毕业设计:焊透率焊接工艺分析(终稿).doc
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1、焊透率焊接工艺分析摘 要焊透率过低造成的直接影响就是未焊透缺陷,未焊透对焊接结构来说最直接的危害是减少承载截面,降低焊接接头的机械性能。同时,未焊透引起的应力集中远比强度降低的危害性还要承受交变载冲击载荷、应力腐蚀或低温下工作的结构,常常由此导致脆性断裂。未焊透缺陷是在役压力管道缺陷中存在的主要缺陷,研究其与焊接工艺之间的关系不仅具有重要的理论意义更具有重要的工程应用价值。研究采用的实验材料为工业上应用比较广泛的Q235钢板材料。对Q235钢板的焊透程度进行了理论的分析后,采用不同的焊接工艺利用手工电弧焊对Q235钢板进行不开坡口留2毫米间隙的焊接实验,并利用金相实验和显微硬度实验对Q235钢
2、板的焊透程度进行评定,利用评定结果分析焊接工艺对焊透率的影响。焊缝的焊透率的高低直接影响焊缝的质量,例如焊透率达到80%且有熔深的桥壳,其疲劳寿命可以提高20%以上,并提高桥壳的屈服极限。如果能够研究出采用哪种焊接工艺对提高焊缝的焊透程度有有利影响,就可以减少成本而更好地提高焊接的性能。手工电弧焊是现代工厂里应用最普遍的一种焊接方法,采用不同的焊丝和不同的焊接电流,进行一系列的焊接试验。据此,总结了不同的焊接工艺对焊透率的影响。按JB47081992的要求对焊接工艺进行评定。按焊缝基本标准的对钢板的对接接头进行检测,检测表明焊缝质量接近级,焊缝基本无裂纹、未融合等缺陷。金相实验和显微硬度实验表
3、明,不同的焊接工艺对焊透率的影响是不同的。对大量实验数据进行整理,编制出了“不同的焊接工艺对钢板焊透程度的影响”,作为二氧化碳气体保护选定工艺路线的依据。关键词:Q235钢板;焊接;焊透率;焊接工艺;未焊透Penetration rate welding process analysisAbstractLow penetration rate of the immediate impact is lack of penetration defects, incomplete penetration of the welded structure is the most direct beari
4、ng section is to reduce harm, reduce the mechanical properties of welded joints. Meanwhile, the lack of penetration caused by the stress concentration lower than the strength of the dangers but also to withstand impact loads of alternating load, stress corrosion, or low temperatures, the structure o
5、f the work, which often lead to brittle fracture. Incomplete penetration defects are defects in the service Pressure the main defect of the welding process and the relationship between not only has important theoretical meaning is more important application value.The experimental material used widel
6、y in industry for Q235 steel material in Study. Q235 steel plate penetration of the extent of the theoretical analysis, using different use of manual arc welding steel plates on the Q235 does not stay open 2 mm gap groove welding experiments and experiments using metallographic and microhardness exp
7、eriments Q235 steel assess the extent of penetration, the use of evaluation results of butt welding process through rate.Weld penetration rate directly affects the quality of welds, for example, penetration rate of 80% and a penetration depth of the axle housing, the fatigue life can be increased by
8、 20% or more, and increase the yield limit axle. If you can come up with what kind of welding technology to improve the degree of weld penetration beneficial effects to reduce costs and enhance better welding performance.SMAW is the most popular modern factory of a welding method, using different wi
9、res and different welding current, a series of welding tests. Accordingly, summed up the butt welding of different rate of penetration.JB4708-1992 according to the requirements of the welding process to be assessed. According to basic standards of weld butt joints of steel plate were detected near t
