焊接工藝中s1是什麼流向

㈠ 焊接ZG20MN材質用什麼方法合適

本文介紹寶鋼一號高爐風口一段焊接的難點與要點，通過拘束應力試驗、風口大套模擬試驗等焊接試驗探索風口一段爐殼與風口大套科學的焊接技術和合理的焊接工藝，為寶鋼一號高爐風口一段成功製作做出貢獻。
〔關鍵詞〕風口一段；風口大套；ZG20Mn；焊接試驗；焊接變形
1 引言
伴隨著中國生鐵產量的高速增長,中國高爐煉鐵技術水平也取得了長足的發展，逐漸向大型化、高效化、自動化方向發展。高爐大型化的目的是要在改善高爐生產效率的前提下來提高單爐生產能力和勞動生產率以及降低單位生鐵的投資和成本；高爐大型
化具有生產效率高、降低消耗、節約人力資源、提高鐵水質量、減少環境污染等突出優點，高爐的大型化已成為當今世界煉鐵生產的發展趨勢。寶鋼分公司在這種環境下，決定於2008年9月對寶鋼一號高爐停爐擴容大修,一號高爐擴容後內容積為4966m，殼體最大內徑17600mm，共分為21段，板厚50~100mm，爐殼總高度為44.96m,總重量約1381t。
2 風口一段簡介
風口一段位於高爐爐殼第6段，材質為BB503，板厚為100mm，風口一段均勻分布風口裝置40個，分為8塊,其中風口大套直接與爐殼焊接38個，通過法蘭與爐殼焊接2個（分布角度為0°，270°），風口裝置材質為ZG-20Mn。風口一段主要制孔有風口孔40個，制孔直徑為φ990mm和φ1245mm。
風口一段主體材質為BB503。BB503為微合金化Nb-Ti系鋼，其化學成分和力學性能見表1、表2； 風口裝置主體材質為鑄鋼件ZG20Mn，其化學成分和力學性能見表3、表4。
為了確保具有良好的焊接性能，鑄鋼件的焊接碳當量按國際焊接協會（IIW）推薦公式：C =C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15（%）確定應控制在C ≤0.42%。
3 風口一段焊接難點與要點
風口一段焊接難點和要點在於爐殼與風口大套的焊接質量和焊接變形的控制。
現代爐殼使用壽命長，安裝精度高。風口大套的安裝尺寸要求：任意相鄰風口大套中心線夾角在+4′以內；相鄰風口大套中心線高度差≤3mm；其它風口大套中心線高度差≤5mm；風口大套任意兩外母線之差≤2mm；相對風口大套中心連線與爐中心偏差
≤10mm；風口大套水平度≤2mm；風口一段上口平面度≤4mm。風口大套為鑄造件，其內部存在組織疏鬆缺陷，致使疏鬆部位力學性能下降，如果疏鬆部位靠近焊縫，此部位就是薄弱環節，容易產生缺陷。風口大套材質為ZG20Mn，ZG20Mn化學成分、金相組織與BB503鋼材存在差異，致使線膨脹系數、熱導率、磁導率也不同，造成焊接殘余應力大，焊接接頭性能下降。風口一段板厚為100mm，屬於厚板焊接，焊接量大，焊縫填充金屬量大，焊接變形不易控制。
為了保證風口一段的製作要求，從母材材質、風口大套的鑄造精度和質量、焊接材料、焊接工藝、預熱緩冷、焊後熱處理等多個方面確保風口一段的焊接質量和控制焊接變形。
