乙炔气瓶焊接工艺.docx

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乙炔气瓶焊接工艺

1乙炔气瓶零件简介

乙炔气瓶属于三类压力容器，它是由钢制气瓶（以下简称钢瓶）、多孔性填料、溶剂、溶解乙炔及附件等组成。

钢瓶按照国家劳动部颁布的（气瓶安全监察规程>和GBS100（钢质焊接气瓶>设计、制造和检验，在制造过程中对焊接质量的要求很高。

根据国家劳动部1993年颁布的‘溶解乙炔气瓶安全监察规程>及GBl1638-89（溶解乙炔气瓶>的规定．钢瓶主体材料必须采用平炉、电炉或氧气转炉抬炼的镇静钢，以获得良好的成形和焊接性能。

钢瓶应逐其进行水压试验，试验压力为5．2MPa．并在此试验压力下保压3min．被试钢瓶不得有泄漏现象。

钢瓶应在水压试验合格后逐只进行气密性试验，试验压力为3．0MPa．保压1min。

钢瓶主体焊缝颓经100％的射线探伤检测，按JB4370标准进行，射线透照底片质量为AB级，焊缝缺陷等级不低于Ⅱ级。

钢瓶在全部焊接完成后要进行整体熟处理，热处理温度为620±20℃。

钢瓶热处理后要按照热处理批号。

每批应抽取一支钢瓶进行力学性能试验和爆破试验。

气瓶焊接结构如图1所示。

2、零件配料

2.1.1封头配料

母材材料Q235钢

公称直径DN=500mm

板材厚度δS=8mm

直边高度h=25mm

封头加工余量定为20mm

下料尺寸D=1.211*（DN+δS）+2*h+20=685mm

经计算封头总高度为H=150mm

2.1.2封头成形

成形方式：

冲压成形

成形设备：

冲床，加热炉

成形工艺：

材料检查→加热→冲压→封头余量切割→检查

封头坯料加热：

为防止加热时间过长而使钢板氧化过厚，应采取热炉进料，即炉温升到始压温度时把坯料加进炉内，坯料加热温度一般在950~1050℃为宜，保温时间控制在1min／mm，坯料的加热温度要均匀，并保证坯料温度焖透。

