大同機車技師學院示范校建設項目教材叢書

壓力容器零部件焊接加工

吳國華陶冠文編著

中國鐵道出版社

年北京

2015·

內容簡介

全書包括三個項目六個任務詳細介紹了壓力容器管道的焊接壓力容器缸體的

,、

焊接以及水壓容器的焊接焊接方法主要以鎢極氬弧焊為主由淺入深循序漸進地

。,、

編排教學內容結合實例按項目和任務進行講解本書注重基本技能的傳授和動手

;。

能力的培養并結合實際考核項目的要求進行技能操作訓練每個項目有學習目標

,;“、

任務提出任務分析相關知識任務實施等內容在每個項目后設評分標準

、、、”。“”。

本書既可以作為中等職業學校專業教材還可供企業職工培訓使用

,。

圖書在版編目(CIP)數據

壓力容器零部件焊接加工吳國華陶冠文編著

/,.

北京中國鐵道出版社

—:,2015.8

大同機車技師學院示范校建設項目教材叢書

()

ISBN978-7-113-20617-8

壓吳陶壓力容器

Ⅰ.①…Ⅱ.①…②…Ⅲ.①-

焊接工藝技工學校教材

--Ⅳ.①TH49②TG44

中國版本圖書館數據核字第號

CIP(2015)141663

大同機車技師學院示范校建設項目教材叢書

書名:壓力容器零部件焊接加工

作者:吳國華陶冠文

策劃:江新錫徐艷

責任編輯:陶賽賽編輯部電話:

編輯助理:袁希翀

封面設計:王鏡夷

責任校對:王杰

責任印制:郭向偉

出版發行:中國鐵道出版社北京市西城區右安門西街號

(100054,8)

網址:

印刷:北京京華虎彩印刷有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

201581201581

開本:印張字數千

787mm×1092mm1/16:7.5:184

書號:

ISBN978-7-113-20617-8

定價:元

32.00

版權所有侵權必究

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,,。:(010)51873174()

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:(010)51873659,(021)73659,(010)63549480

