ay450m3 氮气缓冲罐焊接工艺设计毕业论文.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流ay450m3 氮气缓冲罐焊接工艺设计 毕业论文.精品文档.目录摘要I1.绪论12.氮气缓冲罐结构设计22.1设计条件22.2设计文件2 2.2.1设计压力2 2.2.2设计温度4 2.2.3介质性质42.2.4材料的选择5 2.2.5焊接接头系数92.3零部件的设计11 2.3.1筒体设计11 2.3.2封头的设计132.3.3开孔补强142.3.4法兰152.3.5人孔172.3.6支座192.3.7吊耳212.4设计小结223氮气缓冲罐的制造工艺设计.23 3.1氮气缓冲罐制造工艺流程图23 3.2筒节的制造工艺24 3.2.1备料24
2、 3.2.2焊接坡口加工243.2.3筒节卷制成形24 3.2.4组焊纵缝253.3封头的制造工艺25 3.3.1备料25 3.3.2封头的压制成形253.3.3焊接破口的加工26 2.3.4组焊环缝263.4外观、无损检测263.5水压试验273.6表面处理、油漆包装274.焊接工艺部分284.1 的焊接性分析284.2焊接工艺制定294.2.1焊接方法的选择294.2.2焊接材料的选择294.2.3焊接工艺参数的确定304.3焊接工艺试验304.3.1试验304.3.2试验结果分析304.3.3无损检验30总结31参考文献32致谢33附录1附录21绪论随着全球经济一体化的发展和我国即将加入
3、世界贸易组织,我国必须大力增加化工储备资源,以减少国际动荡对我国经济的影响。由于国家战略储备的需要,一些先进,高效的焊接设备和工艺的采用,我国将发展各型缓冲罐,来增加安全性能。正是由于这些先进、高效的焊接设备和工艺的采用,使氮气缓冲罐制造技术有了很大的提高和发展,由于一些先进的焊接,高效的焊接设备和工艺的采用,使氮气缓冲罐焊接制造技术有了较大的发展和提高,焊条电弧焊的比例逐渐减少,埋弧自动焊,氩弧焊,二氧化碳气体保护焊 ,混合气体保护焊 ,等离子焊,真空电子束焊等先进技术以大量应用。我国氮气缓冲罐焊接技术的现状:传统的焊条电弧焊由于焊接施工投入人员多,劳动强度大效率底,工期长等缺陷逐渐被机械化
4、,自动化程度高的焊接方法代替。特别在立式缓冲罐中应用二氧化碳气体保护自动立焊和埋弧自动横焊技术进行焊接施工是一种先进的焊接技术 。近年来我国有研究出NBC逆变式焊接电源,进一步提高弧焊特性。随着我国容焊用焊丝和焊剂生产工艺的改进,埋弧焊也越来越多的应用于现场焊接施工中。2.氮气缓冲罐结构设计2.1设计条件。该容器用于室内;工作压力为:2MPa;工作温度为:常温;承装介质为:氮气;设计使用寿命20年。2.2设计文件压力容器的设计文件包括强度计算、结构设计、施工图和零件图制作。必要时还应包括安装、使用说明书、应力分析报告等。制造工艺设计的其主要内容包括:筒体和封头、接管、法兰等零件的制作工艺流程;
5、整体装配工艺;筒体和封头纵环缝焊接工艺设计;接管与法兰焊接工艺设计;按管与筒体、封头焊接工艺设计。2.2.1设计压力由设计条件可知氮气缓冲罐的工作压力P0=2MPa,根据P0、缓冲罐的类型及表2.1确定设计压力。根据使用条件,系统中装有安全阀,所以设计压力为:Pc=1.10P0=21.10=2.2MPa,最终设计压力取为Pc=2.2Mpa。表2.1 设计压力的选取1类型设计压力内压容器无安全泄放装置1.0-1.10倍的工作压力装有安全阀不低于(等于或梢大于)安全阀开启压力(安全阀开启压力取1.05-1.10倍工作压力)装有爆破片取爆破片设计压力加制造范围上限出口管线上装有安全阀低于安全阀的开启
6、压力加上流体从容器流至安全阀处的压力降容器位于泵进口侧,且无安全泄放装置时取无安全泄放装置时的设计压力,且以0.1MPa外压进行校核容器位于泵出口侧。且无安全泄放装置时取下列3者取大值:泵的正常入口压力加1.2倍泵的正常工作扬程泵的最大入口压力加泵的正常工作扬程泵的正常人口压力加关闭扬程(即泵出口全关闭时的扬程)容器位于压缩机进口侧,且无安全泄放装置时取无安全泄放装置时的设计压力,且以0.1MPa,外压进行校核 表2.1续容器位于压缩机出口侧,且无安全泄放装置时取压缩机出口压力真空容器无夹套真空容器有安全泄放装置设计压力取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa 两者中的小值无安全泄放装置设计压
