1、汽轮机焊接技术手册第1章 概述1.1汽轮机焊接技术的发展汽轮机制造业是机械工业发展的标志之一，是能源工业的支柱产业，焊接技术是汽轮机重要的制造工艺之一，它关系着汽轮机制造的技术水平和产品质量。多年来，在正确的决策下，广大焊接工作者努力工作，使焊接技术逐步发展，适应了汽轮机制造的需要，解决了生产中的技术问题，提高了焊接技术水平，使得汽轮机的发展有了技术保证。随着科学技术的发展，焊接技术领域中出现的新材料、新工艺、新设备在生产中得到充分体现。为汽轮机的生产制造作出了应有的贡献。汽轮机制造使用的材料广，焊接用到的焊接材料种类就多， CrMo、CrMoV、Cr1Mo1V等耐热钢和Cr12、Cr11Mo
2、1V等不锈钢以及镍基合金和有色金属等。焊接材料的研发，一直是焊接工作中的重要一环，通过对各种焊接材料的试验研究，不但及时的满足生产需要，同时对国内焊接材料的发展起到了推动作用。与此同时，进行了各种材料的焊接性和焊接工艺试验，在解决各种焊接材料的同时也制定了相应的焊接工艺。保证了汽轮机的焊接生产。尤其是超临界、超超临界汽轮机的设计制造，对焊接工艺和产品质量提出了愈来愈高的要求，促使采用高效率、高质量的焊接方法和工艺。对焊接材料和焊接结构的焊接工艺及时开展试验研究工作。更值得提到的是，电子束焊接在汽轮机制造上的成功应用，汽轮机隔板、喷咀室、燃气轮机机匣、罩壳、轴承壳体等零件的焊接。大大提高了汽轮机
3、制造水平，解决了国内汽轮机制造厂目前尚未解决的新型关键焊接结构的制造问题，电子束焊接技术的应用必将使公司的焊接技术水平跻身于世界先进行列。随着汽轮机的大型化，对焊接结构件的需求日益增长，同时由于焊接技术的发展和完善，替代工艺性较差的铸造和锻件毛坯构件的趋势日益增大，特别是随着新的先进的焊接技术的发展，更加促使汽轮机制造技术中焊接工作所占的比重上升，在设计机组时考虑最大程度地采用焊接部套和焊接结构来代替铸造和锻造毛坯，提高制造精度并减少机械加工的比重，使设计更加合理。同时，在汽轮机制造中采用特种焊接方法和工艺，具有更加明显的优越性和实用价值；各种型式的自动和半自动通用焊机和专用焊接设备提高了焊接
4、生产的机械化程度，对提高产品质量、生产效率和降低劳动强度起到了积极作用。对老机组各种毛坯件的简单统计说明焊接结构所占比重，见表1-1。表1-1 举例汽轮机所需毛坯构成统计表毛坯重量 %产品名称铸铁件和铸钢件锻件模锻件焊接结构汽轮机21.4720.753.9553.85燃汽轮机31.1229.773.9835.12注：焊接构件中不包括铸焊和锻焊构件。必须指出，随着新的焊接方法和焊接工艺的应用，改善了焊接材料使用的不合理性，调整了焊接材料使用构成比例，使涂料焊条在焊接材料构成比例中逐渐下降，使自动焊和半自动焊用焊接材料占有率逐年提高，这样就降低了焊接生产的总成本，使效益明显提高。根据过去的初步统计
5、，每台汽轮机焊接生产焊条用量如表1-2：表1 不同机组焊条用量产品型号机组功率焊条用量（Kg）43#100MW1154869#200MW1535073#300MW2491075#600MW26954与此同时，随着先进的焊接工艺方法的应用，生产中也逐渐使用高效、节能的焊接设备。因为焊接设备是保证焊接质量和降低焊接总成本不可忽略的因素之一。焊接机械化和自动化程度是焊接工艺先进性的标志之一，它直接影响着焊接结构的质量、生产效率、材料和电能消耗。为此，投入很大力量提高焊接机械化和自动化水平。汽轮机制造的焊接机械化多采用变位器、操作架、焊接转胎、自动焊接组合设备等，并对某些焊接结构成立专门工部或中心进行
6、封闭生产。同时，对于以焊接为主导工艺和批量生产的结构件实行了专业化生产，已建成成套焊接设备、焊接生产线和柔性制造系统。例如高频钎焊、硬质合金堆焊，各半焊接、转子轴颈堆焊及电子束焊接等。在隔板焊接生产中，设置大、中、小型变位机、操作架和焊接转胎，采用自动和半自动气体保护焊进行各种型式和结构的隔板焊接生产，实现了隔板焊接的机械化。在缸体进汽管和接管采用管座焊机，管子对接采用全位置自动焊机，管板接头采用程序控制自动焊机，阀门堆焊采用自动氩弧焊和埋弧焊机，高频钎焊采用组合设备，整套埋弧自动焊设备，用于低压加热器等容器类的壳体焊接，阀座堆焊和转子轴颈堆焊。总之，在领导的重视和支持下，广大的焊接工作者为焊
