集箱焊接质量控制毕业设计

1、安徽机电职业技术学院毕 业 设 计集箱焊接质量控制系 别 机械工程系 专 业 焊接技术及自动化 班 级 焊接3102 姓 名 邹 涛 学 号 1203103083 20122013学年 第一学期 前 言 本标准是根据中华人民共和国机械行业标准JB/T 1610-1993锅炉集箱制造技术条件和1997 年机械行业标准第一号修改通知单并结合实际情况制定的。 本标准符合中华人民共和国劳动部蒸汽锅炉安全技术监察规程(1996)版的规定。 本标准自实施之日起新设计的产品图样应引用本标准对本标准未包 括的特殊要求设计者应在图样上注明。 为贯彻中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国固体废物污染环境防治法和

2、城市市容和环境卫生管理条例，坚持生活垃圾焚烧处理的减量化、资源化、无害化，控制生活垃圾焚烧处理造成的二次污染，规范以生活垃圾为设定燃料的生活垃圾焚烧锅炉产品的设计、制造、安装、调试、验收等，特制定本标准。本标准在（生活垃圾焚烧炉的基础上制定。本标准由中华人民共和国建设部提出。摘要我国一直是重工业生产的大国，全国各地分布着很多重工业企业，对于以重工业为主的地方来说，维护设备的安全与稳定运营显得尤为重要。在近几年不断发生的工业事故中，我们可以看到，由于锅炉设备原因而发生爆炸等工业事故的几率占了50%左右，将近是所有工业事故的一半。由此我们可以看出，锅炉的设计对于工业生产来说至关重要。 集箱的应用在

3、锅炉压力容器中非常广泛，集箱的设计对于压力有较高的要求，对于集箱种类和用途做好精确的分析和设计，必要时需要做射线探伤。所有的涉及到国家有关规定标准严格遵守。 目 录 1 余热锅炉 1.1余热锅炉的简介及应用 1.2 范围 1.3 规范性引用文件 1.4技术要求2 集箱 2.1集箱的概念及作用 2.2集箱的焊前技术准备 2.3集箱的产品制作 2.4集箱的质量检验3 集箱制造工艺流程示意图4 参考文献5 致 谢 一余热锅炉 1.1锅炉的简介及应用余热锅炉就是利用各种工业过程中的废气、废料或废液中的显热或(和)其可燃物质燃烧后产生的热量的锅炉。或在燃油(或燃气)的联合循环机组中，利用从燃气轮机排出的

4、高温烟气热量的锅炉。 余热锅炉按燃料分为燃油余热锅炉、燃气余热锅炉、燃煤余热锅炉及外媒余热锅炉等。按用途分为余热热水锅炉、余热蒸汽锅炉、余热有机热载体锅炉等。 余热锅炉工作原理就是燃油、燃气、燃煤经过燃烧产生高温烟气释放热量，高温烟气先进入炉膛，再进入前烟箱的余热回收装置，接着进入烟火管，最后进入后烟箱烟道内的余热回收装置，高温烟气变成低温烟气经烟囱排入大气。由于余热锅炉大大地提高了燃料燃烧释放的热量的利用率，所以这种锅炉十分节能。1.2 范 围 本标准规定了锅炉集箱的制造、检查及验收。 本标准适用于额定蒸汽压力不大于4MPa、额定蒸汽温度不大于400 固定式蒸汽锅炉。 其它参数的锅炉可参照执

5、行1.3 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条文。凡是注日期的引用文件其随后所有的修改单不包括勘误的内容或修订版均不适用于本标准然而鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准。 当本标准的引用文件被修订的新文件代替时按照“鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。”应按最新版本的文件执行。 HX0306-2008 材料标记及移植 HX0504-2008 锅炉受压元件焊接工艺评定 HX0508-2008 锅炉产品焊接试件和试样毛坯的制备HX1008-2008 锅炉受压元件焊接HX1105

6、-2008 锅炉膜式管屏制造 HX1111-2008 锅炉产品水压试验 HX1119-2008 产品油漆和包装技术条件 HX1401-2008 锅炉原材料入厂验收 HX1402-1999 锅炉受压元件焊接接头力学性能试验 HX1403-1999 锅炉受压元件焊接接头金相和断口检验 HX1404.2-2008 管座角焊缝超声波检测 HX1405-2008 焊接材料入厂检验 HX1410-2008 射线检测HX1411-2008 超声检测 HX1416-2008 磁粉检测1.4技术要求 材料 1.4.1 制造锅筒的材料应符合设计图样的要求焊接材料的选用须符合工 艺文件的规定其力学性能不得低于母材标

