过程设备制造与检测课程设计指导书第六章

6.循环氢分液灌制造工艺设计实例 6.1 循环氢分液灌封头制造工艺介绍

封头的总体生产工艺过程（工艺流程） 封头的强度计算--材料的净化--矫形--划线--切割及边缘加工: 经上述一系列工序后，得到一处理后的圆形封头板坯

板坯加热--热冲压--封头边缘余量的切割及封头开孔

表2-3 封头生产工艺过程

序号 工序名称 1 2 3 准备 车 刨 工序说明 原材料检验、打砂净化、超声波探伤、标志移植、气割下料、刨削拼板接缝直边 预组合并在大型立车上夹紧，车削外圆边缘坡度； 刨床上精加工拼接焊缝坡口； 坡口表面100%MT，JB/T4730.4中Ⅰ级合格； 组对时在特制的装有预热装置的场地上进行。预热温度≥200℃→检验，4 组对拼接 包括焊缝的PT、X光射线探伤以及焊缝及热影响区的硬度试验；打磨焊缝与母材齐平。 5 热冲压 碳素钢，低合金钢δ/Do×100≥0.5用热冲压成形 测定成形后球壳各部位实测厚度→焊缝及热影响区内外表面MT；正火+回火（带焊接试板），试板机械性能试验、精加工环向端面 6 检测、加工 续表2-3 7 8 9 10 车

在立车上加工人孔开孔与人孔法兰的焊接坡口，检验坡口合格 组对、焊接 与接管组对→焊条点焊固定（预热）→预热（≥200℃），焊接 加工 组对 加工环向焊接坡口。 上封头与筒体组对焊接 封头制造的准备

1） 钢板的复检

钢板的检测是为了检验钢材是否符合相关标准，相关技术要求，质量标准和

等级标准主要检查以下几个方面：钢号、化学成分、力学性能、表面和内部缺陷等。钢材的缺陷主要有表面和内部缺陷两种。

检验成品钢的表面缺陷是指检验其在运输中是否受损，出现严重损伤划痕、沙眼、裂纹等，一般为可见的缺陷。

检查所入钢材的内部缺陷是指检查内部是否存在沙眼、气孔、夹渣、裂纹、麻点、疏松等缺陷，一般用超声波探伤。

原材料复验：外观检验、几何尺寸检验、理化检验和钢板的超声波探伤，有时可委托钢厂进行，其中超声波探伤结果按ZBJ74003-88《压力容器用钢板超声波探伤》规定的质量分级，应不低于Ⅲ级。 2） 材料的净化

原材料在轧制以后以及运输和库存期间，表面常产生铁锈和氧化皮，粘上油污和泥土。经过划线、切割成型、焊接等工序后，工件表面会粘上铁渣，产生伤痕，焊缝及近缝区会产生氧化膜。这些污物的存在，讲影响设备制造质量，所以必须净化。在设备制造中净化主要有以下目的：

a) 清除焊缝两边缘的油污和铁锈物，以保证焊接质量。 b) 为下道工序做准备，即是下道工序的工艺要求。 c) 保持设备的耐腐蚀性。

常用的净化方法有：手工净化、机械净化、化学净化和火焰净化四种。 封头原坯料采用机械净化中的喷砂机除锈。喷砂是大面积去除铁锈和氧化膜的先进方法。它是利用高速喷出的压缩空气流带出来的高速运动的砂粒冲击工件表面而打落铁锈和氧化膜的方法。这种方法主要用于碳素钢和低合金钢的表面除锈。 3） 矫形

设备制造所用的钢板、型钢、钢管等，在运输和存放过程中，会产生弯曲、波浪变形或者扭曲变形。这些变形直接影响了划线、切割、弯卷和装配等工序的尺寸精度，从而影响了设备的制造质量，有可能造成误差超差而成为废品，所以当材料的变形超过允许范围时必须进行矫正处理。

矫正处理的实质是调整弯曲件“中性层”两侧的纤维长度。最后使全部纤维等长。调整过程中，可以中性层为准，使长者缩短，短者伸长，最后达到与中性层等长。如对弯曲的钢板和型钢施以适当的反向弯曲使之矫形。另外一种方法是以长者为主，把其余的纤维都拉长而达到矫形目的的拉伸法矫形。主要用于断面较小的管材和线材，如有色金属管拉直，但要注意其延伸率。

常用的矫正方法有手工矫形、机械矫形和火焰加热矫形三种。 4） 划线

划线是在原材料或经初加工坯料上划出下料线、加工线、各种位置线和检查线等、划线工序通常包括对零件的展开计算，号料和打标记等一系列操作。

a) 封头的展开计算：

因为该筒体主要受内压作用，所以采用封头厚度按内压计算公式为

δ=pcDi/(4［ζ］φ-pc) （1-1）

t

查碳素钢和低合金钢钢锻件许用应力知［ζ］t=185Map

查钢制压力容器焊接接头系数表，采用双面焊对接接头和相当于双面焊的对接接头，焊接接头系数：φ=1.0

封头为半球形封头，计算公式为： δ=pcDi/(4［ζ］tφ-pc)

=15.2×1625.71×2/（4×185×1-15.2） =68.19mm 腐蚀余量：C2=6mm

设计厚度：δd=δ+C2=68.19+6=76.19mm，小于封头的厚度为78mm，满足条件，根据钢材规格，选择封头名义厚度为80mm。

由于球形封头属于不可展的零件，但生产中冲压加工或旋压加工是毛坯料展开后的图形都为圆形，所以只需要求出展开后的半径或直径即可,采用经验法进行计算。

Do=KDm+2h （1-2）

Do——包括了加工余量的展开直径；K为经验系数 Dm——中性层直径 H——封头的直边高

经查表，由球形封头a：b=1，所以K取1.42，由总图可知， Dm=2*1625.17+80 =3331.42 mm, h=0 ，因此 Do=1.42*3331.42=4730.62mm。所以，内径1625.17*2=3250.34mm半球形封头整体展开尺寸为直径4730.62mm，厚度80mm，还要注意考虑加工余量和减薄量。由标准钢板的规格限制以及展开计算可以得知，需要三块钢板， 因此采用拼焊缝技术。右封头过渡层堆焊完毕检验合格后整体做消除应力热处理。

b) 号料

将展开图正式画在钢板上的作业称为号料，号料时应注意以下问题：

① 加工余量

加工余量主要包括变形余量，机加工余量，切割余量，焊焊接工艺余量等。由于实际加工制造方法，设备，工艺过程等内容不尽相同，因此加工

余量的最后确定是比较复杂的，要根据实际情况来确定。

查资料知：

焊缝坡口间隙 边缘机加工双边余量 切割余量 焊缝收缩量 划线公差 双U型坡口，0～2㎜ 根据加工长度，查表10㎜ 钢板切割加工，查表14㎜ 对接接头双边焊，3～4㎜ 保证产品符合国家制造标准，取1㎜ 但由于此精致反应器的上部球形封头最终下部切削量大，所以不考虑加工余量。最终确定毛坯外径为4760mm。 ② 排样 样板或零件在钢材上如何排列对钢材的利用率影响很大，应尽可能紧凑的排列，充分利用钢板。 ③ 打标记 划线完成后，为保证加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清等，在切割线、刨边线、开孔中心及装配线等处均匀打上冲眼，用油漆标明标号、产品工号和材料标记移植等，以指导切割，成型，组焊等后续工序的进行。 5）切割 按照所划的切割线从原材料上切割下零件毛坯，该工序称为切割，常用方法有机械切割（锯床、圆盘剪板机等），热切割（氧气切割、等离子切割等）。 a) 气割的实质是金属在氧气中的燃烧过程，它利用可燃气体和氧气混合燃烧的火焰，预热被切割金属表面，并使其成活化状态，然后送进高纯度、高速度的切割氧流，使金属在氧气中燃烧生成金属氧化物熔渣，并放出大量的热量，借助这些燃烧热和高温熔化的热传导不断加热切割金属，直至工件底部同时借助高速氧流把燃烧生成的氧化物熔渣吹除，再由被切割工件与割炬相对移动形成切缝。 b) 等离子切割技术是通过一束细长、高温且高速的流体的加热和冲击切割。故它不受物性限制，能切割任何材料，可切金属也可切非金属；利用等离子体，既有高温(18000～30000K),又有冲力的特性，来熔断材料的技术称等离子切割。由于等离子切割的成本是目前设备制造用到的几种切割方法中最贵的一种，主要用于气割无法应用的不锈钢、铝、铜等工件。 6) 边缘加工 边缘加工是将工件的端面或边缘加工成符合工艺要求的形状和尺寸的加工工艺，对下料后的主要目的是：

a）消除前道工序加工所产生的加工硬化和热影响区。 b）根据工艺要求完成坡口加工。

c）消除装配、焊接工件边缘或自由边的各种缺陷，以提高结构的整体质量。 d）提高结构的表面质量，也可以为产品的后期制作创造条件。

首先，按照划线切割余量，消除切割时边缘可能产生的加工硬化、裂纹、热影响区及其他切割缺陷；其次，根据图样规定，加工各种形式，尺寸的坡口，通常加工方法有手工加工，机械加工，热切割加工。 7) 封头的拼接设计

由于直径很大，材料尺寸不够，所以必须采用拼接钢板，然后进行整体冲压。压力容器拼板缝一般都是在平板状态下完成的，焊接条件比较好，焊接坡口采用双u型。由于厚度为80mm，封头拼缝宜采用焊条电弧焊+埋弧自动焊组合，拼接焊缝的位置应符合有关标准的要求，即拼缝距封头中心不得大于1/4公称直径，拼接焊缝可预先经无损检测合格，这可避免冲压过程中坯料从焊缝拼接处撕裂的可能，坯料余缝高如有碍成形质量，在成形钱可打磨至与母材平齐，必要时应做表面检测。