10、he weld quality testing showed that , almost no weld crack, fusion and other defects. Metallographic and microhardness test results show those butts welding of different rate of penetration are different.Organize a large number of experimental data, the preparation of a different welding processes o
11、n the degree of plate penetration of carbon dioxide gas as the basis for the selected process route.Key words: Q235 steel; welding; penetration rate; welding process; lack of penetration引 言第1章 绪 论1.1 课题的意义焊透率 (penetration rate )是指点焊、凸焊和缝焊时焊件的焊透程度,以熔深与板厚的百分比表示即=h/-c100%(h-熔深 -工件厚度 C-压痕深度)。各种材料的焊透率要求是
12、不一致的。例如:两板上的焊透率一般允许介于20-80%之间。镁合金的最大焊透率只允许至60%。而钛合金则允许至90%。因此,深入地了解材料焊透率与焊接工艺之间的关系具有重要意义。目前我国在桥壳焊接时,其焊透率较低,易产生断裂,同时用户在超载时,桥壳的疲劳寿命降低,并会出现桥壳弯曲变形,导致一些不良现象的发生。当桥壳的焊透率达到80%以上,且有熔深时,桥壳疲劳寿命提高20%以上,并提高桥壳的屈服极限。焊透率较低时将会出现未焊透(图1-1)等缺陷。各国对未焊透缺陷都有严格的规定。美国ASME规范简单的规定不允许出现未焊透,一经查出必须返修:美国焊接协会AWS规范和美国石油协会API规范则视焊缝长度
13、、尺寸和未焊透间距确定接受与否;我国的压力容器检验规程规定:表面裂纹类缺陷(包括未融合、未焊透及夹渣)必须打磨消除。然后借助相应的标准或规范判断打磨留下的凹坑是否需要补焊。图1-1未焊透是工程实际焊接结构中最为常见的一种焊接不连续缺陷,其根部形貌复杂,极不规则,其存在往往会成为某些事故的潜在原因。这种缺陷减少了焊缝的有效面积,使接头强度下降。其次,未焊透引起的应力集中所造成的危害,比强度下降的危害大的多。未焊透严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源,是造成焊缝破坏的重要原因。但是,由于未焊透缺陷根部形貌和分散无规律的断裂韧度,目前还没有找出未焊透与焊接工艺之间的规律,致使未焊透工程简化和
14、缺陷安全评定问题一直是工程上的难题,制约了未焊透缺陷评定技术的发展。因此,为避免未焊透缺陷在焊缝中的出现,研究掌握未焊透缺陷与各种焊接工艺之间的关系,建立未焊透缺陷安全评定工程方法,不仅具有重要的理论意义,而且具有重要的工程应用价值。1.2 国内外未焊透的实验研究动态进入20世纪80年代后,在核电工业的支持下,美国、德国、日本、法国、英国等在压力管道领域内开展了许多研究工作,其中有多项大规模甚至是国际合作的研究计划,这些研究取得了不少成果和经验,也制订了相应的规范和标准,并在核工业及其它工业上得到了应用。最著名的试验研究有美国的退化管研究计划、日本管道可靠性实验研究计划、德国的压力管道研究计划
15、、国际管道完整性研究计划、美国短裂纹研究计划以及我国“九五”计划中的含缺陷压力管道研究计划等。美国的退化管研究计划是由于在核电站不锈钢管道发现大量应力腐蚀裂纹事件的推动下进行的。其主要目的是建立和改进用于核管道未破先漏(LBB)条件的极限载荷和断裂力学分析方法。研究内容包括先进的断裂力学分析方法,材料性能测试和全尺寸裂纹管道的断裂试验。日本管道可靠性实验研究计划是日本原子能研究所从开展的一项较大规模的管道研究计划。试验的主要内容包括裂纹稳态扩展断裂试验、管道疲劳试验以及管道断裂时的反冲撞击等,几乎涉及压力管道的所有研究方向。德国的压力管道研究计划是在德国核反应堆安全委员会(RKS)的组织下制订
16、的研究计划和发展计划,计划的内容包括含缺陷直管弯头与支管在准静态载荷动载下的LBB性能、裂纹扩展性能等。在这些试验研究的基础上,提出了基于安全概念和防止断裂评定概念,并成为德国核反应堆安全委员会的指导性文件。国际管道完整性研究计划,是由美国发起,由八个国家和地区组织起来成立的国际管道完整性研究组织(PIRIG)共同完成的计划。这个计划是针对地震工况下能否保证只漏不破(LBB)的安全评估技术。研究表明过去防止漏管而设立过多的固定支承设计是不必要和有害的。美国短裂纹研究计划是在美国NRC的要求和资助下,从1990年3月开始进行了“管中的短裂纹研究计划”,其主要目的是论证和改进包含周向短裂纹大直径管
17、道的评定方法。这里重点强调的是在该研究计划中,Battelle实验室将国际上已发表和未发表的管道断裂试验数据进行了整理,建立了管道断裂试验数据库(CRIUCMKC.WKI),包括了220个轴向和700多个周向压力管道断裂试验的原始数据和试验结果,对压力管道缺陷安全评定技术的研究具有十分重要的意义。我国在“九五”期间,针对我国工业压力管道缺陷严重、普遍的突出问题,国家下达了重点科技攻关课题在役工业压力管道安全评估与重要压力容器寿命预测技术研究,其中的专题三为由锅检中心和华东理工大学共同负责的在役含缺陷压力管道安全评定关键技术研究,此专题通过三维有限元数据的全自动生成、局部减薄多影响因素化简、组合
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