洛阳理工学院毕业设计
随着化工和石油化工等工业的发展，压力容器的工作温度范围越来越宽，容量不断增大，有些还要求耐介质腐蚀。20世纪60年代开始，核电站的发展对反应堆压力容器提出了更高的安全和技术要求，从而促进了压力容器的进一步发展，广泛应用于各工业部门。压力容器主要为圆柱形，也有球形或其他形状。根据结构形式，可分为多层式压力容器，绕板式压力容器、型槽绕带式压力容器、热套式压力容器、锻焊式压力容器和厚板卷焊式压力容器等。大多数压力容器由钢制成，也有的用铝、钛等有色金属和玻璃钢、预应力混凝土等非金属材料制成。压力容器在使用中如发生爆炸，会造成灾难性事故。为了使压力容器在确保安全的前提下达到设计先进、结构合理、易于制造、使用可靠和造价经济等目的，各国都根据本国具体情况制定了有关压力容器的标准、规范和技术条件，对压力容器的设计、制造、检验和使用等提出具体和必须遵守的规定。
手工电弧焊的最大特点是灵活，它的施焊范围十分广泛。所以很多时候选择焊接方法的时候只能用电弧焊，如锅炉的分气缸。但是手工电弧焊有很多地方不如自动焊。
本文就分气缸为例，对手工电弧焊进行压力容器焊接时的工艺进行设计，最后，对压力容器焊接方法自动化的前景进行分析，这也是以后我们工作中要逐步解决的问题。
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第一章 手工电弧焊简介
1.1 电弧焊
电弧焊可分为手工电弧焊、半自动（电弧）焊、自动（电弧）焊。自动（电弧）焊通常是指埋弧自动焊-在焊接部位覆有起保护作用的焊剂层，由填充金属制成的光焊丝插入焊剂层，与焊接金属产生电弧，电弧埋藏在焊剂层下，电弧产生的热量熔化焊丝、焊剂和母材金属形成焊缝，其焊接过程是自动化进行的。最普遍使用的是手工电弧焊。
1.2 手工电弧焊
1888年，俄罗斯发明了手工电弧焊接技术，使用无药皮的裸露金属棒来产生保护气体。直到20世纪初，在瑞典发明卡尔伯格过程（Kjellberg process）和Quasi-arc方法传入英国后，药皮焊条才开始发展起来。值得注意的是，由于成本较高，刚开始人们不怎么使用药皮焊条。但是随着人们对好的焊缝质量需求的日益增长，手工电弧也开始使用药皮焊条。金属棒（焊条）和工件之间形成的电弧会熔化金属棒和工件的表面，形成焊接熔池。同时，金属棒上熔化的药皮会形成气体和熔渣，保护焊接熔池不受周围空气的影响。因为熔渣会冷却、凝固，所以一旦焊缝焊完（或在熔敷下个焊道前）就必须从焊道上清除熔渣。在焊钳更换新的焊条前，手工电弧焊过程只能完成短焊缝的焊接。焊缝熔深浅，熔敷质量取决于焊工的技能
这种焊接技术使用不同的方法保护焊接熔池，防止和大气接触。热能也是由电弧提供。和MIG焊一样，电极为自耗电极。金属电极外由矿物质熔剂包覆，熔剂熔化时形成焊渣盖住焊接熔池。此外，包覆的熔剂还释放出气体保护焊接熔池，而且，还含有合金元素用来补偿合金熔池的合金损失。在有些情况下，包覆的熔剂内含有所有合金元素，中部的焊条仅是碳钢。然而，在采用这些类型的焊条时，需要特别小心，因为所有飞溅都具有软钢性质，在使用过程中焊缝会锈蚀。
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1.3 手工电弧焊的优点极其应用范围
在电焊条与工件间的气体介质形成一种持续强烈的放电弧柱，弧柱中心温度可达6000～7000℃。电弧焊就是用电弧热使焊条和母材熔化。焊接过程中焊条药皮熔化分解生成气体和熔渣，在气渣的共同保护下有效地排除了周围空气的不利影响，通过高温下熔池间的冶金反应，还原与净化金属，获得优质焊缝。
手工电弧焊的优点是设备简单，方法也较灵活，适应性强；缺点是生产效率低，劳动强度高，对焊工的操作技能要求较高。手工电弧焊适用于平、仰、立各种位置的焊接。使用不同的焊条可以焊接各类碳钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、镍和镍合金、铜和铜合金、铝和铝合金等材料。焊条直径有2～6mm的一系列规格。小直径焊条适用于薄板（1～3mm）和各种位置的焊接；大直径焊条适用于厚板的平焊和横焊位置。
1.4 手工电弧焊的安全技术
