氩弧焊的工艺方案

1、毕业设计成果报告书 焊接技术及自动化石化装备工程系 专业名称： 系部名称：班级名称：学生姓名：指导教师：成果题目： 12Cr1MoV的氩弧焊焊接工艺方案 二零一五年十一月目录一、选题背景1(一)、12Cr1MoV材质和焊接分析11、材质介绍12、12Cr1MoV的焊接性分析1(二)、焊接操作及焊接参数21、焊接参数22、氩弧焊焊接产生缺陷的原因及防止方法23、焊接操作及热处理3二、成果简介3三、设计思路与过程4(一)、设计思路4(二)、设计过程61、焊接特点分析62、焊前准备63、焊接过程104. 焊接检验11四、成果特点19五、收获与体会20参 考 文 献2112Cr1MoV的氩弧焊焊接工艺

2、方案一、 选题背景珠光体耐热钢12Cr1MoV来说，由于焊接性差，在热影响区具有淬硬倾向，焊后在空气中冷却时易产生马氏体组织不仅影响焊接接头的机械性能，而且产生很大的内应力，使热影响区有冷裂倾向。为保证焊接质量，对12Cr1MoV的焊接工艺特点进行了分析，制定出了焊接工艺。 (一)、12Cr1MoV材质和焊接分析1、 材质介绍 合金结构钢。统一数字代号：A31132。标准：GB/T3077-1999化学成分：C：0.080.15 ，Si：0.170.37，Mn：0.400.70，Cr：0.901.20，Mo：0.250.35，V：0.150.30主要特性： 具有更高的抗氧化性及热强性。此钢的蠕

3、变极限与持久强度值很接近，并在持久拉伸的情况下具有高的塑性；钢的工艺性与焊接性良好，但焊前需预热至300，焊后需除应力处理。是高压、超高压、亚临界电站锅炉过热器、集箱和主蒸气导管广泛采用的钢种。580时仍具有高的热强性和抗氧化性能，有较高的持久塑性。生产工艺较简单，焊接性能良好，但对正火冷却速度较敏感。580长期使用会产生珠光体球化。这种钢主要在正火及高温回火后使用，用以制造高压设备中工作温度不超过570585的过热钢管、导管、蛇形管及其它相应的锻件。2、12Cr1MoV的焊接性分析1淬硬倾向较大，易产生了冷裂纹珠光体耐热纲中含有一定量的铬和钼及其他合金元素，因此，在焊接热影响区有较大的淬硬倾

4、向，焊后在空气中冷却，热影响区常会出现硬脆的马氏体组织；在低温焊接或焊接钢性较大的结构时，易产生冷裂纹。2焊后热处理过程中易产生再热裂纹。珠光体耐热纲含有Cr、Mo、V、Ti、Nb等强烈的碳化物形成元素，从而使焊接接头过热区在焊接后热处理（高温回水，或称消除应力退火）过程中易产生再热裂纹（或称消除应力处理裂纹）。此外，某些珠光体耐热纲及其焊接接头，当存在一定量的残余元素（如P、As、Sb、Sn等）时，在350500温度区间长期运行过程中，会发生剧烈脆化现象（称回火脆性）。(二)、焊接操作及焊接参数 12Cr1MoV钢的焊接，不但要严格控制焊接规范参数，而且焊接操作对焊接接头质量有着至关重要的影

5、响。1、焊接参数 焊12Cr1MoV接钢时，应采用较小的焊接线能量，以减小焊接应力，减少焊接过热区宽度，细化品粒，提高焊缝金属的抗裂性能，焊接参数焊接方法层次焊材牌号焊丝（条）直径/mm极性电流I/A电压U/V氩气流量Q（L.min-1）TIC1TIC-R312.5直接正接1051251012810SMAW2R307(E5515-B2)3.2直流反接1101302022-SMAW3-4R307(E5515-B2)4.0直流反接1601802224-2、 氩弧焊焊接产生缺陷的原因及防止方法焊缝缺陷产生原因防止方法气孔氩气不纯，气管破裂，或气路有水份，打钨极，金属烟尘过渡到熔池里调换纯氩气，检查气

