1、畢業設計成果報告書 焊接技術及自動化石化裝備工程系 專業名稱： 系部名稱：班級名稱：學生姓名：指導教師：成果題目： 12Cr1MoV的氬弧焊焊接工藝方案 二零一五年十一月目錄一、選題背景1(一)、12Cr1MoV材質和焊接分析11、材質介紹12、12Cr1MoV的焊接性分析1(二)、焊接操作及焊接參數21、焊接參數22、氬弧焊焊接產生缺陷的原因及防止方法23、焊接操作及熱處理3二、成果簡介3三、設計思路與過程4(一)、設計思路4(二)、設計過程61、焊接特點分析62、焊前準備63、焊接過程104. 焊接檢驗11四、成果特點19五、收獲與體會20參 考 文 獻2112Cr1MoV的氬弧焊焊接工藝

2、方案一、 選題背景珠光體耐熱鋼12Cr1MoV來說，由于焊接性差，在熱影響區具有淬硬傾向，焊后在空氣中冷卻時易產生馬氏體組織不僅影響焊接接頭的機械性能，而且產生很大的內應力，使熱影響區有冷裂傾向。為保證焊接質量，對12Cr1MoV的焊接工藝特點進行了分析，制定出了焊接工藝。 (一)、12Cr1MoV材質和焊接分析1、 材質介紹 合金結構鋼。統一數字代號：A31132。標準：GB/T3077-1999化學成分：C：0.080.15 ，Si：0.170.37，Mn：0.400.70，Cr：0.901.20，Mo：0.250.35，V：0.150.30主要特性： 具有更高的抗氧化性及熱強性。此鋼的蠕

3、變極限與持久強度值很接近，并在持久拉伸的情況下具有高的塑性；鋼的工藝性與焊接性良好，但焊前需預熱至300，焊后需除應力處理。是高壓、超高壓、亞臨界電站鍋爐過熱器、集箱和主蒸氣導管廣泛采用的鋼種。580時仍具有高的熱強性和抗氧化性能，有較高的持久塑性。生產工藝較簡單，焊接性能良好，但對正火冷卻速度較敏感。580長期使用會產生珠光體球化。這種鋼主要在正火及高溫回火后使用，用以制造高壓設備中工作溫度不超過570585的過熱鋼管、導管、蛇形管及其它相應的鍛件。2、12Cr1MoV的焊接性分析1淬硬傾向較大，易產生了冷裂紋珠光體耐熱綱中含有一定量的鉻和鉬及其他合金元素，因此，在焊接熱影響區有較大的淬硬傾

4、向，焊后在空氣中冷卻，熱影響區常會出現硬脆的馬氏體組織；在低溫焊接或焊接鋼性較大的結構時，易產生冷裂紋。2焊后熱處理過程中易產生再熱裂紋。珠光體耐熱綱含有Cr、Mo、V、Ti、Nb等強烈的碳化物形成元素，從而使焊接接頭過熱區在焊接后熱處理（高溫回水，或稱消除應力退火）過程中易產生再熱裂紋（或稱消除應力處理裂紋）。此外，某些珠光體耐熱綱及其焊接接頭，當存在一定量的殘余元素（如P、As、Sb、Sn等）時，在350500溫度區間長期運行過程中，會發生劇烈脆化現象（稱回火脆性）。(二)、焊接操作及焊接參數 12Cr1MoV鋼的焊接，不但要嚴格控制焊接規范參數，而且焊接操作對焊接接頭質量有著至關重要的影

5、響。1、焊接參數 焊12Cr1MoV接鋼時，應采用較小的焊接線能量，以減小焊接應力，減少焊接過熱區寬度，細化品粒，提高焊縫金屬的抗裂性能，焊接參數焊接方法層次焊材牌號焊絲（條）直徑/mm極性電流I/A電壓U/V氬氣流量Q（L.min-1）TIC1TIC-R312.5直接正接1051251012810SMAW2R307(E5515-B2)3.2直流反接1101302022-SMAW3-4R307(E5515-B2)4.0直流反接1601802224-2、 氬弧焊焊接產生缺陷的原因及防止方法焊縫缺陷產生原因防止方法氣孔氬氣不純，氣管破裂，或氣路有水份，打鎢極，金屬煙塵過渡到熔池里調換純氬氣，檢查氣

