筒体制造工艺设计流程通用Word文件下载.docx
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304不锈钢化学牌号为061910旧牌号（0189）含铬19%，含镍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。
16是屈服强度350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16力学性能
材料
氮含量%
屈服强度
抗拉强度
伸长率%
304
0.06
205
520
40
16
510-655
≥345
表3-3，304的化学成分
化学成分
≤0.08
≤1
≤2
≤0.05
≤0.03
18～20
8.00～10.5
2.2～3
≤0.2
表3-4，16的化学成分
0.2～0.55
1.2～1.6
≤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16，复层304不锈钢。
16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16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。
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：
2100、2200、δ=22+6
则有：
δ=2200+22+6=2228
π×
3.14×
2228=6995.92
2100
（2）、留余量
（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7～8。
（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：
图3-2筒节的划线及公差要求
（3）、焊缝变形量
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1，两平行线的不平行度不大于1，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，公称直径不大于1800时，拼接焊缝不多于2条；
公称直径大于1800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300.
（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弧长不得小于100，见图3-3：
图3-3排料要求图
（4）、最短筒节长度不应小于300;
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。
因此，焊接坡口形式与尺寸设计见图3-4：
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。
、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8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20~30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。
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0.5，以保证充氩纯度。
⑺焊接工具
a采用直流电焊机，用315和400两种型号焊机。
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
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
图4-1堆焊工艺图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
检验要求
清理坡口及坡口检查，并对不锈钢侧涂保护涂料
1004730-2005I级
组对、预热，预热温度≥200℃、点焊
续表4-1
里口焊条电弧焊打底焊；
里口焊条电弧焊焊到离交界面1；
外观
外口清根、打磨
外口焊满，预热温度≥200℃
6
堆焊表面磨平及检查
7
预热温度≥100℃，堆焊过渡层≥2
8
消应力600±
20℃/2h
测厚
堆焊耐蚀层，总堆焊厚度≥5（与两边复层平齐）
8
校园
层次
焊接方法
焊材牌号
规格
电流
（A）
电压
（V）
烘烤温度℃
保温时间h
96
φ4
160~180
23~24
350
φ5
230~250
24~26
A042
120~140
200
A022
511N
500~600
30~34
表4-2，筒体内壁堆焊工艺
堆焊面检查
续表4-2
清理堆焊面，预热≥100℃
带极堆焊过渡层一层≥3，
目测≥3
消应力热处理600±
20℃/1h
带极堆焊耐蚀层，满足图纸要求尺寸，
整体焊后热处理
速度
（）
309L
60×
0.5
~1100
~28
300S
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。
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T47092000《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,按4730-2005I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4730-2005I级；
