because of the use of stainless steel with special performance and mechanical properties in all walks of life in the present have been increasingly used Austenitic stainless steel in the stainless steel is a very important one in the
5、 developed world consumption of stainless steel annually in 70 of the stainless steel is I have also reached about 65 percent Thus the development and use of austenitic stainless steel good to me over the words of the industry has become increasingly important0cr18ni9 is austenitic stainless steel I
6、 do on this subject is 0 cr18ni9 in low-temperature storage tank manufacturer in the performance Cryogenic storage tank is used to store liquid N Ar of liquid CO2 and other low-temperature liquid containers liquid medium decision on the special properties of the material needs of a special performan
7、ce and austenitic stainless steel 0 cr18ni9 on with this performance Cryogenic storage tank in the present life has been used in the production of more extensive therefore 0 cr18ni9 of it is beco Steel our modern society is indispensable to a material it can be seen as a sign of the level of industr
8、ialized countries The higher the output of steel on behalf of this country the higher the level of industrialization Stainless steel is a very important one because of the use of stainless steel with special performance and mechanical properties in all walks of life in the present have been increasi
9、ngly used Austenitic stainless steel in the stainless steel is a very important one in the developed world consumption of stainless steel annually in 70 of the stainless steel is I have also reached about 65 percent Thus the development and use of austenitic stainless steel good to me over the words
10、 of the industry has become increasingly important0cr18ni9 is austenitic stainless steel I do on this subject is 0 cr18ni9 in low-temperature storage tank manufacturer in the performance Cryogenic storage tank is used to store liquid N Ar of liquid CO2 and other low-temperature liquid containers liq