7、接技术的发展付出了辛勤劳动，贡献了聪明才智，在研究开发新的焊接技术和实现焊接生产自动化和机械化方面取得丰硕成果，跟踪世界焊接技术发展，再接再厉使汽轮机焊接技术更加先进，跻身于世界先进水平。1.2 汽轮机金属结构的连接方法金属结构是由许多零件组合起来的，零件之间必须通过一定的方式连接，才能构成完整的产品。金属结构中常用的连接方法有铆接、螺栓连接、胀接和焊接。尽管焊接应用最为广泛，在各种产品制造中是十分重要的加工工艺。焊接接头是不可拆卸的，而其它三种连接方法是可拆卸接头，而且均属于机械连接方法。但是，其它三种连接方法在汽轮机结构中根据不同的结构形式和使用要求均有采用，而且成为不可代替的主要连接方法
8、。1.2.1 铆接利用铆钉把两个或两个以上的零件或构件连接为一整体，这种连接方法称为铆接。根据构件的工作要求和应用范围的不同，铆接可以分为：强固铆接、紧密铆接、和密固铆接。铆接工艺分为：冷铆、拉铆和热铆。汽轮机制造中，典型的例子是汽轮机转子的叶片铆钉头与围带的连接和动叶片之间弓形围带的连接，以及隔板静叶片与围带的连接，都是采用铆接方式。围带铆接可用手工铆接，也可用风泵机枪专用铆接杆进行人工操作，而较先进的采用光学自动跟踪铆接机来铆接叶片与围带，提高了生产率，减轻了劳动强度。对于需要采用热铆的则采用气体火焰或高频加热装置加热后再进行铆接，以避免裂纹产生。1.2.2螺栓连接螺栓连接是用螺栓构成可拆
9、卸的固定连接。它具有结构简单、紧固可靠、装卸方便并可多次装拆等优点，所以应用比较广泛。连接形式分为：单头螺栓联接、双头螺栓栓接、螺钉连接和紧固螺钉连接。在汽轮机结构中的静子部分均分为上、下两部分(半)将转子放入其中，为了便于拆卸，汽轮机高压缸、中压缸、低压缸、隔板套等均分为上下两半，用双头螺栓和罩螺母将上下法兰紧固。便于装机和拆装。螺栓、螺帽等紧固件在汽轮机中广泛用于汽缸、管道法兰、阀门等需要紧固连接的部件上，由于螺栓的紧固作用，使所连接的密封面紧密结合，以保证机组在运行中不产生漏气。处于较高温度下工作的紧固件，是在应力松弛的条件下工作，承受着拉伸应力，有时也承受弯曲应力。由于螺栓的失效将造成
10、漏气、停机等重大事故，影响机组的安全运行，因此对高温紧固件用钢提出了具体要求，必须根据汽轮机部件的工作状况选择保证使用性能的紧固件。1.2.3 胀接胀接是利用管子和管板变形来达到紧固和密封的一种连接方法，在工作状况下保证设备内的介质不会从接头泄漏。汽轮机辅机设备中的凝汽器，高、低压加热器、抽汽器等管系的管子和管板均采用胀接法连接。随着机组的技术要求不断的提高，胀接方法和胀接质量也逐渐得到改进和提高。1.2.4 焊接 焊接连接是一种不可拆卸的连接，是用焊接方法连接的。焊接连接形成的焊接接头是焊接结构的最基本要素。焊接连接与铆接、螺栓连接、胀接方法相比，具有接头牢固，气密性好，施工简便，效率高等优
11、点。因此多年来已取代铆接。应用越加广泛，成为结构的主要连接方法。在汽轮机金属结构中，根据产品需要，四种方法都合理采用，然而焊接连接的焊接结构占有很大的比重。反映焊接结构特征的是它的几何形状和尺寸、厚度、接头形式、焊缝长短及其所在位置等，根据这些特征，选择最易于实现的焊接方法并能保证接头性能，同时必需考虑焊接可达性，即产品结构上所有焊缝能否施焊或施焊能否方便，同时充分发挥和利用所使用焊接方法的特长。根据汽轮机主要焊接部件的材料和结构特点，选择了适宜的焊接方法和合理的焊接材料，成为正常的生产工艺。1.3 汽轮机焊接结构、材料和方法汽轮机使用材料种类繁多，涉及到亚临界、超临界、超超临界、联合循环汽轮
12、机、燃汽轮机、舰船用汽轮机、核电汽轮机等的金属材料，包括铸铁、铸钢、碳素钢、合金钢、不锈钢、高温合金及有色金属等，与其相匹配的焊接材料和适应结构的焊接方法也就众多，现将主要焊接结构常用材料和焊接方法分别列于表1-3和表1-4。表1-3 汽轮机主要焊接结构常用材料类别牌号主要用途（焊接结构）焊接材料普通碳素钢Q235AQ235B低压缸、轴承箱、凝汽器辅机部套、壳体等E4030、E 4315E4315、E4316E5015、E5016优质碳素钢1020隔板未到、汽缸支撑等H08、ER491ER506压力容器用钢20g 22g轴承壳体、轴承箱、连通管等E4303、E4315、E4316H08MnA、