6、路，修磨或調換鎢極，將焊縫清理好穿透不好有焊瘤焊速不勻，技術不熟練堅強基本功訓練，均勻焊速焊縫黑灰氧化嚴重氬氣流量小，焊速慢，溫度高或電流大增強氬氣流量，加快焊速，或適當減小電流縮孔收弧方法不當，收弧突然停下來改變收弧方法，采用增加焊速的方法停下來裂紋焊接溫度高或低，穿透不好或過燒確保焊透，電流和焊速要適當，改變收弧位置未焊透焊速快，電流小減慢焊接速度或增加電流熔合不好錯口、焊槍角度不正確、或焊速快電流小改進對口的錯誤誤差，掌握好焊槍角度，適當地放慢焊速和增加電流燒穿技術不熟練，電流大或焊速慢減小電流或加快焊速，并加強基本功訓練焊縫表面擊傷引弧不準確，地線接觸不好引弧要準確，不得在焊件表面引弧

7、，地線接好焊縫夾鎢打鎢極，鎢極與焊件接觸引弧時，鎢極與工件要有一定距離焊縫成型不整齊走槍速度不均，送絲速度不均焊速、送絲要均勻，多加強基本功訓練咬邊焊槍角度不正確，熔池溫度不均，給送焊絲不合理調整焊槍角度，以達熔池溫度均勻，注意給送焊絲的位置、時間和速度3、焊接操作及熱處理氬弧焊打底焊。將管件處于水平轉動位焊接，焊接時采用短弧，焊槍盡可能與工件表面垂直，有利于氬氣對焊接熔池的保護。焊槍和焊絲可稍作橫向擺動，保證坡口兩側熔透。同時，要控制好熔池溫度防止產生焊穿和焊瘤缺陷。在接頭部位，要用手提砂輪打磨弧坑，將弧坑處的收弧裂紋和氣孔等焊接缺陷清除，然后繼續引弧焊接。焊后熱處理12Cr1MoV鋼的焊接

8、接頭，焊后需進行消除應力熱處理，以消除或減少影響區出現的淬硬組織，增加塑性和韌性，有效地減少焊接殘余應力，同時有利于擴散氫的逸出，從而減少冷裂紋傾向。所以，焊接結束時，應立即采用保溫材料將焊縫和近縫區覆蓋保溫,使接頭緩慢冷卻.隨后,再將焊件整體加熱至720-760，恒溫12h后,隨爐冷卻至室溫。二、成果簡介鍋爐中將蒸汽從飽和溫度進一步加熱至過熱溫度的部件，又稱蒸汽過熱器。大部分工業鍋爐不裝設過熱器，因為許多工業生產流程和生活設施只需要飽和蒸汽。在電站、機車和船用鍋爐中，為了提高整個蒸汽動力裝置的循環熱效率，一般都裝有過熱器。采用過熱蒸汽可以減少汽輪機排汽中的含水率。過熱蒸汽溫度的高低取決于鍋爐

9、的壓力、蒸發量、鋼材的耐高溫性能以及燃料與鋼材的比價等因素，對電站鍋爐來說,4兆帕的鍋爐一般為450左右;10兆帕以上的鍋爐為540570。少數電站鍋爐也有采用更高過熱汽溫的（甚至可達650）。圖1 過熱器三、設計思路與過程(一)、設計思路 焊機 ZX7400時代焊機焊接方法Ws母材 12Cr1MoV規格425焊 槍柔性SQQ85 /150A氬弧焊槍焊絲R31 規格2.5鈰 鎢 極2.5焊條坡口 a a=30o b=2mm p=12mm=5mm p b 焊前清理 坡口及每側15mm內外壁母材應用砂輪除油、漆、垢、銹等焊接位置水平、斜焊焊前預熱氬氣純度99.99正面流量10L/min背面流量電流