11、uid medium decision on the special properties of the material needs of a special performance and austenitic stainless steel 0 cr18ni9 on with this performance Cryogenic storage tank in the present life has been used in the production of more extensive therefore 0 cr18ni9 of it is becoming increasing
12、ly important In this paper I will focus on as we set out in the cold 0 cr18ni9 pressure vessel manufacture of welding performance mechanical properties the use of performance and welding technologyIn this paper I will pass a welding test to explore 0 gr18ni9 in low-temperature pressure vessel in the
13、 performance This is my test specifications for the 6 150 300mm 2 0 cr18ni9 pull the butt welding method is the level of manual arc welding For the pilot to complete the welding technology assessment and assessed in accordance with the requirements of the design accordingly mechanical properties of
14、non-destructive testing and inspection to determine 0 cr18ni9 the performanceming increasingly important In this paper I will focus on as we set out in the cold 0 cr18ni9 pressure vessel manufacture of welding performance mechanical properties the use of performance and welding technologyIn this pap
15、er I will pass a welding test to explore 0 gr18ni9 in low-temperature pressure vessel in the performance This is my test specifications for the 6 150 300mm 2 0 cr18ni9 pull the butt welding method is the level of manual arc welding For the pilot to complete the welding technology assessment and asse
16、ssed in accordance with the requirements of the design accordingly mechanical properties of non-destructive testing and inspection to determine 0 cr18ni9 the performanceKey wordWelding performance Mechanics performance Welding craft Operational performance目 录1 绪论 2 课题的背景 3 材料介绍 4 0Cr18Ni9的焊接 41 0Cr1
17、8Ni9焊接性分析 42 0Cr18Ni9的焊接工艺 421 0Cr18Ni9的焊接工艺思路分析 422 0Cr18Ni9的焊接工艺应用 5 结论 6 参考文献 7 致谢 绪论机械工业是为所有的工业农业国防以及交通运输业提供机器和装备的工业在实现我国四个现代化的过程中必须贯彻党的总路线精神不断解决自行设和制造效能高寿命长重量轻体积小容量大成本低的机器和设备的问题为了完成这一光荣而艰巨的任务使机械设计与制造能力在短时间内超世界水平除了必须解决设计与制造和使用的科学而机械制造中的材料问题一部分是属于金属材料本身的成分与质量问题另一部分是属于材料的选用是否适当在加工处理的工艺上是否发挥了材料的最大潜
18、力的问题因此在提高金属材料的产量和质量的同时还要提高和发挥材料的各种性能充分挖掘潜力做到既合实用又节省只有这样才能达到多快好省建设社会主义的目的我国解放前合金钢的科学和生产几乎完全是空白点解放后我国机械工业的发展速度是世界上前所罕见的在近2030年间不锈钢的出现和大量的使用推动了不锈钢工业的进程不锈钢由于具有优良的耐蚀性耐磨性强韧性和良好的可加工性外观的精美性以及无毒无害性广泛地应用与宇航海洋军工化工能源等方面以及日用家具建筑装潢交通车辆的装饰上合金元素多组织结构复杂且多变给不锈钢及耐蚀耐热合金焊接带来很大的困难焊接接头的性能好坏直接关系着设备使用的安全性国内外对不锈钢及耐蚀耐热合金的焊接做了