為了做好爐殼風口段製作和焊接,我公司做了大量的准備工作。對爐殼所用BB503鋼板都要求正火狀態下交貨，逐張進行100%UT檢驗。風口大套ZG20Mn鑄鋼件的質量是影響焊接質量的關鍵因素，因此風口大套的鑄造質量是前期質量控制的重點，在考察鑄造廠的軟硬體條件下，派我公司經驗豐富的質檢人員和無損檢測專家駐廠監造，對風口大套鑄造質量和尺寸精度進行全面監控，保證ZG20Mn風口大套的鑄造質量。
4 風口一段焊前准備
為了保證寶鋼一號高爐風口一段的成功製作，確保爐殼與風口大套的成功焊接，通過科學的裝配，合理的加固措施，進行充分的焊接試驗和焊接模擬確定合適的焊接方法和焊接工藝參數，測量焊接變形數據。風口一段焊前准備工作主要流程為：焊接工
藝評定→拘束應力試驗→焊工培訓→風口大套模擬試驗。
4.1 焊接工藝評定
在要求鑄造質量的同時，為確保爐殼風口大套的焊接質量，做好ZG-20Mn與BB503的焊接工藝評定，同時考察不同的焊接方法對焊接質量和焊接變形的影響，文獻[2]指出BB503鋼對中、小線能量輸入的手工電弧焊（SMAW）、CO 氣體保護焊（GMAW）和埋弧焊適應性良好。鑒於風口大套的實際焊接情況，無法採用埋弧焊焊接，因此只對手工電弧焊和CO氣體保護焊進行焊接工藝評定，焊接材料分別為J507焊條和ER50-6焊絲。研究表明，焊後熱處理能有效改善BB503焊接接頭的沖擊韌性，接頭焊接應力降低，顯微組織細化，晶界面積增加，使晶界上的雜質濃度減少，提高了焊
接接頭抗脆斷和耐應力腐蝕的能力，避免沿晶界脆性斷裂，使得BB503焊接接頭具有良好的綜合力學性能。因此,工藝評定試件焊接完畢後應進行焊後熱處理。
BB503鋼板焊接試板厚為70mm，ZG20Mn板厚為60mm，坡口一致，具體的坡口型式見圖1，焊接工藝參數見表5。
焊接完畢後，按JB/T6046-92《碳鋼、低合金鋼焊接構件焊後熱處理方法》進行焊後熱處理，熱處理完畢後進行100%UT檢測，焊縫全達到Ⅰ級焊縫要求。按JB/T4708-2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》的規定，對焊接試件進行拉伸、彎曲、沖擊試驗,數值均超過了母材的下限值，如此表明焊接工藝評定所採用的焊接工藝規范是正確的。
4.2 拘束應力試驗
風口一段板厚達到100mm，坡口為全熔透，焊接量大，焊接容易產生較大焊接殘余應力和焊接變形，焊接過程中處理不當還可能產生裂紋。因此有必要考察焊縫在拘束狀態下的實際情況。在工藝評定合格後，完全模擬風口大套與風口一段的焊接型式分別對手工電弧焊（S1）和氣體保護焊（S2）進行拘束應力試驗，觀察在剛性固定即拘束狀態下焊縫的質量和變形的具體數據。
4.2.1 拘束應力試驗的原理及裝配型式
拘束應力試驗的原理就是考察焊縫在完全拘束的情況下，焊縫在完全剛性固定、焊接應力無法釋放，使焊接應力完全拘束在焊縫中，由焊接應力引起的焊接變形的情況。拘束應力試驗的裝配及坡口型式如圖2所示，其原理就是利用左右兩塊拘束板固定試
板ZG20Mn和試板BB503之間的試驗焊縫，考察試驗焊縫焊接完畢後，焊接變形的情況。
4.2.2 拘束應力試驗焊接順序