流程如下： a) 备料

原材料检验→喷砂UT检测→标准移植→

气割下料→刨削拼接坡口→预组合并在大型立车上夹紧→ 车削外圆边缘坡度→在龙门刨床上精加工拼接焊缝坡口 b) 拼接

组对焊接（组对时在特制的装有预热装置的场地上进行）→预热温度200℃±30℃→检验：包括焊缝的PT、RT检测以及焊缝和热影响区的硬度试验→加热→冲压→测定成形后各部位实际厚度→焊缝及热影响区内外表面MT→整个球面进行UT→正火+回火（带焊接试板）→试板力学性能试验→精加工环向端面→球壳内壁用砂轮打磨光滑呈金属光泽→清洗内表面→在专用的焊接变位器上夹紧、找正→在球壳壁安装远红外电加热及保护层→

通电加热，使球壳温度≥100℃→进行第一层（过渡层）带极板堆焊和球底中心部位的焊条电弧堆焊→打磨焊接接头部分

c) 焊接后处理

堆焊层表面PT（抽查30%面积）→UT检测（也抽查30%，以烙带搭接为主）→消除应力热处理→表面清洗，不得有油污等影响继续堆焊质量的杂物→堆焊第二层（耐蚀层）不锈钢（包括焊条电弧焊堆焊）

d) 检测

铁素体测定100%PT→100%UT→测量堆焊层厚度→加工环向坡口→所有坡口的碳钢部分进行MT→清洗坡口表面→组对接管→球壳接管周围适当预热→焊接→焊接铁素体测定→焊缝表面PT→与筒体组对焊接 8) 焊接操作

我们常用的焊接方法有：手工焊、氩弧焊、埋弧焊。

a）手工自动焊的最大优点是设备简单，应用灵活、方便，适用面广，可焊接各种焊接位置和直缝、环缝及各种曲线焊缝，尤其适用于操作不变的场合和短小焊缝的焊接；对焊接金属的最大厚度没有限制，在狭窄空间焊接的场合比较方便使用；与气体保护焊相比不受到风的 影响，在大多数天气情况下都可以进行。不适合焊接厚度小于1.5mm的薄板，频繁的更换焊条也增加了缺陷的产生，每根焊条都不能被充分利用。

b）埋弧自动焊具有生产率高、焊缝质量好、劳动条件好等特点；焊剂层对焊缝金属的保护好，节约钢材和电能。但是适应能力差，只能在水平位置焊接长直焊缝或大直径的环焊缝。

c）气体保护焊具有保护效果好、电弧稳定、热量集中等特点。

综合考虑，由于进行的是双面焊接，手工电弧焊设备简单，操作方便，适应全位置焊接的特点，因而内面采用手工电弧焊。而外面为加大熔深，提高生产效率，采用埋弧焊。最终确定焊接方法为：手工电弧焊+埋弧焊。

这里采用手工焊+动埋弧焊组合，拼板装配好后，先用手工电弧焊点焊，点焊长25mm，间隔100mm，用φ5mm的J507点焊，直流反接，电流280A。点焊后采用埋弧自动焊焊接外侧，焊接材料用φ6mm的H08MnA，焊剂采用HJ431，直流反接，采用多层焊，第一层焊时范围要小些，以防止焊后变形，外侧焊完后用碳弧气刨清根，之后才用埋弧焊焊接内侧，焊接参数见表2-4

表2-4 焊接参数表

焊接位置 正面 背面 焊接电压（V） 30-32 30-32 焊接电流（A） 350-400 350-400 焊接速度（cm/min） 26-28 30-32

封头上的所有拼接焊缝为A类焊缝，受力最大，要求不论是单面焊还是双面

焊，应全部焊透。焊接结束后采用100%的RT检测，Ⅰ级合格。

d) 焊接工艺

原材料入库——原材料复验--外观检验、几何尺寸检验、理化检验和钢板的超声波探伤，有时可委托钢厂进行，其中超声波探伤结果按ZBJ74003-88《压力容器用钢板超声波探伤》规定的质量分级，应不低于Ⅲ级。

划线及标记——钢印标记、板材矫平、划线、钢印移植

下料——对于直边用剪切；曲线边用气割；对于不锈钢和有色金属，气割用等离子弧；对于特厚板材，若剪切困难则用气割。

边缘加工——用刨边机加工双U形坡口。用机加工方法进行边缘加工或开坡口，其中牛头刨和龙门刨进行直线加工, 用立车或大型普通车床进行圆弧轮廓加工；用刨边机刨边和开坡口。

核对坯料的几何尺寸——拼接——修平焊缝——压浅牒形——热压成形——修整并去氧化皮——无损探伤——边缘加工及坡口——孔加工

e) 坯料的拼接

采用三张板拼成一个封头毛坯，当封头由两块或由左右对称的三块钢板拼焊而成时，焊缝至封头中心的距离 e≤Dg/4。选择钢板规格：5000×1800×80,5000×2000×80具体排料如拼接图2-1所示。经一系列工序后，得到一处理后的圆形封头板坯。

图2-1 封头拼接方式 图2-2 封头拼接焊接

④

① ② ③

拼接坡口及焊接顺序如图2-2所示，坡口加工使用龙门刨。为了防止焊接变形，应按图中顺序号1~4进行反翻身焊接。焊接顺序2时要挑焊根。

预热≥200℃，采用自动埋弧焊，焊丝H08MnA、焊剂HJ431。

按焊接工艺加工拼缝坡口形式，坡口形式如图2-2，焊后及时消氢处理，300~350℃,2h。100%UT、100%MT，一级合格。封头内表面焊缝修磨与母材平齐，

外表面修磨圆滑。

f) 板坯加热和热处理

该材料最佳热冲压温度为920~950℃，温度低于920℃要停止冲压，否则容易引起材料的脆化。

热冲压后，封头要进行正火＋回火处理，焊接试板﹑母材试板同炉热处理。 检查内容：测厚δ≥75；

拼接焊缝：100%RT，JB/T4730-2005Ⅱ级； 100%UT，JB/T4730-2005 I级； 封头外表面及焊缝100%MT, JB/T4730-2005 I级；

母材试板检验（化学成分和力学性能检验）；

焊接试板检查（保留一半，待整体热处理后再检查），按JB4744-2000进行常温拉伸试验、高温拉伸试验、冷弯试验、热影响区的硬度值HB≥240。

图2-3 热冲压加热示意图

对于有缺陷的位置要进行修复，修复完成之后要再进行X-射线检测。 热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热、冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热时热处理的重要工序之一。

无损检测：封头是主要受压元件，应进行100%探伤，即100%RT，100%UT检测。对该整体冲压成形的半球形封头对接焊缝可进行局部射线或超声检测。

成形工艺设计及相关计算

板坯加热

1）封头冲压时，板坯塑性变形很大，且为厚壁高压封头，δ/Do×100=80/4370.62×100=1.69≥0.5故用热冲压。选择方法参见表3-1

表3-1 冲压方法选择

冲压状态 冷冲压 碳素钢，低合金钢 δ/Do×100＜0.5 合金钢，不锈钢 δ/Do×100＜0.7 热冲压 δ/Do×100≥0.5 δ/Do×100≥0.7 2）冲压前，把板坯加热至始锻温度放在压力机上冲压，到终锻温度时停止冲压。 毛坯热冲压的加热温度的选择，从降低冲压力和有利于钢板变形考虑，加热温度可高些，但是温度过高会使钢材的晶粒显著成长，甚至形成过热组织，是钢材的塑性和韧性降低，严重时会产生过烧组织，毛坯冲压可能发生碎裂，因此合理选择加热温度是很有必要的按照常用封头材料的加热规范表可以得知,如表3-2所示

表3-2 常用封头材料的加热规范

装炉 温度℃ ≤850 加热 速度℃/H ≤200 加热 温度℃ 950+/-20 均热后 保温时间 30分钟 封头热 成形加热 冷却方式 出炉冲压

3） 冲压加工常用的润滑剂

润滑剂选取石墨粉+水 4） 冲压过程：

将封头毛坯对中放在下模上，然后开动水压机使活动横梁空程向下，当压边圈与毛坯接触后，开动压边钢将毛坯的边缘压紧。接着上模空程下降，当与毛坯接触时，开动主缸使上模向下冲压，对毛坯进行拉伸，至毛坯完全通过下模后，封头便冲压成形。对后开动提升缸和回程缸，将上模和压边圈向上提起，与此同时用脱模装置将包在上模上的封头脱下，并将封头从下模支座下取出，冲压过程即告结束。

设备选用及模具设计 计算冲压力

计算冲压力时影响因素较多，且冲压过程是变化的较复杂，目前计算冲压力常用下面公式：

P=CKπ(Do-Dw) δζ

t b

（3-1）

C——压边力影响系数，无压边力C=1，有压边力C=1.2 K——封头形状影响系数，球形封头K=1.4-1.6 D0——封头外径，mm Dw——筒节外径，mm

对于球形封头，压边条件的计算：

采用压边圈是毛坯料只能在压边圈与下模之间滑动，可以防止折皱的产生，而且在有压边圈产生的摩擦力作用下，增加了经向拉应力，也有利于防止封头鼓包的尝试。因此，确定在什么条件下需要采用压边圈是关系到封头质量好坏的重要因素。采用压边圈的条件主要决定与Do，Dn，与δ的关系条件如下公式