19、大量的研究工作其焊接性焊接材料及焊接工艺的研究几乎与母材的研究同步促进了不锈钢及耐蚀耐热合金的发展有关这方面的研究成果和文献资料虽然很多但较为系统的还是寥寥无几在实际工作中一部分有关的焊接技术人员和焊工对不锈钢及耐蚀耐热合金的焊接知识了解不多有的甚至直接照搬低合金钢的工艺和方法虽然我国在这几年在不锈钢上的努力有目共睹但与世界先进国家相比差距还是很大的为了尽快弥补这一差距需要我们现代化的科技人才而我们也需要付出更多随着社会主义革命和现代化建设事业的迅猛发展以及人们对高品质的生活的要求不锈钢极其相关的技术科学将得到不断地发展和完善在世界上45的钢的连接是用焊接方法来完成的手工电弧焊又是我们生活生而
20、中不可缺少的一部分目前我用的越来越多的钢就奥氏体不锈钢所以对于奥氏体不锈钢的焊接的研究已经越来越迫在眉睫我做这篇论文就是从手工电弧焊方面来研究奥氏体不锈钢的焊接主要从材料的力学性能化学成分和通过焊接性的分析来讨论奥氏体不锈钢的焊接性能最能直观表现奥氏体不锈钢焊接性能的就是焊接工艺知道书我们通过焊接工艺指导书的编制来反应奥氏体不锈钢的焊接性能课题背景由于奥氏体不锈钢的特殊的焊接性能在现代社会中越来越多的地方使用到这种钢现在奥氏体不锈钢也是我们发展研究的一个方向未来的时间里对奥氏体不锈钢的开发研究也越来越引起专家们的注意我们对奥氏体不锈钢焊接的了解也应该越来越重视焊接奥氏体不锈钢的方法有很多国内在
21、中厚板奥氏体不锈钢的焊接中主要采用埋弧焊SAW手工电弧焊由于其操作灵活方便设备投资少因而被广泛用于奥氏体不锈钢结构的生产中这也是一种典型的传统焊接方法在手工电弧焊中起关键作用的不锈钢焊条经过我国焊接工作者多年努力已取得了如下进展品种 基本上覆盖了各种常规不锈钢钢种如308316309347317等等通常包括酸性碱性两个渣系对于超低C不锈钢焊条如308L316L309L国内也能生产所以从品种上基本可满足工业部门的使用质量 对于常规不锈钢焊条而言从不锈钢焊条的发红电弧稳定性飞溅大小焊缝成型颜色波纹细腻程度全位置焊接适应性焊工施焊的舒适性焊接力学性能抗腐蚀性等方面国产不锈钢焊条质量参差不齐但基本可以
22、满足国内用户的要求对于一些特殊品种如310MoL347L309L仍有许多工厂愿意使用进口焊材这也表明我国整体不锈钢焊条的工艺质量与国外还有差距在一些特殊品种上差距较大不锈钢埋弧焊大多使用在不锈钢筒体的环缝和纵缝通常是开X型坡口先焊内焊缝然后反面砂轮打磨甚至气刨随后焊正面现行工艺是标准中要求和认可的存在问题有对母材损伤较大对腐蚀性能不利影响美观埋弧不锈钢焊丝品种少质量较差配用的260和431350焊剂往往使焊后缝残留有横向熔渣焊工需要用砂轮打磨因而不锈钢埋弧焊接效率低成本高质量粗糙3CO2不锈钢药芯焊丝电弧焊采用CO2气保护不锈钢药芯焊丝焊接不锈钢是近二三十年的事该方法使用常规CO2焊机或MIG
23、焊机采用100CO2或80Ar20O2作为保护气体和普通结构钢实心焊丝焊接相似即可得到美观的焊缝在3种方法中CO2保护不锈钢药芯焊丝有取代前两种焊接方法的趋势这三种焊接方法的对比见表1不锈钢手工电弧焊MIG实心焊丝和CO2气保护不锈钢药芯焊丝电弧焊的对比对比项目不锈钢手工电弧焊MIG实心焊丝CO2不锈钢药芯焊丝效率低高高成本高较高低操作工艺性好较高好焊缝美观好较高好焊缝性能好好好全位置适应性好一般好焊丝品种多少多对焊工技术要求较多高一般从上面的数据分析手工电弧焊接将会渐渐被CO2气体保护焊接所替代但是目前这个阶段手工电弧焊接应用还是很普遍的奥氏体不锈钢已具备建筑化工设备材料所要求的许多理想性能
24、它在金属中可以说是独一无二的而其发展仍在继续为使不锈钢在传统的应用中性能更好一直在改进现有的类型而且为了满足高级建筑应用的严格要求正在开发新的不锈钢由于生产效率不断提高质量不断改进不锈钢已成为建筑师们选择的最具有成本效益的材料之一上面的分析可以看出目前不锈钢的焊接性是很好的使用也是越来越广泛的对于这种不锈钢的焊接技术也越来越成熟起来但在目前这个阶段我们应用最广泛的还是手工电弧焊在这样的背景下我选择做这样的课题既有利于了解目前0Cr18Ni9焊接又有利于了解0Cr18Ni9焊接的发展方向OCr18Ni的焊接性分析 对于什么是焊接性GBT3375-94焊接术语中注明材料在限定的施工条件下焊接成按规
25、定设计要求的构件并满足预定服役要求的能力它包括两方面的内容其一是焊成的构件符合设计要求其二是满足预定的使用条件能够安全运行 根据讨论问题的着眼点不同焊接性可分为工艺焊接性使用焊接性影响焊接性的因素主要有以下几点材料因素焊接方法构件类型使用要求 金属的焊接性与材料成分焊接方法构件类型使用要求都有密切的关系所以不应脱离这些因素而单纯的从材料本身的性能来评价焊接性从上述分析可以看出很难找出一项技术指标可以概括焊接性只有通过综合多方面的因素才能分析焊接性问题 分析金属的焊接性我们在不要求做非常准确的情况下我们可以根据碳当量材料的化学性能材料的物理性能来判断如果要求需要很准确的话我们可以通过焊接性试验来
