毕业论文水泥磨机筒体焊接工艺分析和工艺设计39919.doc

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1、3.813m水泥磨机筒体焊接工艺分析和工艺设计摘 要水泥磨机是水泥厂设备，主要用于建材、冶金、电力及化工行业，粉磨各种水泥熟料及其它物料。随着我国基础建设的不断发展，水泥需求量越来越大，水泥生产设备向大型化发展，特别是水泥磨机越做越大，结构也有了新的发展，对筒体的焊接要求也更高。本文主要研究方向是3.813m水泥磨机筒体焊接工艺分析和工艺设计。焊接工艺分析主要是对磨机筒体的材料焊接性、筒体结构、生产工艺及技术要求进行分析。工艺设计内容主要有备料工艺设计和焊接工艺设计。备料工艺设计主要包括焊前预处理、切割下料、坡口加工、钢板弯曲等。焊接工艺设计包括焊接方法选择，焊缝位置和形状的设计，焊接顺序的设

2、计，焊接检验的确定。 通过对筒体焊接工艺的分析可知在焊接过程中宜采用分部件焊接的装配顺序，焊接方法采用埋弧自动焊，筒体材料选取低碳钢Q235C，焊材选用4的H08A的焊丝与HJ431焊剂匹配。焊接过程中对环焊缝采用米字型支撑梁刚性固定以及对连续的环焊缝采取两段对称施焊的方法来控制变形，对于纵焊缝可以采用预变形法控制变形。焊后焊缝整体在580620回火消除焊接残余应力。关键词：水泥磨机，筒体，焊接，工艺分析，工艺设计Welding Procedure Analysis and Procedure Design for the barrel of 3.813m Cement millABSTRAC

3、TCement grinding machine is cement plant equipment, mainly used in building material, metallurgy, electric power and chemical industry, grinding various cement clinker and other materials. With Chinas infrastructure development, the demand to cement is more and more strict and the cement production

4、equipment is developing to the large-scale. Especially cement grinding machine is bigger and bigger. Structures have the new development of the cylinder body welding requirements are also higher. To get the reliable quality and the good performance of cement grinding machine, we should analysis weld

5、ing process and to work out the reasonable welding process.What this article studies are welding process analysis and the welding process design for the barrel of 3.813m cement mill. Analysis of welding technology are mainly the analysis of the materals weldability, the analysis of barrel structure

6、process and the analysis of the technical condition and production processes. The process design contains the design of preparation process and welding process. The design of welding process contains the selection of welding method, the design of groove, the design of weld position and shape, the de

7、sign of welding sequence and the check of weld.Through to the analysis of the cylinder body welding process that the welding process of appropriate the whole assembly-welding assembly sequence, welding method adopts automatic submerged arc welding, welding material selection of 4 H08A welding wire a

8、nd HJ431 flux. Welding process to ring the support beam welding rigidly control deformation, to vertical welds can use the method of deformation control deformation. After welding we should overall annealing eliminate welding residual stress.KEY WRODS：Cement grinding machine, cylinder, welding, proc

9、ess analysis and process design目 录第一章绪论11.1 水泥磨机的发展现状11.2水泥磨机的简介11.3本文研究内容2第二章3.813m水泥磨机筒体生产工艺分析42.1 筒体材料的焊接性分析42.2 筒体焊接的结构工艺性分析82.2.1 结构工艺性分析82.2.2焊接变形的分析、控制及矫正92.3备料工艺分析122.3.1 钢材的预处理132.3.2 放样、划线与号料152.3.3 切割下料152.4 技术要求分析182.4.1 筒体部技术要求182.5 焊接工艺分析202.5.1 焊接生产装配工艺分析202.5.2 焊接方法分析222.5.3 焊接材料分析24

10、2.5.4 焊接工艺参数分析262.5.5 焊前预热及焊后热处理272.6 焊接检验28第三章3.813m水泥磨机筒体焊接工艺设计293.1 备料工艺设计293.2 焊接工艺设计303.2.1 焊接方法确定303.2.2 焊接材料的选择303.2.3 焊接工艺参数的选择303.2.4 焊接坡口形式的设计313.2.5 焊缝位置和尺寸的确定323.2.6 焊接顺序和焊接层数的选择323.3 热处理工艺和检验方法的设计32结论33参考文献34致 谢35第一章 绪 论1.1 水泥磨机的发展现状 水泥磨机作为传统的水泥厂设备，已有了100多年的历史。它作为将固体物料细化制粉的重要设备，广泛应用于建材、