Do—Dn≥（14～15）δ （3-2）

Do： 毛坯内径，4730.62mm； Dn： 封头内径，3250.35mm ； δ： 钢板厚度，80mm

Do—Dn=4730.62—3250.35=1480.27＞（14～15）*80=（1120～1200）mm 因此需采用压边圈，故取C=1.2，球形封头取K=1.5,查《化工设备用钢》表9-19，封头材料SA516Cr70，厚度80mm,170℃时抗拉强度бb为245MPa

P=CKπ(Do-Dw) δζ

t b

（3-3）

P=1.2×1.5×3.14×[4730.62-（3200+90×2）]×90×165=113t，封头的冲压成型通常是在50-8000t水压机或油压机上进行，此处选择150t的水压机。 模具设计

1）上模（冲头）其结构及主要设计参数

①模直径Dsm

根据封头内径和热冲压的收缩率φ或冷冲压的回弹率φ计算，主材为2.25Cr-1Mo取φ=0.9%。

Dsm= Dn（1±φ）=1625.17×2×（1±0.9%）=2957.81—3542.87 mm 选取3252mm ②上模曲面部分高度

Hsm=hn(1+φ)= (1625.17-288)× (1±0.9%)=1216.82—1457.515mm 选取1450mm ③上模直边高度H0

H1—封头高度修边余量，一般为15-40mm,取H1=20 mm H2—卸料板厚度，一般为40-80mm，取H2=50 mm H3—保险余量，一般为40-100mm，取H3=50mm

所以，H= h1+ H1+ H2+ H3=0+20+50+50=120 mm ④上模上部分直径Dsm、

Dsm、=Dsm+(2-3) mm=2959.81—3544.87 mm

选取3250mm ⑤上模壁厚δ

当水压机吨位小于等于400 t时，δ=30-40 mm，取δ=35 mm

2）下模（冲环）其结构及主要设计参数

①上下模间隙a,附加值z——热冲压时，z=（0.1-0.2）δ=0.18×80=14.4mm，球形封头取较大值。

②下模内径Dxm

Dxm= Dsm+2a+ Sm （3-4）

a=δ+ z=80+14.4=94.4 mm

Sm——下模制造公差，取Sm=2 mm

Dxm=（2957.81—3542.87）+2×94.4 +2=（3148.61—3733.67）mm ③下模圆角半径r

根据经验选取，采用压边圈时

r=(2-3) *δ（mm）=2×80=160 mm

④下模直边高度h1

h1=（40-70）mm，取h1=50 mm

⑤下模总高度h

h=（100-250）mm，取h=200 mm

⑥下模外径D1

D1= Dxm+（200-400）mm=（3348.61~4133.67）mm

⑦下模座

外径D应大于毛坯直径D0，高度H= h+（60-100）mm，下口内径D2应比与之配套的最大壁厚封头的下模内径Dxm大（5~10）mm 3） 压边圈结构及设计参数

主要尺寸如下：内径Dn、= Dxm+（50-80）（mm）=（3198.61—3813.67）mm 厚度δ、=70-120 mm，取δ、=80 mm，外径Dw、=D（下模座外径）﹥4370.62mm 封头冲压及其应力分析、典型缺陷分析 应力分析

加氢反应器上部半球形封头采用厚板在100t水压机上整体冲压成形，关键条件是有合适吨位、开档、行程的水压机和相应的工装模具，高温加热炉以及合理的冲压工艺。将毛坯对中放在下模（冲环）上，然后开动水压机使活动横梁空程向下，当压边圈与毛坯接触后，开动压边缸将毛坯的边缘压紧，接着上模（冲

头）空程下降，当与毛坯接触时，开动主缸使上模向下冲压，对毛坯进行拉伸，至毛坯完全通过下模后，封头便冲压成形。最后开动提升缸和回程缸，将上模和压边圈向上提起，与此同时用脱模装置将包在上模上的封头脱下，并将封头从下模支座中取出，冲压过程即告结束。

封头的冲压过程属于拉延过程，在冲压过程中各部分的应力状态和变形情况都不同，处于压边圈下部分的毛坯边缘部分，由于封头的下压力使其经受径向拉伸应力，并向中心流动，坯料外直径减小；边缘金属沿切向收缩，产生切向压缩应力，会使毛坯边缘丧失稳定而产生褶皱；常用压边圈将边缘压紧，则在板厚方向又产生压应力，即材料承受三向应力状态。处于下模圆角部分的材料，除受到径向拉伸应力和切向压缩应力外，还受到弯曲而产生弯曲应力。在冲头与下模空隙的部分金属材料，仍受径向拉伸应力和切向压缩应力，而板厚方向不受力，处于自由状态；封头底部的金属材料，径向和切向都受到拉应力，有较小的伸长，所以壁厚略有减薄。 典型缺陷

封头冲压时常出现的缺陷有拉薄、褶皱和鼓包等，其影响因素很多，简要分析如下：

1） 拉薄 碳钢封头冲压后，其壁厚会产生不等程度的变化球形封头深度大，底部拉伸减薄最多。

2） 褶皱 冲压时板坯周围的压缩量最大，其值为

△L=∏（Dp-Dm） （3-4）

式中Dp——坯料直径；Dm——封头中径。

封头越深，毛坯直径越大，周围缩短量也越大，周向缩短产生两个结果，一个是工件周边区的厚度和径向长度均有所增加，另一个是过分的压应变使板料产生失稳而褶皱。板热加热不均、搬运和夹持不当造成坯料不平，也会造成褶皱。 3） 鼓包 产生原因与褶皱类似，但主要影响因素是拼接焊缝余量的大小以及冲压工艺方面的原因，如加热不均匀，压边力太小或不均匀、封头与下模间隙太大以及下模圆角太大等。

为了防止封头冲压时产生缺陷，必须采用下列措施：板坯加热均匀；保持适当而均匀的压边力；选定合适的下模圆角半径；降低模具（包括压边圈）表面的粗糙程度；合理润滑以及在大批量冲压封头时应适当冷却模具。 封头边缘余量的切割及封头开孔

1） 用封头切割机来切割封头的边缘余量，工作过程如下：封头置于转盘上并随之转动；机架上装有割枪固定设备，装有弹簧使滚轮紧靠在封头外侧，以控

制割嘴与封头之间间隙不会随封头椭圆变化而影响切割。放置封头时，一定要注意放正，让转盘的回转轴尽量和封头的回转轴重合，割前应按照封头的规格、直边尺寸划好切割线，并检查保证割距在整个圆周上正冲切割线。

2） 封头开孔

为了连接接管和人孔，在封头上要开孔，这些孔可以先划好线然后用气割切出。首先在封头上找孔中心，划好中心线并用色漆写上中心线编号，按图纸画出接管的孔，在中心和圆周上打冲印，然后切出孔，同时切出焊接坡口。装接管或人孔、手孔的孔中心位置的允许偏差为±10 mm。对直径在150以下的孔，其偏差为-0.5-1.5 mm；直径在150-300 mm之间，偏差为-0.5-2.0mm；直径在300 mm以上，偏差为-0.5-3.0 mm，开孔可以用手工气割或机械化气割。

设计封头与筒体的焊接结构，接管焊接结构

封头与筒体的组合焊缝如图所示

由于焊接厚度为80mm，因而需要开坡口，由于厚度比较厚，若开V形坡口的话，产生加大的开口，一方面会浪费很多的焊条，而且焊接较费时间；若开U形坡口的话，可减小开口，而且U形坡口有利于焊剂的流入，同时可以减小焊接应力，减少裂纹的产生。因而最终选择U形坡口，形式如图4-1。

焊条的选择 焊条的选择主要是考虑焊缝的实用性和施焊的工艺性，焊条选择的主要原则有以下几点：

图4-1 封头与筒体焊接 图4-2 封头与接管焊接

1) 根据被焊金属材料的类型，选择相应的焊条种类的大类。如焊接母材是普通低合金钢时，选用结构钢类型的焊条。

2) 根据母材的性能，选用与其性能相同的焊条，或选择熔敷金属与母材化学成分相同的焊条，以保证母材性能与焊缝相同。

3) 选择焊条时还考虑工艺方面，主要是操作方便，易获得优良焊缝。 从价格考虑，在满足性能及施工要求的前提下，尽量选用熔敷率高、价格低的焊条，从而提高效率，降低成本。

4）药芯焊丝国内应用尚不普遍，活性焊丝主要用于气体保护焊，故选择实芯焊丝。

用的低合金焊丝有一下三类：

低锰焊丝（如H08A）：常配合高锰焊剂，用于低碳钢和强度较低的低合金钢焊接

中锰焊丝（如H08MnA）：主要用于低合金钢焊接，并可配低锰焊剂焊接低碳钢。

高锰焊丝（如H10Mn2）: 用于低合金钢焊接

5) 焊剂的选择：配合适当的焊丝，可焊接多种低合金钢，可用于多层焊、双面单道焊、多丝焊及窄间隙埋弧焊。

配合H10MnSi等焊丝可焊接低碳钢和某些低合金钢（16Mn）结构，故选择焊剂SJ101，根据焊接工艺要求选择焊条J507。 工艺要求 工艺确定

1) 预热温度的确定：为保证母材的材质不受影响而且具有很好的焊接性能，选择预热温度≥130℃。

2）坡口加工：为不影响焊接质量，在施焊前应清除坡口以及母材两侧表面20mm范围内的氧化物、油污、熔渣以及其他有害物。

3) 层间温度：100℃-250℃。 4) 清根方法：碳弧气爆并打磨。 5) 焊后热处理 焊后热处理的目的是：

a) 松弛焊接应力 b) 稳定结构形状和尺寸

c) 改善母材、焊接接头和结构件的性能。

工艺顺序

1） 坡口清理

2） 预热：装配点焊

预热：内面焊条电弧焊 预热：外面埋弧焊 3） 焊后热处理 焊接规范

1） 内面焊接—焊条电弧焊

2） 确定焊条直径：由被焊接材料选择焊条直径为5mm 3） 焊接电流的确定：查表取200A-270A

4） 焊接电压的确定：手工电弧焊，焊接电压选择22V-30V，其电压主要有电弧长度决定，电弧长则电压高，反之则低。电弧过长则不稳定，熔深浅，熔宽增加，易产生咬边等缺陷，同时空气易 侵入，易产生气孔，飞溅严重，浪费焊条、电能、效率低。生产中尽量采用短弧焊接，电弧长度一般为2-6mm。