26、判定0cr18ni9的焊接性能我们就从这方面来判定10Cr18Ni9的焊接要求 10Cr18Ni9属于奥氏体不锈钢其组织为奥氏体A 加3-5铁素体F它具有良好的塑性和高温低温性能它在焊接热循环的作用下主要显示出以下基本要求 焊接过程中采用小的线能量输入减小热影响区范围加快焊缝及热影响区的冷却速度对不锈钢的焊接是有益的用0Cr18Ni9焊接时导热系数小存在过热区也容易造成热影响区的晶粒长大焊缝高温停留时间过长在高温状态下Cr和C形成化合物在高温区就形成了贫铬层也会导致焊缝的枝晶倾向加剧因此要求尽量选择线能觉输入较小的焊接方法 由于导热系数小而线膨胀系数大自由焊态下焊接易产生较大的变形选用能量集中
27、热影响区窄的焊接方法能在一定程度上减少焊接变形 20cr18ni9的含碳量很小在加上它属于高合金钢碳当量法对它焊接性能的估算是不怎么准确的因此我们不用碳当量对它的焊接性进行分析 3 0cr18ni9属于奥氏体不锈钢这类钢有具有交高的变形能力并不可淬硬而且它的含碳量又很底所以总的来说焊接性还是不错的但是由于热导率低热膨胀系数大局部加热时温度分布不均匀收缩量大等都将使接头在焊接过程中产生交大的内应力在焊接的时候应该注意这方面的问题焊接时尽量避免或减少这种受热不均显现的发生焊接的速度也应该适当的快点 上面我们已经从它的化学成分和物理性能对0cr18ni9的焊接性能进行了分析但是根据这些判断出的焊接性
28、是不够准确的我们需要准确的判断它的焊接性我们就必须通过焊接性试验来完成焊接性的试验是很多的我在这里就用斜Y型坡口焊接裂纹试验方法板材的规格是6150200mm焊接方法是手工电弧焊焊材型号A132规格32mm坡口形式是斜Y型焊接参数是电流90-120A电压20-24V速度15-20cmmin斜Y型坡口裂纹试验图如下焊完的试件需要经过48H时效后再作裂纹的检测和解剖裂纹可以分为表面裂纹跟部裂纹断面裂纹三种形式首先用放大镜目测或莹光粉检查焊缝表面裂纹然后用机械方法切开六个等长度横向试片检查五个片面上的裂纹情况一般用裂纹率作为评定标准根部裂纹率 LRL100表面裂纹率 LfL100端面裂纹率 h5H1
29、00试验焊缝的总长度是80mm而我们焊接裂纹的总长度通过试验测得为98mm试件的裂纹率小于20因此在实际生产中如果按要求来做的话是不会产生裂纹的此种钢的焊接性能还是可以的综上所述0cr18ni9钢是具有良好的焊接性能的在生产中按标准来做的话是应该可以生产出合格的产品它的使用性能还是可以的0Cr18Ni9的焊接工艺表-1焊接工艺评定指导书任务书编 制指导书编号HJ0511-29审 核评定理由批 准完成日期评 定 标 准 JB4708-2000验收机关母 材厚度 mm尺寸mm接头形式简图0Cr18Ni96mm61503000Cr18Ni96mm6150300焊 接 位 置1G焊接方向右焊法保 护
30、气 体层间温度预 热机械化程度手工焊焊后热处理后 热 处 理衬垫材料规格清 根 方 法层道焊接方法焊材型号牌号焊材规格电流种类及极性电流 A 电压 V 焊接速度 cmmin 热输入kJcm钨极直径喷嘴直径1SMAWA10232mm 反接 90-1101852015186672SMAWA10232mm 反接100-1202022182067检验项目评定指标及试样数量检 验 项 目检验标准评定指标检验项目检验标准评定指标试样数量外观检查GB150JB4708拉伸试验GBT228JB47082无损检测射线 RT JB4730JB4708弯曲试验面弯GBT232JB47082超声 UT 背弯JB470
31、82渗透 PT 侧弯磁粉 MT 冲击试验焊缝GBT229JB4708焊缝化学成分热影响区JB4708金相宏观腐蚀试验微观硬度检验焊接工艺评定指导书编号HJ0511-29名称板厚为6mm的0Cr18Ni9钢板手工电弧焊的焊接工艺评定拉伸 编制 审核 批准 表-2焊 接 工 艺 评 定 指 导 书单位名称 常州博朗低温有限公司 焊接工艺指导书编号 HJ0511-29 日期 20086 焊接工艺评定报告编号 HJ0511-29-1 焊接方法 焊条电弧焊 机械化程度手工半自动自动 手动 焊接接头坡口形式 带钝边的V型 衬垫材料及规格 其它 简图接头形式坡口形式与尺寸焊条焊道布置及顺序母材类别号 VII
32、 组别号 VII-1 与类别号 VII 组别号VII-1 相焊及标准号 钢 号 与标准号 钢 号 相焊厚度范围 母材对接焊缝 1512 角焊缝 不限 管子直径壁厚范围对接焊缝 1512 角焊缝 不限 焊缝金属厚度范围 对接焊缝 12 角焊缝 不限 其它 焊接材料焊材类别焊条焊材标准GBT983填充金属尺寸32mm焊材型号E307-16焊材牌号A132其 他耐蚀堆焊金属化学成分CSiMnPSCrNiMoVTiNb其他焊接位置对接焊缝位置 1G 焊接方向向上向下 角焊缝位置 焊接方向向上向下 焊后热处理 温度范围 保温时间h 续表-2预热 预热允许最低值 室温 层间温度允许最高值 80 保持预热时