11、冶金、电力及化工医药以及国防等部门。由于水泥磨机处理能力及粉磨后的粒度对后续作业的效率和整体生产流程的技术经济指标影响显著，所以，有关水泥磨机的研究在国内外一直受到广泛和高度的重视。近几年来，随着我国基础建设的不断发展，水泥需求量越来越大，水泥生产设备向大型化发展，特别是水泥磨机越做越大，结构也有了新的发展。20世纪80年代国际上曾预测，认为水泥磨机合理的最大规格直径为5米，但世界上水泥磨机向大型化发展的步伐一直都未停止过。随着水泥磨机大型化的趋势，对水泥磨机各方面的要求也更为严格，例如对水泥磨机筒体焊接质量的要求；对轴承可靠性、使用寿命；水泥磨机能耗等要求等都在不断提高。目前世界上最大规格的

12、湿式水泥球磨机为7.92m12.2m。就我国国内水泥磨机的发展而言，虽然我国在水泥磨机大型化方面努力创新突破，但与国际水平还存在一定的差距，国外水泥磨机技术和设备一直在不断发展。对于水泥磨机的一些高端技术不能把握。水泥磨机的除了想大型化发展外，另一个发展方向是降低电耗和钢耗。老式磨机装载量小，耗电高，产量低，粉磨效率低。目前大球磨机普遍采用液压动力和静压轴承、气胎离合器、齿轮润滑使用喷油装置等新技术，使磨机整体技术水平和经济效益得到较大提高，单位电耗平均下降20%，生产能力增加10%，钢耗下降4%。1.2水泥磨机的简介水泥磨机筒体的筒身是用低碳钢弯曲焊接成圆筒体，工艺上应保证有足够的圆度，中间

13、开加料、卸料或入孔的开口。水泥球磨机主要由柱形筒体、衬板、隔仓板（多仓磨机才具备）、主轴承、进出料装置和传动系统等部分组成。 水泥球磨机的筒体是水泥球磨机主要工作部件之一。筒体工作时除承受研磨体的静载荷外，还受到研磨体的冲击，且筒体是回转的，所以筒体上产生的是交变应力。因此，它必须具有足够的强度和刚度。这就要求制造筒体的金属材料的强度要高，塑型要好，具有较好的机械性能和工艺性能才能保证磨机筒体的安全运行。 图1-1水泥磨回转部分结构简图如图1-1为筒体与腹板组成的筒体部简图其中筒节部分板厚为38mm，滑环部分板厚为47mm。1.3本文研究内容本文主要对以下三方面进行分析,从而确保水泥磨机筒体优

14、质的焊接质量。结构用材的材料焊接性分析：本论文通过分析水泥磨机实际用材的焊接性，分析焊接过程中的常见缺陷及实际减轻缺陷的工艺，并与其他材料焊接性对比，了解在生产实际过程中焊接结构用材的选取原则，并由此选择合理焊接工艺。焊接结构工艺分析：焊接本身不可避免的局部不均匀加热的过程，不均匀的温度场会导致热应力的产生，并由此造成残余塑性变形和残余应力，以及结构变形，同时还会产生接头对应力的集中敏感和接头性能的不均匀。水泥磨机筒体由于须在交变载荷下工作，所以对焊接结构的设计要求更为严格。本次研究会对水泥磨机的结构形状和尺寸要求进行分析，进一步对焊接结构的设计原则。结构生产工艺过程分析：焊接工艺过程的合理与

15、否直接关系着焊接结构制造的质量及经济性上，同时对于提高生产效率具有重要作用。第二章3.813m水泥磨机筒体生产工艺分析焊接结构的生产工艺是指由金属材料经过一系列加工工序、装配焊接成焊接结构成品的过程。焊接结构的生产工艺分析是编制焊接工艺过程、制定工艺文件、设计工艺装备和组织焊接生产的前提和基础。工艺分析就是对整个焊接所使用的材料、产品的结构特点、加工方法和产品制造技术要求进行研究，在根据生产条件提出最佳的制造方法。2.1 筒体材料的焊接性分析金属材料的焊接性是指金属材料在一定的焊接条件下，通过焊接加工，能否获得在使用条件下安全运行的完整无缺的焊接接头。材料的焊接性是材料对于焊接加工的适应性，以