6、路，修磨或调换钨极，将焊缝清理好穿透不好有焊瘤焊速不匀，技术不熟练坚强基本功训练，均匀焊速焊缝黑灰氧化严重氩气流量小，焊速慢，温度高或电流大增强氩气流量，加快焊速，或适当减小电流缩孔收弧方法不当，收弧突然停下来改变收弧方法，采用增加焊速的方法停下来裂纹焊接温度高或低，穿透不好或过烧确保焊透，电流和焊速要适当，改变收弧位置未焊透焊速快，电流小减慢焊接速度或增加电流熔合不好错口、焊枪角度不正确、或焊速快电流小改进对口的错误误差，掌握好焊枪角度，适当地放慢焊速和增加电流烧穿技术不熟练，电流大或焊速慢减小电流或加快焊速，并加强基本功训练焊缝表面击伤引弧不准确，地线接触不好引弧要准确，不得在焊件表面引弧

7、，地线接好焊缝夹钨打钨极，钨极与焊件接触引弧时，钨极与工件要有一定距离焊缝成型不整齐走枪速度不均，送丝速度不均焊速、送丝要均匀，多加强基本功训练咬边焊枪角度不正确，熔池温度不均，给送焊丝不合理调整焊枪角度，以达熔池温度均匀，注意给送焊丝的位置、时间和速度3、焊接操作及热处理氩弧焊打底焊。将管件处于水平转动位焊接，焊接时采用短弧，焊枪尽可能与工件表面垂直，有利于氩气对焊接熔池的保护。焊枪和焊丝可稍作横向摆动，保证坡口两侧熔透。同时，要控制好熔池温度防止产生焊穿和焊瘤缺陷。在接头部位，要用手提砂轮打磨弧坑，将弧坑处的收弧裂纹和气孔等焊接缺陷清除，然后继续引弧焊接。焊后热处理12Cr1MoV钢的焊接

8、接头，焊后需进行消除应力热处理，以消除或减少影响区出现的淬硬组织，增加塑性和韧性，有效地减少焊接残余应力，同时有利于扩散氢的逸出，从而减少冷裂纹倾向。所以，焊接结束时，应立即采用保温材料将焊缝和近缝区覆盖保温,使接头缓慢冷却.随后,再将焊件整体加热至720-760，恒温12h后,随炉冷却至室温。二、成果简介锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件，又称蒸汽过热器。大部分工业锅炉不装设过热器，因为许多工业生产流程和生活设施只需要饱和蒸汽。在电站、机车和船用锅炉中，为了提高整个蒸汽动力装置的循环热效率，一般都装有过热器。采用过热蒸汽可以减少汽轮机排汽中的含水率。过热蒸汽温度的高低取决于锅炉

9、的压力、蒸发量、钢材的耐高温性能以及燃料与钢材的比价等因素，对电站锅炉来说,4兆帕的锅炉一般为450左右;10兆帕以上的锅炉为540570。少数电站锅炉也有采用更高过热汽温的（甚至可达650）。图1 过热器三、设计思路与过程(一)、设计思路 焊机 ZX7400时代焊机焊接方法Ws母材 12Cr1MoV规格425焊 枪柔性SQQ85 /150A氩弧焊枪焊丝R31 规格2.5铈 钨 极2.5焊条坡口 a a=30o b=2mm p=12mm=5mm p b 焊前清理 坡口及每侧15mm内外壁母材应用砂轮除油、漆、垢、锈等焊接位置水平、斜焊焊前预热氩气纯度99.99正面流量10L/min背面流量电流

