16MnDR尾氯回收塔说明说Word文档格式.docx
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夏比（V）冲击试验
温度（℃）
冲击功AKV（J）
6～20
21～38
500～630
480～610
≥320
≥300
≥21
≥19
合格
-40
-30
≥2.1
≥1.4
3.2.2 焊接材料分析
使用埋弧自动焊焊接,在焊丝与焊剂的匹配问题上,我们作了认真分析,从化学成分上看，优于16MnDR钢,只是硫磷含量略高些,但欲获得高质量的埋弧自动焊的焊接接头,正确选用焊剂是十分重要的,特别对于16MnDR钢,所用焊剂除了一般优良性能外,最重要的是能够起到细化晶粒的作用,YD504A焊剂中含有一定量的硼,钛及稀土元素,因而能够通过改善组织来提高熔敷金属的低温韧性。
表3-2
Cr
Ni
≤0.12
1.50～1.90
≤0.07
≤0.20
≤0.30
≤0.040
3.3手工电弧焊焊接材料的选择
3.3.1焊接材料的选择
手工电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。
具有以下特点：
1、设备简单。
2、操作灵活方便。
3、能进行全位置焊接适合焊接多种材料。
根据分析选择E5015焊条，焊条牌号：
J507，焊条名称：
低合金钢专用焊条，药皮类型（GB5117-1985）：
低氢钠型。
药皮主要组成物是碳酸盐、萤石，碱度较高。
熔渣流动性好，焊接工艺性能一般，焊波较粗，角焊缝较凸，熔深适中，脱渣较好。
3.3.2焊接材料分析
表3-3熔敷金属化学成分（%）
J507成分
抗拉强度
含量百分数
《0.12
0.8-1.4
《0.07
《0.040
《0.035
490Mpa
表3-4参考电流
焊条直径mm
2.5
3.2
4.0
6.0
选用电流A
70-90
90-130
130-150
150-190
3.4 焊材的处理和烘焙
焊接前,要对选定的并经质量复验合格的焊接材料进行认真的处理,对焊丝的油、锈等污物进行清理。
对焊条、焊剂进行严格的烘焙（烘焙时温度曲线见图3）。
焊丝的清理以及焊条、焊剂的烘焙,对保证焊缝金属的纯净性,降低熔敷金属中的氢含量,起到良好的作用。
另外,对于板厚为8mm的试件,可进行预热,防止因拘束度过大和焊接内应力而造成的不良影响。
一般为1-2h的300℃-350℃预热。
图3-1 焊条,焊剂烘焙时温度曲线图
3.5施焊过程
焊接时,最关键的是焊接工艺规范参数的选择,埋弧自动焊的焊接规范参数主要有:
焊条（焊丝）直径,焊接电流,电弧电压,焊接速度,焊接层次等。
其中主要的是焊接电流、电弧电压和焊接速度。
因此,在选择焊接工艺规范参数时,应在保证焊接宏观质量（包括焊缝表面成形）的基础上,尽量控制的低些,同时结合层间温度的适当掌握,以避免焊接接头在高温状态的程度过高,停留时间过长而使晶粒长大,导致组织和性能受到不良影响。
表3-5埋弧自动焊焊接规范
板厚（mm）
焊接方法
电源种类与极性
焊接层次
焊接牌号及规格（mm）
焊接电流（A）
电弧电压（V）
焊接速度（cm/min）
线能量（KJ/cm）
面、层
道
8
埋弧自动焊
直流反接
正背1
1
2
H10Mn2Φ4
YD504A
580～600
28～32
35～40
26.5～28.9
手工电弧焊同样如此，焊接规范如表3-6
表3-6手工电弧焊焊接规范
手工电弧焊
E5015|J507（4.0mm）
130～150
20～35
200～250
13～35
3.6焊接接头检验
3.6.1 外观检查及无损探伤
试件焊接完毕,放置48h后,进行外观检查,合格后进行100%X射线探伤检测,均未发现超标缺陷。
3.6.2 焊缝熔敷金属化学成分分析
试件经外观检查和无损探伤检测合格后,取样进行焊缝熔敷金属化学成分分析。
表3-7焊缝熔敷金属化学成分（%）
0.20
0.37
1.58
0.035
0.017
手工电弧焊焊缝熔敷金属化学成分分析见表3-3。
3.6.3 焊接接头机械性能
切取试样,进行机械性能试验,均达到合格指标。
表3-8焊接接头机械性能试验
板厚
（mm）
σb（MPa）
屈服点