16、及使用条件下的可靠性。所以材料的焊接性可以分为：工艺焊接性和使用焊接性两个方面。工艺焊接性是指塔顶的金属材料在具体的焊接工艺条件下，形成焊接接头及焊接结构的结合性能，以及焊接过程中形成焊接缺陷的敏感性；使用焊接性是指特定的金属材料在具体的焊接工艺条件下，形成焊接接头及焊接结构适应使用要求的能力，这关系到焊接接头及结构的使用可靠性。 影响焊接性的材料因素不仅包括被焊母材本身，而且包括所使用的焊接材料，如焊条电弧焊时的焊条、埋弧焊时的焊丝和焊剂、气体保护焊时的保护气体等。母材和焊接材料在焊接过程中直接参与熔池或熔合区的冶金反应，对焊接性和焊接质量有重要影响。如果焊接材料和母材匹配不当，则可能引起焊

17、接区内气体、裂纹等缺陷，或者造成脆化、软化及耐蚀耐磨等性能的变化。本次研究中所用到的材料是低碳钢Q235C，以下是对材料焊接性进行分析。碳钢的焊接性的优良主要取决于冷裂纹敏感性、热裂纹敏感性和接头塑韧性等。一、 冷裂纹 冷裂纹是焊后冷至较低温度下产生的，由于拘束应力、淬硬组织和氢的共同作用下产生的，主要发生在焊接热影响区。1、 淬硬倾向。焊接时钢种的淬硬倾向越大，越易产生裂纹。实际中常用碳当量来确定淬硬倾向的大小。Q235C的成分如表2-1所示：成分CMnSiSP含（%）0.171.400.350.0400.040碳当量是钢中合金元素的含量按其作用换算成碳的相当含量。国际焊接学会（IIW）推荐

18、的碳当量计算公式为：CE=C+Mn/6+（Cu+Ni）/15+（Cr+Mo+V）/5 （%） （21）式中，C、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V为各元素的质量百分数。碳当量CE值越大，钢材淬硬倾向越大，钢的焊接性就越差。当CE0.6%时，钢的淬硬和冷裂倾向严重，焊接性很差，一般不用于生产焊接结构。经过计算可知Q235C的碳当量CE0.4%，所以通常情况下不会因焊接而产生严重的硬化组织或淬火组织，即使在快速冷却，产生板条状低碳马氏体，尚有良好的韧性，不需要预热来改善组织。2、 氢的作用焊缝金属中的扩散氢是延迟冷裂纹形成的主要影响因素。由于延迟裂纹时扩散氢在三向应力区聚集引起的，因而钢材焊接接头的

19、氢含量越高，裂纹的敏感性越大，越易产生冷裂纹。焊接时，焊缝中的氢主要来源于焊接材料中的水分、油污、以及环境湿度等。在焊前，采用化学或物理的方法清理焊接母材表面，提高焊接材料的烘干温度，选用低氢焊接材料，较少保护气体含水量，降低焊接区湿度等，从而减少焊缝中氢的来源。而且通过控制适当的焊后冷却速度，可以有效的控制残余氢的含量。因为在焊缝冷却的过程中，低碳钢焊缝组织会从奥氏体向铁素体转变，由于奥氏体中氢的溶解度较铁素体中的氢的溶解度大所以会有部分氢从焊缝中逸出，较低的冷却速度可以满足氢逸出所需要的时间，因此焊后焊缝中的残余氢不足以引起冷裂纹的产生。3、 拘束应力焊接时的拘束情况决定了焊接接头所处的应

20、力状态，从而影响产生冷裂纹的敏感性。在焊接条件下主要存在不均匀加热及冷却过程引起的热应力、金属相变前后不同组织的热物理性质变化引起的相变应力、以及自身拘束条件所造成的应力等。焊接拘束应力的大小可以用拘束度R来表示，一般来讲，板厚越大，则拘束度越大。对于母材板厚小于50mm时，可以粗略估计R=K1。公式中K1表示板厚拘束系数（N(mm2mm)），一板厚（mm）。当板厚较大，一般大于40mm时，而且快速冷却时，则会有冷裂纹的倾向。合理控制板厚，以及冷却速度则可以有效控制冷裂纹的产生。总之Q235含碳量较低，合金元素含量也很低，因此接头中不会产生冷裂纹。只要焊接材料选择适当，便能得到满意的焊接接头。

21、二、 热裂纹焊接热裂纹是在焊接过程中焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时产生的。 主要包括结晶裂纹、液化裂纹及多边化裂纹。其中结晶裂纹的影响最为严重。结晶裂纹是指在结晶的固液阶段，低熔点共晶被排挤在柱状晶体交遇的中心部位，形成液态薄膜，在拉伸应力的作用下形成裂纹。热裂纹的敏感性与钢中的成分尤其是S、P等杂质的含量有关。在焊接S、P较高的碳钢时，一方面，在焊接热影响区的晶界上聚集的低熔点的S、P化物，引起热影响区熔合线附近的液化裂纹，若钢板的厚度较大，则会沿不同的偏析带分布硫化物等。另一方面，当母材稀释率较高时，在进入焊缝中的S、P也偏多，容易引起焊缝中的热裂纹。Q235有较高的抗热裂纹