10、及施焊技术第一层Ws电流130A电压10-14焊接速度cm/min6-10第二层Ws电流130A电压10-14焊接速度cm/min6-10第三层Ws电流电压焊接速度cm/min第四层Ws电流电压焊接速度cm/min层间处理用钢丝刷、锉刀或砂轮清除氧化膜焊后冷却空冷焊后热处理焊后24小时内及时用火焰加热740恒温0.5h保温缓冷。 (二)、设计过程 1，焊接特点分析12Cr1MoV钢一般在热处理状态下焊接，其热处理工艺为10001020正火740回火，焊后大多数需要进行高温回火。在选择焊接材料时，应保证焊缝金属具有相应的热强性，焊缝金属的成分应力求与母材相近。但为了避免焊缝金属产生较大的热裂倾向

11、，焊缝金属的含碳量和力学性能要比母材低一些。为了防止出现冷裂纹和消除近缝区硬化现象，应正确选用预热温度和焊后回火温度。2，焊前准备（1）焊接方法的选用（1）当板厚度6mm时，采用氩弧焊打底，手工电弧焊盖面；当板厚度6mm时，采用全氩弧焊焊接。（2）焊接材料的选择氩弧焊采用TIGR31，直径2.5mm，电极为铈钨极，直径2.0mm，氩气纯度不低于99.96。手工电弧焊采用R317焊条，规格为3.2mm和4.0mm.（3）坡口及其加工采用V型坡口，坡口采用氧乙炔中性焰切割，然后用角向磨光机平整，坡口两侧各不小于15mm的范围内不得有油漆、铁锈等污物，必要时用干净的白布蘸丙酮擦洗至干净为止。坡口处的

12、母材应无裂纹、重皮、损伤及毛刺等缺陷。3 焊接工艺参数焊接工艺参数。焊前预热温度为200300。3.2焊接工艺措施（1）彻底清除焊丝表面的油污等污物，直至露出金属光泽。（2）定位焊时，定位焊缝应分布均匀，焊缝长度以15mm为宜。若其有缺陷，应及时清除掉，重新进行定位焊。（3）焊前用氧乙炔中性焰将焊缝中心两侧各不小于50mm的范围内均匀加热至250，不允许直接用火焰加热坡口内侧。（4）预热后立即进行打底焊，氩弧焊打底焊层的厚度不小于3mm。（5）打底焊结束后，立即进行填充焊和盖面焊，层间温度控制在200400为宜。3.焊接过程 1母材的处理 11 坡口加工 一律采用机械加工的方法加工坡口。公称直

13、径DN100mm的管道，采用管车床或管道坡口加工机加工坡口；公称直径DN100mm的管道，采用角向磨光机加工坡口。为保证焊接接头性能优良，并减少填充量，我们将公称直径DN200mm的管道，加工成双V型坡口；公称直径DN200mm的管道，加工成V型坡口。 12 焊前清理 为消除和减少氢的来源并防止渗碳，焊前严格清除坡口两侧各100150mm范围内的油、漆、锈、垢等杂质；坡口及管内外坡口附近用丙酮擦洗脱脂。 2组对、预热 21 组对 为避免增加内应力和产生应力集中，内外壁应尽量平齐；不得 对焊接接头进行加热校正，不得用强力对口。 22 预热 12Cr1MoV钢点固前必须预热，预热温度为200250

14、，对固定口、大管径、厚壁管应适当提高。预热宽度从对口中心开始，每侧不少于焊件厚度的3倍，并力求内外壁温度均匀。均采用电加热法预热，用经校验合格的热电偶显示加热温度。 3点固焊 一律采用氩弧焊进行点焊，而且必须由合格焊工施焊，工艺跟 正式焊相同，并注意仔细检查焊缝质量，如有裂纹、气孔等缺陷应立即磨掉，重新点固；每个焊缝应保证足够数量的点固焊缝，点固后不得敲击搬运工件，以免裂开。严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物。管内不得有穿堂风。 4正式施焊 _ _ 在施工中还应注意以下几点： 41 层间温度应不低于预热温度，且不高于400。 42 对于厚壁管，打底层厚度不能低于34mm，

