高壓氮氣儲罐的焊接工藝程設(shè)計課程設(shè)計

1、<p>　　高壓氮氣儲罐的焊接工藝</p><p><b>　　一，設(shè)計背景</b></p><p>　　儲罐作為儲存設(shè)備，主要是指用于儲存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設(shè)備，在化工、石油、能源、輕工、環(huán)保、制藥及食品等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，如本設(shè)計中的高壓氮氣儲罐，儲罐的結(jié)構(gòu)形式主要有臥式儲罐、立式儲罐和球形儲罐，，本設(shè)計中采用立式儲罐。</p>

2、;<p><b>　　二，材料選擇</b></p><p>　　對受內(nèi)壓的筒體，由于其工作介質(zhì)為氮氣，考慮其腐蝕性小，再綜合其經(jīng)濟效益考慮，選擇16MnR作為材料。</p><p>　　16MnR材料性能分析：</p><p>　　16Mn鋼的基體組織為鐵素體+珠光體，是低合金高強鋼中應(yīng)用最廣泛的鋼，有比較成熟的經(jīng)驗，屈服強度為2

3、94～343MPa,基本屬于熱軋的低合金鋼，其綜合性能、焊接性及加工工藝性能均優(yōu)于普通碳素鋼，且質(zhì)量穩(wěn)定，其使用溫度在-40～450℃范圍內(nèi)，16Mn鋼作為低溫壓力容器時，為改善低溫性能，可以在正火處理后使用。16Mn鋼是在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入了少量合金，其加工性能與低碳鋼相似，具有較好的塑性和焊接性。由于加入了少量合金元素，其強度增加，淬硬傾向比低碳鋼大，所以在較低溫度下或剛性大、壁厚結(jié)構(gòu)的焊接時，需要考慮采取預(yù)熱措施，預(yù)防冷裂紋的產(chǎn)生

4、，本設(shè)計中板厚62mm,均預(yù)熱100～150℃。</p><p>　　由《過程設(shè)備設(shè)計》單層圓筒厚度計算公式得其厚度為54mm，加上鋼板負偏差以及腐蝕余量選擇厚度為62mm，可達到設(shè)計要求。</p><p>　　三，技術(shù)特性及要求：</p><p><b>　　3.1技術(shù)特性：</b></p><p>　　高壓氮氣儲罐材

5、料16MnR,工作壓力12.1MPa，屬于第三類壓力容器，設(shè)計壓力13MPa，工作溫度-12.6～68℃，設(shè)計溫度70℃，腐蝕裕度1.5mm，焊接接頭系數(shù)1.0，液壓試驗壓力16.47MPa(臥放)，全容積21.7m3，充裝系數(shù)1.0，安全閥開啟壓力13MPa</p><p><b>　　3.2技術(shù)要求：</b></p><p>　　設(shè)備的施工與驗收應(yīng)符合《工程建設(shè)標

6、準強制性條文》中的相關(guān)規(guī)定</p><p>　　焊接采用電弧焊，焊條型號，低合金鋼之間E5016，碳鋼間E4303</p><p>　　焊接接頭的形式及尺寸按圖要求，角焊縫的焊腳高度為較薄件的厚度，法蘭的焊接按相應(yīng)的法蘭標準規(guī)定，對接接頭與角接接頭需全焊透，接管焊縫成形表面均應(yīng)圓滑過渡，不得有裂紋、咬邊、及棱角.</p><p>　　殼體鋼板按GB6654-1996

7、《壓力容器鋼板》及修改單中正火狀態(tài)供貨，且逐張進行超聲檢測，質(zhì)量標準應(yīng)不低于JB/T4730.3-2005中規(guī)定的II級，殼體的A類縱向焊接接頭制備產(chǎn)品焊接試板，按《容規(guī)》第25條進行材料復(fù)驗，坡口表面進行100％磁粉檢測，并符合JB4730.4-2005中規(guī)定的I級</p><p>　　塔體直線度允差25mm,安裝垂直度允差為25mm</p><p>　　裙座螺栓孔中心圓直徑允差以及任意

8、兩孔弦長允差均為2mm</p><p>　　殼體用鋼板軋制，逐張進行-15℃夏比(V型缺口)沖擊試驗（橫向），三個試樣沖擊平均值不得低于20J，允許其中一個試樣沖擊功小于平均值，但不得小于14J</p><p>　　鋼管應(yīng)逐根按JB/T4730.3-2005中I級為合格</p><p>　　裙座筒體與底封頭的焊接接頭必須采用全焊透連續(xù)焊，并進行磁粉檢測，符合JB/T

9、4730.4-2005中I級為合格</p><p>　　設(shè)備壓力試驗合格后對全部焊縫按JB/T4730.4-2005進行磁粉檢測，符合I級為合格，復(fù)驗焊縫總長的20％</p><p>　　11）熱處理后，設(shè)備本體不得再行施焊</p><p><b>　　四，焊接工藝設(shè)計</b></p><p>　　4.1 焊縫編號及示意

10、圖</p><p>　　4.2 接管與殼體,封頭的焊接（1D,2D,3D）</p><p>　　由GB150-1998《鋼制壓力容器》規(guī)定，接管，人孔，凸緣，補強圈等與殼體連的接頭。為D類焊縫。由此選擇焊縫類型為D類焊縫。</p><p>　　金屬牌號及規(guī)格：16MnR</p><p>　　4.2.1 焊接方法的選擇</p>&

11、lt;p><b>　　手工電弧焊的優(yōu)點</b></p><p><b>　?、俸附釉O(shè)備價格低。</b></p><p>　　②可以焊接多種不同的金屬，包括最常用的金屬和合金。</p><p>　?、墼讵M窄空間焊接的場合，采用手工電弧焊比較方便、實用。</p><p>　?、軐τ谕瑯拥暮附釉O(shè)備，

12、采用不同的電流設(shè)置，獲得滿足使用要求的焊縫。</p><p>　?、葸m合各種位置的焊接。</p><p>　?、夼c氣體保護焊相比，不易受到風(fēng)的影響。</p><p>　?、邔附咏饘俚淖畲蠛穸葲]有限制</p><p>　?、嘣诖蠖鄶?shù)天氣情況下都可以進行焊接。</p><p><b>　　手工電弧焊的缺點<

