陕西科技大学过程装备与控制工程过程装备与检测课程设计3ftsg.docx
《陕西科技大学过程装备与控制工程过程装备与检测课程设计3ftsg.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《陕西科技大学过程装备与控制工程过程装备与检测课程设计3ftsg.docx(82页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、高压氮气气储罐的的焊接工工艺一,设计计背景储罐作为为储存设设备,主主要是指指用于储储存或盛盛装气体体、液体体、液化化气体等等介质的的设备,在在化工、石石油、能能源、轻轻工、环环保、制制药及食食品等行行业得到到广泛应应用,如如本设计计中的高高压氮气气储罐,储储罐的结结构形式式主要有有卧式储储罐、立立式储罐罐和球形形储罐,本本设计中中采用立立式储罐罐。二,材料料选择对受内压压的筒体体,由于于其工作作介质为为氮气,考考虑其腐腐蚀性小小,再综综合其经经济效益益考虑,选选择166MnRR作为材材料。元素CSiMnSPCrNi质量分数数(%)0.1660.3661.5330.01150.0.140.000
2、30.000616MnnR材料料性能分分析:16Mnn钢的基基体组织织为铁素素体+珠珠光体,是是低合金金高强钢钢中应用用最广泛泛的钢,有有比较成成熟的经经验,屈屈服强度度为29943433MPaa,基本本属于热热轧的低低合金钢钢,其综综合性能能、焊接接性及加加工工艺艺性能均均优于普普通碳素素钢,且且质量稳稳定,其其使用温温度在-404500范围内内,166Mn钢钢作为低低温压力力容器时时,为改改善低温温性能,可可以在正正火处理理后使用用。166Mn钢钢是在低低碳钢的的基础上上加入了了少量合合金,其其加工性性能与低低碳钢相相似,具具有较好好的塑性性和焊接接性。由由于加入入了少量量合金元元素,其其
3、强度增增加,淬淬硬倾向向比低碳碳钢大,所所以在较较低温度度下或刚刚性大、壁壁厚结构构的焊接接时,需需要考虑虑采取预预热措施施,预防防冷裂纹纹的产生生,本设设计中板板厚622mm,均预热热10001550。由过程程设备设设计单单层圆筒筒厚度计计算公式式得其厚厚度为554mmm,加上上钢板负负偏差以以及腐蚀蚀余量选选择厚度度为622mm,可可达到设设计要求求。三,技术术特性及及要求:3.1技技术特性性:高压氮气气储罐材材料166MnRR,工作作压力112.11MPaa,属于于第三类类压力容容器,设设计压力力13MMPa,工工作温度度-122.668,设计计温度770,腐蚀蚀裕度11.5mmm,焊焊
4、接接头头系数11.0,液液压试验验压力116.447MPPa(卧卧放),全全容积221.77m3,充装装系数11.0,安安全阀开开启压力力13MMPa3.2技技术要求求:1) 设备的施施工与验验收应符符合工工程建设设标准强强制性条条文中中的相关关规定2) 焊接采用用电弧焊焊,焊条条型号,低低合金钢钢之间EE50116,碳碳钢间EE430033) 焊接接头头的形式式及尺寸寸按图要要求,角角焊缝的的焊脚高高度为较较薄件的的厚度,法法兰的焊焊接按相相应的法法兰标准准规定,对对接接头头与角接接接头需需全焊透透,接管管焊缝成成形表面面均应圆圆滑过渡渡,不得得有裂纹纹、咬边边、及棱棱角.4) 壳体钢板板按
5、GBB66554-119966压力力容器钢钢板及及修改单单中正火火状态供供货,且且逐张进进行超声声检测,质质量标准准应不低低于JBB/T447300.3-20005中规规定的III级,壳壳体的AA类纵向向焊接接接头制备备产品焊焊接试板板,按容容规第第25条条进行材材料复验验,坡口口表面进进行1000磁磁粉检测测,并符符合JBB47330.44-20005中中规定的的I级5) 塔体直线线度允差差25mmm,安安装垂直直度允差差为255mm6) 裙座螺栓栓孔中心心圆直径径允差以以及任意意两孔弦弦长允差差均为22mm7) 壳体用钢钢板轧制制,逐张张进行-15夏比(V型缺缺口)冲冲击试验验(横向向),
