筒体制造工艺设计流程通用模板

b. 焊材的含碳量应尽可能的低, 有条件时可选择超低碳钢焊条。 c. 当压力容器产品设计计算了复合钢板复层的强度, 选择焊条也要考虑焊材 强度对焊接接头的影响。 d. 基层焊接材料, 按强度匹配即可。在焊接工艺评定的基础上, 操作时应选 用小直径焊条, 采用小热输入、反极性、快速多道焊接, 焊条不允许做横向摆动, 这样可以避免基层金属对过渡层的稀释, 减少马氏体组织的形成, 防止产生裂 纹。需要说明, 焊接复层时严禁采用埋弧自动焊, 因为它具有很大的熔深, 会使 过多的基层材料熔入焊缝, 焊后易产生大量的焊后冷裂纹, 而且会对焊接接头 的抗腐蚀性产生影响。 e. 焊接材料的选择按 JB/ T4709 2000《钢制压力容器焊接规程》的规定, 分 别选择基层和复层的焊接材料。过渡层的焊接材料按异种钢的焊接进行选择. 4.2.4 检验 （1）基层：100%UT,按 JB/T4730-2005 I 级；超声波针对缺陷性质如裂纹、气 孔、夹渣的分析、判别进行定性评估，并可对缺陷定位、定量评价，因此用于基 层检测。 （2）基层内表面磨平后，按 JB/T4730-2005 I 级； （3）过渡层及盖面层逐层：100%PT,按 JB/T4730-2005 I 级；渗透检测适用材 料广泛，是检测各种工件裸露出表面开口缺陷的有效无损检测方法，灵敏度高， 设备简单，操作方便，因此用于过渡层焊好后及盖面层的逐层表面检测。 夹套与筒体焊接方法及焊接工艺 (1) 夹套与筒体选择封闭件进行连接
划线
（1）、展开计算
见图 3-1
（a）展开前的形状及尺寸
（b）展开后的形状及尺寸
图 3-1 筒节展开
已知：H=2100mm、Dg=2200mm、δ=22+6mm
则有：Dm=Dg+δ=2200+22+6=2228mm
L=π×Dm=3.14×2228=6995.92mm
h=H=2100mm
（2）、留余量
⑹ 氩气 氩气瓶上应贴有出厂合格标签，其纯度≥99.95%，所用流量 6-9 升/分钟，
气瓶中的氩气不能用尽，瓶内余压不得低于 0.5MPa ，以保证充氩纯度。 ⑺ 焊接工具
a 采用直流电焊机，用 WSE-315 和 TIG400 两种型号焊机。 b 选用的氩气减压流量计应开闭自如，没有漏气现象。切记不可先开流量计、 后开气瓶，造成高压气流直冲低压，损坏流量计；关时先关流量计而后关氩气 瓶。 c 输送氩气的胶皮管，不得与输送其它气体的胶皮管互相串用，可用新的氧气 胶皮管代用，长度不超过 30 米。 ⑻其它工器具
收缩量等变形进行大致的估算。
实际用料线尺寸=展开尺寸-卷制伸长量+焊缝收缩量-焊缝剖开间隙+边缘加工 余量
切割下料线尺寸=实际用料线尺寸+切割余量+划线公差
（4）、划线公差
长度 L 和宽度 h 如图二所示，对角线之差不大于 1mm，两平行线的不平行度不
大于 1mm，若考虑相对长度、宽度的关系则更为完善。一般情况下划线公差也可
20
A022
2
4
0
4
0
φ
500~60
30~3
SAW
US-511N
4
0
4
PF-200
35
2 0
表 4-2， 筒体内壁堆焊工艺
焊接过程
检验要求
堆焊面检查 1
100%MT JB/T4730-2005 I 级