13、;/b></p><p>　　①不適合焊接厚度小于1.5mm的薄板。</p><p>　?、谪撦d率和總的熔敷效率一般比送絲焊接方法低，當焊條消耗完畢或需要更換焊條時，焊接過程也暫時中斷。</p><p>　?、鄄⒎钦笚l都可以充分利用，焊鉗中被夾持的部分必須丟棄，一般要浪費25～50mm長度的焊條。</p><p>　?、茴l繁地更換焊

14、條也增加了焊接缺陷的產(chǎn)生</p><p>　　埋弧自動焊的優(yōu)點是：</p><p>　?、?生產(chǎn)效率高。埋弧自動焊的生產(chǎn)率可比手工焊提高5～10倍。因為埋弧自動焊時焊絲上無藥皮，焊絲可很長，并能連續(xù)送進而無需更換焊條。故可采用大電流焊接（比手工焊大6～8倍），電弧熱量大，焊絲熔化快，熔深也大，焊接速度比手工焊快的多。板厚30毫米以下的自動焊可不開坡口，而且焊接變形小。</p>

15、<p>　　②焊劑層對焊縫金屬的保護好，所以焊縫質(zhì)量好。</p><p>　　③節(jié)約鋼材和電能。鋼板厚度一般在30毫米以下時，埋弧自動焊可不開坡口，這就大大節(jié)省了鋼材，而且由于電弧被焊劑保護著，使電弧的熱得到充分利用，從而節(jié)省了電能；</p><p>　?、芨纳屏藙趧訔l件。除減少勞動量之外，由于自動焊時看不到弧光，焊接過程中發(fā)出的氣體量少，這對保護焊工眼睛和身體健康是很有益。&

16、lt;/p><p>　　埋弧自動焊的缺點是適應(yīng)能力差,只能在水平位置焊接長直焊縫或大直徑的環(huán)焊縫。</p><p>　　綜合考慮，由于進行的是雙面焊接，手工電弧焊設(shè)備簡單，操作方便適合全位焊接的呢個特點，因而內(nèi)面采用手工電弧焊。而外面為加大熔深，提高生產(chǎn)率，采用埋弧焊。最終確定焊接方法為：手工電弧焊+埋弧焊</p><p>　　4.2.2 坡口形式</p>

17、<p>　　由于焊接厚度為62mm，因而需要開坡口，由于厚度比較厚，若開V型坡口的話，產(chǎn)生叫大的開口，一方面會浪費較多的焊條，而且焊接費時間，若開U型坡口的話，可以減小開口，而且U型坡口有利于焊劑的流入，同時可以減小焊接應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生。因而最終選擇U型坡口，具體的坡口形式如下圖所示：</p><p>　　4.2.3 焊接姿勢：平焊</p><p>　　4.2.4 焊接材料

18、的選擇</p><p>　　1）焊條的選擇：焊條的選用主要考慮焊縫的使用性和施焊的工藝性，焊條選擇的主要原則有以下幾點。</p><p>　　(1) 根據(jù)被焊金屬材料的類型，選擇相應(yīng)焊條種類的大類。如焊接母材是普通低合金鋼時，選用結(jié)構(gòu)鋼類型的焊條。</p><p>　　(2) 根據(jù)被焊母材的性能，選用與其性能相同的焊條，或選用熔敷金屬與母材化學(xué)成分類型相同的焊條，以

19、保證母材性能與焊縫相同。</p><p>　　(3) 選擇焊條時還要考慮工藝方面，主要是操作方便，易獲得優(yōu)良的焊縫。(4) 從價格考慮，在滿足性能及施工要求的前提下，盡量選用熔敷效率高、價格低的焊條，從而提高生產(chǎn)率，降低成本。</p><p>　　2） 焊絲的選擇： 藥芯焊絲國內(nèi)應(yīng)用尚不普遍，活性焊絲主要用于氣體保護焊，故選擇實芯焊絲。常用的低合金埋弧焊實芯焊絲有以下三類：</p&g

20、t;<p>　　（1）低錳焊絲（如H08A）：常配合高錳焊劑，用于低碳鋼和強度較低的低合金鋼焊接</p><p>　?。?）中錳焊絲（如H08MnA,H10MnSi）：主要用于低合金鋼焊接，并可配低錳焊劑焊接低碳鋼</p><p>　?。?）高錳焊絲 （如H10Mn2,H08Mn2Si）：用于焊接低合金鋼。

21、</p><p><b>　　3）焊劑的選擇：</b></p><p>　　配合H10MnSi等焊絲可焊接低碳鋼和某些低合金鋼（16Mn）結(jié)構(gòu)。故選擇 焊劑SJ101</p><p>　　根據(jù)焊接工藝要求，選用焊條J507，并查常用焊絲焊劑表，選用焊絲H10MnSi</p><p><b>　　焊劑SJ101。

22、</b></p><p><b>　　工藝要求</b></p><p>　?。?） 預(yù)熱溫度的確定</p><p>　　為保證母材的材質(zhì)不會受到影響而且具有很好的焊接性能，選擇預(yù)熱溫度為 ≥130℃</p><p>　?。?）坡口加工：機加工</p><p>　　坡口處理方法：為步影響

23、焊接質(zhì)量，在施焊前應(yīng)當清除坡口以及母材兩側(cè)表面20mm范圍內(nèi)（以離坡口邊緣的距離計算）的氧化物，油污，熔渣以及其他由害物質(zhì)。</p><p>　?。?） 層間溫度：100-250℃</p><p>　?。?） 清根方法：碳弧氣爆并打磨</p><p>　　(5) 焊后熱處理及時間</p><p>　　根據(jù)《過程裝備制造與檢測》表5-67得

24、回火溫度為580-620℃，由于厚度為62mm，因此得出熱處理時間約為2小時。焊后熱處理目的是：</p><p><b>　　a 松弛焊接應(yīng)力</b></p><p>　　b 穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形狀和尺寸</p><p>　　c 改善母材，焊接接頭和結(jié)構(gòu)件的性能</p><p><b>　　工藝順序</b>&