5）焊速v的确定：18cm/min

6）电源种类及极性的确定：直流反接 焊接特性表见表4-1

表4-1 焊接特性表

焊条牌号 及焊丝焊剂 J507 H10MnSi+SJ101 焊丝直径 （mm） 5 电源种类 及极性 直流反接 焊接电流（A） 焊接电压（V） 焊接速度（cm/min） 400-1200 32-36 >22

其工艺顺序是：清理坡口上的油污和水迹、铁锈等，氩弧焊封底，预热焊条焊至30mm，预热手工焊至44 mm，停止预热手工焊，最后预热埋弧自动焊外口焊满，具体如下：

1) 清理坡口上的油污和水迹、铁锈等 2) 组对、点焊, 3) 氩弧焊打底顺序1

4) 预热100~150℃，焊条电弧焊外口顺序2至30㎜； 5) 用风镐敲击焊道消除应力；

6) 重新预热到100~150℃，焊条电弧焊顺序3至44㎜；

7) 停止预热，内壁焊条电弧焊顺序4、5，里口焊满 8) 预热100~150℃，外口埋弧自动焊焊顺6焊满 封头与接管的焊接

采用图4-2所示的“插入加强焊接式结构”，单v形坡口，接管与壳体或球封头只有一处固定，其余可以自由伸长，温度波动引起的应力变化不大。这种结构要求焊缝应有足够的强度。焊接工作量稍大且要求较高，坡口加工较困难，但其可靠性高，已被大量采用，经过多年的实际运行，效果良好。 接管焊接工艺

1) 清理坡口堆焊表面 2) 预热100℃

3) 焊条电弧焊焊接坡口过渡层 ≥4㎜ 4) 焊后消应力处理(随下封头一起处理) 5) 组对接管、点焊

6) 焊条电弧焊打底焊，再焊其余各层，面层圆滑过渡 7）焊后热处理：

a) 热件入炉或出炉时的温度不得超过400℃，但对厚度差较大、结构

复杂、尺寸稳定性要求较高、残余应力值要求较低的被加热件，其入炉或出炉时的炉内温度一般不宜超过300℃。

b) 升温至400℃后，加热升温区温度不得超过5000/δs℃/h,且不得超过

200 ℃/h，最小可为50℃/h。

c) 升温时加热区内最高温度与最低温度只差不宜超过65℃。 d) 保温期间应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化。 e)焊件按第一步炉温出炉后应在静止空气中继续冷却

8) 检测

发现设备的缺陷，消除不稳定因数，消除隐患，保证设备在运行中的可靠性。常用的检测方法有射线检测、超声波检测以及磁粉检测。缺陷的评定应严格按照国家标准。

6.2 循环氢分液灌球形封头制造工艺介绍

封头总体生产工艺过程

球形封头成形工序见表2-1

表2-1 球形封头成形工序

序号 工序名称 1 2 3 准备 车 刨 工序说明 原材料检验、打砂净化、超声波探伤、标志移植、气割下料、刨削拼板接缝直边 预组合并在大型立车上夹紧，车削外圆边缘坡度； 刨床上精加工拼接焊缝坡口； 坡口表面100%MT，JB/T4730.4中Ⅰ级合格； 组对时在特制的装有预热装置的场地上进行。预热温度≥200℃→检验，包括焊缝的PT、X光射线探伤以及焊缝及热影4 组对拼接 响区的硬度试验）； 打磨焊缝与母材齐平。 5 热冲压 检测、加工 测定成形后球壳各部位实测厚度→焊缝及热影响区内外表面MT 正火+回火（带焊接试板），试板机械性能试验、 精加工环向端面 在立车上加工人孔开孔与人孔法兰的焊接坡口，检验坡口合格 与人孔法兰锻件组对→焊条点焊固定（预热）→预热（≥200℃）焊接，焊接 加工环向焊接坡口。 上封头与筒体组对焊接 6 7 8 15 16 车 组对、焊接 加工 组对 坯料准备 材料的选择：

本设计要求的材料为SA516Cr70(HIC)，该型号为美国标准，跟国内的Q345R的性能很接近。根据2008年9月1日实施的《GB 713-2008锅炉和压力容器用钢板》的新分类，16Mng和16MnR、19Mng合并为Q345R。Q345R是普通低合金钢,是锅炉压力容器常用钢材，交货状态分：热轧或正火，属低合金钢。性能与Q345(16Mn)的（16mm钢板的屈服强度大于345Mpa）性能相近，抗拉强度为（510-640）之间，伸长率大于21%，零度V型冲击功大于34J。Q345R工艺参考标准GB713-2008。牌号表示方法：低合金高强度结构钢的牌号用屈服强度值“屈”字和压力容器“容”字的汉语拼音首位字母 表示。例如：Q345R。Q—“屈”汉语拼音首位字母。345—屈服强度值。R：“容”汉语拼音首位字母。 规格：厚度×宽度×长度：（8—300）×（1500—4020）×（5000—18800） 主要用途：用锅炉容器和精密部件制造。

材料的进厂入库检测

封头结构材料SA516Cr70(HIC)，按技术要求符合GB68150—1998及还应满足Ⅱ1865-JT中的有关要求。

钢板进行硬度检测，HB≤225 质证齐全，标记清楚。

二次改造通知单的规定验收合格后，应按企业标准入库存放。

材料表面的净化

钢板的表面净化是钢板预处理一个步骤，运用特定的方法或设备祛除表面的油污、铁锈、杂质、氧化皮等。表面净化的方法大体分两类：机械法和化学法。化学法主要有酸洗、碱洗、盐洗等。机械法主要有砂轮打磨、喷沙、喷丸处理。本钢板选用喷沙作为表面净化的处理方式，除去铁锈和氧化皮。用喷砂法做表面净化，所得钢板质量好，且效率高，但是，粉尘太大，所以一般都是在密闭的喷砂室里进行操作。需要注意的是，近年来钢板出厂时，大都会喷一层防护漆，来避免它的腐蚀，防护漆不影响以后的加工和焊接，此时，表面净化这一工序就可省略。

此处采用GYX-3M钢材预处理装置。利用抛丸机械除锈的先进大型机械设备，钢材经此处理，并经喷保护底漆，烘干处理等工序后，即可保证钢材在生产和使用过程中不在生锈，有不影响机械加工和焊接质量。

矫形

钢材在轧制、运输、装卸和堆放过程中，由于自重、支承不当或装卸条件不良及其他原因，可能会产生弯曲、扭曲、翘曲、波浪变形及表面不平等变形。当这些变形超过一定程度时，会给尺寸的度量、划线、剪裁及其他加工带来困难，而且会影响到成形后零件的尺寸和几何形状的精度，从而又会影响到装配、焊接和整个产品的质量。所以在划线下料前应予以矫形。钢材在加工过程中，也会由于受力不均等工艺原因和其他原因而使工件产生变形，为不影响下道工序的加工和确保加工质量，也需进行矫形。另外，在装配一焊接之后，工件也会因焊接等原因，产生某些变形，亦需矫形，此为成品矫形就是使钢材或工仵在外力作用下产生与原来变形相反的塑性变形，以消除弯曲、扭曲、皱折、不平等现象，从而获得正确形状的过程。矫形的实质就是将被拉长的纤维缩短或将缩短的纤维拉长，以恢复原状，或是使其他部分的纤维也拉长或缩短，产生与局部纤维相同的变形。从而达到矫形的目的。

矫形的方法按操作方法的不同，可分为手工矫形、机械矫形和火焰矫形三种。本设计采用多辊矫平机进行机械矫形。多辊矫板机矫平钢板，是使板料通过矫板机的上下两列辊子之间，在辊子压力的作用下，受到多次反复弯曲，整个钢板得到均匀的拉长，使多种原始曲率逐步趋向一致变为单一，并不断减小，最终得到矫平。

本设计中，钢材为SA516Cr70(HIC)，板厚为78mm。选用九辊矫正机，其参数情况见表3-1

表3-1 矫正机参数

辊数 9 辊距 （mm) 250 钢板最小厚度 （mm) 5 辊径 （mm) 220 最大矫正度 （m/s) 0.3 主电机最大功率（kw) 180 划线

划线是在原材料或经初加工坯料上划出下料线、加工线、各种位置线和检查线等、划线工序通常包括对零件的展开计算，号料和打标记等一系列操作。放样，划线与号料是决定焊接坯料形状与尺寸公差的重要工艺，也是焊接过程中主要的质量控制点之一。