22、能力，只要在选择焊接材料时严格控制S、P含量，避免窄而深的焊缝，便可以预防热裂纹的产生。三、 再热裂纹再热裂纹时指在焊后再热处理过程中，残余应力的松弛过程中，粗晶区应力集中部位的晶界滑动变形量超过了该部位的塑性变形能力产生的裂纹。但再热裂纹的产生只有在钢中含有Cr、Mo、V、Nb等强碳化物形成元素，以及存在一定的残余应力时产生。由于Q235中强碳化物沉淀元素含量较少，所以再热裂纹敏感性较小。四、 层状撕裂层状撕裂是指在厚板结构焊接时，在强拘束条件下，焊缝收缩时会在母材厚度方向产生很大的拉伸应力和应变，当应变超过母材金属的塑性变形能力时，夹渣物与金属基体之间就会发生分离而产生微裂，在应力的继续作

23、用下形成层状撕裂特有的阶梯形态。层状撕裂在厚大件以及杂质的存在，特别是在T型接头和角接接头时容易发生。所以只要选择合适的板厚及合适的焊接工艺方法就可以避免层状撕裂的发生。五、 脆化 1、 粗晶脆化焊接过程中在焊接热影响区过热区将发生严重的晶粒粗化。此区的温度是处在固相线以下到1100左右，金属处于过热状态，奥氏体晶粒发生严重的长大现象，冷却之后便得到粗大组织即魏氏组织。对于Q235而言，当线能量过大时，则会引起HAZ的组织粗大，造成粗晶脆化。因此，要合理控制线能量的大小，而且在焊后可以进行适当的退火处理来消除粗晶脆化。2、 组织脆化组织脆化是焊接HAZ出现脆硬组织造成的，根据被焊钢种的不同以及

24、焊接时冷却条件的不同，在HAZ出现不同的脆性组织。对于低碳钢Q235来说，含碳量低，在HAZ会出现的组织是铁素体加珠光体，有利于改善HAZ的韧性。所以不会出现组织的脆化现象。3、 热应变时效脆化热应变失效脆化多发生于一些固溶氮含量较高的低碳钢和低合金钢中，主要是由于N、C原子在位错周围聚集，对位错产生钉扎作用。由于Q235中碳原子的含量较低，控制焊缝中的N的含量，可以降低热应变时效脆化敏感性。综上可知Q235的焊接性较好，焊后焊接接头塑性以及冲击韧性较好，接头裂纹的可能性较小，焊接性优良。2.2 筒体焊接的结构工艺性分析结构工艺性分析主要是从保证焊接结构技术要求方面进行分析，既要保证焊接结构有

25、准确的外形尺寸，偏差符合要求，又要保证优良的焊接接头质量，能适应结构工作要求水泥磨机筒体结构工艺性分析主要从结构类型、尺寸大小、复杂程度、组成结构，焊缝数量、焊缝分布、焊缝形状、焊缝位置以及接头形式和坡口形式。另外从焊接变形方面对结构进行分析。筒体结构简图如图2-1所示。 图2-1 筒体结构简图2.2.1 结构工艺性分析通过对结构的复杂程度、尺寸大小、组成结构，以及焊缝的分布、焊缝的数量、焊缝的形状、接头的形式、坡口的形式、焊接的位置进行分析可以得出以下几点：1. 结构重量大、尺寸大。3.813m水泥磨机筒体的总重量为67.8t，直径为3.8m,筒体长度为13m。2. 结构件所采用的钢板厚度不

26、同，滑环处板厚为47mm，筒节处板厚为38mm，在进行不同板厚之间焊接时容易产生较大的集中应力。3.筒体焊接时，包括纵焊缝和环焊缝两种，在焊接过程中会遇见不同的焊接问题，针对不同的焊缝采取不同的方法来防止焊接变形。4.焊缝形式为对接焊缝，相对于角焊缝而言容易焊接，在板厚不太大的情况下焊接角变形不易产生。总体而言筒体结构，结构简单，便于焊接，一般不会出现太大的焊接问题，但要确保焊接结构件的质量，合理制定焊接工艺还是必不可少的。2.2.2焊接变形的分析、控制及矫正焊接变形主要是由于焊接过程中焊接热循环对金属材料是一种不均匀的加热和冷却过程引起的。焊接时，焊缝和热影响区温度较高，金属受热膨胀受到常温