25、lt;/p><p><b>　　(1) 坡口清理</b></p><p>　　(2）預(yù)熱：裝配點焊</p><p>　　(3)預(yù)熱：內(nèi)面焊條電弧焊</p><p>　　（4）預(yù)熱：外面清根并打磨</p><p>　?。?）預(yù)熱：外面埋弧焊</p><p><b>　　

26、（6）焊后熱處理</b></p><p><b>　　3）焊接規(guī)范</b></p><p>　　內(nèi)面焊接—焊條電弧焊</p><p><b>　　1）確定焊條直徑</b></p><p>　　由被焊工件的厚度選擇焊條直徑為5mm</p><p><b>

27、　　2）焊接電流的確定</b></p><p>　　根據(jù)焊條直徑查《過程裝備制造與檢測》表5-15，確定焊接電流為200-270A</p><p>　　3） 焊接電壓的確定</p><p>　　手工電弧焊，焊接電壓選擇為22-30V，其電壓主要由電弧長度決定，電弧長則電弧電壓高，反之則電壓低。電弧過長則不穩(wěn)定，熔深淺，熔寬增加，易產(chǎn)生咬邊等缺陷，同時空氣

28、容易侵入，易產(chǎn)生氣孔，飛濺嚴重，浪費焊條，電能，效率低。生產(chǎn)中盡量采用短弧焊接，電弧長度一般為2-6mm</p><p>　　4） 焊接速度V的確定</p><p>　　由書本查得焊接線能量約為qv=18KJ/cm;</p><p>　　由焊接線能量公式 qv=0.7UI/v 得焊接速度為</p><p>　　v=0.7*（20～30）*（2

29、00～270）/18KJ·cm-1=15～20cm/min</p><p>　　選擇焊接速度約為18cm/min</p><p>　　5) 電源種類以及極性的確定</p><p>　　由J507焊條對應(yīng)國標為E5015，即說明熔敷金屬抗拉強度為50MPa，焊條適應(yīng)焊接位置為平焊，藥皮類型為低氫鈉型，焊接電源為直流反接。</p><p&g

30、t;　　6） 焊接層數(shù)的確定</p><p>　　厚板焊接一般要開坡口，同時采用多層多道焊，每層焊接厚度步超過5mm，手工電弧焊一次最大熔深約為6～8mm當每層厚度約為焊條直徑的0.8～1.2倍時，生產(chǎn)效率高。由公式n=D/d （此處厚度用D表示）得焊接層數(shù)n=62/5=13層</p><p>　　7） 焊鉗，焊接電纜的確定</p><p>　　由《過程裝備制造與檢

31、測》表5-9得，選擇G325可以滿足焊接要求</p><p>　　焊工護目遮光鏡片選用</p><p>　　由《過程裝備制造與檢測》表5-11以及焊接電流為200-270A，選擇電弧鏡片號為11-12；碳弧氣爆鏡片為12-14</p><p><b>　　外面焊接—埋弧焊</b></p><p>　　選擇焊絲直徑為5mm

32、以及焊接速度要求選擇MZ-1000型焊機</p><p>　　根據(jù)手工電弧焊工藝參數(shù)的確定方法依次確定各參數(shù)如下表格</p><p>　　接管與封頭，其中各種設(shè)計角度及尺寸來源于《過程設(shè)備設(shè)計》附表，表B3中內(nèi)容。筒體的焊接詳圖如下，</p><p>　?。▓D二）接管與殼體焊縫詳圖</p><p>　　（圖三）接管與底封頭焊接詳圖</p

33、><p>　　4.3 各筒節(jié)縱向焊縫焊接工藝分析</p><p>　　由GB150-1998《鋼制壓力容器》規(guī)定，圓筒部分的縱向接頭，球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，各類凸形封頭中的所有焊接接頭以及嵌入式接管與殼體對接連接的接頭均屬A類焊接接頭。因而確定為A類接頭，</p><p>　　4.3.1工藝要求：1）預(yù)熱溫度 120℃</p><p>

34、　　2) 坡口加工方法：機加工坡口，并清除油銹</p><p>　　3）層間溫度：100-250℃</p><p>　　4）后熱溫度及保溫時間：250-300℃*2hr</p><p>　　5）清根方法：碳弧氣刨并打磨</p><p>　　6）焊接接頭如圖示：</p><p>　?。▓D四）筒體縱向焊接接頭詳圖</

35、p><p>　　4.3.2工藝順序：1.清理坡口，并進行磁粉檢測（MT）</p><p>　　2．預(yù)熱，并進行裝配點焊</p><p>　　3．預(yù)熱，內(nèi)部進行埋弧焊</p><p>　　4．預(yù)熱，外部清根并打磨，進行MT檢測</p><p>　　5．預(yù)熱，外部進行埋弧焊</p><p><b&

36、gt;　　6．焊后熱處理 </b></p><p>　　4.3.3焊接規(guī)范：</p><p>　　4.4 各筒節(jié)環(huán)向焊縫焊接工藝分析</p><p>　　由國標150-1998《鋼制壓力容器》規(guī)定，殼體部分的環(huán)向焊接接頭，錐形封頭與接管連接的接頭等均屬于B焊頭,已經(jīng)規(guī)定的除外。因而經(jīng)確定筒節(jié)環(huán)向焊縫為B類焊縫。</p><p>　

37、　4.4.1工藝要求：（前面已經(jīng)詳細敘述過確定過程，不再贅述）</p><p>　　1）預(yù)熱溫度 120℃</p><p>　　2) 坡口加工方法：機加工坡口，并清除油銹</p><p>　　3）層間溫度：100-250℃</p><p>　　4）后熱溫度及保溫時間：250-300℃*2hr</p><p>　　5）

38、清根方法：碳弧氣刨并打磨</p><p>　　6）焊接接頭如圖所示：</p><p>　　4.4.2工藝順序：</p><p>　　1. 清理坡口，并進行磁粉檢測（MT）</p><p>　　2．預(yù)熱，并進行裝配點焊</p><p>　　3．預(yù)熱，內(nèi)部進行埋弧焊</p><p>　　4．預(yù)熱，外