放样是在制造金属结构之前，按照设计图样，在放样平台上用1：1的比例尺寸，划出结构或者零件的图形和平面展开尺寸。号料和划线采用划针或者磨尖的石笔、粉线作线。

三部分操作内容和步骤：放样，展开、制作样杆样板、在钢材上进行号料。号料尺寸公差是反映钢板的划线、号料

划线和号料就是根据施工图样及工艺上的要求，正确地确定一个欲加工零件的配料尺寸和形状，并用划线的方法在钢材上号料，同时标注上必要的加工符号及其他必要内容，用以指导以后各道工序的加工。它直接决定着零件的尺寸和几何形状的精度，而且对以后的装配和焊接工序也有很大的影响。

总体来看，划线和号料大致可以分为以下整个划线工序的最终允许公差，根据GB/T 9019-2001，压力容器公称直径标准的规定，长×宽及其他外廓尺寸线为+lmm，超过一米的为L/1000，但不超过3mm;中心线、基准线为士0.5mm;正方形或长方形，其对角线Ll-L2之差<2mm。应注意的是，放样展开最后获得的尺寸是零件的设计尺寸或者说是零件加工后应得的尺寸，而样板是用来号料的，其外部尺寸应该是零件加工前坯料尺寸，这两者是不一样的。零件的坯料尺寸是由零件展开尺寸、工艺余量和加工余量三部分组成的。

工艺余量是零件加工过程中由于工艺条件和工艺因素的影响而造成的尺寸变化和偏差。在焊接结构制造中，主要是焊接收缩量和成型后的修边余量。本设计中，SA516Cr70板厚78mm。 焊缝横向收缩余量为2.1-- 2.6mm.(参照过程设备制造与检测-表6-26）。 纵向收缩余量为0.15--0.3mm。 (参照过程设备制造与检测-表6-27)。 加工余量

加工余量主要包含切割余量，边缘加工余量两项。气割时会产生一定宽度的割缝，但是当沿外侧切割时可不考虑工艺余量。切割后尚需进行边缘机械加工，留3 mm的加工余量，号料划线公差图见图3-1。

图3-1 号料划线公差图

封头的展开计算

图3-2 封头的截面和展开毛坯

划线前应先确定坯料的尺寸。坯料尺寸由零件展开尺寸和各种加工余量组成。确定零件展开尺寸的方法如下：作图法，计算法，试验法，综合法，球形封头尺寸示意图见图3-3。 本次设计为半球形球封头，筒体壁厚90mm，半球形封头壁厚78mm，直径为3200mm， 经验法：Do=kDm+2h

球形封头半径R2 =16002+2882，即R=1626mm

中性层直径Dm=2R+S=2×1626+78=3330mm, h=0 球形封头，取k=1.42 则Do=1.42×3330+0=4729mm 展开计算得毛坯的直径Do=4729mm.

图3-3 球形封头尺寸示意图

展开面积S=2×π×R2=2×3.14×1626×1626=16.60m2

号料（放样）

号出封头坯料的气割线及检查线，为了提高封头的成型质量，尽量选择用一块钢板进行冲压，但由于毛坯的直径太大，没有合适的钢板满足要求，必须通过两块或两块以上进行拼接，在合理排料要满足的要求：

（1）充分利用原材料，边角余料，使材料利用率达到90%以上。 （2）零件排料要考虑达到切割方便，可行。

（3）认真设计焊缝位置：a.封头的拼接焊缝数量，公称直径Dg≤2200mm时，拼接焊缝不多于1条。公称直径Dg≥2200mm时，拼接焊缝不多于2条。 考虑到热冲压时球形封头减薄量可达12%，则钢板厚度应选90mm,选择钢板规格：5000×1800×90,4000×1300×90具体排料见图3-4：

图3-4 封头的排料示意图

切割及边缘加工

按照所划的切割线从原材料上切割下零件毛坯，该工序称为切割，常用方法有机械切割（锯床、圆盘剪板机等），热切割（氧气切割、等离子切割等）。

边缘加工：首先，按照划线切割余量，消除切割时边缘可能产生的加工硬化、裂纹、热影响区及其他切割缺陷；其次，根据图样规定，加工各种形式，尺寸的坡口，通常加工方法有手工加工，机械加工，热切割加工。

经上述一系列工序后，得到一处理后的圆形封头板坯。

四 封头的具体制造工艺——成型加工

冷热冲压条件

按冲压前毛坯是否预先加热分为冷冲和热冲，其选择的主要依据如下。

1.1 材料的性能。对于常温下塑性不好的材料，可以采用冷冲压；对于塑性较好的材料，可以采用热冲压。

1.2 根据材料毛坯的厚度δ和毛坯的直径Do之比来选择冷。热冲压。

对于碳素钢，低合金钢： δ/Do×100＜0.5，冷冲压；δ/Do×100≥0.5，热冲压； 对于不锈钢，合金钢: δ/Do×100＜0.7，冷冲压；δ/Do×100≥0.7，热冲压； 本次设计封头的材料是SA516Cr70(HIC)，该材料性能与国内Q345R的材料性能很接近低合金碳钢压力容器用钢。具有良好的塑性。δ/Do×100=78/4729×100=1.65＞0.5，必须采用热冲

压。

坯板的加热过程

冲压前，把板坯加热至始锻温度放在压力机上冲压，到终锻温度时停止冲压 毛坯热冲压的加热温度的选择：

从降低冲压力和有利于钢板变形考虑，加热温度可高些，但是温度过高会使钢材的晶粒显著成长，甚至形成过热组织，是钢材的塑性和韧性降低，严重时会产生过烧组织，毛坯冲压可能发生碎裂，因此合理选择加热温度是很有必要的，可按照常用封头材料的加热规范表见表4-1。

表4-1 加热规范 封头热成形加热 装炉温度℃ ≤850 加热速度℃/H ≤200 加热温度℃ 950±20 均热后保温时间 30分钟 冷却方式 出炉冲压

封头冲压时，板坯塑性变形很大，且为厚壁高压封头，故用热冲压，冲压前，把板坯加热至始锻温度，放在压力机上冲压，到终锻温度时停止冲压，封头毛坯加工工艺见图4-1。

图4-1 毛坯加工工艺如曲线

冲压加工常用的润滑剂

查表润滑剂选取 石墨粉+水

冲压的过程

将封头毛坯对中放在下模上，然后开动水压机使活动横梁空程向下，当压边圈与毛坯接触后，开动压边钢将毛坯的边缘压紧。接着上模空程下降，当与毛坯接触时，开动主缸使上模向下冲压，对毛坯进行拉伸，至毛坯完全通过下模后，封头便冲压成形。对后开动提升缸和回程缸，将上模和压边圈向上提起，与此同时用脱模装置将包在上模上的封头脱下，并将封头从

下模支座下取出，冲压过程即告结束。

冲压力的计算

计算冲压力时影响因素较多，且冲压过程是变化的较复杂，目前计算冲压力常用下面公式：

P=CKπ(Do-Dw)Sσb

C-----压边力影响系数，无压边力C=1，有压边力C=1.2； K----封头形状影响系数，球形封头K=1.42； Do----封头外径，mm Dw----筒节外径，mm

对于球形封头，压边条件6δ≤Do-Dm≤45δ，因为4729-3200=19.60S，故应采用压边圈，且该封头材料为复合钢板，无论其厚度如何，冲压时都必须采用压边圈，以防止复板起皱，故取C=1.2，球形封头取K=1.42,查表，封头材料SA516-70+316Lmod，厚度78mm,750℃时抗拉强度σb为520MPa

P=CKπ (Do-Dw)Sσb=1.2×1.42×3.14×【4729-（3200+78×2）】×78×520=297.9t

封头的冲压成型通常是在50-8000t水压机或油压机上进行，此处选择300t的水压机。

冲压模具设计

上模（冲头） (1)上模直径Dsm Dsm= Dn（1±φ）

Dn---封头内径；回弹率φ取0.9%；

Dsm= Dn（1±φ）=3250（1±0.9%）=（3221~3279）mm，取Dsm=3250mm (2)上模曲面部分高度 Hsm=hn(1+φ)

hn----封头内曲面高度；hn=1625-288=1337mm

Hsm=hn(1+φ)=1337(1±0.9%)=1325-1349mm，取Hsm=1335mm (3)上模直边高度H0

H1—封头高度修边余量，一般为15~40mm,取H1=30 mm H2—卸料板厚度，一般为40~80mm，取H2=60 mm H3—保险余量，一般为40~100mm，取H3=80mm 所以，H0= h+ H1+ H2+ H3=0+30+60+80=170 mm (4)上模上部直径D’sm