7、准的规定值材料代用按规定 的程序办理审批手续。 1.4.2 制造锅筒的材料必须按HX1401 的规定进行入厂验收焊接材料的入厂验收应符合HX1405 的规定验收合格的材料方可投入生产。 1.4.3材料标记及移植 1.4.3.1 凡图样上标有MT标志的零件其所用材料的入厂检验编号材料牌号(或代号)在产品整个制造过程中均应进行标记移植以保证材料的可追踪性。 1.4.3.2 材料标记应尽量作在零件的明显部位且不被其它装配零件所覆 盖并不得作在密封面上。最终产品零件上的材料标记必须采用低应力钢 印打印。 1.4.3.3 材料标记及移植的具体操作应符合HX0306 的规定材料标记及 移植后应经质检人员确

8、认。 1.4.4 拼接 1.4.4.1 锅筒拼接焊缝的位置和尺寸。 1.4.4.2 拼接焊缝必须避开集中下水管管孔。 1.4.4.3 拼接焊缝应避开胀接管孔拼接焊缝边缘至胀接管孔中心线的距 离不小于0.8d(d 为胀接管孔直径)且不得小于0.5d12mm。如无法避免 时可开在环缝上但应符合下列规定 a) 应对管孔周围60mm(当管孔直径大于60mm按管孔直径计)范围内的拼接焊缝按HX1410 的级规定进行射线探伤检查且在管孔边缘处的焊缝不得有夹渣 b) 对开孔部位的拼接焊缝内外表面磨平 c) 将筒体整体热处理。 3.2.1.3 拼接焊缝应尽量避开焊接管孔并尽量避免两条焊缝的热影响区重叠否则应符

9、合下列规定: a) 应对管孔周围60mm(当管孔直径大于60mm按管孔直径计)范围内的拼接焊缝按HX1410 的级规定进行射线探伤检查且在管孔边缘处的焊缝不得有夹渣 b) 管接头焊后应对两条焊缝的重叠热影响区进行消除应力的热处理。 1.4.4.4 拼接焊缝应尽量避开锅筒上焊接零件的焊缝并尽量不使两条焊缝的热影响区重叠不能避开时拼接焊缝可被焊接零件的焊缝穿过 但不得在拼接焊缝热影响区域内终止。 1.4.4.5 封头和筒节、筒节和筒节对接时其拼接焊缝的位置和尺寸还应符合下列规定: a) 对(名义)等壁厚锅筒封头的拼缝中心线和相邻筒节上的纵缝中心线以及两个相邻筒节上的纵缝中心线均应互相错开。其中心线

10、互相错开的外圆弧长距离不得小于较厚一侧钢板板厚的3 倍且不得小于100mm1 集箱 2.1集箱的概念及作用为了提高锅炉效率，筒式锅炉逐渐发展为管式锅炉，以增加传热面积。锅水由锅筒经下降管流入下面的箱体中，由箱体分配给各管束，这些管束中的水不断吸收热能，汇集到上面的箱体中再流回锅筒内。我们把上、下的箱体称为集箱或者联箱。集箱是锅炉工质混合、保证工质均匀加热的管件。通常工业锅炉的炉墙是由一排排的管子（水冷壁）拼接起来构成的，但锅炉体积庞大，结构复杂，不能保证所有的管子里的工质的吸热量都是一样的，不同的部位吸热量相差很多，安装集箱可以让各个管子里面的工质在这里汇合，再分配的下一级各根管子里去，这样可

11、以减少热偏差，使得工质的吸热、流动、锅炉的冷却、锅炉热效率都得到优化提高；另外，锅炉上、中、下部分各段管子的规格大小、管子数量以及布置方式都不同，集箱就负责连接各段，保证工质的流通顺畅。下图为典型的集箱图见如图1图122焊接前的技术准备2.2.1原材料的选用该集箱的材料采用20G碳钢，其化学成分如下表一表1 20G的化学成分%钢号CSiMnPS20G0.170.240.170.370.350.650.0300.030前墙下集箱原材料的选用包括板材、管材、焊材、焊剂，要严格按照国家标准进行选择见下表，如表1序号代号名称数量材料单件总计13001119AV形销钉122Q235-A0.0313.78

12、2无图扁钢30x4 L52301Q234-A4.92330311-1-5-6排污管座120/GB/T6991.824WH2103-04接管159x9 R110220G/GB53102.665.325本图集箱219x16 L6000120G/GB53104816本图管接头60x5 L435.56420G/GB53102.954189730411-1-11-9端盖220G/GB53106.7413.58WH5028-2011手孔装置NO.1220/GB/T6995.9211.8 焊接集箱需要用到三种焊接方法分别是：手工电弧焊SMAW 、富氩气体保护焊GMAW 、钨极氩弧焊GTAW，所以将选用焊丝、