件按圖2所示裝配好，先焊接試板BB503與拘束板1、拘束板2之間的拘束焊縫，再焊拘束板1、拘束板2與試板ZG20Mn之間的拘束焊縫，最後焊接試板BB503與試板ZG20Mn之間的試驗焊縫，焊接完畢後測量ZG20Mn板內縮量。
4.2.3 拘束應力試驗數據測量及分析
拘束應力試驗變形測量部位見圖3。其中CO 氣保焊試件S2在對試驗焊縫進行100%UT檢測時發現靠近拘束板長度約200mm范圍內存在斷續缺陷,在進行碳刨返修後，發現變形量更大,圖4為返修後試件的照片。返修後的試件記為S2-R1，測量所得數據見表6。
從表6所得數據可知，在控制焊接變形量方面，CO氣體保護焊要優於手工電弧焊，且CO氣體保護焊焊接效率要遠遠大於手工電弧焊，在保證焊縫質量的同時，優先採用CO氣體保護焊焊接風口大套。試件S2進行返修時，焊接變形量是返修前的5倍左右，因此,在後續的風口大套焊接時應保證非常高的焊縫合格率，若出現大面積的返修，焊接變形將成為一個難以避開的難題。
為了控制風口大套的焊接變形，在充分考證的前提下，採取圖6所示的加固方式，對一整塊風口一段上的風口大套進行連位固定，焊接時採取2人一大套，共10人同時同步、對稱焊接,使焊接應力分化、抵消，在最大程度上減小焊接應力。
4.3 焊工培訓
通過綜合考察，在風口大套焊接中基本確定以CO氣體保護焊為主，手工電弧焊為輔的原則。
為了保證風口大套的焊縫合格率,結合風口大套的具體焊接位置，對我公司焊工進行風口大套焊接的專項培訓，並挑選焊接技能過硬的焊工。焊接試板採用風口一段風口大套開孔所留BB503圓板，圓板邊緣完全按照風口一段與風口大套坡口型式開坡口，用
厚度大於30mm的鋼板捲成圓弧與圓板連接，模擬風口一段的焊接情況。
4.4 風口大套模擬試驗
經過多項焊接試驗後，為了掌握風口一段的焊接最真實的數據，決定用兩個成品風口大套完全模擬風口帶的實際焊接情況，實際檢驗焊接工藝參數是否合適，測量控制焊接變形的措施是否達到理想效果。
4.4.1 風口大套與爐殼焊接的坡口型式及焊縫檢驗標准
風口大套與風口一段焊接要求全熔透焊接，焊縫坡口型式見圖5。風口大套與爐殼焊縫要求按JB/T4730.3-2005標准進行100%UT檢測，Ⅱ級合格
4.4.2 風口大套與風口一段爐殼裝配
風口大套裝配用特製的吊具，裝配時與風口大套制孔四心線對准，通過全站儀測定大套中心的安裝高度和角度，利用上下調節板調整組裝深度,水平調節板調節大套組裝高度，調整合格後，調整板間焊接固定，大套與風口一段點焊固定，調整及加固方法
見圖6。
4.4.3 焊接
為了控制焊接變形，此次模擬試驗採取4名焊工同時焊接，採用分步對稱焊接。加熱片放置在風口大套內側焊縫位置伴隨預熱，控制焊縫側和非焊縫側的溫度梯度，使焊縫收縮與母材基本一致，控制焊接變形。焊縫正面坡口焊接完畢後，反面氣刨清根，刨槽深且窄，CO氣體保護焊焊槍不易走絲，因此採用手工電弧焊打底2~3層,其後用CO氣體保護焊焊接完畢。
焊接注意事項：
a、焊前，坡口及附近50mm內油、銹等污物應打磨清除干凈。焊接材料應按規定烘乾和除銹、除油。
b、風口一段爐殼與風口大套焊接,焊前應預熱，預熱溫度為130~150℃,預熱范圍為焊縫周圍300mm內；焊接時，要伴隨預熱，加熱片加植在焊縫背面（風口大套內壁），控制焊縫側和非焊縫側的溫度梯度基本一致。
c、正面焊縫焊接完畢後，反面氣刨清根，反面清根時應露出打底焊金屬，並打磨清除滲碳層，刨槽在不利於CO氣體保護焊焊嘴走絲的情況下，採用手工電弧焊J507焊條打底2~3層。
d、正反面打底層採取小電流，窄道慢速焊，每層焊接完畢後應用小錘輕擊焊縫，釋放焊接應力。
e、焊接時整體上應對稱施焊，由4名或6名焊工同時焊接，焊接採取分段對稱焊。
4.4.4 數據測量及分析
對模擬試驗的試件在組裝焊接前、組裝焊接後、加固拆除後和熱處理後4個狀態下各點測量變形數據，測量位置圖和測量數據見圖7和表7。
從焊接完畢和與組裝前的數據對比來看，焊接變形很小，只有風口帶內弦長L11、L12因焊接收縮3mm，其他數據變形量均控制
在1mm以內，這證明風口大套的組裝加固是非常成功的。在加固裝置拆除以後，焊接應力部分釋放，風口大套內端中心弦長L1、L2、L3和大套內端中心對角線長L4分別伸展1mm。在進行熱處理後測得數據與加固拆除後完全一致，保證風口帶焊接變形在製作尺寸要求之內，驗證了風口大套的加固和預熱焊後熱處理等措施能有效地控制焊接變形，風口大套的工裝、焊接工藝、預熱方法是完全成功的，為爐殼風口帶的成功製作提供了有用的實際經驗和試驗數據。
5 風口大套與風口一段焊接
寶鋼一號高爐風口一段中風口大套直接與爐殼焊接38個，通過法蘭與爐殼焊接2個，共分為8塊，每塊上有5個風口大套（法蘭），採用的加固方法是經過風口大套模擬試驗檢驗的圖6所示加固方式。焊接時主體採用的是CO氣體保護焊，焊絲選用ER50-6，採用風口大套模擬試驗所得的焊接工藝；預熱採用電加熱片伴隨預熱；焊接採用2人一大套，10人同時、同步對稱焊接，分化抵消焊接應力；無損檢測合格後，整體熱處理。
經過32天的焊接，風口一段焊接工作完滿結束，焊縫表面成形美觀，焊縫經100%UT檢測，一次合格率達到了99.6%，焊接變形控制良好，基本上無需矯正，完全符合風口一段的製作精度要求。風口一段焊後成形見圖8。
6 結束語
通過對寶鋼一號高爐風口一段爐殼板BB503和風口大套ZG20Mn進行焊接工藝評定、拘束應力試驗和風口大套模擬試驗，風口一段爐焊接取得了良好的效果，驗證了風口大套的加固措施、焊接工藝、預熱熱處理等措施能保證風口一段的製作要求。其不僅焊接質量高，而且焊接變形控制良好，保證了風口一段後續精加工尺寸要求，為寶鋼一號高爐風口一段的成功製作提供了堅實的技術支持和保障。

