课程设计论文（说明书）
课程：焊接工艺学课程设计
题目：09MnD钢焊接性试验设计
院、系：材化学院
学科专业：金属材料工程
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指导教师： /
2012年 11月
1．前言
09MnD属于无镍低温钢，常用于石油、化工技术和压力容器设备，用于制造使用温度在-50℃的压力容器构件、重要锻件，石油化工中的压力容器。
含碳量为0.2%，硅含量在0.17%到0.35%之间，锰含量在0.95%到1.35%之间，磷含量和硫含量均小于0.25%，钒含量小于等于0.03%。
其化学成分见：表1.1，其机械性能见：表1.2。
牌号化学成分（质量分数）（%）
C Si Mn P S V
09MnD ≤0.12 0.17-0.35 0.95-1.35 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.03
表1.1 09MnD的化学成分
牌号抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 伸长率（%）冲击功/J 09MnD 400-540 ≥240 ≥26 ≥21
表1.2 09MnD的机械性能
本实验主要通过熔化极混合气体保护焊对焊接材料为09MnD厚度为10mm 板材的焊接性及焊接特点进行探索，在制出实验试板后，根据国家的一系列标准对此次焊接工艺进行焊后组织及力学性能进行评定，进而分析09MnD的焊接性能。
2.焊接工艺
2.1 09MnD的焊接特点
焊接材料的选择应保证接头与母材有同样的低温性能，焊条、焊丝、焊剂都必须保证焊缝中的油含杂质S、P、N、O最少。
焊接时需要最大限度地减小过热程度，防止出现粗大的铁素体或粗大的马氏体组织。
2.2 焊接方法及焊丝的确定
低温钢的焊接方法可选焊条电弧焊、埋弧焊及熔化极气体保护焊。
采用含Ni低温焊条电弧焊，虽可保证低温韧性，但成本高、生产效率低且焊缝成形差。
故选用普通的焊丝H08Mn2SiA,用混合气体保护半自动焊，其生产成本为焊条电弧焊的55%-60%，生产率高2-3倍。
焊材选择见:表2.2.1。
牌号状态混合气体保护焊
焊丝气体09MnD 正火H08Mn2SiA 80%Ar+20%CO2
表2.2.1 09MnD焊接材料的选用
2.3 焊接接头、坡口及焊缝位置确定
2.3.1 焊接接头确定
a 接头形式：对接接头、角接接头、T字形接头、搭接接头。
b 接头形式确定：由于此次实验是压力容器焊接，一般采用对接接头。
2.3.2 坡口类型选择：坡口类型主要有I形、V形、U形和X形等。
I形坡口主要用于厚度为1mm--6mm钢板的焊接；V形坡口主要用于厚度为3mm--26mm钢板的焊件；U形坡口主要用于厚度为20mm--60mm钢板的焊接；X形坡口主要用于厚度为12mm--60mm钢板的焊接。
此次实验是厚度为10mm容器的焊接，钢板厚度为10mm故采V形坡口采用60°坡口角度，坡口间隙2mm。
2.3.3 焊缝的位置：须便于装配和施焊，焊缝位置必须具有足够的操作空间以满足焊接时运条的需要；要有利于减少焊接应力与变形，尽量减少焊缝数量，简化焊接工艺和提高结构的强度和刚度。
同时，焊缝布置应尽可能对称布置，以减小变形；焊缝的布置应避免密集、交叉，焊缝交叉或过分集中会造成接头部位过热，增大热影响区，使组织恶化，性能严重下降。
两条焊缝间距一般要求大于3倍板厚；要便于焊接和检验。
2.4 焊接条件
（1）焊接设备：采用NBC-250型CO2半自动化焊机，直流反接。
气路系统由气瓶、减压阀、预热干燥器、流量计、QP-1型气体配比器组成，采用全熔透焊接工艺设计。
（2）焊接材料：焊丝为镀铜H08Mn2SiA，直径1.2mm，保护气体为80%Ar+20%CO2。
（3）焊接规范：焊接低温钢时为避免焊缝及近缝区形成粗晶组织而降低低温韧性，要求采用小线能量，焊接电流不宜过大。
（4）焊接工艺参数见：表2.4.1。
气流量/L*min-1 焊接电流/A 焊接电压/V 焊接速度
/cm*min-1
15 90-100 19-20 15-16
表2.4.1 焊接参数
（5）进行焊接操作。
3.焊后检测
3.1 无损检测
3.1.1 焊缝外观检验
主要发现焊缝外形尺寸上的偏差、焊缝表面的缺陷及焊后的清理情况。
3.1.2 X射线检测
原理：X射线照相法探伤是利用X射线在物资中的衰减规律和射线能使某些物质产生荧光、光化作用的特点，将射线穿过被探工件照射到X射线胶片上使胶片感光，再经过暗室处理，得到反映工件内部情况的照相底片，利用这种底片在强光灯上分析，从而判断被探工件内部质量。
3.2 焊接接头综合力学性能试验
3.2.1 拉伸试验：按GB/T2651-2008进行。
3.2.2 弯曲试验：按GB/T2653-2008进行。
3.3 宏观金相检验
按GB/T19869.1-2005进行，使用4%的硝酸酒精溶液作腐蚀液，检验焊接接头的裂纹和焊接缺陷。
课程名称：焊接工艺学
西安工业大学课程设计任务书
院（系）：材化学院专业：金属材料工程（焊接方向）班级：/学生姓名： /
一、课程设计题目：09MnD钢焊接性试验设计
二、课程设计工作自 2012 年 11 月 12 日起至 2012年 11 月 23 日止
三、课程设计进行地点：西安工业大学
四、课程设计的内容：
1、课题背景和意义：
掌握材料的焊接性试验方案制定基本内容及方法
2、设计的主要内容及技术指标：
（1）详细工艺方案制定
(2) 焊接参数
（3）相关工艺措施
3、设计的基本要求及进度安排：
（1）11月12日焊接设计主要内容及方法，进度安排（4课时）
(2) 11月12日～11月18日查找资料，独立完成方案，老师答疑。
（3）11月19日～11月22日详细设计及撰写论文（说明书）
（4）11月23日答辩
4、课程设计（论文）的工作量要求：
①论文字数： 2000～4000
②参考文献篇数： 5
5、参考文献书名或期刊、期号：李亚江，《焊接冶金学》，机械工业出版社，2006
李亚江，《低合金钢焊接及工程应用》，化学工业出版社，2003
杨富《电力工业常用钢材焊接工艺评定》，中国电力出版社2003
北京市技术协作委员会，《实用焊接手册》，水利电力出版社，1983
尹士科，《焊接接头性能调控与应用》，兵器工业出版社，1993
指导教师：
学生签名：。