39、部清根并打磨，進行MT檢測</p><p>　　5．預(yù)熱，外部進行埋弧焊</p><p><b>　　6．焊后熱處理 </b></p><p>　　4.4.3 焊接規(guī)范：</p><p>　　4.5 焊后熱處理工藝參數(shù)</p><p>　　1）熱件入爐或出爐時的溫度不得超過400℃，但對厚度差較

40、大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸穩(wěn)定性要求較高、殘余應(yīng)力值要求較低的被加熱件，其入爐或出爐時的爐內(nèi)溫度一般不宜超過300℃。2）升溫至400℃后，加熱區(qū)升溫速度不得超過（5000/δs）℃/h，且不得超過200℃/h，最小可為50℃/h。3）溫時，加熱區(qū)內(nèi)任意5000mm長度內(nèi)的溫差不得大于120℃。4）溫時，加熱區(qū)內(nèi)最高與最低溫度之差不宜超過65℃。5）溫保溫期間，應(yīng)控制加熱區(qū)氣氛，防止焊件表面過度氧化。</p><p&

41、gt;　　6）爐溫高于400℃時，加熱區(qū)降溫速度不得超過(6500/δs)℃/h，且不得超過260℃/h，最小可為50℃/h。7）焊件按1）爐溫度出爐后應(yīng)在靜止空氣中繼續(xù)冷卻</p><p><b>　　五，心得體會</b></p><p>　　通過這次生產(chǎn)實習(xí)，為這次課程設(shè)計提供了依據(jù)以及很好的實踐基礎(chǔ)，在 生產(chǎn)實習(xí)當中，我們學(xué)到了很多理論以外的東西，通過這次課程

42、設(shè)計使理論與實際相結(jié)合起來，當然，在這過程當中也遇到了不少麻煩，幸虧有老師的指導(dǎo)才得以在半個月當中將其圓滿完成，雖然這個過程很累，但也給自己增添了不少知識。</p><p><b>　　參考資料：</b></p><p>　　1，化工出版社，過程裝備制造與檢測，鄒廣華、劉強、龍占云。2007年8月</p><p>　　2，化工出版社，過程設(shè)備設(shè)

43、計，鄭竟洋、董其伍、桑芝富。2007年6月</p><p>　　3，高等教育出版社，工程材料，2005年7月</p><p><b>　　目錄 </b></p><p><b>　　一，制造背景2</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計參數(shù)2</b></p&g

44、t;<p><b>　　1.3技術(shù)要求3</b></p><p>　　1.4儲氣罐的結(jié)構(gòu)分析4</p><p>　　1.4.1筒體結(jié)構(gòu)分析4</p><p><b>　　二，筒體材料5</b></p><p>　　三．筒體具體制造工藝5</p><p>

45、;　　1.材料的進廠入庫檢測5</p><p>　　2. 放樣，劃線與號料7</p><p><b>　　2.1筒節(jié)下料8</b></p><p>　　3，簡體的卷制成形9</p><p>　　4，筒節(jié)坡口加工與焊接10</p><p>　　4,1.1簡體縱焊縫坡口加工10</p

46、><p>　　4,1.2簡體環(huán)焊縫坡口11</p><p>　　4,1.3 焊接11</p><p><b>　　5，校圓12</b></p><p><b>　　6，檢測14</b></p><p><b>　　7，組對14</b></p&

47、gt;<p><b>　　8，焊接15</b></p><p><b>　　9，檢測16</b></p><p><b>　　四，心的體會16</b></p><p><b>　　一，制造背景</b></p><p>　　1.1液化石油

48、氣，英文名稱： Liquefied petroleum ges，主要成分： 乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，液化石油氣作為一種化工基本原料和新型燃料，已愈來愈受到人們的重視。在化工生產(chǎn)方面，液化石油氣經(jīng)過分離得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用來生產(chǎn)合塑料、合成橡膠、合成纖維及生產(chǎn)醫(yī)藥、炸藥、染料等產(chǎn)品。用液化石油氣作燃料，由于其熱值高、無煙塵、無炭渣，操作使用方便，已廣泛地進入人們的生活領(lǐng)域。此外，液化石油

49、氣還用于切割金屬，用于農(nóng)產(chǎn)品的烘烤和工業(yè)窯爐的焙燒等。而液化石油氣儲罐是具有較大危險性的儲存容器，一旦出現(xiàn)問題，將給人民的生命、財產(chǎn)帶來極大的損失。吉林、西安等地的液化氣儲罐事故給人們以深刻的教訓(xùn)。為了保證液化石油氣儲罐的安全運行，避免事故發(fā)生，必須從個方面嚴格把關(guān)，其中，筒節(jié)的制作過程是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。</p><p>　　產(chǎn)品名稱： 40M3液化石油氣臥式儲罐</p><p&

50、gt;　　產(chǎn)品類別： 三</p><p>　　按照《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》的規(guī)定，該臺產(chǎn)品經(jīng)制造單位監(jiān)督檢驗，安全性能符合 《壓力容器安全基數(shù)監(jiān)察規(guī)程》，《GB150-1998 鋼制壓力容器標準》及設(shè)計圖樣的規(guī)定。</p><p><b>　　1.2設(shè)計參數(shù)</b></p><p><b>　　1.3技術(shù)要求&l

51、t;/b></p><p>　?。?）本設(shè)備按照GB150-1998《鋼制壓力容器》進行制造，檢測與驗收，并接受《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)督。</p><p>　?。?）制造筒體、封頭、人孔接管、用16MnR鋼板符合GB6654-1996及第二次改造通知單的規(guī)定，人孔法蘭蓋用鋼板正火狀態(tài)供貨。帯頸對焊法蘭、接管用16MnR應(yīng)符合JB4726-2000，殼體用16MnR鋼板應(yīng)逐張