前言

隨著國民經濟的發展和社會的進步,社會對于專業性、職業性人才的需求擴

大、要求也隨之提高,職業院校對于職業人才的培養也越來越受到重視和關注。

教學是職業院校的工作核心,通過教學能使學生學習知識,掌握技能,而教材是進

行教學活動的基礎工具,是知識和技能的有效載體,教材建設是國家中等職業教

育改革發展示范學校建設的重要內容。校本教材是對國家和地方教材的必要補

充和完善;是以中職教學課程目標為指導思想,以本校學生實際情況為根據,以學

校辦學特色為導向,與具體的專業緊密結合的實用型教材;是依據職業院校學生

的成長規律與學校的辦學優勢自主開發的課程系統,教學內容更具靈活性和針

對性。

作為國家中職示范校建設單位的大同機車技師學院(大同機車高級技工學

校),成立了專業教材建設開發組,設計開發了符合技術技能型人才成長規律,反

映經濟發展方式轉型、產業結構調整升級要求的新理念、新知識、新工藝、新材料、

新技能的改革發展示范校本教材。

本書遵循人社部《一體化課程開發技術規程》,以《焊工職業標準》為依據,本

著夠用、適用的原則,以壓力容器零部件制造中的典型工作任務為載體,以工作過

程導向為主線,將任務所涉及的知識點與相關知識進行鏈接。

本書內容按照由簡到難的認知規律由三個項目六個任務組成,每個任務按照

企業崗位完整的工作過程進行組織。書中插入大量的操作實物圖片,操作姿勢圖

片,簡明直觀易懂。另外在書后還附有相關焊接標準。

本書由吳國華、陶冠文編著,孫科、張曉磊、吳眾、白建忠、張玉博、張樂文也參

與了本書的編寫工作。在編寫過程中還得到了國家級焊接技術競賽裁判員、高級

工程師蘇原棟、范紹林,天津大學李桓教授以及企業工程技術人員的指導與幫助,

在此表示衷心地感謝。

由于我們的水平有限,經驗不足,在教材的編寫中難免出現缺點和錯誤,懇請

讀者提出寶貴意見。

編者

年月

20154

目錄

項目一壓力容器管道的焊接……………………

1

任務一自來水管道的焊接……………………

3

任務二熱力供暖輸送管道的焊接…………

30

任務三天然氣輸送管道的焊接……………

44

項目二壓力容器缸體的焊接…………………

62

任務一機車減振器儲油缸缸體的焊接……………………

63

任務二儲油罐罐體模型的焊接……………

82

項目三水壓容器的焊接………………………

97

任務一儲水容器的焊接……………………

98

參考文獻…………………………

116

項目一壓力容器管道的焊接

壓力容器是指盛裝氣體或者液體承載一定壓力的密閉設備

(pressurevessel),、。

一、概述

工業生產中具有特定的工藝功能并承受一定壓力的設備稱壓力容器貯運容器反應容

,。、

器換熱容器和分離容器均屬壓力容器為了與一般容器常壓容器相區別只有同時滿足下

、。(),

列三個條件的容器才稱之為壓力容器

,:

最高工作壓力42

1.≥9.8×10Pa(1kgf/cm);

容積且工作壓力與容積之積2

2.≥25L,≥200L·kgf/cm;

介質為氣體液化氣體或最高工作溫度高于標準沸點的液體

3.、。

壓力容器的用途十分廣泛它在石油化學工業能源工業科研等國民經濟的各個部門都

。、、

起著重要作用的設備

。

壓力容器一般由筒體封頭法蘭密封元件開孔和接管支座等六大部分構成容器本體

、、、、、。

此外還配有安全裝置表計及完成不同生產工藝作用的內件

,、。

壓力容器由于密封承壓及介質等原因容易發生因爆炸燃燒起火而危及人員設備和財

、,、、

產的安全及污染環境的事故目前世界各國均將其列為重要的監檢產品由國家指定的專門

。,,

機構按照國家規定的法規和標準實施監督檢查和技術檢驗

,。

二、分類

壓力容器的分類方法很多從使用制造和監檢的角度分類有以下幾種如圖所示

,、,(1-1):

圖各類壓力容器

1-1

1

按承受壓力的等級分為低壓容器中壓容器高壓容器和超高壓容器

1.:、、。

按盛裝介質分為非易燃無毒易燃或有毒劇毒

2.:、;;。

按工藝過程中的作用不同分為

3.:

反應容器用于完成介質的物理化學反應的容器

(1)(R):、。

換熱容器用于完成介質的熱量交換的容器

(2)(H):。

分離容器用于完成介質的質量交換氣體凈化固液氣分離的容器

(3)(S):、、、、。

貯運容器用于盛裝液體或氣體物料貯運介質或對壓力起平衡緩沖作用的容器

(4)(T):、。

為了更有效地實施科學管理和安全監檢我國壓力容器安全監察規程中根據工作壓

4.,《》

力介質危害性及其在生產中的作用將壓力容器分為三類并對每個類別的壓力容器在設計

、。、

制造過程以及檢驗項目內容和方式做出了不同的規定壓力容器已實施進口商品安全質量

,、。

許可制度未取得進口安全質量許可證書的商品不準進口

,。

管道是用管子管子連接件和閥門等連接成的用于輸送氣體液體或帶固體顆粒的流體的

、、

裝置管道的用途很廣泛主要用在給水排水供熱供煤氣長距離輸送石油和天然氣農業

。,、、、、、

灌溉水力工程和各種工業裝置中我們常見管道有自來水管道天然氣管道熱力供暖管道

、,、、

等它們都屬于壓力容器管道圖所示為自來水天然氣管道焊接

,。1-2、。

圖自來水管道天然氣管道的焊接

1-2、

2

任務一自來水管道的焊接

學材導入:

同學們:

住樓房的同學家里都用的是自來水,那么大家對自來

水管道一定不會陌生,這些管道是怎樣連接在一起的呢,請

認真學習下面的內容。

小郝是自來水公司的一名剛上崗的焊工現在要求他們在對廠內一條自來水管道管板插

,(

入式或騎坐式進行焊接要求在天內完成

),5。

識讀任務單

工作任務表見表

1-1。

表1-1工作任務表

需方單位名稱大同機車高級技工學校完成日期年月日

產品名稱材料數量技術標準質量要求

、

生產批準時間年月日批準人

通知任務時間年月日發單人

接單時間年月日接單人生產班組

3

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氬弧焊工作原理、特點及應用范圍

原理

1.:

氬弧焊是使用氬氣作為保護氣體的一種氣體保護焊氬弧焊過程如右圖所示它

,1-3,

是利用從焊槍噴嘴中噴出的氬氣流在電弧區形成嚴密封閉的保護層將金屬熔池與空氣隔

,

絕以防止空氣的侵入同時利用電弧產生的熱量來熔化填充焊絲和基本金屬液態金屬

,,,,

熔池冷卻后形成焊縫

。

圖氬弧焊原理圖

1-3

特點

2.:

氬弧焊的優點

(1)

氬弧焊與其他電弧焊接方法相比具有如下的特點

,:

氬氣保護性能優良焊接時不必配制相應的焊劑或熔劑基本上是金屬熔化與結晶

1),,

的簡單過程能獲得較為純凈及質量高的焊縫

,。

由于電弧受到氬氣氣流的壓縮和冷卻作用電弧熱量集中同時氬弧的溫度又很高

2),,,

因此熱影響區很窄焊接變形與應力小裂紋傾向也小這尤其適用于薄板焊接

,,,,。

氬弧焊是明弧焊操作及觀察較方便故容易實現焊接過程的機械化和自動化此

3),,。

外在一定條件下可進行各種空間位置的焊接

,。

可焊的材料范圍很廣幾乎所有的金屬材料都可以進行氬弧焊特別適宜焊接化學

4),,

性質活潑的金屬和合金通常多用于焊接鋁鈦銅及其低合金鋼不銹鋼及耐熱鋼等

。,、、,。

由于氬弧焊具有這些顯著的特點而且一般的氣焊電弧焊方法已不易達到有色金屬高

?

、、??????????????????????????????????????????

???????????????????????????????????????????????????合金鋼及稀有金屬所要求的焊接質量所以氬弧焊的焊接技術得到越來越廣泛的應用?

。,。

4

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氬弧焊的缺點

(2)

氬弧焊因為熱影響區域大工件在修補后常常會造成變形硬度降低砂眼局部退

1),、、、

火開裂針孔磨損劃邊咬邊或者是結合力不夠及內應力損失等缺點

、、、、、、。

氬弧焊與焊條電弧焊相比對人身體的傷害程度要高一些氬弧焊的電流密度大發

2),,

出的光比較強烈它的電弧產生的紫外線輻射約為普通焊條電弧焊的倍紅外線約

,,5~30,

為焊條電弧焊的倍在焊接時產生的臭氧含量較高因此盡量選擇空氣流通較好

1~1.5,,,

的地方施工不然對身體有很大的傷害

,。

應用范圍

3.:

熔化極氬弧焊焊幾乎可以焊接所有的金屬材料主要用于焊接鋁鎂銅鈦及

1)MIG,、、、

其合金以及不銹鋼

,。

富氬混合氣體保護的焊可以焊接碳鋼和某些低合金鋼在要求不高的情況下

2)MAG,

也可以焊接不銹鋼不能焊接鋁鎂銅鈦等容易氧化的金屬及其合金

。、、、。

廣泛應用于汽車制造工程機械化工設備礦山設備機車車輛船舶制造電站鍋

?

3)、、、、、、??????????????????????????????????????????

爐等行業

??????????????????????。?

什么叫焊接?

1.

答:兩種或兩種以上材質(同種或異種),通過加熱或加壓或二者并用,來達到原子之間

的結合而形成永久性連接的工藝過程叫焊接。

什么叫電弧?

2.

答:由焊接電源供給的,在兩極間產生強烈而持久的氣體放電現象叫電弧。

()按電流種類可分為:交流電弧、直流電弧和脈沖電弧。()按電弧的狀態可分為:自

12

由電弧和壓縮電弧(如等離子弧)。()按電極材料可分為:熔化極電弧和不熔化極電弧。

3

什么叫母材?

3.

