沈阳理工大学课程设计论文
2.2低合金高强度钢（16MnR）的焊接性
低合金高强度钢含有一定量的合金元素及微合金化元素，其焊接性与碳钢有差别，主要是焊接热影响区组织与性能的变化对焊接热输入较敏感，热影响区淬硬倾向增大，对氢致裂纹敏感性较大，含有碳、氮化合物形成元素的低合金高强度钢还存在再热裂纹的危险等。只有在掌握各种不同低合金高强度钢焊接性特点和规律的基础上，才能制定正确的焊接工艺，保证低合金高强度钢的焊接质量。其化学成分和力学性能见表2.3和2.4。
表 2.3 低合金高强度钢的化学成分
质
牌号
量等级
Q345
A
0.20 1.00-1.60 0.55 C≤
Mn
Si≤
化学成分（质量分数%）
P≤ S≤ V Nb Ti
0.045 0.045 0.02-0.15 0.015-0.06 0.02-0.20
表 2.4 低合金高强钢的力学性能
牌号 Q345
质量等级
A
?s/MPa
345
?b/MPa
470-630
?5(%)
21
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第三章 焊接材料与焊接方法的选择
3.1焊接方法的选择
由卧式储罐的结构设计可知，圆筒、封头、支座、人孔法兰及接管的材料均为Q235，带颈对焊法兰的材料为16MnR，并且圆筒、封头等处的板厚为6mm，所以筒节的纵焊缝为自动化较高的埋弧焊，在焊接之前采用手工电弧焊定位焊，筒节之间的焊接采用埋弧焊，接管、支座垫片与筒体的焊接采用手工电弧焊，同时法兰与接管也采用手工电弧焊。
3.2焊接材料的选择
3.2.1接管等手工电弧焊时焊接材料 1.焊条
焊接低碳钢时，使用E4315焊条，因为低碳钢结构通常使用GB 700-2006的Q235牌号钢材制造，这类钢材的抗拉强度平均值为417.5MPa，而E4315焊条熔敷金属的抗拉强度不小于420MPa，在力学性能上正好与之匹配。15代表低氢钠型焊条。药皮主要组成物为碳酸盐矿和萤石，还有一定数量的石英砂或硅铝酸盐，并有铁合金做脱氧剂。熔渣碱度较高，焊接工艺性能一般，焊波较粗，熔深中等。熔敷金属力学性能和抗裂性能良好，因而主要焊接重要的低碳钢结构，也可焊接与焊条熔敷金属强度相当的低合金结构钢。但这种焊条施焊时，焊接处要清洁干净，特别对氢敏感，不能有水分、油污和铁锈；焊条使用前，一定要按照烘焙规范烘干方能使用；焊接时要采用短弧焊。此外药皮中萤石为反电离物质，所以无法使用交流电施焊，而要用直流反接。
3.2.2筒节间埋弧焊时的焊接材料 1.焊丝和焊剂
低碳钢埋弧焊一般选用实芯焊丝H08A，它们与高锰低氟熔炼焊剂HJ431配合，应用广泛。焊接时，焊剂中的MnO和SiO2在高温下与铁反应，Mn和Si得以还原，过渡入焊接熔池中。熔池冷却时，Mn和Si既成为脱氧剂，使焊缝脱氧，同时又可以有足够数量余留下来，成为合金剂，保证焊缝力学性能。如果选用H08A焊丝而不是高锰高硅焊剂配合，则焊接时就不可能有足够的Mn和Si过渡入熔池，从而不能保证焊缝具有良好的脱氧和合格的力学性能。该焊接材料采用HJ431X-H08A，即细颗粒高锰高硅低氟
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熔炼焊剂配合实芯焊丝。
3.2.3低合金高强钢手工电弧焊时的焊接材料 1.焊条
选择焊接材料时，应保证焊缝金属的强度、韧性和塑性等性能指标符合产品设计要求，综合考虑焊缝金属的力学性能与抗裂性。由热轧钢及正火钢的焊接性分析可知，这类钢焊缝金属的热裂纹倾向正常情况下是较小的，有一定的冷裂纹倾向，一般按照等强度原则选择焊接材料，重要结构或厚板焊接优先选择低氢焊条或碱性适度的焊条，以防止冷裂纹的发生。该焊接材料采用E5015-X低氢钠型焊条，由于低合金高强度钢氢致裂纹敏感性强，因此，选择焊接材料时应优先采用低氢焊条，焊条使用前应进行烘干。焊条烘干后应存放在保温筒中随用随取，低氢焊条的存放时间按规定不超过4h。
表 3.1 焊接材料的选择
低碳钢Q235的焊接材料 手工电弧焊 E4315
埋弧焊 HJ431X—H08A 低合金高强度钢16MnR的焊接材料
手工电弧焊 E5015 6
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第四章 焊接工艺评定及其它参数的选择
4.1接头与坡口的设计
根据前面的焊接方法的选择可知，对于筒体及封头的纵、环焊缝采用埋弧焊，板厚为6mm，则接头采用对接接头即可；对于接管与法兰、接管与筒体、加强圈、垫片与筒体采用角接接头的形式。对于筒体的纵焊缝、筒节与筒节、封头之间的环焊缝的对接焊缝，采用I型坡口如图4.1所示。对于接管与法兰、接管与筒体、加强圈、垫片与筒体的角焊缝的坡口如图4.2所示。
图 4.1 筒体的纵焊缝、环焊缝的接头尺寸
图 4.2 接管与其它零件的接头尺寸
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对前面材料的焊接性分析可知，Q235钢板的焊接性较好，焊前不需要预热。16MnDR 的氢致裂纹敏感性较强，所以焊前的焊条应该烘干，同时为了保证接头的韧性，不宜采用过大的热输入。焊接操作上尽量不要横向摆动和挑弧焊接。由于板材的厚度小，不需要焊前预热。但是由于对冷裂纹敏感所以焊后要进行后热，后热温度为200~300℃，保温时间一般为30min。同时，焊条为碱性焊条，对水、铁锈的敏感性较，使用前经300~350℃烘焙1~2h。
4.2工艺方案的选择
本次设计的卧式储罐，其主体部分由椭圆封头、三段圆筒节和支座以及接管与筒体组成，接管与法兰相连接。由此可以确定其制造工艺方案如下：
a．根据图样技术要求分别制造各个零部件，可采用冲压、机加、焊接等手段，各个零件制造完成后，需进行尺寸，质量等的检验。
b．根据图样要求进行装焊，可以采用必要的装配夹具等。装配完成后，需要进行无损检测，可以采用射线探伤、渗透探伤等。
c．筒体制造结束后，需要进行水压试验等。
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