52、進行沖擊試驗，方法按照GB/T229的規(guī)定，三個試樣的平均值大于等于54J。</p><p>　?。?）設(shè)備焊接工藝規(guī)程按照JB/T4709-2000，焊接工藝評定按照JB4708-2000.所有角接接頭的焊接表面須打磨圓滑過渡。</p><p>　?。?）設(shè)備中每條A、B類焊接接頭應(yīng)進行100%射線檢測，按照JB/T4730.2-2005的規(guī)定，二級合格。所用D類焊劑接頭、DN<2

53、50的接管與法蘭的B類焊接接頭及所有與承壓件相焊接的角接接頭，應(yīng)進行100%表面磁粉檢測，按照JB/T4730.4-2005的規(guī)定，一級合格。</p><p>　　（5）設(shè)備應(yīng)進行整體焊后消除應(yīng)力熱處理，熱處理后不得在設(shè)備本體上進行施焊。</p><p>　?。?)最終熱處理后，對設(shè)備中A。B、D類焊接接頭進行硬度檢測，其硬度應(yīng)小于等于200HB。檢測數(shù)量按照每條A、D類焊接接頭測一組，每

54、條B</p><p>　　類焊接接頭每隔120度測一組，每組包括母材、熱影響區(qū)和焊縫各一處。</p><p>　　(7）未注明角接接頭焊腳高度均等于兩相焊件中之較薄件的厚度，且須為連續(xù)焊。</p><p>　?。?)設(shè)備制造完畢后進行水壓試驗。水壓試驗應(yīng)力見技術(shù)要求表。水壓試驗合格后應(yīng)將積水排凈吹干。</p><p>　　(9）水壓試驗合格后

55、，應(yīng)進行氣密性試驗，試驗應(yīng)力見技術(shù)特性表。</p><p>　?。?0)設(shè)備制造完畢后除銹涂鐵紅醇酸底漆一遍，再涂銀粉醇酸清漆一遍，沿罐體水平中心線用紅漆刷一道紅色色帶，寬度為150mm，在筒體兩側(cè)的重心處用紅色油漆噴印重新標志，應(yīng)在重心標志上方噴印LPG字樣，重心標志的左側(cè)噴應(yīng)嚴禁煙火字樣，右側(cè)噴應(yīng)禁止施焊的字樣，標志、字樣高度不得小于200mm。</p><p>　　(11)設(shè)備的油漆

56、、包裝、運輸按照JB/T4711-2003《壓力容器涂覆與運輸包裝》的規(guī)定。</p><p>　　(12)本儲罐安裝時，其縱軸應(yīng)向排污方向傾斜千分之三。</p><p>　　(13)固定支座的連接采用一個螺母擰緊；活動支座用兩個螺母，第一個螺母不擰緊，與支座的距離為1至3毫米，用第二個螺母鎖緊。</p><p>　　(14)本儲罐必須在有遮陽和水噴淋裝置的條件下適用

57、。</p><p>　　1.4儲氣罐的結(jié)構(gòu)分析</p><p><b>　　儲氣罐的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　儲氣罐是一個承受內(nèi)壓的鋼制焊接壓力容器。在規(guī)定的使用溫度和對應(yīng)的工作壓力下，應(yīng)保證安全可靠，罐體的基本結(jié)構(gòu)部件應(yīng)包括人孔、封頭、筒體、法蘭、支座。</p><p>　　1.4.1筒體結(jié)構(gòu)分析</p&

58、gt;<p>　　筒體材料為16MnR,公稱內(nèi)徑為2600mm，長度的6500mm.名義壁厚為18mm。整個筒體是用3個筒節(jié)組對拼焊而成，這時的簡體有縱環(huán)焊縫。，縱焊縫采用埋弧焊方式焊接。查相關(guān)標準，焊縫形式采用Y形。其筒節(jié)間環(huán)焊縫亦可采用U形焊縫。應(yīng)合理設(shè)計筒節(jié)坡口形式及尺寸。設(shè)計焊縫的相對位置。</p><p><b>　　二，筒體材料</b></p><

59、;p>　　對受內(nèi)壓的筒體，由于其工作介質(zhì)為液化石油氣，考慮其腐蝕性以及易燃易爆，選擇16MnR作為材料。</p><p>　　三．筒體具體制造工藝</p><p>　　1.材料的進廠入庫檢測 </p><p>　　筒體結(jié)構(gòu)材料16MnR，按技術(shù)要求符合GB6654-1996及第二次改造通知單的規(guī)定驗收合格后，應(yīng)按企業(yè)標準入庫存放。</p><

60、;p>　　1.1結(jié)構(gòu)材料預(yù)處理</p><p>　　鋼材進入車間加工之前進行表面預(yù)處理，是金屬結(jié)構(gòu)制造中最重要的首要工序?？稍鰪娧b備耐腐蝕能力延長其使用壽命。</p><p><b>　　預(yù)處理工藝</b></p><p><b>　　1， 鋼板表面凈化</b></p><p>　　鋼板的表面

61、凈化是鋼板預(yù)處理一個步驟，運用特定的方法或設(shè)備祛除表面的油污、鐵銹、雜質(zhì)、氧化皮等。表面凈化的方法大體分兩類：機械法和化學(xué)法?；瘜W(xué)法主要有酸洗、堿洗、鹽洗等。機械法主要有砂輪打磨、噴沙、噴丸處理。本鋼板選用噴沙作為表面凈化的處理方式，除去鐵銹和氧化皮。用噴砂法做表面凈化，所得鋼板質(zhì)量好，且效率高，但是，粉塵太大，所以一般都是在密閉的噴砂室里進行操作。需要注意的是，近年來鋼板出廠時，大都會噴一層防護漆，來避免它的腐蝕，防護漆不影響以后的加

62、工和焊接，此時，表面凈化這一工序就可省略。</p><p><b>　　矯形</b></p><p>　　鋼材在軋制、運輸、裝卸和堆放過程中，由于自重、支承不當或裝卸條件不良及其他原因，可能會產(chǎn)生彎曲、扭曲、翹曲、波浪變形及表面不平等變形。當這些變形超過一定程度時，會給尺寸的度量、劃線、剪裁及其他加工帶來困難，而且會影響到成形后零件的尺寸和幾何形狀的精度，從而又會影響