13、焊条。2.2.2 焊接设备的选用2.2.2.1手工电弧焊设备包括交流电弧焊机、旋转直流电弧焊机和整流电弧焊机，统称为电焊机或焊接电源2.2.2.2钨极氩弧焊设备以氩气为保护气体，钨极作为不熔化极，借助钨电极与焊件之间产生的电弧，加热熔化母材（同时添加焊丝也被熔化）实现焊接的方法。氩气用于保护焊缝金属和钨电极熔池，在电弧加热区域不被空气氧化。由于氩气是一种惰性气体，不与金属起化学反应，所以能充分保护金属熔池不被氧化。同时氩气在高温时不溶于液态金属中，所以焊缝不易生成气孔。因此，氩气的保护作用是有效和可靠的，可以获得较高质量的焊缝。 焊接时钨极不熔化，所以钨极氩弧焊又称为非熔化极氩弧焊。根据所采用

14、的电源种类，钨极氩弧焊又分为直流、交流和脉冲三种 2.2.3焊接人员的资质要求1焊接技术人员 a）焊接技术人员应具备中专以上文化程度并经过专业技术培训，取得相应的资格证书； b）焊接技术人员应有不少于一年的专业技术实践； c）在焊接工程中担任管理或技术负责人的焊接技术人员应取得中级及以上职称并取得焊接工程师资格。2焊接质量检查人员 a）火力发电厂焊接工程中的焊接质量检查人员应具备初中以上文化程度，具有一定实践经验和技术水平； b）焊接质量检查人员应经过专门技术培训，具备相应的质量管理知识，并取得相应的资格证书； c）焊接专业的质量负责人应具备中专及以上文化程度并取得焊接质量检查高级资格。 3焊

15、接检验、检测人员 a）焊接检验人员应具备初中以上的文化程度，其中无损检测人员应按照DL/T 675的规定参加考核并取得相应的技术资格； b）焊接检验、检测人员的资格证书应在有效期内。持证人员应按照考核合格项目及相应的级别从事检验、检测工作； c）评定检测结果，签署无损检验报告的检验人员必须由级及以上人员担任； d）从事金相、光谱、力学性能检测的人员，应取得相应的资格证书。 4 焊工与焊接操作工 焊工与焊接操作工应按照DL/T 679的规定参加焊工技术考核，取得焊工合格证书，并按照考试合格项目适用范围从事焊接工作。 5热处理人员 a）焊接热处理操作人员应具备初中以上文化程度，经专门培训考核合格并

16、取得资格证书； b）焊接热处理技术人员应具备中专及以上文化程度，经专门培训考核合格并取得资格证书。 2.2.4焊接工艺焊接接头形势分析序号母材1牌号母材2牌号焊接牌号及规格(焊接方法电源极性电流（A)电压(V)气体流(L/min)备注120G20J4223.2 4.0SAMW直流反接1001402030130180J4223.2 4.0SMAW直流反接901302030130170ER50-6 1.2GMAW直流反接160260202815282.3产品制作2.3.1严格控制装配接接头边缘偏差对接接头边缘偏差应符合JB/T 1613的要求.筒体与锅盖全长包括偏差AL应符合表1的要求.锅炉类别热

17、水锅沪和领定燕汽压力不大于3.82 MPa的燕汽锅炉颇定蒸汽压力大于3.82 MPa的蒸汽锅炉LM101020mm士8+4-8+8-12采用旋压式端盖的集箱，全长偏差允许比表1中的数值增加5000pW，当全长L不大于20m 时不超过1.0 m m/m,当L大于20m 时不超过20m m.管孔和手孔管孔中心距和管孔尺寸的偏差可参考以下标准的规定:管孔中心距偏差按JB/T1623;b. 热水锅沪和额定蒸汽压力不大于3.82 MPa的蒸汽锅沪，焊接管孔的尺寸按JB/T 1625.手孔和手孔盖密封面的表面粗糙度参数R。的最大允许值为12.5 p m，允许有轻微的环向刻痕，但不得有径向刻痕.管接头管接头

18、的纵向倾斜度a:和横向倾斜度Lea,图1)均不大于1.5 m m.管接头的端面倾斜度r(图1)不大于1 mm,单个管接头的高度偏差ph图1)不超过t3 mm.JB/T 1610一1993骑座式管接头中心线与管孔中心线间的偏移e(图2)不大于0.5 m m.成排管接头中相邻两管接头管端节距P的偏差P(图3)不超过士3 mm，任意两管接头管端节距偏差不超过士6 mm.成排等高管接头的高度偏差，两端的两个管接头，ph:不超过士1 mm,以两端管接头的高度为基准线进行测量(图3)，与膜式壁管屏连接的管接头，h连接的管接头，Ah不超过士2 mm.其余管接头的高度偏差不超过士1 mm，与管子高度大于300

