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常州工程学院毕业设计(论文)、题目板厚为6mm的0Cr18Ni9钢板采用焊条电弧焊的焊接工艺评定(拉伸)专业焊接技术及自动化班级学号姓名指导教师2008年6月5日摘要钢是我们现代社会中不可缺少的一种材料,它可以看作一个国家工业化水平的标志钢的产量越高就代表____的工业化水平越高不锈钢是钢中非常重要的一种,由于不锈钢具有特殊的使用性能和力学性能,在现在的各行各业中已经被越来越多的使用在不锈钢中奥氏体不锈钢又是其中非常重要的一种,在发达国家每年消耗的不锈钢中有70%的是不锈钢,在我过也达到了65%左右因此__和使用好奥氏体不锈钢对我过的工业话来说已经越来越重要了0cr18ni9就是奥氏体不锈钢,我做的这个课题就是探讨0cr18ni9在低温贮罐制造中的性能低温贮罐是用来储存液N液Ar液态的CO2等低温液体的容器,液态介质的特殊性能就决定了制造材料需要特殊性能,而奥氏体不锈钢0cr18ni9就具有这样的性能低温贮罐在现在的生活、生产中使用已经越来越广泛,因此对0cr18ni9的探讨就显得越来越重要在这篇论文中我会着重为大家阐述0cr18ni9在低温压力容器制造中的焊接性能,力学性能,使用性能和焊接工艺在这篇论文中我会通过一个焊接性试验来探讨0gr18ni9在低温压力容器中的各项性能我的这个试验就是规格为6×150×300mm的两块0cr18ni9扳水平对接焊接方法就是手工电弧焊针对这个试验做出完整的焊接工艺评定,并且根据评定要求对式样做相应的无损检验和力学性能的检验,从而来判定0cr18ni9的各项性能关键词:焊接性能力学性能使用性能焊接工艺AbstractSteelourmodernsocietyisindispensabletoa__terialitcanbeseenasasignofthelevelofindustrializedcountries.Thehighertheoutputofsteelonbehalfofthiscountrythehigherthelevelofindustrialization.Stainlesssteelisaveryimportantonebecauseoftheuseofstainlesssteelwithspecialperfor__n__andmechanicalpropertiesinallwalksoflifeinthepresenth__ebeenincreasinglyused.Austeniticstainlesssteelinthestainlesssteelisaveryimportantoneinthedevelopedworldconsumptionofstainlesssteelannuallyin70%ofthestainlesssteelisIh__ealsoreachedabout65per__nt.Thusthedevelopmentanduseofausteniticstainlesssteelgoodtomeoverthewordsoftheindustryhasbecomeincreasinglyimportant.0cr18ni9isausteniticstainlesssteelIdoonthissu__ectis0cr18ni9inlow-temperaturestoragetank__nufacturerintheperfor__n__.CryogenicstoragetankisusedtostoreliquidNArofliquidCO2andotherlow-temperatureliquidcontainersliquidmediumdecisiononthespecialpropertiesofthe__terialneedsofaspecialperfor__n__andausteniticstainlesssteel0cr18ni9onwiththisperfor__n__.Cryogenicstoragetankinthepresentlifehasbeenusedintheproductionofmoreextensivetherefore0cr18ni9ofitisbecoSteelourmodernsocietyisindispensabletoa__terialitcanbeseenasasignofthelevelofindustrializedcountries.Thehighertheoutputofsteelonbehalfofthiscountrythehigherthelevelofindustrialization.Stainlesssteelisaveryimportantonebecauseoftheuseofstainlesssteelwithspecialperfor__n__andmechanicalpropertiesinallwalksoflifeinthepresenth__ebeenincreasinglyused.Austeniticstainlesssteelinthestainlesssteelisaveryimportantoneinthedevelopedworldconsumptionofstainlesssteelannuallyin70%ofthestainlesssteelisIh__ealsoreachedabout65per__nt.Thusthedevelopmentanduseofausteniticstainlesssteelgoodtomeoverthewordsoftheindustryhasbecomeincreasinglyimportant.0cr18ni9isausteniticstainlesssteelIdoonthissu__ectis0cr18ni9inlow-temperaturestoragetank__nufacturerintheperfor__n__.CryogenicstoragetankisusedtostoreliquidNArofliquidCO2andotherlow-temperatureliquidcontainersliquidmediumdecisiononthespecialpropertiesofthe__terialneedsofaspecialperfor__n__andausteniticstainlesssteel0cr18ni9onwiththisperfor__n__.Cryogenicstoragetankinthepresentlifehasbeenusedintheproductionofmoreextensivetherefore0cr18ni9ofitisbecomingincreasinglyimportant.InthispaperIwillfocusonaswesetoutinthecold0cr18ni9pressurevessel__nufactureofweldingperfor__n__mechanicalpropertiestheuseofperfor__n__andweldingtechnology.InthispaperIwillpassaweldingtesttoexplore0gr18ni9inlow-temperaturepressurevesselintheperfor__n__.Thisismytestspecificationsforthe6×150×300mm20cr18ni9pullthebuttweldingmethodisthelevelof__nualarcwelding.Forthepilottocompletetheweldingtechnologyasses__entandassessedinaccordan__withtherequirementsofthedesignaccordinglymechanicalpropertiesofnon-destructivetestingandinspectiontodetermine0cr18ni9theperfor__n__.mingincreasinglyimportant.InthispaperIwillfocusonaswesetoutinthecold0cr18ni9pressurevessel__nufactureofweldingperfor__n__mechanicalpropertiestheuseofperfor__n__andweldingtechnology.InthispaperIwillpassaweldingtesttoexplore0gr18ni9inlow-temperaturepressurevesselintheperfor__n__.Thisismytestspecificationsforthe6×150×300mm20cr18ni9pullthebuttweldingmethodisthelevelof__nualarcwelding.Forthepilottocompletetheweldingtechnologyasses__entandassessedinaccordan__withtherequirementsofthedesignaccordinglymechanicalpropertiesofnon-destructivetestingandinspectiontodetermine0cr18ni9theperfor__n__.Keyword:Weldingperfor__n__Mechanicsperfor__n__WeldingcraftOperationalperfor__n__目录1绪论………………………………………………………………………2课题的背景………………………………………………………………3材料介绍…………………………………………………………………40Cr18Ni9的焊接………………………………………………………………
4.10Cr18Ni9焊接性分析……………………………………………………
4.20Cr18Ni9的焊接工艺………………………………………………………
4.
2.10Cr18Ni9的焊接工艺思路分析…………………………………………
4.
2.20Cr18Ni9的焊接工艺应用……………………………………………5结论……………………………………………………………………6____………………………………………………………………7致谢……………………………………………………………………绪论机械工业是为所有的工业,农业,国防以及交通运输业提供机器和装备的工业在实现我国四个现代化的过程中,必须贯彻党的总路线精神,不断解决自行设和制造效能高、寿命长、重量轻、体积小、容量大、成本低的机器和设备的问题为了完成这一光荣而艰巨的任务,使机械设计与制造能力在短时间内超世界水平,除了必须解决设计与制造和使用的科学而机械制造中的材料问题,一部分是属于金属材料本身的成分与质量问题,另一部分是属于材料的选用是否适当,在__处理的工艺上是否发挥了材料的最大潜力的问题因此,在提高金属材料的产量和质量的同时,还要提高和发挥材料的各种性能,充分挖掘潜力,做到既合实用又节省,只有这样才能达到多,快,好,省建设____的目的我国解放前合金钢的科学和生产几乎完全是空白点解放后,我国机械工业的发展速度是世界上前所罕见的在近20~30年间,不锈钢的出现和大量的使用,推动了不锈钢工业的进程不锈钢由于具有优良的耐蚀性、耐磨性、强韧性和良好的可__性,外观的精美性,以及__无害性,广泛地应用与宇航、海洋、军工、化工、能源等方面,以及日用家具、建筑装潢、交通车辆的装饰上合金元素多、__结构复杂且多变给不锈钢及耐蚀耐热合金焊接带来很大的困难焊接接头的性能好坏,直接关系着设备使用的安全性国内外对不锈钢及耐蚀耐热合金的焊接做了大量的研究工作,其焊接性、焊接材料及焊接工艺的研究几乎与母材的研究同步,促进了不锈钢及耐蚀耐热合金的发展有关这方面的研究成果和文献资料虽然很多,但较为系统的还是寥寥无几,在实际工作中,一部分有关的焊接技术人员和焊工,对不锈钢及耐蚀耐热合金的焊接知识了解不多,有的甚至直接照搬低合金钢的工艺和方法虽然我国在这几年在不锈钢上的努力有目共睹,但与世界先进国家相比,差距还是很大的为了尽快弥补这一差距,需要我们现代化的科技人才而我们也需要付出更多随着______和现代化建设事业的迅猛发展以及人们对高品质的生活的要求,不锈钢极其相关的技术科学将得到不断地发展和完善在世界上45%的钢的连接是用焊接方法来完成的,手工电弧焊又是我们生活生而中不可缺少的一部分,目前我用的越来越多的钢就奥氏体不锈钢,所以对于奥氏体不锈钢的焊接的研究已经越来越迫在眉睫我做这篇论文就是从手工电弧焊方面来研究奥氏体不锈钢的焊接主要从材料的力学性能化学成分,和通过焊接性的分析来讨论奥氏体不锈钢的焊接性能最能直观表现奥氏体不锈钢焊接性能的就是焊接工艺知道书,我们通过焊接工艺指导书的编制来反应奥氏体不锈钢的焊接性能课题背景由于奥氏体不锈钢的特殊的焊接性能,在现代社会中越来越多的地方使用到这种钢,现在奥氏体不锈钢也是我们发展研究的一个方向未来的时间里对奥氏体不锈钢的__研究也越来越引起专家们的注意,我们对奥氏体不锈钢焊接的了解也应该越来越重视焊接奥氏体不锈钢的方法有很多,国内在中厚板奥氏体不锈钢的焊接中,主要采用埋弧焊(SAW)手工电弧焊由于其操作灵活、方便,设备投资少,因而被广泛用于奥氏体不锈钢结构的生产中这也是一种典型的、传统焊接方法在手工电弧焊中起关键作用的不锈钢焊条经过我国焊接工__多年努力,已取得了如下进展⑴品种基本上覆盖了各种常规不锈钢钢种,如