63、到裝配、焊接和整個產(chǎn)品的質(zhì)量。所以在劃線下料前應(yīng)予以矯形。鋼材在加工過程中，也會由于受力不均等工藝原因和其他原因而使工件產(chǎn)生變形，為不影響下道工序的加工和確保加工質(zhì)量，也需進行矯形。另外，在裝配一焊接之后，工件也會因焊接等原因，產(chǎn)生某些變形，亦需矯形，此為成品矯形。矯形就是使鋼材或工件在外力作用下產(chǎn)生與原來變形相反的塑性變形，以消除彎曲、扭曲、皺折、不平等現(xiàn)象，從而獲得正確形狀的過程。矯形的實質(zhì)就是將被拉長的纖維縮短或?qū)⒖s短的纖維拉長，

64、以恢復(fù)原狀，或是使其他部分的纖維也拉長或縮短，產(chǎn)生與局部纖維相同的變形。從而達到矯形的目的。</p><p>　　矯形的方法按操作方法的不同，可分為手工矯形、機械矯形和火焰矯形三種。本設(shè)計采用多輥矯平機進行機械矯形。多輥矯板機矯平鋼板，是使板料通過矯板機的上下兩列輥子之間，在輥子壓力的作用下，受到多次反復(fù)彎曲，整個鋼板得到均勻的拉長，使多種原始曲率逐步趨向一致變?yōu)閱我?，并不斷減小，最終得到矯平。</p>

65、;<p>　　此處采用GYX-3M鋼材預(yù)處理裝置。利用拋丸機械除銹的先進大型機械設(shè)備，鋼材經(jīng)此處理，并經(jīng)噴保護底漆，烘干處理等工序后，即可保證鋼材在生產(chǎn)和使用過程中不在生銹，有不影響機械加工和焊接質(zhì)量。 </p><p><b>　　2， 矯形</b></p><p>　　鋼材在軋制、運輸、裝卸和堆放過程中，由于自重、支承不當或裝卸條件不良及其他原因

66、，可能會產(chǎn)生彎曲、扭曲、翹曲、波浪變形及表面不平等變形。當這些變形超過一定程度時，會給尺寸的度量、劃線、剪裁及其他加工帶來困難，而且會影響到成形后零件的尺寸和幾何形狀的精度，從而又會影響到裝配、焊接和整個產(chǎn)品的質(zhì)量。所以在劃線下料前應(yīng)予以矯形。鋼材在加工過程中，也會由于受力不均等工藝原因和其他原因而使工件產(chǎn)生變形，為不影響下道工序的加工和確保加工質(zhì)量，也需進行矯形。另外，在裝配一焊接之后，工件也會因焊接等原因，產(chǎn)生某些變形，亦需矯形，此

67、為成品矯形。矯形就是使鋼材或工仵在外力作用下產(chǎn)生與原來變形相反的塑性變形，以消除彎曲、扭曲、皺折、不平等現(xiàn)象，從而獲得正確形狀的過程。矯形的實質(zhì)就是將被拉長的纖維縮短或?qū)⒖s短的纖維拉長，以恢復(fù)原狀，或是使其他部分的纖維也拉長或縮短，產(chǎn)生與局部纖維相同的變形。從而達到矯形的目的。</p><p>　　矯形的方法按操作方法的不同，可分為手工矯形、機械矯形和火焰矯形三種。本設(shè)計采用多輥矯平機進行機械矯形。多輥矯板機矯平

68、鋼板，是使板料通過矯板機的上下兩列輥子之間，在輥子壓力的作用下，受到多次反復(fù)彎曲，整個鋼板得到均勻的拉長，使多種原始曲率逐步趨向一致變?yōu)閱我唬⒉粩鄿p小，最終得到矯平。下圖為多輥式矯平機的工作原理圖。</p><p>　　本設(shè)計中，鋼材16MnR，板厚為18mm。選用九輥矯正機，其參數(shù)情況見下表</p><p><b>　　矯正機參數(shù)表</b></p>

69、<p>　　應(yīng)注意的是，不是所有的鋼板都能一次矯平，是否容易矯平除與矯平機有關(guān)外，還與其本身的性質(zhì)和厚度有關(guān)。</p><p>　　2. 放樣，劃線與號料</p><p>　　放樣，劃線與號料是決定焊接坯料形狀與尺寸公差的重要工藝，也是焊接過程中主要的質(zhì)量控制點之一。</p><p>　　放樣是在制造金屬結(jié)構(gòu)之前，按照設(shè)計圖樣，在放樣平臺上用1：1的比例尺

70、寸，劃出結(jié)構(gòu)或者零件的圖形和平面展開尺寸。號料和劃線采用劃針或者磨尖的石筆、粉線作線。</p><p>　　三部分操作內(nèi)容和步驟：放樣，展開、制作樣桿樣板、在鋼材上進行號料。號料尺寸公差是反映鋼板的劃線、號料</p><p>　　劃線和號料就是根據(jù)施工圖樣及工藝上的要求，正確地確定一個欲加工零件的配料尺寸和形狀，并用劃線的方法在鋼材上號料，同時標注上必要的加工符號及其他必要內(nèi)容，用以指導(dǎo)以

71、后各道工序的加工。它直接決定著零件的尺寸和幾何形狀的精度，而且對以后的裝配和焊接工序也有很大的影響。</p><p>　　總體來看，劃線和號料大致可以分為以下整個劃線工序的最終允許公差，根據(jù)GB/T 9019-2001，壓力容器公稱直徑標準的規(guī)定，長×寬及其他外廓尺寸線為+lmm，超過一米的為L/lOOO，但不超過3mm;中心線、基準線為士0.5mm;正方形或長方形，其對角線Ll-L2之差<2mm

