乙炔气瓶焊接工艺
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乙炔气瓶焊接工艺
1 乙炔气瓶零件简介
乙炔气瓶属于三类压力容器,它是由钢制气瓶(以下简称钢瓶)、多孔性填料、溶剂、溶解乙炔及附件等组成。
钢瓶按照国家劳动部颁布的(气瓶安全监察规程>和GBS100 (钢质焊接气瓶>设计、制造和检验,在制造过程中对焊接质量的要求很高。根据国家劳动部1993年颁布的‘溶解乙炔气瓶安全监察规程>及GBl1638-(溶解乙炔气瓶>的规定.钢瓶主体材料必须采用平炉、电炉或氧气转炉抬炼的镇静钢,以获得良好的成形和焊接性能。钢瓶应逐其进行水压试验,试验压力为5.2MPa.并在此试验压力下保压3min.被试钢瓶不得有泄漏现象。钢瓶应在水压试验合格后逐只进行气密性试验,试验压力为3.0MPa.保压1min。钢瓶主体焊缝颓经100%的射线探伤检测,按JB4370标准进行,射线透照底片质量为AB级,焊缝缺陷等级不低于Ⅱ级。钢瓶在全部焊接完成后要进行整体熟处理,热处理温度为620±20℃。钢瓶热处理后要按照热处理批号。每批应抽取一支钢瓶进行力学性能试验和爆破试验。气瓶焊接结构如图1所示。
2、零件配料 2.1.1封头配料 母材材料Q235钢 公称直径D N
=500mm
板材厚度δ S =8mm
直边高度h=25mm
封头加工余量定为20mm 下料尺寸D=1.211*(D N +δ S
)+2*h+20=685mm
经计算封头总高度为H=150mm 2.1.2封头成形 成形方式:冲压成形 成形设备:冲床,加热炉
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成形工艺:材料检查→加热→冲压→封头余量切割→检查
封头坯料加热:为防止加热时间过长而使钢板氧化过厚,应采取热炉进料,即炉温升到始压温度时把坯料加进炉内,坯料加热温度一般在950~1050℃为宜,保温时间控制在1min/mm,坯料的加热温度要均匀,并保证坯料温度焖透。 加热炉最好选用燃气炉,这种炉子的炉温均匀,炉子的密封性好,能确保加热效果。
封头的冲压:坯料出炉后,操作人员配合好,迅速将坯料摆到模具下找正冲压,应避免操作时间长、坯料的温度过多的下降。 冲压一般采取两次压制成型为好,这样可以控制好冲压温度,防止因又一次成形时间过长、温度较低而导致局部减薄量过大的现象发生。 当成形中的封头温度下降到800℃以下应终止冲压,封头的脱模温度应控制 乙炔气瓶焊接工艺
在 700℃以下，待封头完全冷却后，方可吊运，以免变形。 封头成型工艺过程：
1 下料 2 3
拉深 消除应力退火 乙炔气瓶焊接工艺 4 切边
5 缩口
2.1.3 封头余量切割： 采用机加工或自动切割，将成形好的封头净料、并加工好焊接坡口。 2.2.1 筒体配料 筒体周长计算 L=π （δ i+δ s）+2C0 L 为筒体圆周展开长度 mm； Di 为筒体内径 mm； δ s 为筒体壁厚 mm； C0 为纵缝坡口间隙加工余量 mm； 筒体高度 H= Hi+C Hi 为筒体高度设计尺寸； C 为环缝坡口加工余量 筒体纵焊缝采用埋弧自动焊工艺，接头不开破口。 C0=2mm 筒体周长 L=1599mm 筒体设计高度 Hi=680mm 环形坡口加工余量 C=5.5mm 筒体高度 H=680mm+5.5mm=685.5mm 乙炔气瓶焊接工艺
2.2.2 筒体成形 筒体材料：Q235 钢，厚度 8mm，钢板横长 1599 采用设备：三辊卷板机 利用三辊卷板机直接卷制成圆筒状。 3 筒体节生产工序 3.1 下料 mm，纵长 685.5mm 3.2 加工坡口 3.3 卷圆 3.4
装配及定位焊 乙炔气瓶焊接工艺 3.5 焊接正面纵焊缝 3.6 3.7