13、ER50620MnMo加热器管板合金结构钢16MnR压力容器用钢（低加等）E5015、H08MnA、ER50615CrMo汽封圈、隔板体等E5515B2、ER55B215Cr1Mo隔板体等E6015B3、ER55B2Mn15Cr2Mo1隔板围带等E6015B3、ER62B3不锈钢1Cr11MoV动、静叶片、围带、阀杆、阀门E11MoVNi151Cr12Mo动、静叶片E41015 ER4101Cr12、1Cr13 动、静叶片、围带、拉筋等2Cr13动、静叶片、阀杆等铸钢ZG230450汽缸、隔板、轴承箱等E4315、ER506ZG20CrMo汽缸、主气阀、隔板等E5515B2、ER55B2MnZ
14、G20CrMoV汽缸、主气阀、蒸汽室、喷咀室等E5515B2V、ER55B2MnVZG15Cr1MoA 汽缸、阀体、蒸汽室、喷咀室等E5515B2、ER55B2MnZG15Cr1Mo1VER55B2VNbZG15Cr2Mo1汽缸、主气阀、再热阀、喷咀室等。E6015B3、ER62B3ZG1Cr9MoVNbNE9015B9、ER90SG表1-4汽轮机主要焊接方法焊接方法焊接结构应用焊条电弧焊高压缸、主汽阀、调节阀、喷咀室、低压缸、低压加热器、凝汽器、轴承箱、连通管、油管路、蒸汽管、铸件补焊等。钨极氩弧焊手工隔板、油管路、封底焊、补焊等自动凝汽器、低压加热器底管管板接头，进汽插管表面堆焊，阀座、阀
15、碟堆焊等埋弧焊加热器筒体焊接、管板堆焊，调节阀堆焊，转子轴颈堆焊、厚板拼焊等。熔化极气体保护焊半自动隔板、低压缸、高压缸、轴承箱等自动隔板主焊缝钎焊火焰拉筋、末级叶片防蚀片、管路等高频末级叶片防蚀片、刀具等真空蜂窝结构、燃机叶片等浸渍刀具等电子束焊隔板、喷咀与喷咀室连接、燃机机匣、轴承壳体、转接筒、导向器、罩壳等。第2章 焊接结构的特点与设计要求2.1 汽轮机焊接结构汽轮机是在高温高压工况下高速运行的大型精密机械设备，设计制造的汽轮机除要高效、节能和坚固外，还要便于维修和保养以达到长期安全可靠的运行。汽轮机由主机本体和辅机设备两大部分组成。主机由静子和转子组成，静子部分包括汽缸（高压缸、中压缸
16、或高中压合缸、低压缸）、喷嘴组、主汽阀调节阀、隔板、轴承箱、滑销系统及一些紧固零件等；转子部分包括主轴、叶轮、叶片、围带、拉筋、联轴器和紧固件等。辅机设备包括凝汽器、加热器、除氧器、冷油器、抽汽器、减温减压器、疏水器及相应的泵、阀门和管道系统等。在汽轮机的部件和构件中有2/3以上全部或部分地采用焊接结构。主机部分的高压缸和在进汽部分安装的主汽阀、调节阀，无论从重量或是形式上来说都是大型铸钢件。高压缸属于铸焊结构，而主汽调节阀则有采用拼焊结构。低压缸是由中厚度钢板、型材和冷作件组成的大型焊接结构。隔板是通流部分结构复杂、批量大的焊接结构。辅机设备中的凝汽器是有壳体、管束、水室等组成的庞大的换热器
17、。由于大型的凝汽器给运输带来困难，因此可在现场进行组装和焊接。加热器则属于压力容器类型焊接结构，制造生产要按相应的国家标准执行。舰船用汽轮机的重型齿轮、减速器壳体及凝汽器的复合板衬里焊接、管板接头焊接等为关键技术。汽轮机焊接结构，结构复杂，体积庞大，焊接质量要求高，制造难度大。焊接结构直接管系到汽轮机产品质量、制造水平以及生产周期。因此，焊接结构在汽轮机制造中占有很大的比重，而且是生产中的重要环节。各种焊接结构的工作状况不同，都对焊接质量有着具体要求，只有各个结构都能满足技术要求，才能满足汽轮机产品的总体要求。典型的焊接结构的结构形式、技术要求和制造工艺将分别在相应章节论述。2.2 焊接结构的
18、特点用成型材料加工后的毛坯料作为零、部件，经过装配、焊接而制成的构件可通称为焊接结构。零、部件可以用板材，管材及型材，也可以用成型材料和铸件或锻件结合，装焊而成焊接结构。零、部件的构造形式主要由它的工作性能和制造工艺所决定。焊接结构具有以下特点：2.2.1焊接结构具有较高的强度和刚度，以及所要求的的综合力学性能和较轻的结构重量。2.2.2结构设计的灵活性大，几何形状，外形尺寸不受限制，可以制成各种复杂结构。并且可以和其它工艺方法结合，设计成铸焊、锻焊、冲压焊接等焊接结构。2.2.3焊接接头密封性好，并可以根据要求使其具有耐磨、耐腐蚀和耐耐压等性能。2.2.4加工简便、设备简单，焊前准备和操作容