D’sm=Dsm+(2~3) mm=（3223~3282）mm，取D’sm=3250mm (5)上模壁厚S

当水压机吨位小于等于400 t时，S=（30~40） mm，取S=35 mm 下模（冲环） (1)上下模间隙a a=S+z

附加值z---热冲压时，z=（0.1~0.2）S

取z=0.18×78=14.04 mm，球形封头取较大值。 a=S+z=78+14.04=92.04 mm (2)下模内径Dxm Dxm= Dsm+2a+ Sm

Sm---下模制造公差，取Sm=2 mm

Dxm=（3221~3279）+2×92.04+2=（3407.08~3465.08）mm，取Dxm=3430mm (3)下模圆角半径rDxm

根据经验选取，采用压边圈时，r=(2~3)S（mm）=2×78=156 mm (4)下模直边高度h1

h1=（40-70）mm，取h1=50 mm (5)下模总高度h

h=（100~250）mm，取h=200 mm (6)下模外径D1

D1= Dxm+（200~400）mm=（3607.08-3865.08）mm (7)下模座

外径D应大于毛坯直径D0，高度H= h+（60~100）mm

下口内径D2应比与之配套的最大壁厚封头的下模内径Dxm大（5~10）mm 压边圈

主要尺寸如下：

内径Dn’= Dxm+（50~80）（mm）=（3457.08-3545.08)mm

厚度S’=70-120 mm，取S’=80 mm，外径Dw、=D（下模座外径）﹥3200mm

封头冲压应力分析、典型缺陷分析

应力分析

封头的冲压过程属于拉延过程，在冲压过程中各部分的应力状态和变形情况都不同，处于压边圈下部分的毛坯边缘部分，由于封头的下压力使其经受径向拉伸应力，并向中心流动，坯料外直径减小；边缘金属沿切向收缩，产生切向压缩应力，会使毛坯边缘丧失稳定而产生褶皱；常用压边圈将边缘压紧，则在板厚方向又产生压应力，即部分材料承受三向应力状态。处于下模圆角部分的材料，除受到径向拉伸应力和切向压缩应力外，还受到弯曲而产生弯曲应力。在冲头与下模空隙的部分金属材料，仍受径向拉伸应力和切向压缩应力，而板厚方向不受力，处于自由状态；封头底部处的金属材料，径向和切向都受到拉应力，有较小的伸长，所以壁厚略有减薄。

封头冲压时常出现的缺陷影响因素的分析

封头冲压时常出现的缺陷有拉薄、褶皱和鼓包等，其影响因素很多，简要分析如下： 拉薄

碳钢封头冲压后，其壁厚会产生不等程度的变化球形封头深度大，底部拉伸减薄最多。 褶皱 冲压时板坯周围的压缩量最大，其值为 △L=π（Dp-Dm）

式中Dp——坯料直径；Dm——封头中径。

封头越深，毛坯直径越大，周围缩短量也越大，周向缩短产生两个结果，一个是工件周边区的厚度和径向长度均有所增加，另一个是过分的压应变使板料产生失稳而褶皱。板热加热不

均、搬运和夹持不当造成坯料不平，也会造成褶皱。 鼓包

产生原因与褶皱类似，但主要影响因素是拼接焊缝余量的大小以及冲压工艺方面的原因，如加热不均匀，压边力太小或不均匀、封头与下模间隙太大以及下模圆角太大等。

为了防止封头冲压时产生缺陷，必须采用下列措施：板坯加热均匀；保持适当而均匀的压边力；选定合适的下模圆角半径；降低模具（包括压边圈）表面的粗糙程度；合理润滑以及在大批量冲压封头时应适当冷却模具。

封头成形后热处理及检测

热冲压后，封头要进行正火＋回火处理，焊接试板﹑母材试板同炉热处理。 检查内容是：测厚δ≥60；

拼接焊缝：100%RT，JB/T4730-2005Ⅱ级； 100%UT，JB/T4730-2005 I级； 封头外表面及焊缝100%MT, JB/T4730-2005 I级

母材试板检验（化学成分和力学性能检验）；

焊接试板检查（保留一半，待整体热处理后再检查），按JB4744-2000进行常温拉伸试验、高温拉伸试验、冷弯试验、热影响区的硬度值HB≥240。

对于有缺陷的位置要进行修复，修复完成之后要再进行X-射线检测。

封头的具体制造工艺——接管加工

为了连接接管和人孔，在封头上要开孔，这些孔可以先划好线然后用气割切出。首先在封头上找孔中心，划好中心线并用色漆写上中心线编号，按图纸画出接管的孔，在中心和圆周上打冲印，然后切出孔，同时切出焊接坡口。装接管（或人孔、手孔）的孔中心位置的允许偏差为±10 mm。对直径在150以下的孔，其偏差为-0.5-1.5 mm；直径在150-300 mm之间，偏差为-0.5-2.0mm；直径在300 mm以上，偏差为-0.5-3.0 mm，开孔可以用手工气割或机械化气割。

封头焊接工艺设计

焊接要求概述

焊接是压力容器制造中的一种主要加工方法之一, 如平板拼接、筒节与筒节、筒节与封头、人孔、接管与壳体及法兰的连接, 内件的组焊以及支座与壳体的连接等等, 大多由焊接的方法完成。通过分析大量的质量事故使人们认识到压力容器的安全性与材料选择、焊接工艺过程、焊接质量 管理有很大的关系。焊接工艺设计最终产生的焊接工艺文件具有法令性, 将成为生产制造活动中所必须遵循的规范和依据。目前，国内也早就形成了一套较为健全的与焊接工艺规程及评定相关的国标和行业标准，如JBT4708-2000、GB150-1998、JB4420-1986《锅炉焊接工艺评定》、《蒸气锅炉安全技术监察规程》、《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》、JB/T1609-1993《锅炉锅筒制造技术条件》等。

1.1焊接环境出现下列任一情况时,须采取有效防护措施,否则禁止施焊 (1) 风速:气体保护焊时大于2m/s,其它焊接方法大于10 m/s； (2) 相对湿度大于90%； (3) 雨雪环境；

(4) 焊件温度低于-20℃。

当焊件温度为0～-20℃时,应在始焊处100mm范围内预热到15℃以上。

应在引弧板或坡口内引弧,禁止在非焊接部位引弧.焊缝应在引出版上收弧,弧坑应填满。 防止地线、电缆线、焊钳与焊件打弧。

电弧擦伤处的弧坑需经打磨,使基均匀过渡到母材表面,若打磨后的母材厚度小于规定值时,则需补焊。

受压元件的角焊缝的根部应保证焊透。

双面焊须清理焊根,显露出正底的焊缝金属.对于自动焊,若经试验确认能保证焊透,亦可不作清根处理。

接弧处应保证焊透与熔合。

施焊过程中应控制层间温度不超过规定的范围.当焊件预热时,应控制层间温度不得低于预热温度。

每条焊缝应尽可能一次焊完.当中断焊拉旮,对冷却纹敏感的焊件应及时采取后热、缓冷等措施.重新施焊时,仍需按规定进行预热。

采用锤击改善焊接质量时,第一层焊缝和盖面焊缝不宜锤击。

引弧板、引出板、产品焊接试板和焊接工艺纪律检查试板不应锤击打落

焊接工艺准备

焊接技术选择

球形封头属于不可展的零件，但生产中冲压加工或旋压加工是毛坯料展开后的图形都为圆形，所以只需要求出展开后的半径或直径即可，采用经验法进行计算 已算得： Do=4729mm

由标准钢板的规格限制以及展开计算可以得知，需要多块钢板， 因此采用拼焊缝技术，并选用埋弧自动焊。 焊缝坡口的选择和制备

(1) 焊接接头坡口形状和几何尺寸的设计，应遵循以下原则：

(a).焊缝填充金属尽量少； (b).避免产生缺陷；

(c).减少残余焊接变形与应力； (d).有利于焊接防护；

(e).焊工操作方便；

(f).复合钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。

(2) 由主材为SA516Cr70(HIC)，以及标准抗拉强度，因此采用冷加工方法加工坡口，由钢板的厚度比较大，考虑材料的成本以及毛坯直径过大，应采用单面外向的坡口。 (3) 坡口制备

(a).碳素钢和标准抗拉强度不大于540MPa的碳锰低合金钢可采用冷加工 ,也可采用热加工方法置备坡口。

(b).标准抗拉强度大于540MPa的碳锰低合金钢、铬钼低合金钢和高合金钢宜采用冷加工法.若采用热加工方法,对影响焊接质量的表面层,应用冷加工方法去除。

(c).焊接坡口应保持平整,不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷,尺寸符合图样规定。 (d).坡口表面及两侧(手弧焊各10mm,埋弧焊、气体保护焊各20mm,电渣焊各40mm)应将水、铁锈、油污、积渣和其它有害杂质清理干净。

(e).奥氏体高合金钢坡口丙侧各100 mm范围内应刷涂料,以防止沾附焊接飞溅。

(f).按焊接技术要求加工坡口，坡口两侧30mm范围内清理污物，然后按焊接工艺施焊；

(g).焊条、焊剂按规定烘干、保温;焊丝需去除油、锈;保护气体应保持干燥。

焊接材料的选择

埋弧焊的焊丝主要有实心焊丝和药芯焊丝两种，生产中主要使用前者。焊丝直径的选取依用途而定，自动埋弧焊一般使用直径为（3-6mm）的焊丝，以发挥埋弧焊大电流和高熔敷率的有优点，参考表见表8-1。

表8-1 焊丝直径和电流范围

焊丝直径（mm） 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 电流范围（A） 115-500 125-600 150-600 200-1000 340-1100 400-1300 600-1600

焊丝H08MnA、H08A、广泛用于压力容器等行业，更适用于中、厚板的焊接，三者均属于

中锰中硅型焊丝，与中锰、硅的焊剂相匹配，对母材上的锈迹不敏感，焊道成型及脱渣性能优良。

其主要参数见表8-2：

表8-2 主要参数

牌号\\成分 H08A H08MnA H10Mn2 Mn 0.30-0.55 0.80-1.10 1.50-1.90 C Si S ≤0.030 ≤0.030 ≤0.035 Ni ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 Cr ≤0.20 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.10 ≤0.03 ≤0.10 ≤0.07 ≤0.12 ≤0.07 3.2 焊剂可选SJ101 3.3 焊接电源、焊接速度,见表8-3

