四川大学毕业论文答辩 ppt课件
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课题背景
• 球罐是在19世纪末被发明的一种贮存容器， 自从它问世以来，就一直受到各国重视。 早期用铆接结构制作的球罐只能用来贮存 低压气态介质， 因此，实用性不强，发展 速度缓慢。但是，二战后，由于焊接技术 的飞速发展，由低压、常温等气体贮藏慢 慢发展到对中、高压甚至低温液化气体的 贮藏与运输，并且在向大型化方向发展。 因为球罐的尺寸加大，造成焊接难度上升。
• 橘瓣式球罐因为焊缝拼接而成，焊接比较容 易，错开的焊缝让应力分布比较均匀，故本次 201不锈钢罐的结构采用桔瓣正切式，采用丁 字接头。采用五帯八柱式
五带八柱桔瓣式球罐分带形式及焊缝分布
球罐效果图
球瓣压制成型
• 本设计采用球瓣冷加工方法。此方法避免 了热加工成型造成球瓣精度比较差，钢板 的附加量大，不得不大量的去除氧化皮， 造成板材机械强度较低但是劳动强度却比 较大，资源消耗较多等缺点。
• 按承受压力的等级分为：低压力 容器 、中压 容器 、 高压力容器以及超高压 容器
• 按承装介质分为：非易燃、无毒；易燃或有毒；剧 毒。
• 根据工艺过程中不同的作用可将容器分为： • 反应容器：可以在容器中进行物理化学反应 • 换热容器：用可以在中间进行热量交换的容器。 • 分离容器：可以让其中的介质进行质量交换、气体
• 屈服强度:50,000 to 150,000 psi 折合为： 350MPa至1050MPa
• 伸长率 :55 to 60%
• 弹性模量:29,000,000 psi 折合为：203000MPa
• 硬度要求（布氏硬度）HRB<183N/mm2(MPa) 。
• 密度 :.280lbs/cubic inch(密度7.93g/cm3)
• （2）焊缝质量高 对焊接熔池保护较完善，焊缝金属中杂质较 少，只要焊接工艺选择恰当，较易获得稳定高质量的焊缝。
• （3）劳动条件好 除了减轻手工操作的劳动强度外，电弧弧光 埋在焊剂层下，没有弧光辐射，劳动条件较好。 埋弧自动焊至 今仍然是工业生产中最常用的一种焊接方法。适于批量较大， 较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝的焊接。广泛应用于化 工容器、锅炉、造船、桥梁等金属结构的制造。
焊接应力也会造成裂纹，过高或者过低的 焊接线能量，都会降低焊接接头的性能， 从而造成焊接裂纹；预热、后热、层间温 热的不合理都可能会导致裂纹
热裂纹形成及防止
常见的热裂纹有两种：结晶裂纹、液化裂纹 结晶裂纹是焊接熔池初次结晶过程中形成的裂纹，是焊缝金属沿初次结晶 界的开裂。
而液化裂纹是紧靠熔合线的母材晶界被局部重熔，在收缩力的作用下而产生 的裂纹。
埋弧焊
• 弧焊（含埋弧堆焊及电渣堆焊等）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。
选择原因
• 1）生产率高 埋弧焊的焊丝伸出长度（从导电嘴末端到电弧端 部的焊丝长度）远较手工电弧焊的焊条短，一般在50mm左右， 而且是光焊丝，不会因提高电流而造成焊条药皮发红问题，即 可使用较大的电流（比手工焊大5－10倍），因此，熔深大，生 产率较高。对于20mm以下的对接焊可以不开坡口，不留间隙， 这就减少了填充金属的数量。
净化，三态分离。 • 贮运容器：用于盛装液体或气体物料、贮运介质或
对压力起平衡缓冲作用的容器。
焊接材料介绍
• 201不锈钢是一种具有一定耐酸、耐碱性能， 密度高、抛光无气泡、无针孔等特点，是 生产各种表壳、表带底盖优质材料等。主 要用于做装饰 管、工业管道、以及某些浅 拉伸的制品等。
• 抗拉强度:100,000 to 180,000 psi 折合为： 700MPa至1260MPa
金属有着较好的热力学性能，它可以配合 相应焊剂用于碳钢（如：Q235、Q195）、 强度级别较低的合金钢如09Mn2,16Mn， 16MnCu等埋弧焊。
制造过程中缺陷
• 氢裂裂纹是球罐制造中最主要的“先天性” 裂纹，其主要原因有以下几个方面：