7、力取0.1MPa夹套内为内压的带夹套真空容器容器(真空)没计外压力按无夹套真空容器规定选取夹套(内压)没计内压力按内压容器规定选取夹套内为真空的带夹套真空容器容器(内压)没计内压力按内压容器规定选取夹套真空)设计外压力按无夹套真空容器规定选取外压容器一 般设计外压力取不小于在正常工作情况下可能产生的最大内外压力差在规定的允装系数范围内,常温下盛装液化石油气或混合液化石油气(指丙烯与丙烷或丙烯、丙烷与丁烯等的混合物)的容器介质50C的饱和蒸气压力低于异丁烷50C的饱和蒸气压力时(如丁烷、丁烯、丁二烯)0.79Mpa介质50的饱和蒸气压力高于异丁烷50C的饱和蒸气压力时(如液态丙烷)1.77Mpa
8、介质50C的饱和蒸气压力高于内烷50C的饱和蒸气压力时(如液态丙烯)2.16Mpa两侧受压的压力容器元件一般应以两侧的设计压力分别作为该元件的设计压力。当有可靠措施确保两侧同时受压时,可取两侧最大庄力差作为设计压力注:容器的计算外压力应为设计外压力加上夹套内的设计内压力,且必须校核在夹套试验压力外压)下的稳定性。 容器的计算内压力应为设计内压力加0.1Mpa,且必须校核在夹套试验压力(外压)下的稳定性。对盛装液化石油气的压力容器,如设训单位能根据其安装地区的最高气温条件(不是极端气温值)提供可靠的设计温度时,则可按介质在该设计温度卜的饱和蒸气压来确定工作压力及设计压力,但必须事先经过设计单位总
9、技术负责人批准,并报送省级主管部门和同级劳动部门锅炉压力容器安全监察机构备案。 对容积大于或等于100的盛装液化石油气储存类压力容器,可由设计确定设计温度(但不得低于40C),并根据与设计混度对应的介质饱和蒸气压确定设计压力。 规定的充坡系数一般取0.9,容积经实际测定者可取大于0. 9 ,但不得大0.95。氮气缓冲罐类型为内压容器且装有安全阀,从上表可知设计压力不低于(等于或梢大于)安全阀开启压力(安全阀开启压力取1.05-1.10倍工作压力),即设计压力取2.3Mpa2.2.2设计温度设计温度指容器在正常下作过程中,在相应的设计压力下,设定的受压元件的金属温度(沿元件金属截面厚度的温度平均
10、值),即铭牌上的设计温度,用t表示。该氮气缓冲罐的工作温度为常温,根据工作温度选取设计温度,见表2.2。表2.2 设计温度的选取1介质工作温度T设计温度T20C介质最低工作温度介质工作温度减010C20CT15C介质最低工作温度介质工作温度减510CT15C介质最高工作温度介质工作温度加1530C注:当最高(低)工作温度不明确时,按表中的规定确定。该缓冲罐已知条件中工作温度没有明确最高工作温度,按表2.3,应按II进行选择,所以设计温度应为25+1530=4055,这儿我们选中间值,确定设计温度为50。2.2.3介质性质压力容器的内部总是有一定量呈气态或液态或气液混合的介质,而这些介质的性质成
11、为压力容器设计需要考虑的重要因素之一。认识和了解介质的性质,对合理的选用材料、保证容器的安全可靠性是十分重要的。1. 物理性质 氮气在常况下是一种无色无味无嗅的气体,且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%。2.腐蚀性4介质的腐蚀性是压力容器设计要考虑的重要因素。在役压力容器的破坏,在很多情况下是由于腐蚀后在其他因素的作用下发生的。因此,了解腐蚀的类型、机理和腐蚀的方法是很有必要的。3.毒性5 介质为氮气,因此无毒。4.易燃易爆性5 介质的成分为氮气,因此易燃易爆性无。2.2.4材料的选择压力容器用材料的质量及规格,应符合相应的国家标准、行业标准的规定。压力容器材料的生产经国家安全监察机构认可
12、批准。压力容器选材除应考虑力学性能和弯曲性能外,还应考虑与介质的相容性。压力容器专用钢材的磷含量(熔炼分析,下同)不应大于0.030%,硫含量不应大于0.020%。压力容器常用材料Q235B、20R、16MnR、15CrMoR、0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti钢的常温力学性能(表2.3、表2.4、表2.5)表2.3 碳素钢的常温力学性能2钢号标准截面尺寸/mm/MPa/MPa/%Akv/JQ235B热轧4413003799(10)GB/T700-88375-4602252527(20)20RGB6654-966-16400-5202452516-3623536-6022560-10039