10、及施焊技術第一層Ws電流130A電壓10-14焊接速度cm/min6-10第二層Ws電流130A電壓10-14焊接速度cm/min6-10第三層Ws電流電壓焊接速度cm/min第四層Ws電流電壓焊接速度cm/min層間處理用鋼絲刷、銼刀或砂輪清除氧化膜焊后冷卻空冷焊后熱處理焊后24小時內及時用火焰加熱740恒溫0.5h保溫緩冷。 (二)、設計過程 1，焊接特點分析12Cr1MoV鋼一般在熱處理狀態下焊接，其熱處理工藝為10001020正火740回火，焊后大多數需要進行高溫回火。在選擇焊接材料時，應保證焊縫金屬具有相應的熱強性，焊縫金屬的成分應力求與母材相近。但為了避免焊縫金屬產生較大的熱裂傾向

11、，焊縫金屬的含碳量和力學性能要比母材低一些。為了防止出現冷裂紋和消除近縫區硬化現象，應正確選用預熱溫度和焊后回火溫度。2，焊前準備（1）焊接方法的選用（1）當板厚度6mm時，采用氬弧焊打底，手工電弧焊蓋面；當板厚度6mm時，采用全氬弧焊焊接。（2）焊接材料的選擇氬弧焊采用TIGR31，直徑2.5mm，電極為鈰鎢極，直徑2.0mm，氬氣純度不低于99.96。手工電弧焊采用R317焊條，規格為3.2mm和4.0mm.（3）坡口及其加工采用V型坡口，坡口采用氧乙炔中性焰切割，然后用角向磨光機平整，坡口兩側各不小于15mm的范圍內不得有油漆、鐵銹等污物，必要時用干凈的白布蘸丙酮擦洗至干凈為止。坡口處的

12、母材應無裂紋、重皮、損傷及毛刺等缺陷。3 焊接工藝參數焊接工藝參數。焊前預熱溫度為200300。3.2焊接工藝措施（1）徹底清除焊絲表面的油污等污物，直至露出金屬光澤。（2）定位焊時，定位焊縫應分布均勻，焊縫長度以15mm為宜。若其有缺陷，應及時清除掉，重新進行定位焊。（3）焊前用氧乙炔中性焰將焊縫中心兩側各不小于50mm的范圍內均勻加熱至250，不允許直接用火焰加熱坡口內側。（4）預熱后立即進行打底焊，氬弧焊打底焊層的厚度不小于3mm。（5）打底焊結束后，立即進行填充焊和蓋面焊，層間溫度控制在200400為宜。3.焊接過程 1母材的處理 11 坡口加工 一律采用機械加工的方法加工坡口。公稱直

13、徑DN100mm的管道，采用管車床或管道坡口加工機加工坡口；公稱直徑DN100mm的管道，采用角向磨光機加工坡口。為保證焊接接頭性能優良，并減少填充量，我們將公稱直徑DN200mm的管道，加工成雙V型坡口；公稱直徑DN200mm的管道，加工成V型坡口。 12 焊前清理 為消除和減少氫的來源并防止滲碳，焊前嚴格清除坡口兩側各100150mm范圍內的油、漆、銹、垢等雜質；坡口及管內外坡口附近用丙酮擦洗脫脂。 2組對、預熱 21 組對 為避免增加內應力和產生應力集中，內外壁應盡量平齊；不得 對焊接接頭進行加熱校正，不得用強力對口。 22 預熱 12Cr1MoV鋼點固前必須預熱，預熱溫度為200250

14、，對固定口、大管徑、厚壁管應適當提高。預熱寬度從對口中心開始，每側不少于焊件厚度的3倍，并力求內外壁溫度均勻。均采用電加熱法預熱，用經校驗合格的熱電偶顯示加熱溫度。 3點固焊 一律采用氬弧焊進行點焊，而且必須由合格焊工施焊，工藝跟 正式焊相同，并注意仔細檢查焊縫質量，如有裂紋、氣孔等缺陷應立即磨掉，重新點固；每個焊縫應保證足夠數量的點固焊縫，點固后不得敲擊搬運工件，以免裂開。嚴禁在被焊工件表面引燃電弧、試驗電流或隨意焊接臨時支撐物。管內不得有穿堂風。 4正式施焊 _ _ 在施工中還應注意以下幾點： 41 層間溫度應不低于預熱溫度，且不高于400。 42 對于厚壁管，打底層厚度不能低于34mm，