续表 4-2
2
清理堆焊面，预热≥100℃
带极堆焊过渡层一层≥3mm，
3
消应力热处理 600±20℃/1h 4
筒体整体结构分析
筒体加工简明流程图
【材检——喷砂——探伤】——号料——下料——【刨坡口——探伤】——筒体成形
——【装焊纵缝】——校圆——喷砂——打磨——【探伤——加工环缝——组焊环缝——打
磨——探伤】——【堆焊过渡层——探伤——堆焊表层——探伤】——组装
受压元件成型前的工艺流程
板材成型前的通用工艺流程列于表 3-1。
高的焊件，应在适当范围内涂上用白垩粉调制的糊浆，以防止飞溅金属损伤钢材 表面。 ⑶ 表面防护 在搬运，坡口制备、装配及点焊过程中，应注意避免损伤不锈钢表 面，以免使产品的耐蚀性能降低，如不允许在钢材表面随意打弧及用利器划伤钢 板表面等。 ⑷ 自冷作硬化现象 因奥氏体不锈钢的线胀系数大，对冷作硬化敏感，在刚性固 定条件下焊接时，焊缝在冷却中会产生较大的塑性变形，而发生自发的冷作硬化 现象，经“自冷作硬化”的焊缝，屈服点提高 40%左右，塑性有所降低。 ⑸ 焊丝应有制造厂的质量合格证，领取和发放有焊材管理员统一管理。焊丝在 使用前应清除油锈及其他污物，露出金属光泽。
弧长 不得小于 100mm，见图 3-3：
图 3-3 排料要求图
（4）、最短筒节长度不应小于 300mm;
坡口加工 坡口加工按机加工制备，按焊接工艺刨纵、环缝坡口，在12m的刨边机上加工，
刨边机在下尽料的钢板两端按焊卡刨坡口，另两块钢板一端按焊卡刨坡口，另一 端待筒体滚圆后制作。根据实际生产情况，直缝和环缝坡口型式分别如图1所示。 焊接前要检查坡口型式及装配质量，坡口处要进行清除铁锈、油污、氧化皮等影 响焊接质量的杂质，并对坡口进行PT表面探伤检测，确认无缺陷后方可进行焊接。 开设焊接坡口的目的主要是为了保证电弧能深入接头根部，使接头根部焊透，其 次是便于清理熔渣，获得较好的焊缝成形，再次是调节焊缝中金属和母材的比例。 开设坡口主要是为了焊透，能否焊透主要由坡口的尺寸和形式决定的，焊接坡口 应根据板厚、焊接方法以及图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计坡口。 选择和设计坡口形式和尺寸应综合考虑以下因素: （1）保证焊缝焊透； （2）坡口形状易于加工； （3）便于装配； （4）尽量减少焊缝金属填充量，提高生产效率； （5）保证焊接接头质量，避免产生焊接缺陷； （6）减少焊接残余应力与变形； （7）有利于焊接防护，改善劳动条件； （8）方便焊工操作； （9）复合钢板坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。
100%PT
7
平齐）
JB/T4730-2005 I 级
8
校园
层
焊
焊材牌
规
次
接方法 号
格 mm
电流 (A)
电压 (V)
烘
保
烤温度 温 时
℃
间h
SMA
CMA-96M
φ
160~18
23~2
35
2
W
B
4
0
4
0
φ
230~25
24~2
35
2
5
0
6
0
φ
120~14
23~2
20
A042
2
4
0
4
0
φ
120~14
23~2
钢印标记、板材矫平、划线、钢印移植