19、m m成排等高长管接头的装配公差(图4)按表2的规定:a 纵向高度偏差两端两个长管接头的高度偏差卜:，其余长管接头的高度偏差h以两端长管接头的高度为基准线进行测量;b. 横向高度偏差以集箱横向中心线为基准线进行测量;c. 管端节距偏差相邻两长管接头管端节距偏差pP和任意两长管接头管端节距偏差LP,.4. 支吊件吊耳(图6)或支座(图7)至基准线间距离I的偏差l应符合表的偏差不超过士3mm, 2.3.2合理的设置焊接顺序介绍A、BCD类型焊缝 2.3.3严格遵守焊接工艺规程2.3.3.1选择合适的焊接方法的重要性合适的焊接方法对集箱焊接的质量控制有很大的重要性.。焊条电弧焊（SMAW）适用于厚板

20、的焊接，焊条电弧焊的焊条能够与大多数的焊件金属性能相匹配，因而，接头的性能可以达到被焊金属的性能。焊条电弧焊不但能焊接碳钢、低合金刚、不锈钢及耐热钢，对于铸铁、高合金钢及有色金属等也可以用焊条电弧焊焊接。此外，还可以进行异种钢焊接和各种金属材料的堆焊等。富氩气体保护焊（GMAW）焊后变形小 因气体保护焊的电弧热量集中，加热面积小，氩气+CO2气流有冷却作用，因此焊件焊后变形小，特别是薄板的焊接更为突出。富氩焊接可以克服由于纯CO2气体保护焊的缺点，因CO2气体本身具有较强的氧化性，因此在焊接过程中会引起合金元素烧损，产生气孔和引起较强的飞溅，而在富氩气氛中飞溅问题得到有效控制。钨极氩弧焊（GT

21、AW）氩气具有极好的保护作用，能有效的隔绝周围空气；它本身既不与金属起化学反应，也不溶于金属，使得焊接过程中的冶金反应简单易控制，因此获得较高质量的焊缝提供良好条件。而且热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调整所以这种焊接方法可进行全方位焊接，也是实现单面焊双面成型的理想方法。2.3.3.2焊接参数对焊接质量的影响手工电弧焊：电流 随电流增大，工件上的热输入和电弧力均增大，热源位置下移，固熔深增大。随电流增大，电弧截面增加，同时电弧进入工件深度也增加，使电弧斑点移动范围受限，因此实际熔宽增大较小。随电流增大，焊条熔化量近于成比例增加，而熔宽增大较小 ，所以余高增大。 焊接电流过大易产生咬边

22、、焊瘤等缺陷。咬边会减小焊缝有效截面，产生应力集中，降低接头强度和承载能力。焊瘤使焊缝截面突变。 焊条直径 焊条直径的大小主要取决于焊件厚度、接头形式、焊缝位置、焊道层次等因素。焊件厚度较大时，应选择较大直径的焊条；平焊时，允许用较大电流进行焊接，焊条直径可以大些；立焊、仰焊及横焊宜选择较小直径的焊条；多层焊的第一层焊缝，为防止产生未焊透缺陷，应采用小直径焊条。焊条直径选择不当易产生焊缝尺寸偏差。尺寸过小焊缝强度降低；尺寸过大，易产生应力集中，降低接头疲劳强度。焊缝层数 焊缝层数应视焊件厚度而定，中厚板一般均采用多层焊。焊缝层数多些有利于提高焊缝的塑性、韧性，但焊件变形量也相应增加，可综合考虑

23、后确定。 电源种类和极性 直流电源的电弧稳定，飞溅少，焊缝质量好，因此重要焊接结构或厚板大刚度结构件的焊接，应采用直流弧焊电源。其余情况下，应优先考虑采用交流弧焊电源。碱性焊条施焊或薄板焊接，应采用直流反接。酸性焊条施焊，宜采用直流正接。 坡口尺寸和间隙大小 对接接头焊接时，可根据板厚采取不留间隙、留间隙、开V形坡口或开U形坡口。钨极氩弧焊1)焊接电流和钨棒直径 焊接电流的大小是决定焊缝熔深的主要参数，它根据工件材质、厚度、接头形式、焊接位置等因素选择，钨棒直径则根据电流大小、电流种类选择。钨棒端部形状是一个重要的工艺参数，尖端角度对电弧引燃和稳定以及对焊缝熔深和熔宽都有一定的影响。 2）保护

