大型蝶阀焊接工艺方案设计

分类号学号M201070743学校代码10487密级硕士学位论文大型蝶阀焊接工艺方案设计学位申请人：马驰学科专业：材料工程指导教师：吴丰顺教授答辩日期：2012年5月26日ADissertationSubmittedtoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringWeldingProcessDesignofButterflyValveCandidate:ChiMaMajor:MaterialEngineeringSupervisor:Prof.FengshunWuHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,26，2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：马驰日期：2012年5月26日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：马驰指导教师签名：吴丰顺日期：2012年5月26日日期：2012年5月26日本论文属于华中科技大学硕士学位论文I摘要在化工、能源、电力、水利等众多行业中，阀门一直以来都发挥着重要的作用。其中大型蝶阀以其良好的性能也获得了越来越广泛的应用。目前国内已经建立了较为完备的阀门生产体系，但是在焊接大型蝶阀时，仍然面临着焊接质量不稳定、焊接效率低下的问题，这主要是由蝶阀的大结构、大板厚、大工作量等焊接特点造成的。而目前对中厚板焊接工艺的研究主要是集中在工艺参数优化、接头形式改良以及开发新的焊接方法等方面。以项目合作公司生产的DN3400蝶阀为工程研究对象，在其焊接过程中主要涉及Q235B、WCB铸钢、304不锈钢等材质，其中后两种材质的焊接性能相对较差。表现在蝶阀结构中，就是在支承座、缸圈、密封圈等部件周边的焊缝中容易出现裂纹、变形等缺陷。此外，由于反复受热，完成焊接后的蝶阀阀体会同时在轴向和径向产生变形。经过试验测量，发现轴向将会产生8.51mm的收缩，而径向将会出现昀大圆度达到8mm的椭圆形变形。测量结果与采用Spraragen-Fttinger公式计算得到的结果较为吻合。针对各缺陷的产生原因，本论文从改变接头形式、采用反变形、调整焊接顺序、采用双面双弧焊等方面来对现有工艺进行了优化设计。并以唐山松下TA1800机器人为基础设计了机器人地面安装的焊接方案及相应的操作流程.关键词：蝶阀，焊接工艺，焊接变形控制，机器人焊接系统华中科技大学硕士学位论文IIAbstractThevalvehasbeenplayinganimportantroleinlotsoffields,suchaschemistry,energy,water,etc.Andthelargebutterflyvalveisusedmoreandmorewidelybecauseofitsexcellentperformance.ThoughChinahasbuiltacompletevalveproductionsystem,intheweldingoflargebutterflyvalve,itstillfacestheproblemsofunstablequalityandinefficiency，whicharecausedbytheweldingcharacteristics,forexample,vaststructure,thickplankstuffandheavyworkload.Plateweldingprocessmainlyfocusesontheoptimizationofprocessparameters,theimprovementofjointformsandthedevelopmentofnewweldingmethods.Asresearchsubjects,theDN3400butterflyvalveproducedbythecooperativecompany,isweldedbyQ235B,WCBand304.TheweldingperformanceofWCBand304ispoor.Sotheflawanddeformationwillbemorelikelytoappearinthecircumjacentweldbeadsofbearingsupport,cylinderringsandobturatingring.Inaddition,duetorepeatedheating,thevalvebodywillproducedeformationintheaxialandradialdistortionafterwelding.Themeasurementshowsthatthedeformationintheaxialis8.51mmandtheroundnessofovaldeformationis8mm.AnditisaccordwiththeresultofSpraragen-FttingerFormula.Accordingtothoseproblems,thisthesisoptimizestheexistingprocessesbychangingtheformofjoints,usinganti-deformation,adjustingtheweldingsequence,usingDSAWtechnology.Inaddition,wedesignaweldingrobotsystemandcorrespondingoperatingprocessbasedontheTA1800robotproducedbyTangshanPanasonicKeywords:butterflyvalve,weldingprocess,weldingdeformationcontrol,weldingrobotsystem华中科技大学硕士学位论文III目录摘要................................................................................................................IAbstract...............................................................................................................II1绪论1.1研究背景与意义........................................................................................(1)1.2大型蝶阀焊接工艺研究现状....................................................................(3)1.3弧焊机器人系统在阀门行业应用现状...................................................(6)1.4论文主要研究内容....................................................................................(8)2大型蝶阀焊接工艺现状及工艺方案分析2.1蝶阀的总体焊接工艺特点........................................................................(9)2.2大型蝶阀焊接结构分析..........................................................................(11)2.3焊接材料的性能分析..............................................................................(15)2.4焊前备料工艺分析..................................................................................(18)2.5大型蝶阀焊接工艺缺陷分析..................................................................(20)2.6本章小结...................................................................................................(32)3大型蝶阀阀体焊接变形研究3.1变形试验焊接工艺参数..........................................................................(33)3.2阀体轴向变形试验及分析......................................................................(34)3.3阀体径向变形试验及分析......................................................................(39)3.4本章小结...................................................................................................(43)4大型蝶阀焊接工艺方案优化4.1针对下料过程的工艺优化......................................................................(44)华中科技大学硕士学位论文IV4.2针对焊接外观缺陷的工艺优化..............................................................(45)4.3针对焊接热裂纹的工艺优化..................................................................(46)4.4针对焊接冷裂纹的工艺优化..................................................................(47)4.5针对焊接变形的工艺优化......................................................................(48)4.6针对焊接夹杂的工艺优化......................................................................(49)4.7对焊接效率的优化..................................................................................(50)4.8本章