27、金属的阻碍和制约，便产生了压缩塑性变形，冷却时由于收缩受限而产生拉伸塑性变形。最终的塑性变形量的大小由最大的压缩塑性变形量与最大的拉伸塑性变形量的差值决定。结构件的焊接变形程度与施焊时热源的输入能量成正比。其次就是残余应力引起的变形。结构在使用中由于局部应力达到或超过屈服极限以及自然时效等因素的影响会产生二次变形而影响结构的准确尺寸。残余应力主要包括焊接残余应力和成型加工残余应力。焊接后残留在焊接结构中的应力称为焊接残余应力；成型加工残余应力主要是因为工件受工艺性外力而引起的，如工件自由弯曲成形时方法不当，钢板校平碾压次数太少；机加工吃刀量过大等9。一、 变形分析焊接残余变形的表现形式可分为七

28、类，纵向、横向收缩变形，扰曲变形，角变形，波浪变形，错边，和扭曲变形。本次研究主要是针对筒体的焊接，焊缝主要是分为环焊缝和纵焊缝。在环焊缝中主要发生的是横向收缩导致的过渡段长度减小、纵向收缩导致焊缝处筒体直径的减小焊缝处的凹变形等。横向收缩表现为焊后构件在垂直焊缝长度方向上发生的收缩。纵向收缩变现为为焊后构件沿焊缝长度方向上发生的收缩。焊接过程要特别考虑筒体圆柱度的变形。在纵焊缝中主要发生的变形主要是对接接头的横向收缩引起筒体直径由于焊接先后顺序而不同，角变形引起的不圆以及焊接过程中的错边变形。横向收缩变形主要由于在热源附近的金属受热膨胀，但将受周围温度较低的金属的约束而承受压应力，这样就会在

29、焊缝宽度方向产生压缩塑性变形，从而产生横向收缩。横向收缩沿焊缝方向上的分布式不均匀的，这是因为先焊的焊缝的横向收缩对后焊的焊缝产生挤压作用，使后者的横向收缩增大。所以横向收缩的变化趋势为：沿焊接方向由小到大。错边变形的主要原因是:1、热输入的不平衡，包括夹具一侧未将工件夹紧，使其导热相对于另一侧较慢；工件与夹具一侧导热好一侧导热差；焊接热源偏离中心，使工件一侧热输入比另一侧大。2、焊缝两侧的工件刚度的差异也会引起错边，刚度小的一侧变形位移大，刚度大的一侧变形位移小。角变形发生于中厚板的对接与角焊接中，这种变形的根本原因是横向收缩在厚度方向上的不均匀分布所造成，焊缝正面的横向收缩量大，背面的收缩

30、量小。角变形的大小取决于熔化区的宽度和深度以及熔深与板厚之比、接头类型、焊道次序、材料性能、焊接过程参数等因素。随热输入的增加或板厚的减少，角变形出现了先增加后减少的变化趋势。这是因为，板厚较大而热输入较少时，板材背面的温度低，材料还处于弹性状态，塑性变形区未能贯穿板厚，因此角变形较小；板厚较小热输入较大时，背面温度会迅速升高而导致与正面温度之差变小，因而也会减小角变形。二、 控制焊接变形的措施焊接变形的存在将直接影响构件的精度和质量，然而在焊接热过程中，焊接应力 与变形又是不可避免的，所以需要采取相应的措施来将控制焊接变形控制在允许的范围内。1、 在设计阶段控制焊接变形（1） 选择合理的焊缝

31、尺寸和形式焊缝尺寸直接关系到焊接工作量、焊接应力和变形的大小。在保证结构承载能力的前提下，应遵循的原则是：尽可能使焊缝长度最短；尽可能使板厚小；断续焊与连续焊相比，优先选用断续焊缝。本次研究中由于筒体需承受交变载荷，所以采用连续焊。为控制错边变形可以采用 对称施焊的方法。在坡口的选择时，采用不适当的坡口形状容易产生较大的变形。平板对接选用X形坡口要比V形坡口的角变形小。（2） 合理安排焊缝布局和接头位置，尽可能较少焊缝数量要避免焊缝的秘籍与交叉，焊缝间相互平行且密集时，相同方向上的焊接残余应力和塑性变形区会出现一定程度上的增加；焊缝交叉时，两个方向上均会产生较高的残余应力。所以对于筒体的三段筒