答:被焊接的金屬叫做母材。

5

一、分組討論方案

二、制定方案

工作計劃表見表

1-2。

表1-2自來水管道焊接的工作計劃表

序號階段任務說明計劃工作內容計劃完成時間責任人

1

2

3

4

方案流程圖如圖所示

1-4。

焊接安全措施的準備、檢查

焊接設備、材料準備

定位焊接襯墊、引弧板

坡口檢查坡口檢查記錄

坡口表面清理

預熱

焊接焊接施工記錄

焊接外觀及超聲波探傷檢查

檢查、驗收記錄

圖方案流程圖

1-4

6

三、評選、完善學習計劃及作業方案

┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈

┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈

┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈

第一步閱讀施工圖

:

施工圖如圖所示

1-5。

圖小徑管水平轉動焊鎢極氬弧焊操作過程

1-5()

第二步焊接參數選擇

:

焊接參數見表

1-3。

表1-3焊接參數的選擇

鎢極直徑噴嘴直徑鎢極伸出長度氬氣流量焊絲直徑焊接電流

層次

(mm)(mm)(mm)(L/min)(mm)(A)

打底層

2.58~125~68~122.570~90

蓋面層

38~125~610~143100~120

7

第三步焊前準備

:

熟悉安全知識

1.

手工氬弧焊由于弧柱集中電流密度大弧溫高紫外線輻射比普通電弧焊強得多容

(1),,,,,

易引起電光性眼炎及皮膚露出部分脫皮出現紅斑等癥狀焊接過程產生的臭氧氮氧化物及

,。、

金屬煙塵被吸入人體還可能引起呼吸道刺激癥狀使人有發燒之感此外高頻電磁場及釷鎢

,,。

極對人體也有一定影響必須采取保護措施以避免這些可能出現的危害

,,。

對于紫外線輻射一般用電焊面罩工作服就能抑制其危害其他保護要采取以下

(2),、,

措施

:

廠房通風及局部通風廠房必須有良好的通風將這些有害氣體及煙塵排到廠房外

1)。,。

除廠房通風外在焊接量大焊機集中的區域集中安置數臺軸流風機向外排風使廠房內經常

,、,

更換新鮮空氣在冬季為使更換的空氣具有一定的溫度可裝置暖風機

。,,。

個人保護目前常見的保護器具有兩種一種是靜電口罩另一種是專用面罩

2)。:,。

靜電口罩此口罩是普通用的紗布之間夾一層過氯乙烯纖維帶負帶電的無紡薄膜并同聚

:,

氯乙烯做成的支持架支撐此口罩可防止帶靜電的金屬煙塵及有害氣體吸入人體

,。

專用面罩此面罩的特點是黑玻璃可以翻起以便觀察工件面罩上部通入新鮮空氣呼

:,。,

出的廢氣自面罩下部的罩裙中排出此面罩適用于容器中進行氬弧焊

,。

高頻對人體的影響及防護措施氬弧焊的高頻電來源于高頻振蕩器關于高頻對人體

3)。,

的危害防護措施可采用以下方法工件良好的接地接地點離工件越近越好焊炬和焊接電纜

:,;

要用金屬編織線屏蔽減少高頻電作用時間使高頻只在引弧瞬時通過

,,。

釷鎢極的危害及其防護釷鎢極是鎢極與氧化釷粉末冶煉制作而成釷具有一定放射

4)。,

性但實驗測得一根釷鎢極棒的放射劑量是很小的對人體影響不大若大量釷鎢極棒存放或

,,,;

運輸時因其劑量增大因此放在鉛盒中為宜在磨削釷鎢極棒時所產生的粉末進入人體對

,,。,

人體是不利的所以在沙輪機上磨削時必須裝有抽風裝置

,,。

設備準備

2.

鎢極氬弧焊設備通常由焊接電源引弧及穩弧裝置焊槍供氣系統水冷系統和焊接程序

、、、、

控制裝置等部分組成對于自動焊還應包括焊接小車行走機構及送絲裝置

,TIG。

手工焊設備

(1)TIG

手工焊設備的組成

1)TIG

手工鎢極氬弧焊設備一般包括弧焊電源控制系統焊槍供氣系統和水路系統等如圖

,、、、,

所示其中焊接電源內已包括了引弧及穩弧裝置焊接程序控制裝置等

1-6,、。

圖手工焊的設備構成

1-6TIG

8

焊接電源

2)