σs（MPa）
冷弯试验
α=3a（180
-40℃夏比（V）冲击试验
硬度
部位
冲击功（AKV/m
HV30
594
603
396
402
面背弯
均合格
焊缝
熔合线
热影响区
5.6/4.3/5
4.1/2.7/5.7
3.4/2.3/5.3
163～165
160～159
157～158
3.6.4 焊接接头金相组织
经检验,焊接接头宏观金相均合格。
从微观上看,母材均为呈带状分布的铁素体及珠光体,近缝区为块状及针状铁素体,少量贝氏体及珠光体。
焊缝为片块状、针状铁素体、珠光体。
4.焊接工艺评定
4．1焊接方法的选择
考虑到尾氯回收塔的结构因素，壳体与封头钢板为中厚板，为提高生产效率，采用埋弧焊和手工电弧焊并用较为合适，但埋弧焊的焊接热输入大，会使焊缝低温冲击韧性降低，这对16MnDR低温钢的焊接是不利的。
因此选择合理的焊接工艺参数和合适的焊丝、焊剂相配，采取合理的工艺措施，才能保证焊接接头的强度及低温缺口韧性。
4．2焊材的选配
4．2．1焊丝的选择
16MnDR低温钢为铝脱氧镇静钢，应选用相同材质的铁素体材料进行埋弧焊焊接，通过大量的试验证明，低温冲击韧性值一般偏低，尤其是经过焊后热处理后，冲击值更加不稳定。
为改善焊缝金属组织，在焊材中加入少量的Ni。
因为Ni有利于提高焊缝金属的低温缺口韧性，降低韧脆转变温度的作用。
经过比较，选用H10MnZ焊丝较为合适。
表4-1焊丝及其熔敷金属化学成分（%）
焊丝
0．090
0．15
1．0
2．250
0．011
0．009
熔敷金属
0．051
0．340
1．06
2．046
0．013
0．006
有关资料表明，对于非调质低温钢，当焊缝金属中的w（Mn）1．5％、w（Ni）2．0％左右时，二元素对焊缝金属韧性的影响是一个有利的最佳配合。
所以选用此种焊丝要比相同材质的铁素体材料焊丝有利于提高和稳定16MnDR钢的低温冲击韧性。
同时，随着镍的加入，也提高了焊缝金属的淬硬倾向，但可通过减小焊接热输入，控制焊接热输入在一定范围内，采用多层焊接等焊接条件来减小其不利影响。
4．2．2焊剂的选择
碱性烧结焊剂一般杂质少，有益合金元素过渡充分，有利于提高低温冲击韧性，故选用YD504A焊剂。
4．3多层多道焊
多层多道焊时，后序焊道对前焊道有退火作用，铁素体的晶粒尺寸或者贝氏体板条束的尺寸都比单道焊要小，因此，韧性也较好。
所以，采用小焊接热输入，改变熔合比，薄焊道焊接，提高焊缝金属经历熔化－结晶过程的热循环及后焊道加热前焊道的良好热循环，是改善焊缝金属组织和韧性的重要措施之一。
4．4道间温度
控制焊道及焊层间的温度在100～160℃之间，以防焊接接头的组织淬硬或组织过热以及晶粒粗大。
4．5焊接参数
4.5.1坡口形式
图4-1坡口形式
4.5.2焊接工艺评定参数
焊接工艺评定参数见表4-2。
表4-2焊接工艺评定参数
焊接
层次
焊丝规格
/mm
电源
极性
焊接电流
I/A
电弧电压
U/V
焊接速度
v/（cm·
min-1）
焊接热输入
/（kJ·
cm-1）
1～3
ф4．0
DCRP
480～500
28～30
50～55
4．6～18．0
4－1～7－3
520～550
30～32
55～60
17．0～19．2
8～9
500～520
15．0～18．2
4．6焊后热处理
虽然16MnDR钢在－40℃温度下有较高的低温冲击韧性，但在生产制造中往往由于热加工及热处理不当，导致金属材料的低温韧性降低。
为使产品在制造后既保证有足够的强度，又有足够的低温冲击韧性，就必须制订一个合理的封头热成形及焊后热处理的工艺。
16MnDR钢封头热成形必须保证封头达到所需的外形尺寸，又要使其内部保持良好的组织状态，从而保证板材的正火状态和材料标准规定的力学性能。
封头经热成形后应保证其晶粒度级别不降低。
为此封头热成形加热温度的选择是在保证合金元素充分熔入固溶体的前提下，控制加热温度不高于正火温度。
如果热成形加热温度过高，容易造成晶粒粗大，因此必须对封头重新进行正火处理，以细化晶粒，恢复钢板性能。
封头热成形的终止温度应略高于铁素体析出温度。
这一温度如果过高，奥氏体在形变终了后的冷却中不仅会发生静态再结晶，而且晶粒还会长大，必须重新进行正火处理；