32、节应先分别焊各自纵焊缝然后焊接相互之间的环焊缝。（3） 控制筒节的对缝间隙焊接筒节之间的对缝间隙越大，焊接时填充的焊料越多，焊接停留时间久越长，在该处的焊接能量积累久越大，产生的焊接变形就相应较大。对缝间隙太小可能会出现焊料添缝不足，导致焊不到等缺陷。2、 在制造阶段的工艺措施（1） 焊前预防措施a、 采用预变形法按照预先估计好的结构的变形大小和方向，在装配时对构件施加一个大小相等方向相反的变形与焊接变形相抵消，使构件焊后回复到设计的几何型面和尺寸。在进行筒体纵焊缝焊接时可以采用预变形防止角变形引起不圆。b、 采用预留收缩量法为控制焊缝收缩导致的尺寸变化，可以在进行切割下料时，预留一定量的收缩

33、余量。从而保证焊接结构件的尺寸要求。c、 刚性固定组装法进行焊接生产过程中，在没有反变形的情况下，通过将构件加以固定来限制焊接变形。在进行筒体环焊缝焊接的过程中采用米字型支撑可以一定程度上防止焊接变形，保证筒节同心。但是这种焊接方法会产生较大的残余应力，可以采取相应的焊后退火来消除残余应力。（2）、焊后矫正措施a、机械矫正利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形，使两者相互抵消，从而达到矫正焊接变形的目的。b、 火焰矫正利用火焰局部加热时产生压缩塑性变形，使较长的金属纤维在冷却后收缩，来达到矫正变形的目的。c、机械+火焰联合矫正对于厚板件焊接，单一的机械或火焰矫正不能矫正变形，需要两者联

34、合进行矫正变形。2.3备料工艺分析焊接结构生产过程中的材料准备、零件的备料加工是焊接生产中 的必经的首道工序，它将直接或间接地影响到整个产品的质量和生产效率。如果零件毛坯加工质量不良，会直接增加装配的困难，使焊接质量下降。例如：装配间隙、坡口形式、零件外形等不符合要求，就会直接影响焊缝的质量，甚至会产生焊接缺陷。为获得优质焊接结构和稳定的生产过程，应该有合理的备料加工工艺，其主要包括：矫正（校直）、清理、表面防护处理、预落料等钢材的预处理，以及划线、号料、下料、坡口及边缘加工、弯曲和成形、冲压等工序。2.3.1 钢材的预处理一、矫正钢材在轧制过程中，以及吊装、运输或在库内堆放、储存中都可能产生

35、变形，如整体、局部的弯曲，表面的凹凸不平，扭曲、波浪变形等。这些变形将会焊接结构件生产过程中各工序的正常进行，并降低产品的质量。例如：会使划线号料达不到所要求的精确度，直接影响自动气割机的切割精度，造成零件尺寸误差过大，以致不能保证装配间隙精度，造成焊接烧穿和未焊透等缺陷，以及整个产品几何尺寸超差等。所以，凡是变形超过技术要求的金属材料，在划线号料前必须进行矫正。对于厚度5mm以下的成卷供应的钢板，则在开卷后接着进行矫平，才能应用。在钢板落料、拼接和结构制造过程中，也会发生变形，这种变形的矫正称为2第二次矫正，而预先进行的矫正称为第一次矫正。据工厂经验，10%100%钢板、扁钢和15%20%的

36、型材需要矫正。由于矫正是利用钢材局部塑性变形来达到矫平和矫直的目的，为了避免钢材矫正量过大而过度消耗钢材塑性和设备负荷过大，通常对冷矫正的变形量有限制，对Q235钢冷矫正的伸长率不得超过1%，为防止低温下冷矫正和冷弯曲时发生脆裂，碳素结构钢和低合金结构钢在环境温度分别低于-16和-12时，不得进行冷矫正和冷弯曲。超过规定范围的矫正需采用加热矫正，碳素结构钢和低合金结构钢在加热矫正时加热温度应根据钢材性能确定，但不得超过900。低合金结构钢在加热矫正后应缓慢冷却。加工或施焊过的毛胚进行二次矫形时应限制焊缝余高或去除余高，目的是防止接头区过大的塑性变形。现代焊接生产中多使用机床进行矫正，极少使用手