㈡ 求計算鋼管面積的公式

1、先算出外圓的面積：S1=π*110*110=12100π

2、再算出內圓的面積：S2=π*102*102=10404π

3、則截面積S為：S=S1-S2=12100π - 10404π=1696π≈5325.44 平方毫米=53.2544 平方厘米

4、鋼管鋼材的體積是：V=53.2544 * 300 = 15976.32 立方厘米

5、鋼管的重量是：m=ρV=7.85 * 15976.32 = 125414 克 = 125.4 公斤

鋼管按生產方法可分為兩大類：無縫鋼管和有縫鋼管,有縫鋼管簡稱為直縫鋼管。

1. 無縫鋼管按生產方法可分為：熱軋無縫管、冷拔管、精密鋼管、熱擴管、冷旋壓管和擠壓管等。

無縫鋼管用優質碳素鋼或合金鋼製成，有熱軋、冷軋（攜慧拔）之分。

2.焊接鋼管因其焊接工藝不同而分為爐焊管、電焊（電阻焊）管和自動電弧焊管，因其焊接形式的不同分為直縫焊管和螺旋焊管兩種，因其端部形狀又分為圓形焊管和異型（方、扁等）焊管。

焊接鋼管是由捲成管形的鋼板以對縫或螺旋縫焊接而成，在製造方法上，又分為低壓流體輸送用焊接鋼管、螺旋縫電焊鋼管、直接卷焊鋼管、電焊管等。

無縫鋼管可用於各種行業的液體氣壓管道和氣體管道等。焊接管道可用於輸水管道、煤氣管道、暖氣管道、電器管道等。

(2)焊接工藝中s1是什麼流向擴展閱讀：

鋼管在長度方向上呈曲線狀，用數字表示出其曲線度即叫彎曲度。標准中規定的彎曲度一般分為如下兩種：

A、局部彎曲度：用一米長直尺靠量在鋼管的最大彎曲處，測其弦高（mm），即為局部彎曲度數值，其單位為mm/m，表示方法如2.5mm/m。此種方法也適用於管端部彎曲度。

B、全長總彎曲度：衫模用一根細繩，從管的兩端拉緊，測量鋼管彎曲處最大弦高（mm），然後換算成長度（以米計）的百分數，即為鋼管長度方向的全長彎曲度。

例如：鋼管長度為8m，測得最大弦高30mm,則該管全長彎曲度應為：辯塌答0.03÷8m×100%=0.375%