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去引弧板和引出板并清理 筒体节校圆
4 装配工艺 焊接结构的装配是将已经加工好的零件组装成部件， 再将部件组装成整体结 构的生产过程。焊件的组装固定通常采用定位板、定位焊缝、装配平台、装焊工 夹具和变位机械等。 焊件的组装不仅仅要求组件的尺寸与配合符号符合设计图样的要求， 而且要 保证接头的装配及定位焊缝的质量符合工艺要求。 接缝间隙：接缝间隙的大小与所采用的焊接工艺方法有关。我们对桶节纵焊 缝采用埋弧焊，所以焊缝间隙允差为焊接工艺规程规定值的 3±0.5mm。筒体节 焊缝采用 I 型焊缝。 乙炔气瓶焊接工艺
筒体纵焊缝的焊接是用埋弧焊进行焊接的， 在经过三辊卷板机卷筒后接头对 接处不开坡口但是预留 2mm 的焊接缝隙。 装配焊件时要保证间隙均匀，高低平 整，错边量小，定位焊缝长度一般大于 30mm ，并且定位焊缝质量与主焊缝 质量要求一致。必要时采用专用工装、卡具。 在焊缝两端要加装引弧板和引出板，待焊后再割掉，其目的是使焊接 接头的始端和末端获得正常尺寸的焊缝截面，而且还可除去引弧和收尾容 易出现的缺陷。 5 焊接工艺制定 钢瓶主体焊缝为一条纵焊缝和两条环焊缝。钢瓶主体材料为 Q235 属于低碳 钢。这种钢的含碳量较低，硫、磷等有害杂质的质量分数控制在 0.035%以下， 通常无淬硬倾向，抗裂性较高，焊接性较好。焊接时不用采取特殊的工艺措施， 可以采用多种传统的熔焊方法，包括焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊、 药芯焊丝电弧焊和电渣焊等。壁厚小于 90mm 的焊件，焊前一般不必预热；但对 于某些接头形式，如直边对接接头，U+V 形坡口根部根部焊道埋弧焊，仍需控制 焊接热输入量， 以防止近缝区的液化裂纹和焊道中心的热裂纹的形成。当电渣焊 焊接碳、硫、磷含量偏上限的低碳钢厚板拼接缝和筒节纵缝时，应采取适当加大 接缝间隙和控制焊接电流等措施，防止电渣焊缝枝晶间裂纹的形成。 5.1 纵焊缝焊接方法：采用自动埋弧焊焊接 焊接设备：埋弧焊机采用
MA―1000 机头配用 ZXG—500R 直流电源。 5.2 环向焊缝焊接方法:钨极氩弧焊和埋弧焊 焊接设备：KW—400 型钨极脉冲氩弧焊机 埋弧焊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、 乙炔气瓶焊接工艺
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。 近年来， 虽然先后出现了许多种高效、 优质的新焊接方法， 但埋弧焊的应用领域依然未受任何影响。从各种熔焊方法的 熔敷金属重量所占份额的角度来看，埋弧焊约占 10%左右，且多年来一直变化不 大。 埋弧焊是当今生产效率较高的机械化焊接方法之一，它的全称是埋弧 自动焊又称焊剂层下自动埋弧焊。优点： ① 生产效率高 这是因为，一方面焊丝导电长度缩短，电流和电流密度提高，因 此电 弧的溶深和焊丝溶敷效率都大大提高。（一般不开坡口单面一次溶深可达 20mm ）另一方面由于焊剂和溶渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散 失 , 飞溅
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也少，虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大，但总的热效率仍 然大大增加。 ② 焊缝质量高 熔渣隔绝空气的保护效果好，焊接参 数可以通过自动调节保持稳定， 对技术水平要求不高 , 焊缝成分稳定，机械性能比较好。 ③ 劳动条件好 除了减轻手工焊操作的劳动强度外，它没有弧光辐射，这是埋弧焊的 独特优点。 5.3 埋弧焊的应用范围： 目前主要用于焊接各种钢板结构。 可焊接的钢种包括碳素结构钢， 不锈钢， 耐热钢及其复合钢材等。埋弧焊在造船，锅炉，化工容器，桥梁，起重机 乙炔气瓶焊接工艺