• 材料的焊接性 • 组装时的拘束应力 • 焊接工艺：水中的氢元素会造成氢致裂纹
各带球瓣压制成型后示意图
钢制球罐的焊接工艺介绍
• 选择施焊环境 • 焊前准备
1）焊接坡口 2）预热 3）焊条的干燥和保温 • 本次焊接使用埋弧焊，并且使用散装法，在组 装完球罐后再使用埋弧焊。这种方法的优点是 产生的焊接变形比较小，比较容易保持球体的 尺寸和形状
施焊环境
• 假如在施焊过程中出现了恶劣天气比如出 现雨雪、大风、低温或者湿度过高的环境， 应当采用适当的防护措施或者暂停焊接。 在球罐表面500~1000mm处应测量环境的温 度以及相对湿度。
• 201不锈钢管密度
球罐设计思路
• 球罐的壳体是由数块压制成型的球形曲面的球 瓣压制而成，因为要考虑到球壳板焊接是的要 求，故应该对称布置。 应采用偶数数目的支 柱，支柱也应该对称布置，且应当位于赤道板 中心，一般不宜采用赤道板与支柱偏心的结构。 对于球壳的设计，主要是对球壳的分带分角块 设计以及单块球瓣的尺寸计算设计。
• 现在广泛采用的自动焊技术，可以大幅度 地提高球罐组焊效率和产品质量，非常显 著降低焊生产成本和劳动强度。
• 日本便采取了不同形式的坡口和MIG焊接等 方法。
• 我国大型球罐自动焊研Biblioteka Baidu开始于20世纪80 年代并且逐渐运用于工业制造当中，并且 取得了智能型全位置球罐焊接机器人等研 究成果。
压力容器介绍
低熔点共晶物的多少取决于焊缝金属中C、S、L等元素的含量。
冷裂纹形成及防止
焊接接头的冷裂纹主要在屈服极限大于300MPa的低合金 钢中产生。钢材的强度越高，焊接产生冷裂纹的可能性越 大，在低碳钢的焊接接头中一般不出现冷裂纹。
焊丝选择
1、等强度原则 一般用于焊接低碳钢和低合金钢。
2、同成分原则 一般用于焊接耐热钢、不锈钢等金属材
料。
3、等条件原则 根据工件或焊接结构的工作条件和特点选 择最多。
4、抗裂纹原则 选用抗裂性好的碱性焊条，以免在焊接和 使用过程中接头产生裂纹。
• 本次焊接采用国标GB型号H08A 美标AWS型 号 EL12，此焊条H08A是镀铜碳素结构钢焊 丝，配合相应焊剂HJ431进行埋弧焊，焊接
• 球罐是在19世纪末被发明的一种贮存容器， 自从它问世以来，就一直受到各国重视。 早期用铆接结构制作的球罐只能用来贮存 低压气态介质， 因此，实用性不强，发展 速度缓慢。但是，二战后，由于焊接技术 的飞速发展，由低压、常温等气体贮藏慢 慢发展到对中、高压甚至低温液化气体的 贮藏与运输，并且在向大型化方向发展。 因为球罐的尺寸加大，造成焊接难度上升。
• 橘瓣式球罐因为焊缝拼接而成，焊接比较容 易，错开的焊缝让应力分布比较均匀，故本次 201不锈钢罐的结构采用桔瓣正切式，采用丁 字接头。采用五帯八柱式
五带八柱桔瓣式球罐分带形式及焊缝分布
球罐效果图
球瓣压制成型
• 本设计采用球瓣冷加工方法。此方法避免 了热加工成型造成球瓣精度比较差，钢板 的附加量大，不得不大量的去除氧化皮， 造成板材机械强度较低但是劳动强度却比 较大，资源消耗较多等缺点。
• 按承受压力的等级分为：低压力 容器 、中压 容器 、 高压力容器以及超高压 容器
• 按承装介质分为：非易燃、无毒；易燃或有毒；剧 毒。
• 根据工艺过程中不同的作用可将容器分为： • 反应容器：可以在容器中进行物理化学反应 • 换热容器：用可以在中间进行热量交换的容器。 • 分离容器：可以让其中的介质进行质量交换、气体
• 屈服强度:50,000 to 150,000 psi 折合为： 350MPa至1050MPa
• 伸长率 :55 to 60%
• 弹性模量:29,000,000 psi 折合为：203000MPa
• 硬度要求（布氏硬度）HRB<183N/mm2(MPa) 。
• 密度 :.280lbs/cubic inch(密度7.93g/cm3)
• （2）焊缝质量高 对焊接熔池保护较完善，焊缝金属中杂质较 少，只要焊接工艺选择恰当，较易获得稳定高质量的焊缝。