308、
316、
309、
347、317等等,通常包括酸性、碱性两个渣系对于超低C不锈钢焊条,如308L、316L、309L国内也能生产,所以从品种上基本可满足工业部门的使用⑵质量对于常规不锈钢焊条而言,从不锈钢焊条的发红、电弧稳定性、飞溅大小、焊缝成型、颜色、波纹细腻程度、全位置焊接适应性、焊工施焊的舒适性、焊接力学性能、抗腐蚀性等方面,国产不锈钢焊条质量参差不齐但基本可以满足国内用户的要求对于一些特殊品种如310MoL、347L、309L仍有许多工厂愿意使用进口焊材这也表明我国整体不锈钢焊条的工艺质量与国外还有差距,在一些特殊品种上差距较大不锈钢埋弧焊大多使用在不锈钢筒体的环缝和纵缝通常是开X型坡口,先焊内焊缝,然后反面砂轮打磨(甚至气刨)随后焊正面,现行工艺是标准中要求和认可的存在问题有
①对母材损伤较大,对腐蚀性能不利、影响美观
②埋弧不锈钢焊丝品种少,质量较差,配用的260和
431、350焊剂,往往使焊后缝残留有横向熔渣焊工需要用砂轮打磨
③因而不锈钢埋弧焊接效率低、成本高、质量粗糙
(3)、CO2不锈钢药芯焊丝电弧焊采用CO2气保护不锈钢药芯焊丝焊接不锈钢是近二___的事该方法使用常规CO2焊机或MIG焊机,采用100%CO2或80%Ar+20%O2作为保护气体,和普通结构钢实心焊丝焊接相似,即可得到美观的焊缝在3种方法中,CO2保护不锈钢药芯焊丝有取代前两种焊接方法的趋势这三种焊接方法的对比,见表1不锈钢手工电弧焊、MIG实心焊丝和CO2气保护不锈钢药芯焊丝电弧焊的对比对比项目不锈钢手工电弧焊MIG实心焊丝CO2不锈钢药芯焊丝效率低高高成本高较高低操作工艺性好较高好焊缝美观好较高好焊缝性能好好好全位置适应性好一般好焊丝品种多少多对焊工技术要求较多高一般从上面的数据分析手工电弧焊接将会渐渐被CO2气体保护焊接所替代,但是目前这个阶段手工电弧焊接应用还是很普遍的!奥氏体不锈钢已具备建筑、化工设备材料所要求的许多理想性能,它在金属中可以说是独一无二的,而其发展仍在继续为使不锈钢在传统的应用中性能更好,一直在改进现有的类型,而且,为了满足高级建筑应用的严格要求,正在__新的不锈钢由于生产效率不断提高,质量不断改进,不锈钢已成为建筑师们选择的最具有成本效益的材料之一上面的分析可以看出目前不锈钢的焊接性是很好的,使用也是越来越广泛的对于这种不锈钢的焊接技术也越来越成熟起来,但在目前这个阶段我们应用最广泛的还是手工电弧焊在这样的背景下我选择做这样的课题,既有利于了解目前0Cr18Ni9焊接,又有利于了解0Cr18Ni9焊接的发展方向OCr18Ni的焊接性分析对于什么是焊接性,GB/T3375-94《焊接术语》中注明“材料在限定的施工条件下,焊接成按规定设计要求的构件,并满足预定服役要求的能力”它包括两方面的内容其一是焊成的构件符合设计要求;其二是满足预定的使用条件,能够安全运行根据讨论问题的着眼点不同,焊接性可分为
(1)工艺焊接性
(2)使用焊接性影响焊接性的因素主要有以下几点
(1)材料因素
(2)焊接方法
(3)构件类型
(4)使用要求金属的焊接性与材料成分、焊接方法、构件类型、使用要求都有密切的关系,所以不应脱离这些因素而单纯的从材料本身的性能来评价焊接性从上述分析可以看出,很难找出一项技术指标可以概括焊接性,只有通过综合多方面的因素才能分析焊接性问题分析金属的焊接性我们在不要求做非常准确的情况下我们可以根据碳当量、材料的化学性能、材料的物理性能来判断,如果要求需要很准确的话我们可以通过焊接性试验来判定0cr18ni9的焊接性能我们就从这方面来判定
1、0Cr18Ni9的焊接要求1)0Cr18Ni9属于奥氏体不锈钢,其__为奥氏体(A加3-5%铁素体(F)它具有良好的塑性和高温、低温性能它在焊接热循环的作用下,主要显示出以下基本要求
①焊接过程中采用小的线能量输入,减小热影响区范围,加快焊缝及热影响区的冷却速度对不锈钢的焊接是有益的