（3）过渡层及盖面层逐层：
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
封闭件材料
封闭件的材料选用与夹套相同的材料，即16，低合金钢。
封闭件几何尺寸确定
封闭件厚度计算：
封闭件厚度等于夹套厚度16，带圆弧过渡锥形封闭件的锥角一般取45o，过渡
部分圆弧半径一般为R2040。
封闭件大小端直径的确定：
确定封闭件小端内直径时，应考虑筒体卷制时出现的不圆度以及封闭件、容器留有的装配间隙，其值比容器外直径大23。
封闭件大端内径与夹套筒体内径相同。
焊接的接口图4-3:
图4-3密封件末端与通体焊接
（2焊接方法及规范参数
双面埋弧自动焊，一侧焊后另一侧碳弧气刨后再施焊；
正、反各焊一层；
直流反接，H102ф5，431，
焊接电流（750~800）A，
电弧电压（34~38）V，
焊接速度~40。
表4-3，夹套与封闭件缝焊接工艺
清理坡口及坡口检查
外口焊满
里口清根、打磨
焊满，
6
立即消氢处理300~350℃/2h；
或立即中间消应力600±
焊缝内外打磨平。
焊缝余高0~0.5
1004730-2005Ⅱ级
200~230
23~26
图4-4密封件末端与夹套焊接
接管与筒体焊接方法及焊接工艺
（1）焊接示意图4-5
图4-5筒体与接管焊接
（2）接管与复合板筒体的焊接
在筒节组对过程中采用定心器和光学准直望远镜配合，控制筒节间同轴度，最后完成上、下两大部分环焊缝焊接、容器内件组装焊接和容器整体热处理。
焊后清理
低合金钢焊后，焊缝必须进行酸洗、钝化处理。
酸洗的目的是去除焊缝及热影响表面的
氧化皮；
钝化的目的是使酸洗的表面重新形成一层无色的致密氧化膜，起到耐蚀作用。
常用的酸洗方法有两种：
酸液酸洗和酸膏酸洗。
此处采用酸液酸洗中的刷洗法。
刷洗法是用刷子或抹布反复刷洗，直到呈白亮色后用清水冲净，适用于大型焊件。
处理过程
（1）预处理将焊缝及其两侧焊渣、飞溅物清理干净，容器的机加工件表面应用汽油或清洗剂去除油渍等污物。
（2）酸洗药剂336250.58%（体积分数）。
采用喷刷的方法，溶液温度在21~60℃之间，每隔10分钟左右检查一次，直至呈现出均匀的白色酸蚀的光洁度为止。
（3）钝化药剂33250%（体积分数）。
采用喷刷的方法，溶液温度在48~60℃，每20分钟检查一次，直至表面生成均匀的钝化膜为止。
焊后热处理
（1）加热、保温温度:
防止变形的下限温度550±
10℃;
（2）加热速度:
V1≤200×
25/δ℃/h,其中δ为最大板厚;
（3）保温时间:
以构件钢板（或焊缝）的最大厚度计算,按2-2.5计算保温时间;
（4）进炉温度:
为减少构件在加热过程中炉温与工件之间过大的温度差,应以低温进炉,进炉炉温≤300℃;
（5）冷却速度:
冷却速度V2≤260℃/h,到300℃以下出炉在空气中冷却.
为防止变形,采用等温升温,即使工件在300-400℃温度范围等温1h,使工件整体温度均匀一致,当厚板、薄板的温度完全均匀一致后再升到保温温度.
焊缝无损检测
对聚酯反应器容器类重要的焊接结构、主焊缝的焊缝系数多是1，所以原则上都要做100%的无损探伤检验，以排除不允许存在的焊接超标缺陷，保证这类结构的安全运行。
无损探伤方法有：
磁粉探伤（）；
渗透探伤（）：
包括着色及荧光检验；
超声波检验（）；
射线检查（）：
包括X射线、γ射线和高能射线。
焊缝质量等级：
Ⅰ级焊缝内应无裂纹、未融合、未焊透和条状夹渣。
Ⅱ级焊缝内应无裂纹、未融合和未焊透。
Ⅲ级焊缝内应无裂纹、未融合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透。
Ⅳ级焊缝为焊缝缺陷超过Ⅲ级者。
此处的封头焊缝无损检测主要介绍人孔锻件与封头体的嵌入式接管焊缝的无损检测工艺。
因为这里的焊缝厚度过厚，因此，为保证焊缝焊接质量的合格，对焊缝采用多次检测的方法。
具体如下：
第一次：
按之前陈述的焊接顺序，在顺序完成后，用风铲除去焊道上的焊接残渣，对焊缝进行100%的X射线探伤。
第二次：
自动埋弧焊时开始后，当埋弧焊焊缝厚度达到30时再次进行X射线探伤。
并且在探伤正常后对焊缝做一次消除焊接应力热处理。
第三次：
热处理后直接埋弧焊至满厚度，然后清除焊渣，并做及在条件允许下还应做高能射线探伤。
三次X射线焊缝检测均选用级的照相方法。
象质计选择为R、10系列，6/12组。
第三次对焊缝做超声波检测时，因为壁厚的原因，采用斜探头一次波声程检测。
备注：
此处焊缝的无损检测应排在内壁堆焊工艺之前。
封头内壁堆焊层的最后着色检测：
着色检测属于渗透检测，渗透检测是利用液体的毛细现象检测非松孔性固体材料表面开口缺陷的一种无损检测方法。
在装备制造、安装、在役和维修过程中，渗透检测是检验坡口、焊接接头等是否存在开口缺陷的有效方法之一。
本次着色渗透检测采用水洗型着色渗透剂（），以及湿式显像剂（W）。
其具体检测方法顺序如下表八。
表5-1，筒体内壁带极堆焊层着色渗透检测步骤
所使用渗透剂和显像剂种类
检测方法符号
前处理
渗透
乳化
清洗
去除
干燥
显像
观察
后处理
水洗型着色渗透剂-湿式显像剂
前处理：
包括内壁堆焊层的接头打磨，清洗，烘干等工序。
后处理：
对发现缺陷的位置，用粉笔圈出。
然后去除缺陷部分及周围一定范围内堆焊层，然后统一使用氩弧焊修补。
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