若这一温度低到铁素体析出温度以下，则析出的铁素体会在形变过程中沿形变方向延伸，形成带状组织，使钢的性能产生方向性，这种现象也只有正火处理才能消除。
综上所述，如果封头热成形的加热温度高于正火温度，或者终止热成形的温度低于铁素体析出温度，则需通过正火处理来恢复16MnDR钢的正火货状态。
正火处理工艺如图4-2所示。
图4-2正火处理工艺
5．零件的加工制造
5.1筒体的制作
筒节的制造工艺流程如下：
1.钢板复检：
对钢板进行复检，内容包括钢的化学成分、各种力学性能、表面缺陷及外形尺寸（主要是厚度）的检验。
。
2.预处理：
复检合格后对钢板进行矫正，进行喷丸、喷漆等表面处理。
3.划线：
划线前应展开，可采用计算展开法。
具体展开公式如下：
L=π（Dg+δ）+S
式中L--筒节毛坯展开长度（mm）Dg
--容器公称直径（mm）δ--容器壁厚（mm）
S--加工余量（mm），如两侧均需刨边，则取10～15mm。
筒体展开后，其实就是一块矩形金属板。
毛坯宽度为筒节的长度，其大小取决于原材料的宽度和容器上焊缝的分布情况（焊缝不允许十字交叉）。
注意，毛坯实际宽度也要包括加工余量S。
4.下料：
采用QH11剪板机下料。
5.边缘加工：
采用刨边机进行钢板的直线边缘加工和开坡口，加工精度高，坡口尺寸准确。
6.卷制：
采用对称式三辊卷板机来卷制钢板。
7．纵缝装焊：
筒节的装配一般在V形铁或焊接滚轮上进行。
带Ⅱ铁的螺旋压紧器和斜楔式压紧器可以防止错边，螺旋拉紧器可以调整间隙。
通过采用夹具保证纵缝边缘齐整，且沿着整个长度方向上间隙均匀一致后，可进行定位焊。
定位焊时，焊点要有一定尺寸，且焊点间距300mm。
筒节纵缝采用埋弧焊焊接，其焊接工艺参数见表5-1：
表5-1筒节纵缝焊接工艺参数
板厚/mm
坡口
形式
气体流量
L/min
焊丝直径/mm
焊接电流/A
焊接电压/V
m/h
电流极性
Y型
23～25
4
H10Mn2
8．矫圆：
焊接结束后，在卷板机上进行矫圆，大致可分三个步骤。
（1）工件放入卷板机上辊之后，根据计算，将上辊调至所需要的最大矫正
曲率的位置进行加载。
（2）使工件在矫正曲率下多次滚卷，并着重于焊缝区的矫正，使圆筒曲率均匀一致。
经测量，直到合乎要求为止。
（3）逐渐卸除载荷，并使工件在逐渐卸除载荷的过程中多次滚卷。
9．无损检验：
焊缝进行X射线局部无损探伤，探伤长度分别不少于纵环焊缝长度的10%，质量评定按JB4730.2-2005《焊缝射线探伤标准》达到Ⅱ级为合格。
5.2椭圆形封头的制造
图5-1椭圆形封头
封头外形尺寸如下：
公称直径：
DN＝800mm
封头壁厚：
δa＝8mm
直边高度：
h＝25mm
封头总深度：
H＝333mm
封头制造工艺如下：
钢材复检--对板材进行表面处理--划线--等离子弧切割下料--冲压--二次划线--切割--切割孔--检验
5.3无折边球形封头的制造
无折边球形封头的支座流程为：
材料净化--矫形--划线--号料--切割及边缘加工--冲压成型--割余量--坡口加工。
图5-2无折边球形封头
5.4全平面带颈平焊法兰
根据HG/T20592~20635-2009《钢制管法兰.垫片.紧固件》，壳体上的管法兰为全平面带颈平焊法兰，公称通径为32mm、20mm和50mm，公称压力为1.0MPa，材料为16MnDR，
图5-3全平面带颈平焊法兰
表5-2全平面带颈平焊法兰参数
公称直径Dg（mm）
管子外径dH（mm）
法兰外径D（mm）
螺孔中心圆直径D1（mm）
法兰厚度b（mm）
螺孔中心圆直径D2（mm）
重量（kg）
50
57
160
125
18
102
2.09
20
25
105
75
14
58
0.748
32
38
135
100
16
78
1.40
管法兰制造工艺如下：
材料复检--预处理--下料--滚圆修整--钻孔--一次检验--粗铣--划线--钻孔--精铣--精车--二次检验
5.5接管的制造
接管的加工工序：
毛坯矫正--切断面--加工坡口
5.6支座的制造
选用支撑式支座，共八个。
需在支座和封头间加垫板，以改善壳体局部受力情况，由JB-T4724《支撑式支座》，选用B型支座，采用钢管，钢号为10.