6、三三个试样样冲击平平均值不不得低于于20JJ,允许许其中一一个试样样冲击功功小于平平均值,但但不得小小于144J8) 钢管应逐逐根按JJB/TT47330.33-20005中中I级为为合格9) 裙座筒体体与底封封头的焊焊接接头头必须采采用全焊焊透连续续焊,并并进行磁磁粉检测测,符合合JB/T47730.4-220055中I级级为合格格10) 设备压力力试验合合格后对对全部焊焊缝按JJB/TT47330.44-20005进进行磁粉粉检测,符符合I级级为合格格,复验验焊缝总总长的22011)热热处理后后,设备备本体不不得再行行施焊四,焊接接工艺设设计4.1 焊缝编编号及示示意图4.2 接管与与壳体
7、,封头的的焊接(11D,22D,33D)由GB1150-19998钢钢制压力力容器规规定,接接管,人人孔,凸凸缘,补补强圈等等与壳体体连的接接头。为为D类焊焊缝。由由此选择择焊缝类类型为DD类焊缝缝。 金属牌牌号及规规格:116MnnR 4.22.1 焊接方方法的选选择 手手工电弧弧焊的优优点焊接设设备价格格低。可以焊焊接多种种不同的的金属,包包括最常常用的金金属和合合金。在狭窄窄空间焊焊接的场场合,采采用手工工电弧焊焊比较方方便、实实用。对于同同样的焊焊接设备备,采用用不同的的电流设设置,获获得满足足使用要要求的焊焊缝。适合各各种位置置的焊接接。与气体体保护焊焊相比,不不易受到到风的影影响。
8、对焊接接金属的的最大厚厚度没有有限制在大多多数天气气情况下下都可以以进行焊焊接。 手手工电弧弧焊的缺缺点不适合合焊接厚厚度小于于1.55mm的的薄板。负载率率和总的的熔敷效效率一般般比送丝丝焊接方方法低,当当焊条消消耗完毕毕或需要要更换焊焊条时,焊焊接过程程也暂时时中断。并非整整根焊条条都可以以充分利利用,焊焊钳中被被夹持的的部分必必须丢弃弃,一般般要浪费费2550mmm长度度的焊条条。频繁地地更换焊焊条也增增加了焊焊接缺陷陷的产生生埋弧自动动焊的优优点是: 生产产效率高高。埋弧弧自动焊焊的生产产率可比比手工焊焊提高55100倍。因因为埋弧弧自动焊焊时焊丝丝上无药药皮,焊焊丝可很很长,并并能连
9、续续送进而而无需更更换焊条条。故可可采用大大电流焊焊接(比比手工焊焊大68倍),电电弧热量量大,焊焊丝熔化化快,熔熔深也大大,焊接接速度比比手工焊焊快的多多。板厚厚30毫毫米以下下的自动动焊可不不开坡口口,而且且焊接变变形小。焊剂层层对焊缝缝金属的的保护好好,所以以焊缝质质量好。节约钢钢材和电电能。钢钢板厚度度一般在在30毫毫米以下下时,埋埋弧自动动焊可不不开坡口口,这就就大大节节省了钢钢材,而而且由于于电弧被被焊剂保保护着,使使电弧的的热得到到充分利利用,从从而节省省了电能能;改善了了劳动条条件。除除减少劳劳动量之之外,由由于自动动焊时看看不到弧弧光,焊焊接过程程中发出出的气体体量少,这这对
10、保护护焊工眼眼睛和身身体健康康是很有有益。埋弧自动动焊的缺缺点是适适应能力力差,只只能在水水平位置置焊接长长直焊缝缝或大直直径的环环焊缝。综合考虑虑,由于于进行的的是双面面焊接,手手工电弧弧焊设备备简单,操操作方便便适合全全位焊接接的呢个个特点,因因而内面面采用手手工电弧弧焊。而而外面为为加大熔熔深,提提高生产产率,采采用埋弧弧焊。最最终确定定焊接方方法为:手工电电弧焊+埋弧焊焊4.2.2 坡坡口形式式由于焊接接厚度为为62mmm,因因而需要要开坡口口,由于于厚度比比较厚,若若开V型型坡口的的话,产产生叫大大的开口口,一方方面会浪浪费较多多的焊条条,而且且焊接费费时间,若若开U型型坡口的的话,
11、可可以减小小开口,而而且U型型坡口有有利于焊焊剂的流流入,同同时可以以减小焊焊接应力力,减少少裂纹的的产生。因因而最终终选择UU型坡口口,具体体的坡口口形式如如下图所所示:4.2.3 焊焊接姿势势:平焊焊4.2.4 焊焊接材料料的选择择 1)焊焊条的选选择:焊条条的选用用主要考考虑焊缝缝的使用用性和施施焊的工工艺性,焊焊条选择择的主要要原则有有以下几几点。(1) 根据被被焊金属属材料的的类型,选选择相应应焊条种种类的大大类。如如焊接母母材是普普通低合合金钢时时,选用用结构钢钢类型的的焊条。(2) 根据被被焊母材材的性能能,选用用与其性性能相同同的焊条条,或选选用熔敷敷金属与与母材化化学成分分类