15、如達不到這一要求，仍采用氬弧焊進行填充；打底完后應及時填充；多層多道焊時應逐層進行自檢，合格后方可施焊次層，并且接頭應錯開，層間用不銹鋼絲刷將氧化物和焊渣清除干凈。 43 為減少焊接變形和接頭缺陷，直徑大于194mm的管道對接焊口，宜采取兩人對稱地焊。 44 施焊中除工藝和檢驗上要求分次焊接外，應連續完成，若被迫中斷時，應采取防止裂紋產生的措施（后熱、保溫緩冷等），再焊時應仔細檢查并確認無裂紋后方可繼續施焊。 45 在整個焊接過程中，應使被焊工件（焊縫附近30100mm范圍內）保持足夠的溫度，因而應經常測量并確保溫度符合要求。 46 焊長焊縫時，每一道不要焊太長，使被焊的一段在短時間內重復受熱

16、。 47 因有一定弧坑裂紋傾向，應注意熄弧操作，將弧坑填滿。 48為防止和減少合金元素的氧化燒損，應適當選用小電流、短弧操作，適當減薄每層焊縫厚度。 5焊后清理 焊后將焊縫表面的飛濺、焊渣和其它臟物清理干凈，表面缺陷用 砂輪打磨修整。對需做熱處理的焊縫，還應將焊縫兩側各不少于300mm范圍內油污清除干凈。 6后熱及熱處理 按規范要求，壁厚6mm的12Cr1MoV鋼管，焊后應立即 進行熱處理。若因故不能及時進行，則應立即進行后熱，其溫度以300350為宜，恒溫時間不少于2小時，加熱范圍與以下熱處理要求相同。對壁厚12.5-25mm取1.5小時；升溫速度按205*25/（/h）計算，且不大于300

17、/h，降溫速度按250*25/（/h）計算，且不大于250/h，溫度在300以下可不控制；加熱寬度焊縫每側不少于150mm，保溫寬度焊縫每側不少于250mm。 62 熱處理所用儀表、熱電偶及其附件，應根據計量的要求進行標定或檢驗。 63 測溫點應對稱布置在焊縫兩側，且不得少于兩點。水平管道的測點應上下對稱布置。并采用自動溫度記錄。 64 熱處理完畢應進行硬度測量，焊縫的硬度應不超過母材布氏硬度的125%；熱影響區的硬度不能明顯低于母材硬度。若硬度值不合格，應重作熱處理，并重測硬度。 4. 焊接檢驗依照上述焊接工藝進行試件焊接，試件經外觀檢查、磁粉探傷和X射線探傷合格后，在試件上截取力學性能試樣

18、、金相檢驗試樣進行檢驗。檢驗結果見表接頭力學性能金相組織b（MPa）s （MPa）斷裂部位90面彎90背彎焊縫熱影響區母材536388母材完好完好鐵素體+回火索氏體少量魏氏體+鐵素體+回火索氏體鐵素體+珠光休 四、成果特點過熱器按傳熱方式可分為對流式、輻射式和半輻射式； 按結構特點可分為蛇形管式、 屏式、墻式和包墻式。它們都由若干根并聯管子和進出口集箱組成。管子的外徑一過熱器般為3060毫米。對流式過熱器最為常用，采用蛇形管式。它具有比較密集的管組，布置在 4501000煙氣溫度的煙道中，受煙氣的橫向和縱向沖刷。煙氣主要以對流的方式將熱量傳遞給管子，也有一部分輻射吸熱量。屏式過熱器由多片管屏組

19、成，布置在爐膛內上部或出口處，屬于輻射或半輻射式過熱器。前者吸收爐膛火焰的輻射熱，后者還吸收一部分對流熱量。在10兆帕以上的電站鍋爐中，一般都兼用屏式和蛇形管式兩種過熱器，以增加吸熱量。敷在爐膛內壁上的墻式過熱器為輻射式過熱器，較少采用。包墻式過熱器用在大容量的電站鍋爐中構成爐頂和對流煙道的壁面，外面敷以絕熱材料組成輕型爐墻。圖為幾種過熱器的布置。裝有過熱器的小容量工業鍋爐一般只用單級管組的對流式過熱器即能滿足要求五、收獲與體會隨著畢業日子的到來，畢業設計也接近了尾聲。經過幾周的奮戰我的畢業設計終于完成了。在沒有做畢業設計以前覺得畢業設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業設計發現自己的看法有點太片面。畢業設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。 在這次畢業設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解