15、如达不到这一要求，仍采用氩弧焊进行填充；打底完后应及时填充；多层多道焊时应逐层进行自检，合格后方可施焊次层，并且接头应错开，层间用不锈钢丝刷将氧化物和焊渣清除干净。 43 为减少焊接变形和接头缺陷，直径大于194mm的管道对接焊口，宜采取两人对称地焊。 44 施焊中除工艺和检验上要求分次焊接外，应连续完成，若被迫中断时，应采取防止裂纹产生的措施（后热、保温缓冷等），再焊时应仔细检查并确认无裂纹后方可继续施焊。 45 在整个焊接过程中，应使被焊工件（焊缝附近30100mm范围内）保持足够的温度，因而应经常测量并确保温度符合要求。 46 焊长焊缝时，每一道不要焊太长，使被焊的一段在短时间内重复受热

16、。 47 因有一定弧坑裂纹倾向，应注意熄弧操作，将弧坑填满。 48为防止和减少合金元素的氧化烧损，应适当选用小电流、短弧操作，适当减薄每层焊缝厚度。 5焊后清理 焊后将焊缝表面的飞溅、焊渣和其它脏物清理干净，表面缺陷用 砂轮打磨修整。对需做热处理的焊缝，还应将焊缝两侧各不少于300mm范围内油污清除干净。 6后热及热处理 按规范要求，壁厚6mm的12Cr1MoV钢管，焊后应立即 进行热处理。若因故不能及时进行，则应立即进行后热，其温度以300350为宜，恒温时间不少于2小时，加热范围与以下热处理要求相同。对壁厚12.5-25mm取1.5小时；升温速度按205*25/（/h）计算，且不大于300

17、/h，降温速度按250*25/（/h）计算，且不大于250/h，温度在300以下可不控制；加热宽度焊缝每侧不少于150mm，保温宽度焊缝每侧不少于250mm。 62 热处理所用仪表、热电偶及其附件，应根据计量的要求进行标定或检验。 63 测温点应对称布置在焊缝两侧，且不得少于两点。水平管道的测点应上下对称布置。并采用自动温度记录。 64 热处理完毕应进行硬度测量，焊缝的硬度应不超过母材布氏硬度的125%；热影响区的硬度不能明显低于母材硬度。若硬度值不合格，应重作热处理，并重测硬度。 4. 焊接检验依照上述焊接工艺进行试件焊接，试件经外观检查、磁粉探伤和X射线探伤合格后，在试件上截取力学性能试样

18、、金相检验试样进行检验。检验结果见表接头力学性能金相组织b（MPa）s （MPa）断裂部位90面弯90背弯焊缝热影响区母材536388母材完好完好铁素体+回火索氏体少量魏氏体+铁素体+回火索氏体铁素体+珠光休 四、成果特点过热器按传热方式可分为对流式、辐射式和半辐射式； 按结构特点可分为蛇形管式、 屏式、墙式和包墙式。它们都由若干根并联管子和进出口集箱组成。管子的外径一过热器般为3060毫米。对流式过热器最为常用，采用蛇形管式。它具有比较密集的管组，布置在 4501000烟气温度的烟道中，受烟气的横向和纵向冲刷。烟气主要以对流的方式将热量传递给管子，也有一部分辐射吸热量。屏式过热器由多片管屏组

19、成，布置在炉膛内上部或出口处，属于辐射或半辐射式过热器。前者吸收炉膛火焰的辐射热，后者还吸收一部分对流热量。在10兆帕以上的电站锅炉中，一般都兼用屏式和蛇形管式两种过热器，以增加吸热量。敷在炉膛内壁上的墙式过热器为辐射式过热器，较少采用。包墙式过热器用在大容量的电站锅炉中构成炉顶和对流烟道的壁面，外面敷以绝热材料组成轻型炉墙。图为几种过热器的布置。装有过热器的小容量工业锅炉一般只用单级管组的对流式过热器即能满足要求五、收获与体会随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解