• （3）劳动条件好 除了减轻手工操作的劳动强度外，电弧弧光 埋在焊剂层下，没有弧光辐射，劳动条件较好。 埋弧自动焊至 今仍然是工业生产中最常用的一种焊接方法。适于批量较大， 较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝的焊接。广泛应用于化 工容器、锅炉、造船、桥梁等金属结构的制造。
焊接应力也会造成裂纹，过高或者过低的 焊接线能量，都会降低焊接接头的性能， 从而造成焊接裂纹；预热、后热、层间温 热的不合理都可能会导致裂纹
热裂纹形成及防止
常见的热裂纹有两种：结晶裂纹、液化裂纹 结晶裂纹是焊接熔池初次结晶过程中形成的裂纹，是焊缝金属沿初次结晶 界的开裂。
而液化裂纹是紧靠熔合线的母材晶界被局部重熔，在收缩力的作用下而产生 的裂纹。
埋弧焊
• 弧焊（含埋弧堆焊及电渣堆焊等）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。
选择原因
• 1）生产率高 埋弧焊的焊丝伸出长度（从导电嘴末端到电弧端 部的焊丝长度）远较手工电弧焊的焊条短，一般在50mm左右， 而且是光焊丝，不会因提高电流而造成焊条药皮发红问题，即 可使用较大的电流（比手工焊大5－10倍），因此，熔深大，生 产率较高。对于20mm以下的对接焊可以不开坡口，不留间隙， 这就减少了填充金属的数量。
净化，三态分离。 • 贮运容器：用于盛装液体或气体物料、贮运介质或
对压力起平衡缓冲作用的容器。
焊接材料介绍
• 201不锈钢是一种具有一定耐酸、耐碱性能， 密度高、抛光无气泡、无针孔等特点，是 生产各种表壳、表带底盖优质材料等。主 要用于做装饰 管、工业管道、以及某些浅 拉伸的制品等。
• 抗拉强度:100,000 to 180,000 psi 折合为： 700MPa至1260MPa
金属有着较好的热力学性能，它可以配合 相应焊剂用于碳钢（如：Q235、Q195）、 强度级别较低的合金钢如09Mn2,16Mn， 16MnCu等埋弧焊。
制造过程中缺陷
• 氢裂裂纹是球罐制造中最主要的“先天性” 裂纹，其主要原因有以下几个方面：
• 材料的焊接性 • 组装时的拘束应力 • 焊接工艺：水中的氢元素会造成氢致裂纹
各带球瓣压制成型后示意图
钢制球罐的焊接工艺介绍
• 选择施焊环境 • 焊前准备
1）焊接坡口 2）预热 3）焊条的干燥和保温 • 本次焊接使用埋弧焊，并且使用散装法，在组 装完球罐后再使用埋弧焊。这种方法的优点是 产生的焊接变形比较小，比较容易保持球体的 尺寸和形状
施焊环境
• 假如在施焊过程中出现了恶劣天气比如出 现雨雪、大风、低温或者湿度过高的环境， 应当采用适当的防护措施或者暂停焊接。 在球罐表面500~1000mm处应测量环境的温 度以及相对湿度。
• 201不锈钢管密度
球罐设计思路
• 球罐的壳体是由数块压制成型的球形曲面的球 瓣压制而成，因为要考虑到球壳板焊接是的要 求，故应该对称布置。 应采用偶数数目的支 柱，支柱也应该对称布置，且应当位于赤道板 中心，一般不宜采用赤道板与支柱偏心的结构。 对于球壳的设计，主要是对球壳的分带分角块 设计以及单块球瓣的尺寸计算设计。
• 现在广泛采用的自动焊技术，可以大幅度 地提高球罐组焊效率和产品质量，非常显 著降低焊生产成本和劳动强度。
• 日本便采取了不同形式的坡口和MIG焊接等 方法。
• 我国大型球罐自动焊研Biblioteka Baidu开始于20世纪80 年代并且逐渐运用于工业制造当中，并且 取得了智能型全位置球罐焊接机器人等研 究成果。
压力容器介绍
低熔点共晶物的多少取决于焊缝金属中C、S、L等元素的含量。
冷裂纹形成及防止
焊接接头的冷裂纹主要在屈服极限大于300MPa的低合金 钢中产生。钢材的强度越高，焊接产生冷裂纹的可能性越 大，在低碳钢的焊接接头中一般不出现冷裂纹。
焊丝选择
1、等强度原则 一般用于焊接低碳钢和低合金钢。
2、同成分原则 一般用于焊接耐热钢、不锈钢等金属材
料。
3、等条件原则 根据工件或焊接结构的工作条件和特点选 择最多。
4、抗裂纹原则 选用抗裂性好的碱性焊条，以免在焊接和 使用过程中接头产生裂纹。
• 本次焊接采用国标GB型号H08A 美标AWS型 号 EL12，此焊条H08A是镀铜碳素结构钢焊 丝，配合相应焊剂HJ431进行埋弧焊，焊接