33、间 加热方式 保护气体 气体种类 混合比 流量Lmin保 护 气 尾部保护气 背面保护气 电特性电流种类 直流 极性 反接 焊接电流范围A 90120 电弧电压V 1820 按所焊位置和厚度分别列出电流和电压范围记入下表焊道焊层焊接方法填充材料焊接电流电弧电压V焊接速度cmmin线能量kJcm牌号直径极性电流A1SMAWA10232mm反901101852015186662SMAWA10232mm反10012020221820672钨极类型及直径 喷嘴直径mm 熔滴过渡形式 焊丝送进速度cmmin 技术措施摆动焊或不摆动焊 摆动 摆动参数 焊前清理和层间清理 焊前磨削清理 背面清根方法 碳弧气
34、刨 单道焊或多道焊每面 多道焊 单丝焊或多丝焊 单 导电嘴至工件距离mm 锤击 其他 编制日期审核日期批准日期注对每一种母材与焊接材料的组合均需分别填表表-3焊接工艺评定报告编号HJ0511-29-1名称板厚为6mm的0Cr18Ni9钢板采用焊条电弧焊 的焊接工艺评定拉伸 编制 审核 批准 续表-3焊 接 工 艺 评 定 报 告单位名称 常州博朗低温设备有限公司 焊接工艺评定报告编号 HJ0511-29 焊接工艺指导书编号 HJ0511-29-1 焊接方法 焊条电弧焊 机械化程度手工半自动自动 手动 覆盖焊件厚度 1512mm 接头简图母材材料标准 GBT3280 钢号 0Cr18Ni9 类组
35、别号 VII-1 与类组别号VII-1 相焊厚度 6mm 直径 其他 焊后热处理热处理温度 保温时间h 保护气体 气体种类 混合比 气体流量Lmin保护气 尾部保护气 背面保护气 填充金属焊材标准 GBT3280 焊材牌号 A102 焊材规格 32mm 焊缝金属厚度 6mm 其他 电特性电流种类 直流 极性 反接 钨极尺寸 焊接电流A 9012032 电弧电压V 1852232 其他 焊接位置对接焊缝位置 方向向上向下角焊缝位置 方向向上向下技术措施焊接速度cmmin 1520 摆动或不摆动动 摆动参数 多道焊或单道焊每面 多道 多丝焊或单丝焊 其他 预热 预热温度 层间温度 80 其他 拉伸
36、试验 试验报告编号 试样编号试样宽度mm试样厚度mm横截面积mm2断裂载荷KN抗拉强度MPa断裂部位和特征01256150673断焊缝02256150622断焊缝弯曲试验 试验报告编号 试样编号试样类型试样厚度mm弯心直径mm弯曲角度试验结果03面弯624180合格04面弯624180合格05背弯624180合格06背弯624180合格冲击试验 试验报告编号 试样编号试样尺寸缺口类型缺口位置试验温度冲击吸收功J备注续表-3金相检验角焊缝根部 焊缝 焊缝热影响区 检验截面焊脚差mm无损检验RT 100无裂纹 UT MT PT 其他 耐蚀堆焊金属化学成分重量CMnSiPSCrNiMoVTiNb分析
37、表面或取样开始表面至熔合线的距离mm 附加说明结论 本评定按 JB4708-2000 制备试件检验试样测定性能确认记录正确评定结果 本评定合格适用于VII-1类材料的手工电弧焊焊接工艺适用范围 15 12 焊工姓名焊工代号施焊日期编制日期审核日期批准日期第三方检验表-4焊 接 工 艺 评 定 试 验 记 录工艺评定号母材材质oCr18Ni9规 格6焊接记录层次焊接方法第 1 层道焊条电弧焊第 2 层道焊条电弧焊第 层道第层道焊材批号5040120150401201焊材A132A132焊接位置平焊平焊焊机型号ZX7-400ZX7-400电源极性反接反接电流A100120电压V1821焊速cmmi
38、n1820钨棒直径伸出长度mm气体流量Lmin焊材规格3232焊材用量焊前坡口检查mm角度钝边间隙宽度错边601532120温度 湿度焊 后 检 查mm正面焊缝宽度焊脚高度焊缝余高2012反面焊缝宽度焊缝余高结论1005合格咬边深度mm正面 反面焊工姓名日期长度mm正面 反面检验员姓名日期0Gr18Ni9焊接0gr18ni9属于奥氏体不锈钢它的使用范围是很广泛的并且它的焊接性能也是非常好的几乎所有的接方式对它都是实用的在生产中我们常见的焊接方法有焊条电弧焊钨极氩弧焊熔化极气体保护焊埋弧自动焊等由于0cr18ni9具有特殊的性能在现代工业生产中用的也很多在国外也是应用的很多在日本它的相应标准是U
39、SU304 在美国它的相应标准是304这种钢一般作为不锈耐热钢用较为广泛在化工设备和食品用设备中应用最多我这次的设计课题就是0gr18ni9的手工电弧焊焊接工艺因而我就着重从手工电弧焊的角度去谈谈它的焊接选择焊条电弧焊去焊接就必须要确定焊条的种类然后才能去焊接对于0cr18ni9这种钢首先判断出它是属于奥氏体不锈钢判断出它是奥氏体不锈钢后可以确定要用不锈钢焊条进行焊接再根据等强度和焊缝金属的合金元素要与母才相接近的原则选择焊条经过上面的筛选可以确定出焊接这种金属的材料是A132焊条对于焊条的选择我们可以还参照下面的方法为提高生产率通常选用直径较粗的焊条但一般不大于6mm工件厚度在4 mm以下的对