对于直边用剪切；曲线边用气割；对于不锈钢和有色金属， 4下 料
气割用等离子弧；对于特厚板材，若剪切困难则用气割。
续表 3-1
用气割或等离子弧开 V 型、X 型坡口，并用砂轮打磨；
边缘加 用机加工方法进行边缘加工或开坡口，其中牛头刨和龙门刨进行
5
工
直线加工, 用立车或大型普通车床进行圆弧轮廓加工；用刨边机
目测≥3mm 100%UT JB/T4730-2005 I 级 100%PT JB/T4730-2005 I 级
带极堆焊耐蚀层，满足图纸要求尺寸，
100%UT
JB/T4730-2005 I 级
5 100%PT
JB/T4730-2005 I 级
6
整体焊后热处理
电
焊
电
速度
层
焊材
规格
压
接方
流
(cm/m
次
牌号
mm
(
法
(A)
in)
V)
烘
保
烤 温 温时
度℃ 间 h
S
JSS30
60×
~11
~
AW
9L
0.5
00
28
JFS-3 00S
2 2
00
4.2.3 材料时应注意遵循以下原则:
a. 复层用焊材应考虑有 10% 的合金元素烧损, 选择合金成分高的焊材。过渡
层用焊材应考虑碳钢对不锈钢的稀释作用, 合金成分应比母材高 25% 左右。
表 3-1， 板材成型前的通用工艺流程
序 工作内容
号
要求、加工方法、加工设备或工具
1 原材料入库
外观检验、几何尺寸检验、理化检验和钢板的超声波探伤，
2 原材料复验 有时可委托钢厂进行，其中超声波探伤结果按 ZBJ74003-88《压
力容器用钢板超声波探伤》规定的质量分级，应不低于Ⅲ级。
3 划线及标记
因此，焊接坡口形式与尺寸设计见图3-4：
70°
22+6 3
30° 5
2 70°
图 3-4 复合板筒节环缝示意
该坡口形式具有以下优点: （1） 过渡层位置明确 基层与复层界面一目了然, 过渡层的位置有明确标记,
不会将碳钢焊条焊到复层上, 焊工无心理负担, 施焊时得心应手。 （2）避免夹渣的产生 复层边缘远离焊缝中心, 因此在焊接热循环过程中, 最
（a）、筒体卷制的伸长量：与被卷材质、板厚、卷制直径的大小、卷制次数
等条件有关，而本次采用冷卷，钢板冷卷的伸长量较小，约为 7～8mm。
（b）、主要考虑内容为机加工余量和热切割加工余量
见图 3-2：
（3）、焊缝变形量
图 3-2 筒节的划线及公差要求
对于尺寸要求严格的焊接结构件，划线时要考虑焊缝变形量（焊缝收缩量）， 可以查相关的标准。对于简单结构在自由状态下进行电弧焊接时，也可以对焊缝
清理坡口及坡口检查，并对不锈钢侧涂保护涂料 1
2
组对、预热，预热温度≥200℃、点焊
检验要求 100%MT JB/T4730-2005 I 级
续表 4-1
里口焊条电弧焊打底焊；
3 里口焊条电弧焊焊到离交界面 1mm；
外观
外口清根、打磨 4
100%MT JB/T4730-2005 I 级
5
外口 SAW 焊满，预热温度≥200℃
以考虑为制造公差的一般。
筒体的排料
（1）、每节筒节，其纵向焊缝数量，公称直径 Dg 不大于 1800mm 时，拼接焊缝不
多于 2 条；公称直径 Dg 大于 1800mm 时，拼接焊缝不多于 3 条；
（2）、每一节筒体的纵向焊缝中心线间的弧长不应小于 300mm.