械及冶金机械制造业中应用最为广泛。此外，用埋弧焊堆焊耐磨耐蚀合金 或用于焊接镍基合金，铜合金也是较理想的。 焊接方法 δ 单面埋弧自动焊 8 坡口及焊缝尺寸/mm b 2 C 14 h 3 图样标注 符号 钢板拼 接，筒节 纵焊缝 接缝间隙。 接缝间隙的大小与所采用的焊接工艺方法有关。我们对桶节纵焊缝采 用埋弧焊，所以焊缝间隙允差为焊接工艺规程规定值的 3±0.5mm。筒体节焊缝 采用 I 型焊缝 1）焊接电流：埋弧焊时，焊接电流是决定焊丝熔融速度、熔透深度和母材熔 化量的重要参数。 焊接电流与熔透深度几乎成正比关系。 其计算式子如下： H=Km*I 式子中：H——熔透深度（mm） Km——熔透系数（直径 4.0 的焊丝我们取 Km 为 1.1—1.3） I——焊接电流 I=100A 适用范围 我们可以通过计算得到焊接电流，为 700—750A 2）电弧电压：电弧电压与电弧长度成正比关系。在其他参数不变的情况下， 随着电弧电压的提高，焊缝的宽度明显增大，而熔深和余高略有减小。如果电弧 电压过高， 则形成宽而且浅的焊道， 从而导致未焊透和咬边等缺陷的产生。 此外， 随着电弧电压的升高，焊剂的融化量增加，使焊道表面变得粗糙、脱渣困难。降 低电弧电压，能提高电弧的挺度、增大熔深；但是电弧电压过低，会形成高而窄 的焊道， 使接缝边缘融合不良。 我们为了保证焊接质量采用 32—34V 的焊接电压。 3 ） 焊接速率：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 乙炔气瓶焊接工艺
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， 即为了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。 5.3 乙炔气瓶筒节纵缝焊接工艺 焊接工艺规程 产品零部件名称：气瓶筒节纵缝 焊接方法：埋弧焊 焊 件 1、母材类别号、组别号及钢号 母材 类别号Ⅰ组别号Ⅰ-2。钢号 Q235 与 Q235 相焊接 2、焊件壁厚：8mm 3、管件直径：500mm 所按标准名称及编号：jb/T163-1993 自动化等级：机械化 焊 接 1、钨极牌号及规格： 材料 2、焊条牌号及规格 —— —— 保护 气体
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3、实心焊丝牌号及规格 H08MnA， 4mm 4、焊剂牌号 HJ431 —— 无 5、药芯焊丝牌号及规格 6、焊带牌号及规格 7、其他 焊 前 1、 准备 2、 —— ——
坡口加工方法及要求：火焰切割或刨边 坡口及接缝两侧清理方法及要求：砂轮打磨坡口两 侧各 20mm 3、
焊材清理、烘干方法及要求：焊剂烘干温度 250—300℃，2h 4、
焊接衬垫材料牌号及规格：焊剂垫 —— —— 焊 后 1、热处理种类 — 2、加热温度范围
焊 接 1、最低预热温度: 温 度 2、最高层间温度： 乙炔气瓶焊接工艺