②用0Cr18Ni9焊接时导热系数小,存在过热区,也容易造成热影响区的晶粒长大焊缝高温停留时间过长,在高温状态下Cr和C形成化合物,在高温区就形成了贫铬层,也会导致焊缝的枝晶倾向加剧因此要求尽量选择线能觉输入较小的焊接方法
③由于导热系数小而线膨胀系数大,自由焊态下焊接易产生较大的变形,选用能量集中,热影响区窄的焊接方法能在一定程度上减少焊接变形2)0cr18ni9的含碳量很小,在加上它属于高合金钢碳当量法对它焊接性能的估算是不怎么准确的因此我们不用碳当量对它的焊接性进行分析3)0cr18ni9属于奥氏体不锈钢,这类钢有具有交高的变形能力并不可淬硬,而且它的含碳量又很底,所以总的来说焊接性还是不错的但是由于热导率低,热膨胀系数大,局部加热时温度分布不均匀,收缩量大等都将使接头在焊接过程中产生交大的内应力在焊接的时候应该注意这方面的问题,焊接时尽量避免或减少这种受热不均显现的发生,焊接的速度也应该适当的快点上面我们已经从它的化学成分和物理性能对0cr18ni9的焊接性能进行了分析,但是根据这些判断出的焊接性是不够准确的,我们需要准确的判断它的焊接性我们就必须通过焊接性试验来完成焊接性的试验是很多的,我在这里就用斜Y型坡口焊接裂纹试验方法板材的规格是6×150×200mm焊接方法是手工电弧焊焊材型号A132,规格¢
3.2mm坡口形式是斜Y型焊接参数是电流90-120A,电压20-24V,速度15-20cm/min斜Y型坡口裂纹试验图如下焊完的试件需要经过48H时效后再作裂纹的检测和解剖裂纹可以分为表面裂纹、跟部裂纹、断面裂纹三种形式首先用放大镜目测或莹光粉检查焊缝表面裂纹,然后用机械方法切开六个等长度横向试片,检查五个片面上的裂纹情况一般用裂纹率作为评定标准根部裂纹率=∑LR/L×100%表面裂纹率=∑Lf/L×100%端面裂纹率=∑h/5H×100%试验焊缝的总长度是80mm而我们焊接裂纹的总长度通过试验测得为
9.8mm试件的裂纹率小于20%因此在实际生产中如果按要求来做的话是不会产生裂纹的,此种钢的焊接性能还是可以的综上所述0cr18ni9钢是具有良好的焊接性能的,在生产中按标准来做的话是应该可以生产出合格的产品,它的使用性能还是可以的0Cr18Ni9的焊接工艺表Ⅰ-1焊接工艺评定指导书(任务书)编制指导书编号HJ0511-29审核评定理由批准完成日期评定标准JB4708-2000验收机关母材厚度mm尺寸mm接头形式简图0Cr18Ni96mm6*150*3000Cr18Ni96mm6*150*300焊接位置1G焊接方向右焊法保护气体/层间温度/预热/机械化程度手工焊焊后热处理/后热处理/衬垫材料/规格/清根方法/层道焊接方法焊材型号/牌号焊材规格电流种类及极性电流A电压V焊接速度cm/min热输入(kJ/cm)钨极直径喷嘴直径1__AWA
1023.2mm反接90-
11018.5~2015~
186.67//2__AWA
1023.2mm反接100-12020~2218~
206.7//检验项目、评定指标及试样数量检验项目检验标准评定指标检验项目检验标准评定指标试样数量外观检查GB150JB4708拉伸试验GB/T228JB47082无损检测射线RTJB4730JB4708弯曲试验面弯GB/T232JB47082超声UT//背弯JB47082渗透PT//侧弯//磁粉MT//冲击试验焊缝GB/T229JB4708/焊缝化学成分//热影响区JB4708/金相宏观//腐蚀试验///微观//硬度检验///焊接工艺评定指导书编号HJ0511-29名称板厚为6mm的0Cr18Ni9钢板手工电弧焊的焊接工艺评定(拉伸)编制审核批准表Ⅰ-2焊接工艺评定指导书单位名称常州博朗低温有限公司焊接工艺指导书编号HJ0511-29日期
2008.6焊接工艺评定报告编号HJ0511-29-1焊接方法焊条电弧焊机械化程度(手工、半自动、自动)手动焊接接头坡口形式带钝边的V型衬垫(材料及规格)/其它/简图(接头形式、坡口形式与尺寸焊条、焊道布置及顺序)母材类别号VII组别号VII-1与类别号VII组别号VII-1相焊及标准号/钢号/与标准号/钢号/相焊厚度范围母材对接焊缝
1.5~12角焊缝不限管子直径、壁厚范围对接焊缝
1.5~12角焊缝不限焊缝金属厚度范围对接焊缝《12角焊缝不限其它焊接材料焊材类别焊条焊材标准GB/T983填充金属尺寸
3.2mm焊材型号E307-16焊材牌号A132其他/耐蚀堆焊金属化学成分(%)CSiMnPSCrNiMoVTiNb。