24、气体流量和喷嘴孔径 气体流量和喷嘴孔径应互相配合，使保护气体形成足够挺度的层流。通常手工钨极氩弧焊喷嘴孔径为520mm，对应保护气体流量为525Lmin。焊接电流增大，所对应的喷嘴孔径和气体流量取值也随之增大。 3）喷嘴与工件的距离、弧长和电弧电压 喷嘴端部与工件的距离在514mm之间，通常钨棒外伸长度为510mm；实用电弧长度范围为0.53mm，对应电弧电压820V。自动焊、不加填充丝、小电流或工件变形小时，喷嘴端部与工件的距离、电弧长度可取下限；反之则取上限。 4） 焊接速度 焊速是用来调节热输入和焊缝形状的重要参数之一，其选择应根据工件厚度并考虑与焊接电流等配合以获得所需的熔深和熔宽；在

25、高速度自动焊时，还要考虑焊速对保护效果的影响。此外，焊接热敏材料时应尽量采用快速多道焊；立、横、仰焊位置时则宜采用较低焊速2.4产品质量检验2.4.1按图纸尺寸进行检查2.4.2施焊记录表见附页施焊记录表2.4.3焊缝表面检验（RT）当焊缝的焊波或其他表面不规则形状影响渗透检验时，应将其打磨平整。 清洗后的表面依靠自然蒸发或用适当的强热风使其充分干燥。 进行渗透探伤，查看焊缝表面是否存在表面气孔和裂纹，存在上述情况必须进行返修，直至达到标准合格值。检验结束后为了防止残留的显像剂腐蚀被检表面或影响其使用必要时应当使用刷洗、喷气、喷水法或使用布、纸等物清除显像剂2.4.4水压试验锅炉受压部件的水压

26、试验锅筒和其他焊接受压部件应在无损探伤，焊后热处理及产品焊接试板检查合格进行水压试验。水压试验过程的压力为该部件最高工作压力的 1.5倍，水压试验过程中所有焊接接头不允许出现渗水、漏水。 任何部件不允许产生残余变形。1水压试验要求1.1 为便于观察和检查，水压试验应在光线或照明充足的情况下进行。1.2 将试件平稳地放置在试压场地，不得随意翻动或移动；较小的管件试压时，需紧固在试压装置上，不得自由放置。1.3 水压试验前准备好设备及工具。1.4 向试件充水前，应把试件内部铁屑、杂物等清理干净，并用水冲洗内部。1.5 应在试件顶部留出排气孔和进水孔各1个，其余各孔分别用封板、法兰盖、胀塞封闭，并装

27、妥人头孔及手孔装置。1.6 将试压泵与试件连接妥当，各装设压力表一只。1.7 通过进水孔将水注入试件内，水充满后关闭排气孔。1.8 试验时，试压泵应缓慢升压，试验操作程序按图2或图3规定。在暂停升压进行检查期间，压力应保持不变（不得以水泵维持压力），当确认无漏水或异常现象后，方可继续升压至试验压力，并在试验压力下保持一定时间，然后降到一定压力，全面仔细检查所有焊缝、胀口和连接部位(允许用0.5-1kg的圆头小锤距焊缝15-20mm处沿焊缝轻轻敲击)。1.9 漏水、渗水部位须做出标记，并做好水压试验原始记录。1.10 检查工作完毕后，应缓慢降压，不允许快速卸压。1.11 为防止腐蚀或冻裂，水压试

28、验完毕后，应拆除所有管座上的封口元件，将水全部放尽，并用压缩空气将试件内部吹干。2水压试验质量要求2.1 水压试验如符合下列条件，则认为合格：a. 在试件金属壁外侧和焊缝上没有水珠和水印；b. 当试验压力降到工作压力后试件胀口处没有水珠；c. 水压试验后，试件没有残余变形。2.2 铸铁锅炉水压试验的合格要求为：锅片的密封处在试验压力降低到允许工作压力后不滴水珠。2.3 水压试验合格后，检验员应在试件上作好“水压合格”标记。2.4 水压试验不合格允许返修，返修后，试件应重新进行水压试验。3安全操作要求3.1 试压人员应熟悉试件水压试验的条件和图样要求。3.2 试压人员应熟悉安全操作规程，确保人身、设备的安全。3.3 经常检查试压泵、压力表及保险装置，发现故障应及时排除，不准带“病”操作。3.4 试压过程中，操作人员不得少于2人，且有一人留在电源闸刀旁。3.5 试压操作人员不得擅离工作岗位，试验过程中应随时观察试件有无