12、型相相同的焊焊条,以以保证母母材性能能与焊缝缝相同。(3) 选择焊焊条时还还要考虑虑工艺方方面,主主要是操操作方便便,易获获得优良良的焊缝缝。(44) 从从价格考考虑,在在满足性性能及施施工要求求的前提提下,尽尽量选用用熔敷效效率高、价价格低的的焊条,从从而提高高生产率率,降低低成本。 2) 焊丝的的选择: 药芯芯焊丝国国内应用用尚不普普遍,活活性焊丝丝主要用用于气体体保护焊焊,故选选择实芯芯焊丝。常用的的低合金金埋弧焊焊实芯焊焊丝有以以下三类类:(1)低低锰焊丝丝(如HH08AA):常常配合高高锰焊剂剂,用于于低碳钢钢和强度度较低的的低合金金钢焊接接(2)中中锰焊丝丝(如HH08MMnA,H
13、100MnSSi):主要用用于低合合金钢焊焊接,并并可配低低锰焊剂剂焊接低低碳钢(3)高高锰焊丝丝 (如如H100Mn22,H008Mnn2Sii):用于于焊接低低合金钢钢。 3)焊焊剂的选选择:说明: JQ.SJ1101是是氟碱型型烧结焊焊剂,碱碱度约为为1.88,灰色色圆形颗颗粒,粒粒度为22.00.228mmm(100600目)。焊焊接时电电弧燃烧烧稳定,脱脱渣容易易,焊接接成型美美观,熔熔敷金属属具有较较高的低低温冲击击韧性,可可交直流流两用,直直流焊接接时焊丝丝接正极极。用途: 配合适适当的焊焊丝(如如H088MnAA、H110Mnn2、HH08MMnMooA、HH08MMn2MMo
14、A等等),可可焊接多多种低合合金结构构钢,如如船体、锅锅炉压力力容器、管管道等。可可用于多多层焊、双双面单道道焊、多多丝焊及及窄间隙隙埋弧焊焊。焊剂参考考成分(%) SPSiO2+TiO2CaO+MgOAl2O3+MnOCaF20.0600.0801525253520301525熔敷金属属力学性性能 (按按GB/T52293-19999) 项目bs5AKV(J)配合焊丝(Mpa)(Mpa)(%)室温0-20-40H08MnA415-550330221501108027H10Mn2480650400221501108027H08MnMoA55065042020907034H08Mn2MoA620
15、75050020907034配合H110MnnSi等等焊丝可可焊接低低碳钢和和某些低低合金钢钢(166Mn)结结构。故故选择 焊剂SSJ1001根据焊接接工艺要要求,选选用焊条条J5007,并并查常用用焊丝焊焊剂表,选选用焊丝丝H100MnSSi焊剂SJJ1011。1) 工艺要求求(1) 预热温温度的确确定为保证母母材的材材质不会会受到影影响而且且具有很很好的焊焊接性能能,选择择预热温温度为1300(2)坡坡口加工工:机加加工坡口处理理方法:为步影影响焊接接质量,在在施焊前前应当清清除坡口口以及母母材两侧侧表面220mmm范围内内(以离离坡口边边缘的距距离计算算)的氧氧化物,油油污,熔熔渣以及
16、及其他由由害物质质。(3) 层间间温度:1000-2550(4) 清根根方法:碳弧气气爆并打打磨 (5) 焊后后热处理理及时间间根据过过程装备备制造与与检测表表5-667得回回火温度度为5880-6620,由于于厚度为为62mmm,因因此得出出热处理理时间约约为2小小时。焊焊后热处处理目的的是:a 松弛弛焊接应应力 bb 稳定定结构形形状和尺尺寸 cc 改善善母材,焊焊接接头头和结构构件的性性能2) 工艺顺顺序 (11) 坡坡口清理理 (2)预预热:装装配点焊焊 (3)预热:内面焊焊条电弧弧焊(4)预预热:外外面清根根并打磨磨(5)预预热:外外面埋弧弧焊(6)焊焊后热处处理3)焊接接规范内面焊
17、接接焊条电电弧焊1)确定定焊条直直径由被焊工工件的厚厚度选择择焊条直直径为55mm2)焊接接电流的的确定根据焊条条直径查查过程程装备制制造与检检测表表5-115,确确定焊接接电流为为2000-2770A3) 焊焊接电压压的确定定手工电弧弧焊,焊焊接电压压选择为为22-30VV,其电电压主要要由电弧弧长度决决定,电电弧长则则电弧电电压高,反反之则电电压低。电电弧过长长则不稳稳定,熔熔深浅,熔熔宽增加加,易产产生咬边边等缺陷陷,同时时空气容容易侵入入,易产产生气孔孔,飞溅溅严重,浪浪费焊条条,电能能,效率率低。生生产中尽尽量采用用短弧焊焊接,电电弧长度度一般为为2-66mm4) 焊焊接速度度V的确