支座的制作工艺工序：
下料--切割--机床加工--点固焊--焊接--检验
6.各部件的装焊工艺
装配焊接就是将已加工好的零件按图样规定的相互位置加以固定组装成零部件或结构，并焊接成形的过程。
6.1筒体、封头与法兰的装焊
筒体与封头的连接采用加有密封圈的法兰进行连接。
筒体、封头分别与法兰连接，焊缝为环焊缝,焊后进行法兰间的装配。
封头与法兰的装配、焊接都在小型变位器上进行，禁止将法兰密封面与装配平台接触，以避免擦伤密封面。
筒体间焊接方法采用埋弧焊。
表6-1埋弧焊焊接参数
埋弧焊
装配封头和法兰时采用手工电弧焊。
表6-2手工电弧焊焊接参数
焊条
E5015|J507
焊缝附近的油污等杂质要清理干净。
需要在夹具上采用刚性固定，限制角变形。
焊后对焊缝进行磁粉探伤。
6.2筒体与接管的装焊
划线--装配--焊接先实施定位焊，应使焊接点对称分布，使工件准确定位。
然后采用手工电弧焊进行焊接，焊接参数见表6-2.
检验检查工件位置、尺寸精度是否符合技术要求。
对焊缝进行磁粉探伤。
6.3封头与接管的装焊
封头与接管的焊接接头是角接接头，采用手工电弧焊进行焊接，焊接参数见表6-2.
图6-1封头与接管装焊示意图
6.4接管与法兰的装焊
装配在焊接变位器上进行，它可以将焊件各种位置的焊缝调整到易焊位置施焊。
接管与管法兰的连接采用对口焊形式，如图6-2所示。
图6-2接管与法兰装焊示意图
采用埋弧焊焊进行焊接，焊接工艺参数见表6-1。
焊缝附近的油污等杂质要清理干净，焊接过程稳定。
6.5支座与筒体的装焊
其装焊工艺过程类似筒体与封头的装焊工艺过程，采用手工电弧焊进行焊接，焊接参数见表6-2.
7.产品质量检验
本设备按NB/T47003-2009《钢制焊接常压容器》和HG20652-1998《塔器设计技术规定》进行制造、试验及验收。
角焊缝按JB/T4730.1-2005进行磁粉探伤。
设备制造完成后进行盛水试漏。
7.1表面检验
表面检验主要是坡口、焊缝余高、焊缝表面质量检验等。
（1）焊接坡口：
不得有裂纹、分层、夹渣等。
（2）焊缝余高：
余高0～2.0mm。
（3）焊缝表面质量：
不得有裂纹、飞溅物等。
7.2无损检验
7.2.1X射线探伤
X射线探伤是利用X射线可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷。
它适用于检查焊件内部的缺陷。
对气孔、夹渣等体积性缺陷，具有较高的检测灵敏度。
其一般程序如下：
（1）焊缝表面质量检查
（2）核对实物与委托单项目
（3）机器预热画草图
（4）贴片、贴标、屏蔽散射线
（5）对位选焦距并开机透照
（6）胶片处理
（7）底片评定并签发检验报告
（8）底片及资料存档。
7.2.2磁粉探伤
磁粉探伤是利用外加磁场对工件进行磁化，被磁化后的工件上若不存在缺陷，则它各部位的磁特性基本一致，而存在裂纹、气孔或非金属物夹渣等缺陷时，由于它们会在工件上造成气隙或不导磁的间隙，使缺陷部位的磁阻大大增加，工件内磁力线的正常传播遭到阻隔，根据磁连续性原理，这时磁化场的磁力线就被迫改变路径而逸出工件，并在工件表面形成漏磁场，从而指出缺陷。
（1）预处理:
清除工件表面的油污等杂质。
（2）磁化:
选用适当的磁化方法和磁化电流，接通电源，对焊件进行磁化。
（3）采用湿法来施加磁粉，灵敏度较高。
（4）观察记录：
在暗室等暗处用紫外灯进行观察。
7.3盛水试漏检验
盛水试验时应先将设备焊接接头外表清除干净，使之干燥，盛水试验持续时间不少于1h，试验中焊接接头应无渗漏，否则补焊后重新试验，直至合格。
7.4气密性检验
压力容器应按以下要求进行气密性试验：
（1）.气密性试验应在液压试验合格后进行。
对设计要求作气压试验的压力容器，气密性试验可与气压试验同时进行，试验压力应为气压试验的压力。
（2）.碳素钢和低合金钢制成的压力容器，其试验用气体的温度应不低于5℃，其它材料制成的压力容器按设计图样规定。
（3）.气密性试验所用气体，应为干燥、清洁的空气、氮气或其他惰性气体。
（4）.进行气密性试验时，安全附件应安装齐全。
（5）.试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后保压10分钟，然后降至设计压力，对所有焊缝和连接部位涂刷肥皂水进行检查，以无泄漏为合格。
如有泄漏，修补后重新进行液压试验和气密性试验。
气密性试验与气压试验是不
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