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摘 要

本文简述了球罐自动焊相关的一些前沿研究现状，确立了具有绿色环保、高效节能等优点的球罐脉冲自动焊的焊接方法。选择Q370R球罐用钢，其主要化学成分Mn、Si都是良好的脱氧剂、脱硫剂，具有较高的强度和硬度，组织不是单一的铁素体 珠光体组织，在热影响区会形成贝氏体 铁素体组织等。采用合理的CHW-55QR型焊丝安装在送丝机上，且在立焊位置上搭建起行走小车、柔性轨道等自动焊设备系统，以直流反接的电源进行焊接。调节电压、电流和焊丝伸出长度等工艺参数来使焊接效率和性能提升。焊后试样进行硬度测试、金相分析、拉伸试验、弯曲试验、冲击试验和射线探伤工作，得出Q370R球罐MAG立焊自动焊焊接工艺及性能的合格性。

关键词：Q370R 球罐 MAG自动焊 立焊

Study on automatic welding technology of Q370R spherical tank MAG vertical welding

ABSTRACT

In this paper, the current situation of some frontier research on automatic welding of spherical tank is introduced, and a kind of green and energy efficient automatic pulse welding method for spherical tank is established. The steel used for Q370R spherical tank is selected. Its main chemical components, Mn and Si, are good deoxidizers and desulfurizers, with high strength and hardness. The structure is not a single ferrite pearlite structure, but bainite ferrite structure will be formed in the heat-affected area. Reasonable chw-55qr wire is installed on the wire feeder, and automatic welding equipment systems such as walking trolley and flexible track are set up on the vertical welding position. Adjust the process parameters such as voltage, current and wire extension length to improve the welding quality. After soldering, through the analysis of the microstructure, hardness test, tensile test, bend test, impact test and X-ray test, obtained Q370R spherical tank MAG welding automatic welding process and performance appraisal.

Key words：Q370R；tank；MAG automatic；vertical welding

目录

摘 要 1

ABSTRACT 2

第一章 绪论 1

1.1课题研究的背景和意义 1

1.2Q370R焊接性 2

1.2.1 Q370R碳当量 2

1.2.2焊接气孔 3

1.2.3焊接夹渣 3

1.3金属粉芯焊丝的研究进程及优点 3

1.3.1金属粉芯焊丝的研究进程 4

1.3.2金属粉芯焊丝优点 5

1.4本课题的研究内容及其方法 6

第二章 Q370R球罐自动焊的焊接工艺及设备系统 7

2.1球罐自动焊焊接工艺 7

2.1.1焊前操作设置 7

2.1.2焊接参数 9

2.1.3焊接方法 9

2.2焊丝与母材选择 10

2.2.1母材的选择 10

2.2.2焊丝材料的选择 11

2.3球罐自动焊的设备系统 11

2.3.1焊接电源与送丝机的选择 11

2.3.2焊接机器人机械机构 12

2.3.3控制系统 13

2.3.4供气系统 14

2.3.5焊缝跟踪系统 15

第三章 焊接工艺评定 15

3.1焊接检验 15

3.2球罐MAG自动焊焊接性能研究 15

3.2.1拉伸试验 15

3.2.2弯曲试验 16

3.2.3冲击试验 16

3.2.4金相试验 17

3.2.5硬度试验 19

3.2.6射线探伤 20

第四章 经济成本分析 21

第五章 结论 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

我们要看到在国家经济飞速增长的同时，资源消耗也日益严重，从而刺激了对石油天然气等原料的需求量。人们不断地去探寻、去开采，那么每年对于球罐的需求量也在日益增长，同时，球罐的生产发展趋势也是日趋大型化、自动化、高要求的标准，焊接环境是采用封闭式蓬架来施焊球罐的，如图1.1所示，球罐焊接现场外观。大多数焊工在焊接大型球罐时未能按照规定要求实施，或者超出规定允许的范围，用更高的焊接热输入焊接，为了压缩成本、提高效率。此外，在市场经济大发展的自由状态下，焊工更具流动性，如果球罐出现了焊接方面的质量问题，很难去追究责任，这些情况都会给焊接的球罐质量造成难以估计的安全事故问题^[1]。从另一个角度说，焊工施焊球罐时的工作强度也是很大的，很容易就会导致疲劳，继而会使焊缝成形不尽如人意，焊接效率也会低下。大型球罐都是厚壁结构，施焊时会有预热的，这温度可能会在45℃以上，超过人体耐热范围，且在球罐内壁焊接时无法立刻排出的烟尘量较大，环境恶劣，都会影响焊工的身体健康，那么获得更好的焊缝效果也是不可能的，基于此，高效的球罐自动化焊接呼之欲出，满足了焊接行业的迫切需要。随着科技创新的进步，成熟智能的焊接自动化设备、适合多用途的高质量焊接材料比比皆是，且人工操作作业的成本不断上涨，使得运用焊接机器人的球罐自动化焊接的诸多好处日益显露。

图1.1 球罐自动焊现场外观

与传统的焊条电弧焊相比，球罐自动焊的产品更加可靠，焊接工艺参数易于控制，焊接效率更高，减小了对人体伤害，较大地降低了焊接成本。不过还是有一些问题有待解决，比如焊接小车的行走固定问题、轨道能否适应球罐的全方位焊接、控制系统可否优化简化、焊材和焊接工艺相关的技术问题等。一步步的摸索实践就是为了在球罐自动焊方面实现技术突破，使得球罐自动焊焊接设备安全可靠的稳定施焊，且所需成本尽可能较低，研制出的焊丝母材贴合球罐焊接所需，焊接后的焊缝拉伸、弯曲、冲击等力学性能更好，成形好看。对于此项技术的研究，在未来会有更广阔的发展前景。^[2]

1.2Q370R焊接性

1.2.1 Q370R碳当量

Q370R 钢：屈服强度370Mpa，属于低合金钢，它的综合力学性能是优良的。研究它焊接性能的好坏可以通过计算它的碳当量，最后分析制定出适合Q370R钢的焊接工艺，因材施焊，最终得到安全可靠的焊接成品乃至精品。

碳当量计算公式^[3]为:

[C Mn/6 (Cr Mo V)/5 (Ni Cu)/15]*100% （1-1）

表1.1 Q370R的化学成分

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