加热炉最好选用燃气炉，这种炉子的炉温均匀，炉子的密封性好，能确保加热效果。

封头的冲压：

坯料出炉后，操作人员配合好，迅速将坯料摆到模具下找正冲压，应避免操作时间长、坯料的温度过多的下降。

冲压一般采取两次压制成型为好，这样可以控制好冲压温度，防止因又一次成形时间过长、温度较低而导致局部减薄量过大的现象发生。

当成形中的封头温度下降到800℃以下应终止冲压，封头的脱模温度应控制在700℃以下，待封头完全冷却后，方可吊运，以免变形。

封头成型工艺过程：

1下料

2拉深

3消除应力退火

4切边

5缩口

2.1.3封头余量切割：

采用机加工或自动切割，将成形好的封头净料、并加工好焊接坡口。

2.2.1筒体配料

筒体周长计算L=π（δi+δs）+2C0

L为筒体圆周展开长度mm；

Di为筒体内径mm；

δs为筒体壁厚mm；

C0为纵缝坡口间隙加工余量mm；

筒体高度H=Hi+C

Hi为筒体高度设计尺寸；

C为环缝坡口加工余量

筒体纵焊缝采用埋弧自动焊工艺，接头不开破口。

C0=2mm

筒体周长L=1599mm筒体设计高度Hi=680mm

环形坡口加工余量C=5.5mm

筒体高度H=680mm+5.5mm=685.5mm

2.2.2筒体成形

筒体材料：

Q235钢，厚度8mm，钢板横长1599mm，纵长685.5mm

采用设备：

三辊卷板机

利用三辊卷板机直接卷制成圆筒状。

3筒体节生产工序

3.1下料

3.2加工坡口

3.3卷圆

3.4装配及定位焊

3.5焊接正面纵焊缝

3.6去引弧板和引出板并清理

3.7筒体节校圆

4装配工艺

焊接结构的装配是将已经加工好的零件组装成部件，再将部件组装成整体结构的生产过程。

焊件的组装固定通常采用定位板、定位焊缝、装配平台、装焊工夹具和变位机械等。

焊件的组装不仅仅要求组件的尺寸与配合符号符合设计图样的要求，而且要保证接头的装配及定位焊缝的质量符合工艺要求。

接缝间隙：

接缝间隙的大小与所采用的焊接工艺方法有关。

我们对桶节纵焊缝采用埋弧焊，所以焊缝间隙允差为焊接工艺规程规定值的3±0.5mm。

筒体节焊缝采用I型焊缝。

筒体纵焊缝的焊接是用埋弧焊进行焊接的，在经过三辊卷板机卷筒后接头对接处不开坡口但是预留2mm的焊接缝隙。

装配焊件时要保证间隙均匀，高低平整，错边量小，定位焊缝长度一般大于30mm，并且定位焊缝质量与主焊缝质量要求一致。

必要时采用专用工装、卡具。

在焊缝两端要加装引弧板和引出板，待焊后再割掉，其目的是使焊接接头的始端和末端获得正常尺寸的焊缝截面，而且还可除去引弧和收尾容易出现的缺陷。

5焊接工艺制定

钢瓶主体焊缝为一条纵焊缝和两条环焊缝。

钢瓶主体材料为Q235属于低碳钢。

这种钢的含碳量较低，硫、磷等有害杂质的质量分数控制在0.035%以下，通常无淬硬倾向，抗裂性较高，焊接性较好。

焊接时不用采取特殊的工艺措施，可以采用多种传统的熔焊方法，包括焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊、药芯焊丝电弧焊和电渣焊等。

壁厚小于90mm的焊件，焊前一般不必预热；但对于某些接头形式，如直边对接接头，U+V形坡口根部根部焊道埋弧焊，仍需控制焊接热输入量，以防止近缝区的液化裂纹和焊道中心的热裂纹的形成。

当电渣焊焊接碳、硫、磷含量偏上限的低碳钢厚板拼接缝和筒节纵缝时，应采取适当加大接缝间隙和控制焊接电流等措施，防止电渣焊缝枝晶间裂纹的形成。

5.1纵焊缝焊接方法：

采用自动埋弧焊焊接

焊接设备：

埋弧焊机采用MA―1000机头配用ZXG—500R直流电源。

5.2环向焊缝焊接方法:

钨极氩弧焊和埋弧焊

焊接设备：

KW—400型钨极脉冲氩弧焊机

埋弧焊是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。

其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。

近年来，虽然先后出现了许多种高效、优质的新焊接方法，但埋弧焊的应用领域依然未受任何影响。

从各种熔焊方法的熔敷金属重量所占份额的角度来看，埋弧焊约占10%左右，且多年来一直变化不大。

埋弧焊是当今生产效率较高的机械化焊接方法之一，它的全称是埋弧自动焊又称焊剂层下自动埋弧焊。

优点：

1生产效率高

这是因为，一方面焊丝导电长度缩短，电流和电流密度提高，因此电弧的溶深和焊丝溶敷效率都大大提高。

（一般不开坡口单面一次溶深可达20mm）另一方面由于焊剂和溶渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散失,飞溅也少，虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大，但总的热效率仍然大大增加。