（3）、相邻筒体的纵向焊缝与筒体纵向焊缝应互相错开，并且两焊缝中心间的
焊工应备有：手锤、砂纸、扁铲、钢丝刷、电磨工具等，以备清渣和消缺。 筒节与筒节环缝焊接方法及焊接工艺
复合板筒节与筒节环焊接如图 4-2
70°
22+6 3
图 4-1 堆焊工艺
30 °
2
5
70°
图 4-2 筒节环缝焊接
4.2.2 筒节与筒节环焊缝焊接工艺
表 4-1， 复合板筒节与筒节环焊缝焊接工艺
焊接过程
刨边和开坡口；
夹套材料
夹套材料为 16MnR
16MnR 是屈服强度 350MPa 的普通低合金高强度钢，具有良好的综合力学性
能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性
筒体材料
筒体内层材料为 304 Байду номын сангаас锈钢，外层材料为 16MnR。
304 不锈钢化学牌号为 06Cr19Ni10 旧牌号（0Cr18Ni9） 含铬 19%，含镍
高峰值温度大大降低, 避免了因基层焊接时反复受热膨胀, 引起复层张口, 并 出现夹渣的可能。 （3）保证了过渡层厚度的要求 过渡层能完全覆盖基层, 并且能达到技术条件 中要求的a、b 值, 保证过渡层的焊接质量,使其真正起到承上启下的作用。 多年的实践证明,坡口能更好的保证不锈钢复合板的焊接质量, 同时对其它类 型的复合材料焊接坡口的设计有一定的参考价值。
分
≤0.0
304
≤1
8
表 3-3， 304 的化学成分
Mn% P% S% Cr% Ni%
Mo% N%
≤0.0 ≤0.0 18 ～ 8.00 ～
≤2
2.2～3 ≤0.2
5
3
20
10.5
表 3-4， 16MnR 的化学成分
化学
C%
Si%
Mn%
P%
S%
成分
16MnR
≤0.2 0.2～0.55 1.2～1.6
、焊接工艺
焊前准备 为了保证焊接接头的耐蚀性，防止焊接缺陷，在焊前准备中，对下列问题应予 以特别注意。 ⑴ 下料方法 根据材料厚度查得，坡口加工方法可选用切削或磨削。此盘管坡口 加工适宜选择磨削加工方法。其优点是现在的磨削工具小型轻便，使用起来比较 方便，总成本低，而且用途广，对于厚度小于 8mm 的部件，多采用磨削方法加工 坡口，这种方法更适用于现场修磨坡口。 ⑵ 焊前清理 为了保证焊接质量，焊前应将坡口及两侧 20~30mm 范围内的焊件表 面清理干净，如有油污，可用丙酮或酒精等有机溶剂擦拭。对表面质量要求特别
堆焊表面磨平及检查 6
100%MT JB/T4730-2005 I 级
预热温度≥100℃，SMAW 堆焊过渡层≥2mm
100%PT
JB/T4730-2005 I 级
7 100%UT
JB/T4730-2005 I 级
8
消应力 600±20℃/2h
测厚
SMAW 堆焊耐蚀层，总堆焊厚度≥5mm（与两边复层
8-10%。304 不锈钢是应用最为广泛的一种铬-镍不锈钢，具有良好的耐蚀性、耐
热性、低温强度和机械特性。在大气中耐腐蚀， 如果是工业性气氛或重污染地
区，则需要及时清洁以避免腐蚀。适合用于食品的加工、储存和运输。 具有良 好的加工性能和可焊性。 板式换热器、波纹管、家庭用品、建材、化学、食品 工业等。304 不锈钢为国家认可的食品级不锈钢。
≤0.03
≤0.02
工艺设计 选材 聚酯反应器筒体材料选择复合钢板。基层 16MnR，复层 304 不锈钢。16MnR 是普通低合金钢,它的强度较高、塑性韧性良好。常见交货状态为热轧或正火。 属低合金高强度钢 304 不锈钢是一种通用性的不锈钢材料，防锈性能比 200 系列的不锈钢材料 要强。耐高温方面也比较好，一般使用温度极限小于 650℃。304 不锈钢具有优 良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。 夹套选择 16MnR 低合金钢。 材检 一般来说，为了保证工程质量，所有原材料、构配件等，均要进行进场复检， 并做好记录。有些原材料需要抽样送检，并取得合格报告后方可使用。具体实施 按照工程验收规范、国家标准执行。
16MnR 是屈服强度 350MPa 的普通低合金高强度钢，具有良好的综合力学性 能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。
表 3-2， 304 不锈钢和 16MnR 力学性能
材
氮含
屈服强度
料
量%
MPa
抗拉强度 MPa
伸长率%
304
0.06
205
520
40
16MnR
510-655
≥345
化
学 成 C% Si%