参数 3、后热温度及保温时间： — 热 — 处 — 3、加热速度 — 4、加热温度允许 偏差 5、保温时间： — 6、冷却速度： — 7、出炉温度： — 8、其他要求： — 焊 接 1、焊接电流： 电 参 2、焊接电压： 数 3、焊接速度： 4、送丝速度： 5、脉冲峰值： 6、脉冲宽度： 7、引弧电流： 8、脉冲频率： 9、收弧电流： 10、其他： 700—750A 32—34V 34—36m/h —— —— —— —— —— —— 直流，反接 焊 接 时 间 表 1、予送气时间：— — 2、电流递增时间： —— 3、焊接时间：—— 4、电流衰减时间： —— 5、填补弧坑时间： —— 6、延短断气时间： —— 操 作 1、焊接位置 平焊 ☆ 立焊 — 技术 置 — 2、横摆参数 横摆幅度 — 横摆速度 — 两侧停留时间 — 3、填丝方式 自熔 — 填丝 — 4、焊缝层数 正焊一层 5、焊接顺序 — 丝径 — 横焊 — 仰焊 — 全位 4、消氢处理温度和保温时间： 理 —— 参 数 6、清根方式 — 7、锤击方式 8、其他 — — 乙炔气瓶焊接工艺
焊 后 1、目视检测 ☆ 检测 2、射线检测 ☆ 抽查测 100%
3、超声波检测 —— 4、磁粉检测检测部位 —— 5、渗透检测检测部位 ——
1）环向焊缝焊接工艺
本次环向焊缝的焊接方法还是用埋弧焊焊接。 但是在焊接时同纵焊缝焊接工 艺有所不同。环向焊缝焊接时是在钢垫板上进行焊接的。由表 8 可知，垫板厚度 为 2.4~3.2mm，板宽为 37mm。 对接接头单面焊可采用以下几种方法：在焊剂垫上焊，在永久性垫板或锁底 接头上焊，以及在临时衬垫上焊和悬空焊等。分述如下： 在焊剂垫上焊接 用这种方法焊接时，焊缝成形的质量主要取决于焊剂垫托力 的大小和均匀与否， 以及装配间隙的均匀与否。说明焊剂垫托力与焊缝成形的关 系。 板厚 2 ～ 8mm 的对接接头在具有焊剂垫的电磁平台上焊接所用的参数列于 表
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4 。 电磁平台在焊接中起固定板料的作用。 由表四可知装配间隙为
0~3.5mm， 焊丝直径为 4mm，焊接电流为 725~775A，电弧电压为 30~36V，焊接速度为 56.7cm/min,电流是交流，焊剂颗粒正常。 乙炔气瓶焊接工艺
在焊接时的在垫板上焊接 当焊件结构焊后保留永久性垫板， 厚 10mm 以下的 工件可采用永久性垫板单面焊方法。垫板必须紧贴在待焊板缘上，垫板与工件板 面间的间隙不得超过 0.5～1mm 。焊接操作方法与纵焊缝焊接方法相同。 2）施工过程中应注意的质量问题 1 施焊应对称施焊，防治因焊接应力引起的变形。 2 储罐组装几何尺寸符合要求后方可施焊，焊接时应对称施焊，焊缝清根应彻 底。 3 储罐对接焊缝和角焊缝的表面及热影响区不得有裂纹、气孔、夹渣以及深度 超标的咬边，对接焊缝不得有低于母材表面的凹陷，焊缝成型美观。 3)季节性施工技术措施 1 与当地气象部门保持密切联系，及时掌握气候的变化。 2 施焊环境出现下列任意情况，应采取有效防护措施，否则禁止施焊。
手工焊时风速大于 10m/s 相对湿度大于 90% 乙炔气瓶焊接工艺
雨、雪环境
冬季施工措施 1 及时编制冬季施工方案，并经批准执行。 2 遇雪后施工前要组织好清扫作业面和脚手架木上的积雪，以防因雪滑出现工 伤事故。 3 防护器具应进行全面检查，做好保温防冻措施。 4 当环境温度低于-5℃时，应采取预热和焊后的加热、保温和缓冷等措施，以 防止产生裂纹。 5 冬季气候干燥、 少雨， 制定切实可行的措施， 防止电、 火焊等产生火灾事故。 6 焊接时使用帆布搭设临时防风棚，高处作业可制作移动式“鸟窝”防风棚， 保证焊接环境。 6 焊接检验 钢瓶水压试验按照 GB9251 的有关规定进行试压 时以每秒不大于 0．5MPa 的升压速度，缓慢地升至试验压处无变形。 钢瓶气密试验按照 GB12137 的有关规定进行， 试验压力为 3 0MPa， 保压 lmin， 用肥皂水刷焊缝检查，无泄漏和降压现象。 钢瓶爆破试验采用水压， 其方法接 GB15385 的要求进行。实测的爆破口位置 和形状合理，形状呈唇形韧性断口，无碎片，断口金属表面无明显缺陷。
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