19、易。2.2.5结构的变更与改型快，适应产品的不同要求。2.2.6材料利用率高，废品率低，与铸、锻件相比可减轻重量、缩短周期、降低成本。与此同时，必须指出的是焊接结构产生变形和应力及对应力集中敏感的问题，在设计和生产中必须十分重视和认真对待，采取相应技术措施，使其得到克服和解决。2.3焊接结构设计的基本要求2.3.1实用性：结构必须达到产品要求的使用功能和预期效果。2.3.2可靠性：结构在使用期内必须安全可靠，满足设计要求。2.3.3工艺性：结构所选用的金属材料具有好的焊接性，根据焊接性制定相适应的焊接工艺，结构的焊接与检验可达性保证施工。2.3.4经济性：结构制造所消耗的原材料、能源、工时应最
20、少，使其综合成本低。2.4焊接结构设计的一般原则2.4.1合理选择和利用材料：所选用金属材料满足使用性能和加工性能的要求。尽可能选用轧制的标准型材和异型材，力求提高材料的利用率。2.4.2合理设计结构形式：设计具有焊接特点的结构型式，以最理想的受力状态确定结构的几何形状和尺寸。尽量采用简单、平直明快的构造形式。同时有利于实现机械化和自动化焊接。2.4.3合理布置焊缝：尽量减少焊缝数量，以减少焊接量，有利于控制焊接变形和应力，力求使焊缝避开高工作应力处和有应力集中部位以及机械加工面和需变质处理的表面等。2.4.4施工方便、便于制造：结构上的每条焊缝都能方便地施焊和进行质量检查。2.4.5有利于生
21、产组织与管理：大型焊接结构采用部件组装的方式有利于组织与管理。因此、设计大型焊接结构时，要进行分段。一般要综合考虑起重运输条件，焊接变形的控制、焊后处理，机械加工、质量检查和总装配等因素。2.5 焊接结构中的细部处理焊接结构设计过程中，处了重现结构的总体设计外，还要认真地进行结构的细部处理，这是由于焊接结构的自身特点所决定的，也是大多数焊接结构破坏的诱发因素。焊接结构设计的细部处理不仅可提高结构使用的安全性，而且也可以简化制造工艺，节约用材和降低成本，取得更高的效益。结构设计中细部处理的实例：考虑受力合理的细部设计：因为焊接接头是一个性能不均匀体，与母材相比它仍然是个薄弱环节，必须认真考虑焊缝
22、的布置，使其尽可能避开结构的危险面或危险点。避免或减少应力集中的细部处理：焊接是刚性连接，对应力集中特别敏感，焊接结构的断裂破坏多数就是从被忽略的应力集中点开始的，因此减少或消除应力集中的细部设计与一般的强度计算同等重要。焊接结构中筋板设计的细部处理：焊接结构中的筋板，可以提高结构的整体和局部刚性，可以改善力的传递，筋板的细节处理主要是指它的形状和尺寸的确定，以及与主板连接的角焊缝（或称筋板焊接）设计。例如低压汽缸中的筋板、支撑等均应给予充分考虑。防止层状撕裂的结构措施：防止层状撕裂主要是在结构设计和工艺方面避免或减少焊接时沿母材板厚方向的收缩应力(或拘束应力)同时采取防止层状撕裂的结构和工艺
23、措施。对于钢板的焊接结构必须引起注意。结构设计中进行结构的细部处理都是不可忽略的影响焊接结构安全，具有潜在危险的因素，必须在设计过程中从结构设计上避免和尽量降低问题的产生。第3章 焊接结构的制造工艺规程3.1 工艺规程的编制焊接结构制造（简称焊接生产）是从焊接生产的准备工作开始的，包括了结构的工艺性审查、工艺方案和工艺规程的设计、工艺评定、编制工艺文件和质量检验文件、原材料和辅助材料订购、装配焊接设备和装备的准备和验收。而焊接结构的制造工艺过程，是从材料的入库开始的，包括材料复验入库、备料、装配、焊接、过程中的质量检验、成品验收、直到合格产品入库的全过程。生产过程中直接改变原材料（毛坯）的形状
24、、尺寸和性能，使之成为成品或半成品的过程，成为工艺过程。而工艺过程是由若干顺序排列的工序所组成，毛坯通过这些工序变为成品。所谓工序就是指对一个或几个工件所连续完成的那一部分加工过程。工序是工艺过程中的基本单元。在生产准备中，进行工艺分析，提出工艺方案，是指导产品工艺准备工作的依据，它是工艺规程设计中的依据，选择一个最佳方案供编制工艺规程。工艺方案是根据产品设计要求，生产类型和企业生产能力，提出工艺技术准备工作，具体任务和措施的指导性文件。但工艺方案只规定产品制造中重大技术问题的解决方法和指导原则，要具体实施须编制工艺文件。由工艺分析，工艺方案形成的工艺流程，根据规范进行焊接试验或工艺评定，在此