37、工矫正。使用钢板矫正机可矫正钢材厚度0.550mm，它是利用多辊反复碾压的原理达到矫正的目的。小的和中等截面的型材也可以使用多辊型材矫正机进行矫正。，但工字钢、槽钢及大截面型钢则需要用型钢调直压力机进行矫正。在一些情况下，特别是钢材二次矫正或是焊件的矫形还常常使用火焰矫形其原理是利用气焊或气割的的焊炬割炬或专用的火焰矫正加热枪，加热被矫正钢材或焊件的变形部位，如纤维伸长变形的部位，使之产生压缩性变形，然后令其迅速冷却，伸长纤维缩短了，从而消除了变形。矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度负允许偏差的1/2钢材矫正后的允许偏差也即转入下一步工序

38、前钢材允许变形值。二、表面清理和表面防护处理清除钢材和零件表面的锈、油污和氧化物等是焊接生产中常被忽视的一道工序。这道工序被忽略或没有认真进行，可使正常生产受阻，例如可破坏数控切割的连续性；尤其是在成批、大量生产条件下，采用高效焊接方法时若忽略将造成质量问题，甚至产生废品。表面清理的方法主要有两类：1、 机械法 包括喷丸和喷砂、手动风砂轮或钢丝刷、砂布打磨、刮光或抛光等。喷丸和喷砂比较彻底，效率高，但粉尘污染环境，劳动条件差，须在专用场所进行。对4mm以下的薄钢板喷丸易造成损伤。2、 化学法 即用溶液进行清理，这种方法效率高，质量均匀而且稳定，但是成本高，并对环境造成污染。常用的酸洗方法是将钢

39、板浸入质量分数2% 4%的硫酸槽内一定时间后，取出后置入质量分数1%2%温石灰液槽内，经石灰液中和钢板上残留的硫酸液，取出干燥，钢板上留有一层薄石灰粉，它防止金属在氧化，在切割前和焊前可将其擦去。一般钢材表面清理用机械法，大批大量生产薄钢板冲压件、不锈钢和有色金属采用化学法及机械法清理。表面清理如没有及时投入生产，还会继续生锈。表面防护是在完成矫正和清理后的钢材表面喷涂底漆并烘干的工序。我国在造船、重机、锅炉和工程机械等行业中已经建设了20多条包括矫平、喷丸除锈、40预热、硫酸磷化、喷涂底漆和烘干（60）等工序在内的专用设备组成的钢材预处理生产线。2.3.2 放样、划线与号料放样是在制造金属结

40、构之前，按照设计图样，在放样平台上用1:1的比例尺寸，划出结构或零件的图形和平面展开尺寸。放样的目的是检查设计图样的正确性，确定零件毛坯的下料尺寸以及制作样板。根据放样零件的轮廓线，用小锤或冲子在金属材料上打标记称为号料。号料的目的是避免金属材料咋搬运过程中将零件的轮廓线擦去。划线即利用样板在金属材料商进行零件实际轮廓的复制。放样、划线与号料的工作质量对最后加工出来的半成品或成品、最终产品的质量有很大的影响。合理排料，并注意考虑材料的轧制方向，则不仅有利于提高产品的质量，而且提高材料的利用率，降低生产成本。样板制作时应考虑焊接收缩变形量及零件加工裕量。号料时应根据工件形状、大小、钢材的规格尺寸

41、，可用预先计算等方法来合理节约用料，提高材料利用率。2.3.3 切割下料将零件从金属材料上按号料标记切割下来的工序称为下料。下料的方法分为：机械切割、气体火焰切割和等离子弧切割等。一、 机械切割金属材料的机械切割包括使用剪床、圆盘剪床、冲床、联合冲剪机和锯床等的切割，用的最多的是剪床。当剪床用来切割钢板时剪切低碳钢的厚度最大可达40mm。剪切时，由于对金属的挤压、弯曲和剪切塑性变形，导致切口处产生冷作硬化区，同时被切开金属发生整体的扭曲塑性变形。硬化区宽度一般为1.52.5mm，这个区域的宽度与钢材的力学性能，加工钢材的厚度、压紧装置的位置及力量，剪刀的锐利状况及剪刀之间的间隙有关。为提高剪切

42、质量及降低剪切力，应使剪切过程尽可能为纯剪切，要求两剪刀间的间隙一般在0.50.6mm以下。对剪切的质量一般要求切口应与板材表面垂直，斜度不大于1:10，毛刺高不大于0.5mm。当用剪床剪切钢板时，剪切的低碳钢的厚度最大可达40mm二、 气体火焰切割气体火焰切割是先用预热火焰把金属表面加热到燃点，然后打开切割氧使金属氧化燃烧而放出巨热，同时将燃烧生成的氧化熔渣从切口吹掉，从而实现金属的切割。氧-乙炔切割是气体火焰切割中应用最广泛的一种。与机械切割相比较，火焰切割的特点是可切割的厚度较大，切割零件的几何形状没有限制，并可同时开出坡口，但是切割薄板及直线形工件时，其生产率和经济性不如机械切割。气割