焊可以采用直流交流或交直流兩用電源及脈沖焊接電源采用陡降特性或橫流特

TIG、,

性以保證在弧長變化時減小焊接電流的波動交流電源除應有高頻高壓引弧裝置或高壓

,,。、

脈沖引弧裝置還應有穩弧裝置及消除直流分量裝置

,。

交流電源常用動圈漏磁式變壓器直流電源可用磁放大器式硅整流電源交直流兩用焊

,,、

機常采用飽和電抗器構成單相整流電源目前大多焊接電源均采用逆變技術和微電

。,IGBT

腦控制技術該電源可進行遙控有多種氬弧操作方式時間獨立可調能實現全位置焊接需

,,,,。

要指出的是在用交流弧焊電源時必須解決以下兩個問題

,,:

引弧困難電弧不穩鎢極氬弧焊用弧焊變壓器時存在著引弧困難和電弧不穩的問

①,。,

題這就需要采用振蕩器和穩弧裝置來達到引弧和穩弧的目的

,,。

直流分量的影響交流氬弧焊的極性是不斷變化的當鎢極為負時強烈發射電子電

②。,,,

流較大電弧電壓較低反之鎢極為正時電流較小電弧電壓較高因此正負半波的電流值

,;,,,。,

不對稱焊接電流可以看做是由兩部分疊加組成一部分是真正的交流電另一部分是直流

。,,

電通常把直流電部分稱為直流分量直流分量的方向是從焊件流向鎢極相當于焊接回路

。。,

中存在著正極性直流電流使電弧不穩焊縫一出現未焊透成型差等缺陷目前消除直流分

,,、。,

量多采用串聯電容器法它具有能使交流電順利通過而阻止直流電通過的特性

,。

供氣與供水系統

3)

供氣系統的作用是使鋼瓶內的氬氣按一定的流量從焊槍的噴嘴送入焊接區供氣系統

,。

主要包括氬氣瓶減壓器可采用氧氣減壓器流量計及電磁氣閥等如圖所示氬氣瓶

、()、,1-7。

構造和氧氣瓶相似外表涂為灰色并標有氬氣字樣氬氣在鋼瓶內為氣體狀態容積一般

,,“”。,

為最大壓力為鋼瓶出口與減壓器連接減壓器由進氣壓力表減壓過濾器

40L,14.7MPa。,、、

流量調節器等組成起到降壓調壓和穩壓的作用并可方便地調節流量氣體流量計通常采

,、,。(

用玻璃轉子流量計也可采用減壓器和流量計一體的浮標式流量計是檢測通過氣體流量大小

,)

的裝置其流量調節范圍有和兩種可根據實際需要來選用電

,0~15L/min0~30L/min,。

磁氣閥由控制系統控制其啟閉以達到提前送氣和滯后斷氣的要求

,。

圖焊供氣系統的組成

1-7TIG

供水系統主要用來冷卻焊槍和鎢極當焊接電流超過時為了提高電流密度和減

。200A,

輕焊槍重量必須對焊接電纜鎢極和焊槍進行水冷對于手工水冷式焊槍通常將焊接電纜

,、。,

裝入通水軟管中做成水冷電纜這樣可以大大提高電流密度減輕電纜重量使焊槍更輕便

,,,。

有時水路中還接入水壓開關保護裝置保證冷卻水接通并有一定壓力后才能啟動焊機必要時

,,

9

可采用水泵將水箱內的水循環使用

,。

水路系統要求暢通無阻并用水壓開關或手動開關來控制冷卻水的流量水壓開關與電

,。

源連接當水壓不足時焊機不能啟動只有水量充足水壓開關才起作用

,,,,。

焊槍

4)

焊槍的功能與要求

①

夾持電極要求夾持電極的接觸電阻小并且裝卸方便

a.。,。

導電傳導焊接電流使電流通過電極與工件之間產生焊接電弧

b.。,。

輸送保護氣焊接時由焊槍噴嘴連續地噴出保護氣體將四周空氣排開使焊接區域得

c.。,

到可靠的保護

。

冷卻焊槍小型焊槍依靠保護氣流帶走焊槍中的熱量大型焊槍還要采用循環水冷卻

d.。,

的措施焊槍的冷卻時非常重要的問題只有焊槍的冷卻可靠而不過熱才能保證進行正常的

。,,

焊接

。

控制焊機通常在焊槍手柄上裝有焊機的控制按鈕以便焊接時進行啟動和停止

e.。