由于手工电弧焊（俗称电焊）具有使用简单，操作灵活，适用性强，成本低等优点，使得手工电弧焊技术广泛应用于各工业领域。手工电弧焊是用电弧产生的热对金属进行热加工的一种工艺方法。在手工电弧焊接过程中，所使用的电焊机、电焊钳、导线以及工件均是带电体。电焊机的空载电压一般在60~90V左右，高于安全电压。若电焊设备有故障，电焊工违反安全操作规程或穿戴的防护用品有缺陷，都有可能发生触电事故。特别是在狭小的容器内进行焊接操作时，四周都是金属导电体，触电的危险性更大。手工电弧焊操作简便、灵活，适用范围十分广泛。因此，有些作业现场可能会存在易燃易爆物品或其他不安全因素。另外，在焊接过程中，焊条、焊件及其周围的空气在焊接电弧高温和强烈弧光的作用下，会产生大量影响人体健康的有害烟尘和臭氧、氮氧化物等有毒气体。而且，强烈的弧光辐射还会损伤人的眼睛和皮肤。由于上述一些不安全、不卫生因素的存在，使得在手工电弧焊焊接作业的过程中，有可能发生触电、火灾、
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爆炸、中毒、灼烫和高处坠落等事故。正确的操作方法和安全措施：由于电焊机的电源电压较高（220/380V），因此其长度越短越好。必须严格遵守安全规程的规定，电焊机电源线不得超过2~3m，严禁将电焊机电源线拖于地面。确需延长时，必须离地面2.5m沿墙或立柱用瓷瓶布设。同时，还应避免电缆受到机械性损伤，防止电缆绝缘损坏而漏电。电焊作业安全事项必须牢记
1.4.1 电弧焊机的技术要求
电弧焊机必须符合有关标准规定的安全要求。焊接作业中必需选用合格的电弧焊机。
1 电焊机各导电部分之间要有良好的绝缘。初级与次级回路之间的绝缘电阻值不得小于5MΩ，带电部分与机壳、机架之间的绝缘电阻不得低于2.5MΩ。
2 电焊机的电源输入线及二次输出线的接线柱必须要有完好的隔离防护罩，且接线柱应牢固不松动。
3 电焊机外壳应设有良好的保护接地（接零）装置，其螺钉不得小于M8（Φmm），并有明显的接地（接零）标志。
4 调节焊接电流、电压表的手柄或旋钮等，必须与焊机的带电体的可靠绝缘，且调节方便、灵活。
1.4.2 电焊钳
电焊钳的作用是夹持焊条和传导电流，是手工焊接的主要工具，而且直接关系到焊工的操作安全，因此必须符合以下安全要求。
1 电焊钳应在所设置的任一角度都能夹紧焊条，并保证更换焊条时安全、方便。
2 电焊钳的手柄等应有良好的绝缘和隔热性能。 3 电焊钳与焊接电缆的连接应简便可靠，接触良好。 4 电焊钳应轻便（质量不超过0.6KG），易于操作。
5 焊接过程中，禁止将过热的电焊钳放入水中冷却和继续使用。 6 禁止使用绝缘损坏或没有绝缘的电焊钳。
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1.4.3 焊接导线
焊接的电源线及焊接电缆等导线的作用是传导电流，对焊接安全作业至关重要，许多事故都是使用导线不当所致，因此必须符合下列安全要求。
1 电源线是焊机与电网的连接导线，电压较高，危险较大，因此其长度一般不得超过2~3m。确需使用长导线时，必须将其架高距离地面2.5m以上并尽可能沿墙布设，并在焊机近旁加设专用开关。不许将导线随意拖于地面。
2 连接焊机、焊钳和工件的焊接回路导线，其长度以20~30m为宜，过长则会增大电压降并使导线发热。
3 导线应有良好的导电性和绝缘层，并且要轻便、柔软、便于操作。 4 所用导线要有足够的截面积，以防止焊接过程中因过热而烧坏绝缘层。导线的戴面积应根据焊接电流和所用长度确定。
5 尽可能使用无接头的导线。确需接长时接头不得多于2个，并要保证接头的接触良好和外绝缘良好且牢固可靠。
6 所用导线的外表均应完好，其绝缘电阻不得小于1MΩ。
1.5 焊接材料
1.5.1 焊条的组成
焊条就是涂有药皮的供电弧焊使用的熔化电极。它是由药皮和焊芯两部分组成。
1焊芯 焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。焊接时，焊芯本身熔化为填充金属与母材金属熔合形成焊缝。
2药皮 压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。药皮是由各种矿物类、铁合金有机物和化工产品（水玻璃类）原料组成。药皮在焊接过程中起着极为重要的作用。若采用无药皮的光杆焊条焊接，则在焊接过程中，空气中的氧和氮会大量侵入熔化金属，将金属铁和有益元素碳、硅、锰等氧化和氮化，并形成各种氧化物和氮化物残留在焊缝中，造成焊缝夹渣或裂纹。而
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