13、0-51020524表2.4 低合金钢常温力学性能2钢种技术标准规格/mm拉伸试验冲击试验冷弯试验硬度HB抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率/%温度/CAkv(z横向)/Jb=2a18016MnRGB6654-966-16510-64034521031d=2a16-36490-620325d=3a36-60470-60030560-100460-59028520100-120450-58027515CrMoRGB6654-966-60450-590295192031d=3a60-10027518表2.5 不锈钢的力学性能2钢号项目热处理制度/%0Cr18Ni91080-1130水冷4901
14、9645601080-1130水冷539-696221-40251-7166.5-77.50Cr18Ni9Ti常温力学性能1100-1150水冷53919645501100水冷540-706201-38248.8-6959.5-81 钢的高温力学性能在不同温度下的许用应力见(表2.6、表2.7、表2.8)表2.6 碳素钢高温力学性能3钢号标准公称厚度mm在下列温度()下的许用应力,MPa注20100150200250300350400Q235BGB9123-4113113113105948677-GB32744.5-16113113113105948677-16-401131131079991
15、8375-20RGB66546-16133132123110101928616-3613312611610495867936-6013311911010192837760-10012811010392847771钢号标准公称厚度mm在下列温度()下的许用应力,MPa注425450475500525550575600Q235BGB9123-4-GB32744.5-16-16-40-20RGB66546-16836141-16-36786141-36-60756141-60-100686141-表2.7 低合金钢高温力学性能3钢号锻件标准公称厚度mm在下列温度()下的许用应力,MPa注201001
16、5020025030035040016MnRGB66546-1617017017017015614413412516-3616316316315914713412511936-6015715715715013812511610915CrMoRGB66546-6022015615015015013412511860-100275110110钢号锻件标准公称厚度mm在下列温度()下的许用应力,MPa注42545047550052555057560016MnRGB66546-16936643-16-36936673-36-60936643-15CrMoRGB66546-601151121108885
17、73-60-100104104103885837-表2.8 不锈钢高温力学性能3钢号标准公称厚度mm在下列温度()下的许用应力,MPa注201001502002503003504004254500Cr18Ni9JB47282001371371371301221141111071051032)137114103969085827978760Cr18Ni9TiJB47282001371371371301221141111081061052)表2.8(续)13711410396908582807978钢号标准公称厚度mm在下列温度()下的许用应力,MPa注4755005255505756006256
18、506757000Cr18Ni9JB472820010110089917964524232272)757473716762524232270Cr18Ni9TiJB4728200104103101835844332518132)77767574584433251813钢的腐蚀数据(表2.9、表2.10、表2.11)表2.9碳素钢腐蚀数据4介质浓度%温度,25 50 80 100N2湿0-100 表2.10 低合金钢腐蚀数据4介质浓度%温度,25 50 80 100N2湿0-100 表2.11 奥氏体不锈钢腐蚀数据4介质浓度%温度,25 50 80 100N2湿0-100 注:耐腐蚀性金属的耐蚀性
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