表8-3 焊接参数 焊接电源（A） 300-500 600-900 ＞1200

焊接速度（com/min） ＞100 3.8-75 12.5-38 电源类型 直流 直流、交流 交流 埋弧焊工艺参数的选择

埋弧焊的焊接参数主要有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径、电流种类、焊丝倾

角和伸出长度等。 焊接电流

一般焊接条件下，焊缝熔深与焊接电流成正比。 随着焊接电流的增加，熔深和焊缝余高都有显著增加，而焊缝的宽度变化不大。同时，焊丝的熔化量也相应增加，这就使焊缝的余高增加。随着焊接电流的减小，熔深和余高都减小。

电弧电压

电弧电压的增加，焊接宽度明显增加，而熔深和焊缝余高则有所下降。但是电弧电压太大时，不仅使熔深变小，产生未焊透，而且会导致焊缝成形差、脱渣困难，甚至产生咬边等缺陷。所以在增加电弧电压的同时，还应适当增加焊接电流。

焊接速度

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，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。

焊丝直径与伸出长度

当其他焊接参数不变而焊丝直径增加时，弧柱直径随之增加，即电流密度减小，会造成焊缝宽度增加，熔深减小。反之，则熔深增加及焊缝宽度减小。

当其他焊接参数不变而焊丝长度增加时，电阻也随之增大，伸出部分焊丝所受到的预热作用增加，焊丝熔化速度加快，结果使熔深变浅，焊缝余高增加，因此须控制焊丝伸出长度，不宜过长。

焊丝倾角

焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾。倾角的方向和大小不同，电弧对熔池的力和热作用也不同，从而影响焊缝成形。当焊丝后倾一定角度时，由于电弧指向焊接方向，使熔池前面的焊件受到了预热作用，电弧对熔池的液态金属排出作用减弱，而导致焊缝宽而熔深变浅。反之，焊缝宽度较小而熔深较大，但易使焊缝边缘产生未熔合和咬边，并且使焊缝成形变差。

焊条电弧焊工艺参数选择

焊条电弧焊电源种类、极性和焊接电流的选择

焊条电弧焊采用的电源有交流电源和直流电源两大类，应根据焊条药皮类型和焊条的使用说明来选择焊接电流种类和极性。选择电流时，要考虑焊条直径、药皮类型、焊件厚度、接头类型、焊接位置、焊道层数等因素。一般碳钢焊接结构是根据焊条直径来确定焊接电流. 计算经验公式如下： I=Kd，K值的取值见表8-4

表8-4 取值 焊条直径/mm K 电弧电压的选择

1.6 20-25 2.0-2.5 25-30 3.2 30-40 4.0-6.0 40-50 电弧电压是由电弧长度所决定的，弧长是指从焊条端部到熔池表面的距离，电弧电压则是影响焊缝宽度的主要因素。

焊接速度

焊接速度主要取决于焊条的熔化速度和所要求的焊缝尺寸、装配间隙和焊接位置等，焊接速度对焊缝外观有直接的影响。

在厚板焊接时，必须采用多层焊或多层多道焊。在对焊接力学

焊接层数的选择性能和致密度要求较高的情况下，要求每层焊道厚度不大于4mm。

焊接 (1)预热

(a).根据母材的化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、焊接方法和焊接环境等综合考虑是否预热,必要时通过试验确定。

(b).不同钢号相焊时,预热温度按预热温度要求较高的钢号选取。

(c).采取局部预热时,应防止局部应力过大.预热的范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍,且不小于100 mm。

(d).需要预热的焊件在整个焊过程中应不低于预热温度。

(e).当用热加工法下料、开坡口、清根、开槽或施焊临时焊缝时,亦需考虑预热要求。 封头坯料拼焊

.材料 SA516Cr70(HIC)(钢板) (b).焊接位置 平焊

(c).焊接方法 埋弧自动焊

(d).焊材 焊丝：H08MnMoA Φ4。 焊剂：SJ101。

焊条（装配、点焊用）：E6015-B3 Φ4或Φ5 (e).坡口形式：Y形坡口 (f).焊接工序

焊接坡口干磁粉(MT)检测→预热(预热温度≥200℃)→装配、点焊→窄间隙埋弧自动焊→焊接外坡口(层间温度200 ~ 250℃)→后热(200 ~ 300℃×2h) →24 h后无损检测(100％MT+100％UT+100％RT)。 (g).焊接参数

焊接电流I=500 ~ 550A； 焊接电压U=28 ~ 30V； 焊接速度v=360 ~ 400mm/min。 封头拼接焊接工艺见图8-1

图8-1 封头拼接焊接工艺

(3) 封头接管焊接 (a).材料

接管 SA516Cr70(HIC)(锻件)，封头SA516Cr70(HIC)(钢板)。 (b).焊接位置 平焊。 (c).焊接方法 埋弧自动焊 (d).焊材材料

焊材 焊丝：H08MnMoA Φ4。 焊剂：SJ101。

封头接管焊接见图8-2

图8-2 封头接管焊接

(e).焊接工序

焊接坡口干磁粉(MT)检测→预热(预热温度≥200℃) →装配、点焊→外坡口埋弧自动焊(层间温度200 ~ 250℃)→后热(200 ~ 300℃×2h) →24 h后无损检测(100％MT+100％UT+100％RT)。

(f).焊接参数 焊条电弧焊

电流IΦ4=170 ~ 190A； 电流IΦ5=190 ~ 210A，；

电压UΦ4、Φ5=22 ~ 26V；焊接速度vΦ4=130 ~ 150mm/min； 焊接速度vΦ5=140 ~ 160mm/min。 埋弧自动焊

焊接电流I=500 ~ 550A； 焊接电压U=28 ~ 30V； 焊接速度v=360 ~ 400mm/min。

焊后热处理与检验

热处理

焊后采用回火热处理 焊缝外观及尺寸

产品焊接检查、焊接工艺检查 无损检测

进行100%UT、RT、MT检测,分别按JB/T4760.3-2005中Ⅰ级合格、JB/T4760.2-2005中Ⅱ级合格、JB/T4760.2-2005中Ⅰ级合格。

6.3 循环氢分液灌筒节制造工艺介绍

总体工艺流程

工艺流程如下：

筒体制造→装配底封头→打磨→探伤→堆焊裙座外侧→退火→打磨→探伤→组装上封头→探伤→装焊下端裙座→装焊下接管及附件→探伤→终检→喷砂→测HB→水压试验→探伤→喷砂→清理→油漆→包装→运输。 技术要求

3.2.1 本设备应按108061D1130—70—002/N1《容器外行尺寸允许偏差》和

108061D1130—70—002/N5《纯净钢设备制造和验收技术条件》进行制造和验收；

3.2.2 本设备外防腐应符合00000—SP—STOP—0205R.3《涂漆规定》的要求； 3.2.3 图中所注明筒体和封头的厚度系成品后的最小尺寸；

3.2.4 图中所注明的开口外伸高度系指法兰密封面至开孔中心线与设备外壁交

点的距离；

3.2.5 合成脱液器支持圈厚度是16mm，材料为Q235-B；

3.2.6 所有与设备壁相焊的附件应在制造厂焊接完毕，并与设备一起热处理； 3.2.7 材料表中紧固件的数量不包含备份数量；

3.2.8 接管的端面与中心线垂直，偏差不得超过0.5℃；

3.2.9 密封面应该光滑，不能有划痕，划线等降低法兰密封和强度的缺陷。 备料

原材料的实际质量是否符合标准是保证设备制造质量的基础，故必须严格验收才能投入生产钢板应符合《精制结晶器制造、检验及验收技术条件》2.1条规定。筒体材料采用SA-516Gr70(HIC),应符合以下条件:

被选用的钢板应具有国家现行的标准质量证明书，并确保板面平整； 钢板不得有使用上的有害外观缺陷。

对钢板的机械性能，其抗拉强度和作延伸率原则上应大于值，抗剪强度对任何＜100mm的钢板应≥20kgf/mm2。

钢板在进厂时均应进行超声波探伤试验，不得有相关规定列出的缺陷。 当环焊缝由于受板材所限无法避开封闭件时，如果采用分片焊前成型，应按照上述办法分别设置临时拉伸筋板，成型后割除并在组装筒体前进行预组装。该处焊缝在焊接完毕后， 应进行 1 0 0 ％R T探伤，合格级别不变。 复验

板材都应符合相关规定，应进行复验（主要检测钢板的弯曲性能）。按《精制结晶器制造、检验及验收技术条件》及GB713-2008、NB/T47002.1-20-9复验内容包括：

表面质量，尺寸公差； 化学成分； 机械性能:

a.拉伸试验结果符合NB/T47002.1-2009的规定； b.弯曲试验结果符合NB/T47002.1-2009的规定； d. 抗拉强度高于482MPa，屈服强度高于262MPa； e.逐张钢板按JB/T4730.3-2005作超声波检测 。 划线 展开计算

筒体内径Dg=3200mm, 厚度δ=90mm，Dm为中径，L为筒体周长，l为热卷周长。ε为变形率，Rmin为最小冷弯半径。

（3-1）

（3-2）

其中，热卷取

（3-3）

（3-4）

排料

国内SA-516Gr70供货商有舞钢、宝钢和首钢等钢铁企业，从供货系列和市场占有率看以舞钢最为成熟。表3-1为较常用的SA-516Gr70钢板尺寸。

表3-1 SA-516Gr70钢板规格

厚度×宽度×长度/mm 90×(1500-4020)×6000 90(1900-2600)(8000-11600)