25、基础上进行工艺规程设计，编制工艺规程文件。在焊接生产的准备工作中，焊接工艺过程设计是根据产品性质，图样和技术要求，结合生产具体条件确定加工方法和程序的过程，是焊接生产的先行部分和关键环节。焊接工艺规程设计直接关系到产品质量、劳动生产率和制造成本，而且是指导生产、组织和管理生产的依据。对于焊接结构的首次生产，必须进行工艺规程设计。整个生产过程中，焊接是核心工序。生产过程中各个工序都是为了保证符合焊接质量要求而进行的。因此，质量检验贯穿在整个生产过程中。用于控制和保证焊接产品的质量。工艺规程的设计结果是编制出一整套指导和管理生产用的工艺文件，主要有工艺方案、产品零部件明细表，工艺路线图或工艺流程图
26、，工艺装备设计任务书和工艺规程。其中最主要的是工艺规程。工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的重要工艺文件，体现了工艺设计的基本内容，是用于指导产品加工的技术规范，是生产计划、生产调度、技术检验、生产组织和材料供应等工作的主要技术依据。工艺规程有各种文件形式，但须包括下列内容：规定产品和零、部件制造工艺的具体过程，质量要求和操作方法，指定加工设备和装备，产品的材料、消耗定额，操作工人技术等级等。在工艺规程的有关内容确定后，并且根据规范进行焊接试验或工艺评定，在此基础上编制的作为加工依据的技术文件，成为工艺规程。工艺规程是在总结生产经验的基础上，依据科学理论和必要的工艺试验，并结合
27、具体的生产条件而制定的。工艺规程是焊接生产技术准备和指导生产的主要技术文件。焊接结构制造必须严格遵循焊接工艺规程。编制工艺规程是焊接工艺人员的一项重要工作，必须不断的研究生产工艺，在经济性的前提下强调创新，新工艺经常对于生产起着突破前沿，带动整体的作用，因此要不断改进和完善生产工艺。3.2 工艺规程的基本要求 制定工艺规程的原则是在一定的条件下，以最快的速度、最小的劳动量和最低的费用，可靠的制造出符合图样和技术条件的产品，因此，对工艺规程有以下要求。3.2.1工艺规程是直接指导生产的重要技术文件，应做的正确、完整、统一、清晰。并且符合现行技术标准和法规。3.2.2在充分利用现有生产条件基础上，
28、尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验。既符合本企业生产的现有工艺水平又考虑到技术发展趋势，具有技术上先进性。3.2.3经济合理性，确定产品最佳经济制造方法。在多个工艺方案中，通过全面考虑，使其具有正确性、合理性、可行性和先进性，核算对比，选择经济上最合理的方案。3.2.4 在保证产品质量基础上，尽可能提高生产率和降低消耗。3.2.5必须考虑生产安全和工业卫生（环境保护），采取相应措施予以保证3.2.6结构和工艺特征相近的构件、零件应尽量编制典型工艺规程。 除上述要求外，对于所用的术语，符号、代号要符合相应标准的规定，计量单位应全部采用法定计量单位。3.3 焊接工艺规程主要内容焊接工艺规程是焊接
29、结构工艺规程中有关焊接生产的加工和实践要求的细则文件，可保证由熟练焊工或操作工操作时质量的再现性。焊接工艺是制造焊接结构相关的加工方法和实施要求，包括焊接准备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求和热工艺参数等内容。焊接参数是焊接时，为保证焊接质量而制定的各项参数（例如，焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的总称。为使焊接工艺规程具有正确、完整和清晰，焊接工艺作为焊接结构生产过程的核心，制定焊接工艺时，需要确定下列内容：3.3.1焊接方法和相应的焊接材料。3.3.2焊接工艺参数，如焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊条(丝)直径、气体流量等。3.3.3热工艺参数，如焊前预热和层间温度，后