72、。應(yīng)注意的是，放樣展開最后獲得的尺寸是零件的設(shè)計尺寸或者說是零件加工后應(yīng)得的尺寸，而樣板是用來號料的，其外部尺寸應(yīng)該是零件加工前坯料尺寸，這兩者是不一樣的。零件的坯料尺寸是由零件展開尺寸、工藝余量和加工余量三部分組成的。</p><p>　　工藝余量是零件加工過程中由于工藝條件和工藝因素的影響而造成的尺寸變化和偏差。在焊接結(jié)構(gòu)制造中，主要是焊接收縮量和成型后的修邊余量。本設(shè)計中，16MnR板厚18mm。</

73、p><p>　　焊縫橫向收縮余量為2.1-- 2.6mm.(參照過程設(shè)備制造與檢測-表6-26）。</p><p>　　縱向收縮余量為0.15-0.3mm。 (參照過程設(shè)備制造與檢測-表6-27)。</p><p><b>　　加工余量</b></p><p>　　加工余量主要包含切割余量，邊緣加工余量兩項。氣割時會產(chǎn)生

74、一定寬度的割縫，但是當沿外側(cè)切割時可不考慮工藝余量。切割后尚需進行邊緣機械加工，留3 mm的加工余量，號料劃線公差圖如下圖所示。</p><p><b>　　2.1筒節(jié)下料</b></p><p>　　筒節(jié)的劃線是在鋼板上劃出展開圖。筒節(jié)的展開計算比較簡單，即以筒節(jié)的平均直徑為基準。由于鋼板在卷板機上彎卷是受輥子的碾壓，厚度會減薄，長度會伸長。因此，下料尺寸應(yīng)比計算出

75、來的尺寸短一些。</p><p>　　筒節(jié)展開長按下式計算：</p><p>　　L=πDm-ΔL=π(Di+S)-ΔL1+ΔL2+ΔL3</p><p>　　式中， L—筒節(jié)展開式，mm</p><p>　　Dm —筒節(jié)平均直徑，mm</p><p>　　Di——筒節(jié)內(nèi)徑，mm</p><p>

76、;<b>　　S—板厚，mm</b></p><p>　　ΔL1—鋼板伸長量，mm</p><p>　　ΔL2—鋼板加工余量，mm</p><p>　　ΔL3—焊縫橫向收縮余量, mm</p><p><b>　　通常</b></p><p>　　ΔL= (1-K)πDm&l

77、t;/p><p>　　K—修正系數(shù)，K=0.9931-0.9960</p><p>　　綜合考慮ΔL2 取5mm </p><p>　　所以將數(shù)據(jù)帶入公式可得：</p><p><b>　　L=8204m</b></p><p>　　由于整個筒體是用3個筒節(jié)組對拼焊而成，因此筒節(jié)下料單個鋼板的長度

78、為：</p><p>　　具體尺寸為（長x寬×高）：8204x2170x 18mm</p><p>　　筒節(jié)鋼板的下料選擇機械剪切下料。常用的機械剪切下料多采用圓板剪和龍門剪板機，而以龍門剪板機的應(yīng)用最為廣泛，通常只能做直線剪切。 本次選擇的剪板機的型號為：Q11-50 x3200型</p><p>　　Q11-50x3200型剪板機 參數(shù)</p&

79、gt;<p><b>　　3，簡體的卷制成形</b></p><p>　　筒節(jié)的彎卷成型是用鋼板，在卷板機上彎卷而成的。根據(jù)鋼板的材質(zhì)，厚度彎曲半徑，卷板機的形式和能力，在實際彎卷過程中分為冷卷和熱卷。</p><p>　　本設(shè)計中鋼板為18mm厚的16MnR。</p><p>　　根據(jù)： ε=δ/2Rm (1-Rm/Ro)

80、×100% (單向拉伸）</p><p>　　式中 ε —— 彎卷變形率 ，100%;</p><p>　　δ —— 鋼板名義厚度，mm;</p><p>　　Rm —— 筒節(jié)中性層半徑，mm;</p><p>　　Ro —— 鋼板彎曲前的中性層半徑，mm </p><p>　　代入數(shù)值計算

81、的ε=0.69%<3%（16MnR單向拉伸是的臨界變形率）</p><p>　　故此處選擇冷卷，卷制成形通常在三輥筒或四輥筒卷板機上進行的。</p><p>　　所選卷板機型號為：CDWII-(數(shù)控制上調(diào)式)40x4000。</p><p>　　對稱式三輥卷板機CDWII 參數(shù) </p><p>　　根據(jù)

82、 Dmin=d1+(0.15-0.20)d1</p><p>　　式中 d1 —— 卷板機的上輥直徑</p><p>　　計算得 Dmin=600mm<2600mm</p><p>　　故可知所選卷板機滿足要求。</p><p>　　鋼板在卷板機上卷制時，鋼板的兩端總有一段長

83、為a的直邊無法卷制，其長度取決與兩下輥的中心距。為消除此剩余直邊，在鋼板卷圓錢應(yīng)作板邊預(yù)彎曲。通常采用水壓機在專用模具上預(yù)彎。</p><p>　　4，筒節(jié)坡口加工與焊接</p><p>　　焊接接頭坡口形狀和幾何尺寸的設(shè)計，應(yīng)遵循以下原則：</p><p>　　(1)保證焊接質(zhì)量(2)坡口加工簡易(3)便于焊接加工(4)節(jié)省焊接材料</p><

84、p>　　按焊接技術(shù)要求加工坡口，坡口兩側(cè)30mm范圍內(nèi)清理污物，然后按焊接工藝施焊；</p><p>　　4,1.1簡體縱焊縫坡口加工</p><p>　　簡體是由鋼板卷制而成，其邊緣部分由于變形和冷作硬化作用其性能已發(fā)生變化，不能滿足設(shè)計要求，應(yīng)此需將此區(qū)域除去。筒節(jié)卷制成形后，按圖樣規(guī)定的筒體名義直徑測量簡節(jié)的實際周長，并劃二次線，割去余量后按焊接工藝要求加工坡口。</p&

85、gt;<p>　　簡體的縱縫的焊接采用埋弧焊，根據(jù)埋弧焊坡口加工要求其坡口形式為V</p><p>　　形坡口，具體尺寸如下：</p><p><b>　　縱縫對接坡口</b></p><p>　　根據(jù)具體尺寸，可選擇氧氣切割加工坡口，氧氣切割的加工方法具有設(shè)備簡單投資費用少，操作靈活方便的一系列特點，切割質(zhì)量好。</p&g