2焊缝质量高

熔渣隔绝空气的保护效果好，焊接参数可以通过自动调节保持稳定，对技术水平要求不高,焊缝成分稳定，机械性能比较好。

3劳动条件好

除了减轻手工焊操作的劳动强度外，它没有弧光辐射，这是埋弧焊的独特优点。

5.3埋弧焊的应用范围：

目前主要用于焊接各种钢板结构。

可焊接的钢种包括碳素结构钢，不锈钢，耐热钢及其复合钢材等。

埋弧焊在造船，锅炉，化工容器，桥梁，起重机械及冶金机械制造业中应用最为广泛。

此外，用埋弧焊堆焊耐磨耐蚀合金或用于焊接镍基合金，铜合金也是较理想的。

焊接方法

坡口及焊缝尺寸/mm

图样标注符号

适用范围

δ

b

C

h

单面埋弧自动焊

8

2

14

3

钢板拼接，筒节纵焊缝

接缝间隙。

接缝间隙的大小与所采用的焊接工艺方法有关。

我们对桶节纵焊缝采用埋弧焊，所以焊缝间隙允差为焊接工艺规程规定值的3±0.5mm。

筒体节焊缝采用I型焊缝

1）焊接电流：

埋弧焊时，焊接电流是决定焊丝熔融速度、熔透深度和母材熔化量的重要参数。

焊接电流与熔透深度几乎成正比关系。

其计算式子如下：

H=Km*I

式子中：

H——熔透深度（mm）

Km——熔透系数（直径4.0的焊丝我们取Km为1.1—1.3）

I——焊接电流I=100A

我们可以通过计算得到焊接电流，为700—750A

2）电弧电压：

电弧电压与电弧长度成正比关系。

在其他参数不变的情况下，随着电弧电压的提高，焊缝的宽度明显增大，而熔深和余高略有减小。

如果电弧电压过高，则形成宽而且浅的焊道，从而导致未焊透和咬边等缺陷的产生。

此外，随着电弧电压的升高，焊剂的融化量增加，使焊道表面变得粗糙、脱渣困难。

降低电弧电压，能提高电弧的挺度、增大熔深；但是电弧电压过低，会形成高而窄的焊道，使接缝边缘融合不良。

我们为了保证焊接质量采用32—34V的焊接电压。

3）焊接速率：

当其他焊接参数不变而焊接速度增加时，焊接热输入量相应减小，从而使焊缝的熔深也减小。

焊接速度太大会造成未焊透等缺陷。

为保证焊接质量必须保证一定的焊接热输入量，即为了提高生产率而提高焊接速度的同时，应相应提高焊接电流和电弧电压。

5.3乙炔气瓶筒节纵缝焊接工艺

焊接工艺规程

产品零部件名称：

气瓶筒节纵缝

焊接方法：

埋弧焊

所按标准名称及编号：

jb/T163-1993

自动化等级：

机械化

焊件母材

1、母材类别号、组别号及钢号

类别号Ⅰ组别号Ⅰ-2。

钢号Q235与Q235相焊接

2、焊件壁厚：

8mm

3、管件直径：

500mm

焊接材料

1、钨极牌号及规格：

——

2、焊条牌号及规格——

3、实心焊丝牌号及规格H08MnA，4mm

4、焊剂牌号HJ431

5、药芯焊丝牌号及规格——

6、焊带牌号及规格——

7、其他——

保护气体

无

焊前准备

1、坡口加工方法及要求：

火焰切割或刨边

2、坡口及接缝两侧清理方法及要求：

砂轮打磨坡口两侧各20mm

3、焊材清理、烘干方法及要求：

焊剂烘干温度250—300℃，2h

4、焊接衬垫材料牌号及规格：

焊剂垫

焊接温度参数

1、最低预热温度:

——

2、最高层间温度：

——

3、后热温度及保温时间：

——

4、消氢处理温度和保温时间：

——

焊后热处理参数

1、热处理种类—

2、加热温度范围—

3、加热速度—

4、加热温度允许偏差

5、保温时间：

—

6、冷却速度：

—

7、出炉温度：

—

8、其他要求：

—

焊接电参数

1、焊接电流：

700—750A

2、焊接电压：

32—34V

3、焊接速度：

34—36m/h

4、送丝速度：

——

5、脉冲峰值：

——

6、脉冲宽度：

——

7、引弧电流：

——

8、脉冲频率：

——

9、收弧电流：

——

10、其他：

直流，反接

焊接时间表

1、予送气时间：

——

2、电流递增时间：

——

3、焊接时间：

——

4、电流衰减时间：

——

5、填补弧坑时间：

——

6、延短断气时间：

——

操作技术

1、焊接位置平焊☆立焊—横焊—仰焊—全位置—

2、横摆参数横摆幅度—横摆速度—两侧停留时间—

3、填丝方式自熔—填丝—丝径—

4、焊缝层数正焊一层

5、焊接顺序—

6、清根方式—

7、锤击方式—

8、其他—

焊后检测

1、目视检测☆

2、射线检测☆抽查测100%

3、超声波检测——

4、磁粉检测检测部位——

5、渗透检测检测部位——

1）环向焊缝焊接工艺

本次环向焊缝的焊接方法还是用埋弧焊焊接。

但是在焊接时同纵焊缝焊接工艺有所不同。

环向焊缝焊接时是在钢垫板上进行焊接的。

由表8可知，垫板厚度为2.4~3.2mm，板宽为37mm。

对接接头单面焊可采用以下几种方法：

在焊剂垫上焊，在永久性垫板或锁底接头上焊，以及在临时衬垫上焊和悬空焊等。

分述如下：

 在焊剂垫上焊接用这种方法焊接时，焊缝成形的质量主要取决于焊剂垫托力的大小和均匀与否，以及装配间隙的均匀与否。

说明焊剂垫托力与焊缝成形的关系。

板厚2～8mm的对接接头在具有焊剂垫的电磁平台上焊接所用的参数列于表4。

电磁平台在焊接中起固定板料的作用。

由表四可知装配间隙为0~3.5mm，焊丝直径为4mm，焊接电流为725~775A，电弧电压为30~36V，焊接速度为56.7cm/min,电流是交流，焊剂颗粒正常。

在焊接时的在垫板上焊接当焊件结构焊后保留永久性垫板，厚10mm以下的工件可采用永久性垫板单面焊方法。

垫板必须紧贴在待焊板缘上，垫板与工件板面间的间隙不得超过0.5～1mm。

焊接操作方法与纵焊缝焊接方法相同。

2）施工过程中应注意的质量问题

1施焊应对称施焊，防治因焊接应力引起的变形。

2储罐组装几何尺寸符合要求后方可施焊，焊接时应对称施焊，焊缝清根应彻底。

3储罐对接焊缝和角焊缝的表面及热影响区不得有裂纹、气孔、夹渣以及深度超标的咬边，对接焊缝不得有低于母材表面的凹陷，焊缝成型美观。

3）季节性施工技术措施

1与当地气象部门保持密切联系，及时掌握气候的变化。

2施焊环境出现下列任意情况，应采取有效防护措施，否则禁止施焊。

•手工焊时风速大于10m/s

•相对湿度大于90%

•雨、雪环境

冬季施工措施

1及时编制冬季施工方案，并经批准执行。

2遇雪后施工前要组织好清扫作业面和脚手架木上的积雪，以防因雪滑出现工伤事故。

3防护器具应进行全面检查，做好保温防冻措施。

4当环境温度低于-5℃时，应采取预热和焊后的加热、保温和缓冷等措施，以防止产生裂纹。

5冬季气候干燥、少雨，制定切实可行的措施，防止电、火焊等产生火灾事故。

6焊接时使用帆布搭设临时防风棚，高处作业可制作移动式“鸟窝”防风棚，保证焊接环境。

6焊接检验

钢瓶水压试验按照GB9251的有关规定进行试压

时以每秒不大于0．5MPa的升压速度，缓慢地升至试验压处无变形。

钢瓶气密试验按照GB12137的有关规定进行，试验压力为30MPa，保压lmin，用肥皂水刷焊缝检查，无泄漏和降压现象。

钢瓶爆破试验采用水压，其方法接GB15385的要求进行。

实测的爆破口位置和形状合理，形状呈唇形韧性断口，无碎片，断口金属表面无明显缺陷。