30、热以及焊后热处理规范等；3.3.4焊接顺序、施焊方式及相应的技术措施。3.3.5施焊人员技术水平；3.3.6焊接用的设备和工艺装备及其他工艺措施。3.3.7焊接质量检查总之，焊接工艺规程有关内容应该完全，具体和正确选定工艺参数，才能指导焊接生产和保证产品焊接质量。第4章 焊接结构的装配工艺焊接结构的设计、选材、制造、检验和使用都应遵循相关标准和技术条件的要求。成品的质量不但取决于零、部件的制作精度，而且还取决于装配和焊接的质量。装配是按规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为成品或半成品的工艺过程。 焊接结构生产的装配工艺是将组成结构的已加工好的零、部件按图样规定的相互位置加以固定
31、成组件、部件或结构的过程。装配是焊接前很重要的工序，装配质量和装配顺序直接影响到焊接工艺、产品质量和劳动生产率，而零件备料质量不佳，则将直接影响装配焊接质量。所以说，装配是焊接结构的质量保证，是产品形状和尺寸的基础、是焊接操作和焊接质量的条件。装配焊接工艺充分体现焊接生产的特点，它是两个不相同又是密不可分的工序，装配焊接工艺是焊接结构生产过程的核心，直接关系到产品质量和劳动生产率。因此，生产中应该选择最合理的装配焊接工艺。装配焊接工艺复杂而且种类繁多，必须根据产品结构、生产规模和装配焊接技术的发展选择合适于生产的装配焊接工艺。4.1装配中的定位装配过程中定位是 关键，也是整个焊接结构的装配基础
32、。在装配过程中把待装零、部件在空间的位置或零、部件间的相互位置确定下来的过程称为定位；一般是先根据构件特点和工艺要求选择它的定位基准，然后是考虑它的定位方法。常用的定位方法有划线定位、销轴定位、挡铁定位和样板定位等。确定位置和尺寸的依据叫基准。基准可以是点、线或面。按用途分有设计基准和工艺基准。工艺基准又分定位基准、装配基准和测量基准。定位基准按定位原理分为主要定位基准、导向定位基准和止推定位基准。而零件和装配平台(或转胎)相接触的面称为装配基准面。按生产实践的经验，常以产品图样上或工艺规程中已经规定好的定位孔或定位面作基准；若图样上没有规定，则尽量选择图样用以标注各零、部件位置尺寸的基准作为
33、定位基准，如边线、中心线等；当零件或部件的表面上既有平面又有曲面时，优先选择平面作为主要定位基准面，而且在零部件几个平面中，选择最大的平面作为主要定位基准面为好。在装配焊接中选用各种工装夹具，不但可以保证产品的装配精度和焊接质量，而且可以缩短装配、焊接时间、降低劳动强度和提高劳动生产率。生产中大量采用装配夹具、焊接夹具和装焊夹具。根据生产需要，对于批量生产的焊接结构又多采用通用和专用装备，生产中逐步采用的焊接变位设备、自动焊成套装备、(滚轮架、各式操作机、焊接翻转机及回转台等)和焊接机械手等设备，显著的提高了焊接质量和劳动生产率。4.2 装配工艺的要点 装配工艺除正确选择装配方法外，还需对零、
34、部件装配顺序作出选择。为保证装配质量。 在装配过程中必须注意的要点如下：4.2.1形状和尺寸合格的零、部件才可投入装配，装配前必须对零、部件按图样和技术要求进行检查。4.2.2 定位基准与找正 结构装配常以零、部件的内、外表面，已加工的孔及纵、环向基准线及构件中心线进行定位与找正，所以零、部件的内外表面的精度会影响装配的质量，故手工气割的零件表面，轧制钢材的内圆（角钢、槽钢、工字钢翼板内缘和曲线部分等）不易作装配的定位基准。4.2.3考虑焊接应力和变形的情况，在装配时采取适当的措施，以防止或减少焊后变形和矫正工作。通常，可采用反变形、刚性固定、局部加固等办法预防和减小焊接变形。4.2.4正确掌
35、握公差标准 在制定装配工艺时一定要明确规定公差尺寸，注明特殊要求并在生产中严格遵守，注意零件公差和由零件装配成结构的公差关系，严格检查零件公差，尽量做到互换性，为选配作好准备。同时，装配间隙一定符合设计技术要求，不但保证焊接过程的稳定而且防止意外收缩和变形。4.2.5有可靠的定位与紧固措施，保证装配后各零、部件之间的形状和位置准确，符合图样要求。在生产中尽量避免强力装配。4.2.6采用通用和专用的装配或装配焊接夹具和机械化装置，以提高产品的质量和生产效率，并且有利于生产组织与管理。4.2.7装配顺序和焊接顺序必须同时考虑，因为装配顺序和焊接顺序对焊接质量，尤其是对焊接应力与变形的影响。可以通过