86、t;<p>　　4,1.2簡體環(huán)焊縫坡口</p><p>　　壓力容器筒身環(huán)焊縫坡口形式，取決于其壁厚及所選用的焊接工藝方法。對于薄壁容器，殼體環(huán)焊縫多采用V形坡口；而對于厚壁容器殼體環(huán)焊縫，為了減少焊縫的橫截面，通常采用U形坡口。對于此次所設(shè)計的容器，屬于厚壁型。其環(huán)焊縫包括簡節(jié)對接焊縫和簡體與封頭的對接焊縫，都采用相同的坡口形式。如下圖：</p><p><b>

87、;　　環(huán)焊縫坡口示意圖</b></p><p>　　該類型坡口也可采用氣割工藝加工，氣割加工幣機械方法加工效率高，周期短，且不需要投資高的機床設(shè)備。U形坡口的下部有圓弧段在具體加工過程中，鐵的氧化反應(yīng)不能像一般氣割時那樣垂直向下，當達到一定深度后應(yīng)轉(zhuǎn)向側(cè)面方向。為此需要多割炬同時加工，如可使用三割炬U型坡口板自動切割機。</p><p><b>　　4,1.3 焊接&

88、lt;/b></p><p>　　此處焊接采用埋弧自動焊，焊機型號（MZA-1000）按技術(shù)要求中對焊接工藝要求施焊，并進行焊后熱處理。</p><p><b>　　具體參數(shù)確定：</b></p><p><b>　　a 焊接電流</b></p><p>　　根據(jù) H=KmI&l

89、t;/p><p>　　式中 H —— 焊縫熔深，mm</p><p>　　I —— 焊接電流， A</p><p>　　Km —— 系數(shù)， mm/A </p><p>　　Km 根據(jù)設(shè)計中具體條件取1.25×10-2 mm/A </p><p><b>　　b 電弧電壓</b

90、></p><p>　　電壓與電弧長度成正比，且隨電弧電壓增高焊縫寬深顯著增大而熔深與余高略有減小。</p><p><b>　　c 焊縫速度</b></p><p>　　對熔深與熔寬均有影響。</p><p><b>　　最終參數(shù)確定如下</b></p><p>&

91、lt;b>　　5，校圓</b></p><p>　　筒體要求最大與最小直徑差e以及棱角度E最小值以及對口錯邊量b不得超過以下要求。</p><p>　　a.棱角度 E≦δ/10+2mm,且≦5mm</p><p><b>　　E=3.8mm</b></p><p>　　用弦長為1/6Dn，且不小于3

92、00mm的內(nèi)樣板或外樣板檢查 如下圖示</p><p>　　b.最大與最小直徑差 e</p><p>　　e 應(yīng)不大于即全面直徑的1%，且不大于25mm，有開孔補強時應(yīng)離補強圈邊緣100mm以外的位置測量 此處 e=25mm</p><p><b>　　如下圖所表示</b></p><p>　　c. 對口錯邊量 b &

93、lt;/p><p>　　厚度相同的單層鋼板縱焊縫的對口錯邊量b≦10%δ且不大于3mm </p><p>　　b=10%×18mm=1.8mm 如下圖所表示</p><p><b>　　6，檢測</b></p><p>　　按技術(shù)要求中探傷工藝對A,B類焊縫進行100%RT檢測，按照JB/T4730.2-200

94、5的規(guī)定，二級合格。</p><p><b>　　7，組對</b></p><p>　　按筒體布板圖要求組對各節(jié)筒節(jié)，定位焊要求同4；筒體B類焊縫組對錯邊量b， 棱角度E ；筒體直線度應(yīng)符合相關(guān)要求。</p><p>　　a. 對錯邊量 b≦10%δ+1(δ>10mm)</p><p><b>　　b=2

95、.8mm</b></p><p><b>　　如下圖所表示</b></p><p>　　b. 棱角度 E≦δ/10+2mm,且≦5mm</p><p><b>　　E=3.8mm</b></p><p>　　用長度不小于300mm的檢查尺檢查。如下圖所表示</p>&l

96、t;p>　　c. 筒體直線度ΔW</p><p>　　筒體長度≦20000mm時，ΔW≦2L/1000且不大于20mm</p><p>　　本設(shè)計中L=6500mm 計算得 ΔW≦13mm</p><p><b>　　8，焊接</b></p><p>　　此處焊接采用埋弧自動焊，焊機型號（MZA-1000）按技術(shù)要

97、求中對焊接工藝要求施焊，并進行焊后熱處理。</p><p><b>　　最終參數(shù)確定如下</b></p><p><b>　　9，檢測</b></p><p>　　按技術(shù)要求中探傷工藝對A.B類焊縫進行100%RT檢測，按照JB/T4730.2-2005的規(guī)定，二級合格。</p><p><b

98、>　　四，心得體會</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計，我學(xué)到了很多，對過程設(shè)備制造與檢測，特別是制造方面的工藝設(shè)計認識進一步加深。雖然說對于這門課程自己還有許多不，是太多要學(xué)習(xí)和提高的方面，但通過此次課設(shè)中*老師得悉心指導(dǎo)和與同學(xué)們得協(xié)作交流真正感受到了這門課程魅力。</p><p>　　學(xué)習(xí)到了如何把書本中學(xué)習(xí)到得理論知識，應(yīng)用到實際的過程設(shè)備制造與檢測中去

99、。真正感受到了理論與實際，課堂與工廠間的距離。</p><p>　　在此再感謝*老師的教誨，指出了課設(shè)中的不足，與錯誤。通過這一次的洗禮，我相信自己在以后的課程設(shè)計吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，一定會做出更好課程設(shè)計！</p><p>　　參考文獻資料：《過程裝備制造與檢測》</p><p>　　《壓力容器設(shè)計指導(dǎo)手冊》</p><p>　　《最新壓力容器優(yōu)