43、质量取决于所用氧、乙炔纯度；火焰的大小及性质；割嘴的构造；切割速度及切割器移动的均匀程度；被切割钢板的化学成分和被切割钢材的表面情况等。三、 等离子弧切割等离子弧切割是利用高温的等离子弧流进行切割的一种工艺方法，它可切割一般气割不能切割的材料，如不锈钢、有色金属等。最近发展的空气等离子弧切割，成本较低，可用来代替氧-乙炔切割低碳钢、低合金钢，也可用于不锈钢、有色金属等的切割。适用于切割30mm以下厚度的钢板，也可切割不锈钢、铜、铝及其他材料。一般来说，当被切割钢板的厚度增加时，剪切时的对准难度加大，剪切后硬化区也增大，剪床和矫正机的功率也必然增加，从而增加投资费用，同时加工质量也会因厚度增加而

44、难以保证。而随钢材的增厚，气割因此而增加的难度不大。 所以，一般认为当被切割板厚在2025mm以下时剪切是经济的，在这个数值以上采用气割是合理的。 2.3.4 坡口及边缘加工切割下料的金属毛坯在下列情况下还需进行边缘加工：为保证装配的精确度、为了去除不良的边缘（如气割的热影响区和剪切的冷作硬化区）、毛坯倒角和加工焊接坡口等。坡口和边缘加工的方法有以下两种：采用熔化切割法和采用刨削、车削或铣削机床加工。熔化切割法包括氧-乙炔气割、碳弧气割等。氧-乙炔气割进行坡口加工通常是在切割的同时进行。碳弧气刨常用于反面焊接前的清根、扣槽，也可用于清除焊接缺陷，这种方法的生产效率高，但是它会使金属表面渗碳，影

45、响接头力学性能，因此适用于低碳钢和某些低合金钢的够构件，或在碳弧气刨后再用砂轮打磨。采用刨削、车削或铣削机床加工时，机床的选择应根据构件的不同形状、尺寸来决定。对于短而直的边可用刨边机加工，也可用龙门铣及动力头驱动的专用刨铣机来加工。采用机械方法加工容易保证质量，达到刨削坡口和边缘加工的目的。对接焊缝开破口的原因是为了焊透金属，以确保接头的质量和经济型性。破口形式的选择主要取决于厚度、焊接方法和工艺过程。通常要考虑一下几个方面：a、可焊到性或便于施焊b、降低焊接材料的消耗量。对于同样厚度的焊接接头，采用X形坡口比V形坡口能节省较多的焊接材料、电能和工时，构件越厚，节省越多，成本也越低。c、坡口

46、易加工。V形和X形坡口可用气割和等离子弧切割，亦可用机械切削加工。对于 U形坡口则加工困难，尽量少开。2.3.5弯曲及成形在焊接结构制造中，弯曲及成形加工占有相当大的比重，某些焊接结构件焊接时，金属材料的80%90%需进行弯曲和成形加工。大多数金属材料的弯曲和成形加工是在冷态即常温下进行的，但当变形量过大时可能会由于变形量过大，导致力学性能下降，所以可以采用加热弯曲及成形，加热温度宜控制在9001000。金属板材的弯曲是在卷板机上进行，复杂的曲面形状的成形一般在压力机上利用模子压出来。卷圆工艺分一次进给和多次进给，取决于工艺限制条件和设备限制条件，即冷卷时不得超过允许的最大变形率和板、辊之间不

47、打滑，不得超过辊子的允许应力与设备的最大功率。考虑到冷卷时钢材的回弹，卷圆时必须施加一定的过卷量，即使回弹后工件的直径为加工图要求的工件直径。2.4 技术要求分析2.4.1 筒体部技术要求1、筒体材料不得低于GB700-88中有关Q235C的规定。钢板应沿最终下料后的周边超声波探伤检查，每边检验宽度不小于50mm，其质量应符合GB/T2970的规定。2、筒体轴向和环向焊缝应采用自动焊，焊缝必须退火消除焊接应力，不能整体退火时允许红外线热处理，但不得降低材料的机械性能。3、筒体排列必须符合下列规则：（1）焊缝不得和人孔加强板重合。（2）焊缝必须与人孔门错开，其边缘距离应不小于75mm。（3）筒体纵焊缝在一周