36、交叉进行以达到控制焊接质量和变形的目的。另外力求作到使所有焊缝方便施焊和检验。4.3装配方法的分类焊接结构生产中装配方法是根据结构特点，生产性质与类型进行选择的。焊接结构在装配中，必须具备定位和紧固两个基本条件。零件的定位，定位就是确定零件在空间的位置或零件间的相对位置。零件的紧固，零件定位后还不能固定其位置，为此必须进行夹紧。所谓紧固就是借助外力将定位后的零件固定。装配时零件的固定常用定位焊、定位板和焊接夹具。装配时用定位焊和定位板固定零件时，其强度和刚度要适合从装配到焊接的运送过程中不能开焊或超过规定的变形，同时有利于减少焊接变形。4.3.1划线定位装配，将待装零件按划好的装配位置线固定后
37、进行定位焊实现装配。常用的地样装配法，就是将结构形状按1：1的实际尺寸直接划在装配平台上，然后根据零部件间接合线的位置进行装配。4.3.2用样板和定位器进行装配，成批、大量生产的结构利用样板和定位器及在带有定位器、压夹器的装配夹具或装配焊接夹具进行装配。4.3.3用安装孔装配，适用于有安装孔的结构及现场或工地装配。4.4 装配焊接顺序，由许多零、部件组成的焊接结构常采用的装配焊接顺序有以下几种：4.4.1整装整焊，由单独零件逐步装配成整体结构之后再进行焊接。4.4.2随装随焊，对某些复杂结构由单个零件组装，然后焊接，再装配，再焊接，即装配焊接交替进行，逐渐完成整个结构的制造。4.4.3分部件的
38、装配，由零件装配成部（组）件并焊接合格后，再由部（组）件装配焊接成整个结构，即将总体分为若干部（组）件，将各分部（组）件装配焊接后，再进行总装。焊接生产中的装配方法见表41。表41 焊接结构的装配方法与特点装配方法特点适用范围定位方法划线定位装配法按划好的装配线确定零、部件的相互位置，使用量具和工夹具在工作台上实现对准定位与紧固。效率低，质量不够稳定。大型或单件生产的结构。工装定位装配法按产品结构设计专用装配胎夹具，零件靠事先安排好的定位元件定位和夹紧器夹紧而完成装配。效率高，质量稳定，有互换性；成本较高。批量生产的焊接结构。装配焊接顺序零件组装法随装随焊（边装边焊）先装若干件后立即焊接，再装
39、若干件后再进行焊接直至全部零件装焊完毕。在一个工位上装配和焊接交叉作业。单件，小批量生产或复杂结构整装整焊（先装后焊）把全部零件装配成整体，然后转入焊接，装配和焊接可以在不同的工作位置进行。结构简单，零件数量少的结构部件组装法把结构划分成若干部件，每个部件单独装后焊好，再把各部件总装焊成整个结构。大型复杂焊接结构。装配地点工件固定装配法在固定工作位置上装配完全部零、部件大型的或重型的焊接结构工件移动装配法按工艺流程工件顺着既定的工作地点移动，在每个工位上只完成部分零件的装配。流水线生产的产品。4.5 装配质量检验 装配质量将直接影响到产品质量，所以产品总装后应进行质量检查，以鉴定是否符合图样和
40、技术要求。检查方法很多，根据结构性质，检查的内容和要求不同，可以采用外观检查及用各种量具、仪器进行检查，常见方法有直尺、角尺、水平尺、圆弧样板和量具进行检测。第5章 压力容器的生产工艺按国家技术监督局1999年颁布的压力容器安全技术监督规程的规定，必须接受监督管理的压力容器是指最高工作压力0.1MPa，内直径0.15MPa，且容积0.25m3，工作介质为气体，液化气体，或最高工作温度高于等于液体标准沸点的容器。压力容器按其工作压力一般可分为低压、中压、高压或超高压四类。压力容器等级原则划分如下：低压：0.1MPaP1.6MPa 中压：1.6MPaP10MPa高压：10MPaP100MPa 超高
41、压：P100MPa按压力容器壳体的结构型式，可将容器分为整体式和组合式两大类。整体容器亦称单层容器，包括钢板卷焊式，整体锻造式，电渣成形堆焊式、铸焊、锻焊式等容器；组合式容器包括多层包扎、多层热套、多层绕板、扁平绕带、槽形绕带和绕丝压力容器等。国内生产的大型压力容器以单层卷焊式、热套式及多层包扎式容器为主。容器施焊前焊接工艺评定必须按国家标准JB/T4708压力容器焊接工艺评定进行。容器的焊接工艺规程应按图样技术要求和评定合格的焊接工艺指导书进行编制。焊接工艺评定报告，焊接工艺规程，施焊记录及焊工识别标记等按要求进行保存和备检。 压力容器制造单位应具有符合国家压力容器安全监察机构有关法规要求的