90×2500×7050 90×420×1570

厂家 舞钢 舞钢 舞钢 舞钢

综合考虑筒体总体尺寸，选用90mm×2500mm×7050mm规格的钢板。 排料应满足下列要求：

① 充分利用原材料、边角余料，材料利用率达到90%以上； ② 零件排料应切割方便、可行，如剪板机下料必须是贯通直线； ③ 筒节卷制方向与钢板轧制方向一致； ④ 焊缝位置：

a.尽量减少焊缝数量，缩短焊缝长度，焊缝位置设置合理； b.需拼焊筒节时，拼接焊缝取最大值2条（Dg=3200mm＞2000mm）； c.每节筒节纵向焊缝数量不多于3条（Dg＞1800mm）； d.每节筒节纵向焊缝中心线间弧长不小于300mm; e.相邻筒节纵缝错开且弧长间距不小于100mm; f.最短筒节长度不小于300mm； g.方便探伤检验；

最后排料如图3-1所示。展开的坯料尺寸为90×10281×6400 (mm)，筒节拼接详见图3-2。B、C为接管开孔位置。

图3-1 排料图

图3-2 排料拼接

下料

以中径Ф3290为依据排料，依据排料拼接图下料，尺寸详见图3-2。 下料时，按常规留余量，采用铆工加工。一般用机加工或等离子切割，由于板料为90mm厚板，机加工很难切割20mm以上的钢板，而氧气切割有物性限制，因此选择等离子切割，切割前将钢板预热到100～150 ℃。等离子利用高温电弧压缩电弧，迫使电弧收细，电流密度增加，热量更加集中，因而温度显著升高，最后导至全部电离而成等离子体。等离子弧切割是利用高温、高速等离子电弧的

热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。由于温度达（10000-30000 K）、喷射速度高、呈细而长的焰流状，因而所得割缝很窄。

等离子弧切割所用的气体为氮或氮氢混合气体；所用氮气纯度应不低于99.5%，如果在氮气中含氧或水汽量较多，会对电极起氧化作用，使钨极严重烧损，甚至也会烧坏喷嘴。

等离子切割特点：利用等离子体既有高温又有冲力的特性来熔断材料；并且不受物性限制的特点。但是等离子体的挺度不如气割的氧气流，因喷嘴的形状及流量都要首先保证等离子体的形成及稳定，故等离子切割的切口精度和光洁度都不及气割，且切口较宽。无论是等离子还是剪切下料都要留有余量，以便后面去除受影响部分，每节筒体中有一块钢板下净料，另两块钢板各有一边按常规，待滚圆后去除；

另外，带一组焊接试板：

周长留0-20mm余量，板料对角线偏差2-3mm； 筒节卷制

成型前通用工艺流程

坯料、试板、引、熄弧板的准备。板料四周刨坡口，其对角线误差不大于2mm,600×125×90（mm）焊接试板一副焊于最短筒节，且使试板的焊缝在筒节纵向焊缝的延长线，两者的焊接规范相同24块l50×150×90(mm)的引、熄弧板，供每一筒节焊接时引、熄弧之用。 筒节板坯的预弯

用预弯模在1200t水压机上预弯。 卷圆

在90×2500（mm）卷板机上卷圆，卷制后定位焊。 筒体采用三辊卷板机卷制，原理如图3-3。

图3-3 卷板工艺

纵缝焊接

纵向焊缝焊接用MZ-1-1000型埋弧自动焊机对内、外纵向焊缝焊接。 校圆

在90×2500（mm）卷板机上矫圆，用内样板检查。 射线探伤

焊缝100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级。 焊缝外表面100%MT JB/T4730-2005 I级。 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90mm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PT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: a.保证焊缝焊透；

b.坡口形状易于加工,便于装配,方便焊工操作； c.尽量减少焊缝金属填充量，提高生产效率； d. 保证焊接接头质量，避免产生焊接缺陷； e.减少焊接残余应力与变形； f.有利于焊接防护，改善劳动条件；

g.钢板坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。 因此，筒体为厚板，采用U型双面坡口，尺寸见图3-4。

图3-4 坡口尺寸

筒节检验 几何尺寸 坡口

坡口表面及坡口两侧100mm范围内：100％MT, 按JB/T4730-2005，I级检查板材表面是否存在缺陷，由于磁粉检测适用于能被磁化的材料，适用于工件表面或近表面的缺陷，能直观的显示出缺陷的形状、尺寸、位置，并且检测灵敏度高能发现宽度仅为0.1um的表面裂纹，可检测形状复杂、大小不同的工件，而且检测工艺简单，效率高，成本低。其原理为：当一被磁化的工件表面和内部存在缺陷时，缺陷的磁导率远小于工件材料，磁阻大，阻碍磁力线顺利通过，造成磁力线弯曲。如果工件表面、近表面存在缺陷，则磁力线在缺陷处会逸出表面进入空气中，形成漏磁场。此时若在工件表面撒上磁导率很高的磁性铁粉，在漏磁场处就会有磁粉被吸附，聚集形成磁痕，通过对磁痕的分析即可评价缺陷的形状及位置；

坡口两侧

两侧100mm范围内：100％UT,超声波检测对缺陷位置定位，对尺寸及数量的确定和对缺陷的定性评估做出准确数据，且其具有良好的方向性、强度、穿透能力，对人体无害，因此选用超声波检测，检查钢板应100%贴合。 拼接

铆工将每节筒体的两块钢板拼接成一体，错边量≤2mm，且不得错口。焊工用电焊配合点固。

拼接参照图3-2所给尺寸。

焊接工艺

焊接方法

表4-1列举了常用的焊接方法，每种焊接方法都可以表现为手工焊、机动焊和自动焊。

考虑到厚度、材料等各方面因素，选用埋弧自动焊。

表4-1 焊接方法与代号

焊接方法 焊条电弧焊

气焊 钨极气体保护焊

埋弧焊 电渣焊 等离子弧焊 气电立焊 摩擦焊 螺柱电弧焊 熔化极气体保护焊

代号 SMAW OFW GTAW SAW ESW PAW EGW FRW SW

GMAW（含药芯焊丝电弧焊：FCAW）

焊丝、焊剂

焊接材料依据ASME第Ⅸ卷和JB/ T4709 2000《钢制压力容器焊接规程》的规定进行选择。表4-2列出了一些焊条填充金属的类别和使用范围。

本设备温度较高，综合其他方面因素，选择E5015等焊材，详见表4-3。

表4-2 焊条填充金属类别、实例与适用范围

碳钢、低合金钢、马氏体钢、铁素体钢焊条 JB/T 4747[GB/T 5117 GB/T 5118GB/T 983

(奥氏体铁素体双相钢焊条除外)]

Fef1 (钛钙型) EXX03

Fef2（纤维素型） EXX10 EXX11 EXX10-X EXX11-X

Fef3（钛型、钛钙型） EXXX(X)-16 EXXX(X)-17

Fef3J （低氢型、碱性） EXX15 EXX16 EXX18 EXX48 EXX15-X EXX16-X EXX18-X EXX48-X EXXX(X)-15 EXXX(X)-16 EXXX(X)-17

Fef1

Fef1 Fef2

Fef1 Fef3

Fef1 Fef3 Fef3J

奥氏体钢、奥氏体铁素体双相钢JB/T 4747[GB/T 983(奥氏体铁素体双相钢焊条除外)] Fef4（钛型、钛钙型） EXXX(X)-16 EXXX(X)-17

全部钢焊丝 JB/T 4747

Fef4J（碱性） EXXX(X)-15 EXXX(X)-16 EXXX(X)-17

FefS 全部实芯焊丝和药芯焊丝

Fef4 Fef4 Fef4J FefS

表4-3 焊材选择

焊条 E5015 焊丝 H10Mn2 焊剂 HJ431

焊接参数

焊接参数见表4-4。

表4-4 焊接参数

焊接电压（V） 焊接电流（A） 焊接速度（cm/min） 电源种类及极性 预热温度 层间温度

焊接工艺流程 坡口加工

为不影响焊接质量，在施焊前应清除坡口以及母材两侧表面20mm范围内的氧化物、油污、熔渣以及其他有害物。

30-32 350-400 26-28 直流反接 ≥130℃ 100℃-250℃

预热温度

为保证母材的材质不受影响而且具有很好的焊接性能，选择预热温度≥130℃。 清根方法

碳弧气爆并打磨。 焊后热处理

焊后热处理的目的是a，松弛焊接应力b稳定结构形状和尺寸c改善母材、焊接接头和结构件的性能。 预热

需要预热的工序包括：装配点焊、内面焊条电弧焊、外面埋弧焊。 焊条直径

由被焊接材料选择焊条直径为5mm。 焊接电压

手工电弧焊，焊接电压选择22V-30V，其电压主要由电弧长度决定，电弧长则电压高，反之则低。电弧过长则不稳定，熔深浅，熔宽增加，易产生咬边等缺陷，同时空气易侵入，易产生气孔，飞溅严重，浪费焊条、电能、效率低。生产中尽量采用短弧焊接，电弧长度一般为2-6mm。 工艺顺序

工艺顺序：清理坡口上的油污和水迹、铁锈等，氩弧焊封底，预热焊条焊至20mm，预热手工焊至35mm；停止预热手工焊。最后预热埋弧自动焊外口焊满。

a.清理坡口上的油污和水迹、铁锈等 b.组对、点焊, c.氩弧焊打底；

d.预热130-150℃，焊条电弧焊外口顺序2至30㎜； e.用风镐敲击焊道消除应力；

f.重新预热到130-150℃，焊条电弧焊顺序3至44㎜； g.停止预热，内壁焊条电弧焊，里口焊满； h.预热130-150℃，外口埋弧自动焊满。 焊接注意事项

a.不锈钢复合板错边对焊接影响很大（错边量过大时，碳钢很容易渗入不锈

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/z1h7.html