18、确定由书本查查得焊接接线能量量约为qqv=188KJ/cm;由焊接线线能量公公式qv=0.7UII/v 得焊接接速度为为v=0.7*(220330)*(20002270)/18KKJcm-1=155200cm/minn选择焊接接速度约约为188cm/minn5) 电电源种类类以及极极性的确确定由J5007焊条条对应国国标为EE50115,即即说明熔熔敷金属属抗拉强强度为550MPPa,焊焊条适应应焊接位位置为平平焊,药药皮类型型为低氢氢钠型,焊焊接电源源为直流流反接。6) 焊焊接层数数的确定定厚板焊接接一般要要开坡口口,同时时采用多多层多道道焊,每每层焊接接厚度步步超过55mm,手手工电弧弧焊
19、一次次最大熔熔深约为为688mm当当每层厚厚度约为为焊条直直径的00.81.22倍时,生生产效率率高。由由公式nn=D/d (此此处厚度度用D表表示)得得焊接层层数n=62/5=113层7) 焊焊钳,焊焊接电缆缆的确定定由过程程装备制制造与检检测表表5-99得,选选择G3325可可以满足足焊接要要求8) 焊工护目目遮光镜镜片选用用由过程程装备制制造与检检测表表5-111以及及焊接电电流为2200-2700A,选选择电弧弧镜片号号为111-122;碳弧弧气爆镜镜片为112-114 外面焊焊接埋弧焊焊选择焊丝丝直径为为5mmm以及焊焊接速度度要求选选择MZZ-10000型型焊机 根据手手工电弧弧焊
20、工艺艺参数的的确定方方法依次次确定各各参数如如下表格格焊接牌号号及焊丝丝焊剂焊丝直径径(mm)电源种类类及极性性焊接电流流(A)焊接电压压(V)焊接速度度(cmm/miin)J5077H10MMnSii+SJJ10115直流反接接400-1200032-33622接管与封封头,其其中各种种设计角角度及尺尺寸来源源于过过程设备备设计附附表,表表B3中中内容。筒筒体的焊焊接详图图如下, (图二二)接管管与壳体体焊缝详详图(图三)接接管与底底封头焊焊接详图图4.3 各筒节节纵向焊焊缝焊接接工艺分分析由GB1150-19998钢钢制压力力容器规规定,圆圆筒部分分的纵向向接头,球球形封头头与圆筒筒连接的
21、的环向接接头,各各类凸形形封头中中的所有有焊接接接头以及及嵌入式式接管与与壳体对对接连接接的接头头均属AA类焊接接接头。因因而确定定为A类类接头,4.3.1工艺艺要求:1)预预热温度度 1120 2) 坡口加加工方法法:机加加工坡口口,并清清除油锈锈 3)层层间温度度:1000-2250 4)后后热温度度及保温温时间:2500-3000*2hhr5)清根根方法:碳弧气气刨并打打磨6)焊接接接头如如图示: (图图四)筒筒体纵向向焊接接接头详图图4.3.2工艺艺顺序:1.清清理坡口口,并进进行磁粉粉检测(MMT) 2预预热,并并进行装装配点焊焊 3预预热,内内部进行行埋弧焊焊 4预预热,外外部清根
22、根并打磨磨,进行行MT检检测 5预预热,外外部进行行埋弧焊焊 6焊焊后热处处理 4.3.3焊接接规范:焊接牌号号及焊丝丝焊剂直径(mmm)电源类型型及极性焊接电流流A焊接电压压V焊接速度度cm/mmin内面手工工电弧焊焊J5077H10MMnSii5直流反接接200-270022-22618外面埋弧焊J5077H10MMnSii5直流反接接400-1000032-336224.4 各筒节节环向焊焊缝焊接接工艺分分析由国标1150-19998钢钢制压力力容器规规定,壳壳体部分分的环向向焊接接接头,锥锥形封头头与接管管连接的的接头等等均属于于B焊头头,已经经规定的的除外。因因而经确确定筒节节环向焊
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 陕西科技大学 过程 装备 控制工程 检测 课程设计 ftsg
限制150内