42、质量体系或质量保证体系。压力容器的焊接应由持有相应类别的锅炉压力容器焊工合格证书的人员担任。压力容器的无损探伤检测应由持有相应方法的“锅炉压力容器无损检测人员资格证”的人员担任。压力容器的焊接工艺是控制焊接质量的关键，必须按焊接方法，焊件材料、焊接材料、板厚和接头型式等因素编制焊接工艺。而焊接参数则依据相应的焊接工艺评定试验结果。5.1 压力容器用钢和焊接接头的性能要求5.1.1 从设计的选材压力容器用钢必须满足下列基本要求：5.1.1.1足够高的强度：我国现行压力容器设计标准，受压壳体的强度计算中对抗拉强度取安全系数为3，对屈服强度取安全系数为1.6。压力容器的强度应满足以上要求，不仅在供货
43、状态，而且经热加工和多次热处理(包括焊后热处理)后，仍应具有所要求的足够高的强度。5.1.1.2良好的塑性和韧性：压力容器用钢必须具有良好的塑性和足够的韧性储备，保证压力容器有较高的抗脆断能力和满足制造工艺的需要。5.1.1.3优良的焊接性压力容器绝大部分是一种全焊结构，压力容器用钢优良的焊接性是保证产品安全可靠的首要条件。为使钢材很好的适应制造中常用的焊接工艺，必须明确规定钢中的碳含量和硫、磷含量，对产品用钢应制定采购规范以保证钢材优良的焊接性。5.1.1.4 高的耐蚀性：压力容请问用钢应具有足够的耐腐蚀性，以确保压力容器用钢的耐蚀性要求，以期做到既安全可靠，又经济合理的选材。5.1.2对压
44、力容器焊接接头性能的基本要求压力容器是受压全焊结构，其焊接接头承受着与受压壳体相同的各种载荷、温度和工作介质的物理、化学作用，不仅应具有与壳体材料基本相等的静载荷强度，而且应具有足够的塑性和韧性。因此，对焊接接头性能要求总的原则是等强度、等塑性、等韧性和等耐蚀性。5.1.2.1 等强度：焊接接头强度性能不低于母材标准规定的下限值。强度性能应包括常温、高温短时和持久强度。实际上按抗拉强度指标考核焊接接头的强度较为合理。5.1.2.2 等塑性和等韧性：焊缝金属的塑性和韧性不低于母材标准规定的塑性和韧性的下限值。这里的塑性和韧性的含义应包括低温及高温塑性和韧性，同时包括在加工过程中应具有的变形能力，
45、并保证多次热处理和长期高温运行后的塑性和韧性不低于母材标准规定的塑性和韧性指标的最低值。5.1.2.3 等耐蚀性：焊接接头耐腐蚀性、抗氧化性等不低于母材规定的指标。往往要求焊缝金属合金成分不低于母材，考虑到焊缝热处理会对接头的耐蚀性产生不利影响，应选择主要合金成分略高于母材，而含碳量低于母材的焊接材料。 为了满足对焊接接头性能的要求，在确定焊接方法之后则根据母材的情况选择合适的焊材，焊接材料的选择是工艺的关键，是压力容器质量的保证，必须根据设计的工况和母材的具体情况进行合理的选择。所选择的焊条、焊丝、焊剂、保护气体等焊材不但要满足质量要求，并且要保证焊接接头性能及操作工艺性，并且满足工艺中的具
46、体要求。在焊接工艺规程具有明确规定。工艺人员选择的焊材，在规定的焊接方法、焊接工艺参数和焊后热处理等工艺规范条件先，焊接接头性能满足压力容器的要求。5.2压力容器生产工艺过程：以卷焊式为例，一般的工艺过程为坯料准备（划线、切割、备料加工）、卷圆（成型）装配定位、纵缝焊接、检验、校圆、筒节组对、装配定位、环缝焊接、检验、分部件组装、水压试验。5.3压力容器装配接5.3.1备料加工 制造容器的钢板经过校平和净化后进行划线、下料、刨边式切割加工坡口。5.3.2筒节成型 容器的筒节成型可采用卷制或压制。5.3.3筒体组对 筒体组对时，先从筒节纵缝的组对和焊接开始，然后再进行环缝的组对和焊接。筒体纵缝组
47、对时，在筒节两端调整间隙，错口式椭圆度，然后定位焊式利用弧形加强板固定。环缝组对，包括筒节之间和筒节与封头的环缝组对。一般采用卧式组对法（轴线与地面平行），筒节放在滚轮架上，并使纵缝相互错开（距离大于3倍壁厚，且大于100mm），并正确安排管孔和人孔位置。可利用拉线法对齐中心线（两筒节上的标记都应压在拉直的线下。随后点焊固定。为了减少错口应选周长相近的筒节装配，或将误差平均分配。封头组对方法类似筒体。现在封头上焊一吊环，用起重设备吊至筒节，利用夹具将间隙调整合适后固定。如在筒节上焊接连接板则更为有利。5.4焊接 压力容器制造中应用的焊接方法有焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊和电子束焊等。可以根据生产条件和需要进行选择。 生产中对于厚壁容器纵缝可采用电渣焊，对于中、厚
