2空氣儲(chǔ)罐的焊接工藝設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說明書 題 目：2空氣儲(chǔ)罐的焊接工藝設(shè)計(jì) 專業(yè)年級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 目 錄緒論第一章 壓縮空氣的特性第二章 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇第三章 容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1圓筒厚度的設(shè)計(jì)3.2封頭厚度的計(jì)算3.3筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4接管的設(shè)計(jì)3.5鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四章 強(qiáng)度計(jì)算4.1水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核4.2圓筒軸向彎矩計(jì)算4.3圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算及校核4.4切向剪應(yīng)力的計(jì)算及校核4.5圓筒周向應(yīng)力的計(jì)算和校核第五章 制造工藝 參考文獻(xiàn)心得體會(huì) 緒 論 課程設(shè)計(jì)是一個(gè)總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知識(shí)去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練。在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中，它也起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)

2、立工作能力的重要作用。課程設(shè)計(jì)需要學(xué)生自己做出決策，即自己確定方案，選擇流程，查取資料，進(jìn)行過程和設(shè)備計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。所以，課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的有益實(shí)踐。通過課程設(shè)計(jì),學(xué)生應(yīng)該注重以下幾個(gè)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)：1. 查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)的能力；2. 樹立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，并注意到操作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想，在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析和解決實(shí)際問題的能力；3. 迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算的能力；4. 用簡潔的文字，清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力本次設(shè)計(jì)為壓

3、縮空氣儲(chǔ)罐，在十天的時(shí)間中，通過查閱相關(guān)數(shù)據(jù)及對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)的查找計(jì)算出合適的尺寸，設(shè)計(jì)出主體設(shè)備及相關(guān)配件，畫出裝備圖零件圖以及課程設(shè)計(jì)說明書。壓縮空氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)一般由筒體、封頭、法蘭、支座、接口管及人孔等組成。常、低壓化工設(shè)備通用零部件大都有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可直接選用。各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)，這樣讓設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到設(shè)計(jì)要求，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。第一章 壓縮空氣的特性中文名稱： 壓縮空氣主要成分： 氮?dú)?、氧氣等。外觀與性狀：無色無味沸點(diǎn)()：192（101.3千帕）相對(duì)密度(水=1)： 0.9健康危害：無環(huán)境危害： 無燃燒危險(xiǎn)： 無危險(xiǎn)特性：高壓常溫儲(chǔ)存，高溫劇烈震動(dòng)易爆。

4、特性總述：壓縮空氣，即被外力壓縮的空氣。它具有下列明顯的特點(diǎn)：清晰透明，輸送方便，沒有特殊的有害性能，沒有起火危險(xiǎn)，不怕超負(fù)荷，能在許多不利環(huán)境下工作，空氣在地面上到處都有，取之不盡。來源：大氣中的空氣常壓為0.1Mpa，經(jīng)過空氣壓縮機(jī)加壓后達(dá)到理想的壓力。作用或用途：壓縮空氣是僅次于電力的第二大動(dòng)力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，其應(yīng)用范圍遍及石油、化工、冶金、電力、機(jī)械、輕工、紡織、汽車制造、電子、食品、醫(yī)藥、生化、國防、科研等行業(yè)和部門。第二章 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇1、設(shè)計(jì)題目：壓縮空氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)2、最高工作壓力：0.909MPa3、使用溫度：01004、工作介質(zhì)：壓縮空氣5、全容積：26、設(shè)

5、計(jì)壓力： 1.07、公稱直徑：根據(jù)筒體全容積，粗定筒體公稱直徑為1200mm。8、焊接接頭系數(shù)：0.89、主要元件材料的選擇：根據(jù)GB150-19981表4-1，選用筒體、鞍座等材料為Q235-B，其許用應(yīng)力;第三章 容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1圓筒厚度的設(shè)計(jì)由于該容器儲(chǔ)存壓縮空氣，所以該容器的焊縫都要采用全焊透結(jié)構(gòu)，需要對(duì)該儲(chǔ)罐進(jìn)行局部探傷，所以取焊縫系數(shù)為=0.8圓筒材料Q235-B，設(shè)計(jì)壓力1.0Mpa,查NT-1，可得：計(jì)算厚度=6.3mm設(shè)計(jì)厚度=+C2=6.3+1=7.3mm 取整后取為d=8.0mm3.2封頭厚度的計(jì)算從受力和制作角度分析，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但其缺點(diǎn)是深度大、沖

6、壓較困難；而橢圓形封頭深度幣半徑小，易于沖壓成型，是目前低壓容器中用的較多的。故采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相同。查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-20024中表1，得公稱直徑選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，根據(jù)橢圓形封頭計(jì)算公式： = KPcDi/(2t -0.5Pc) 取整后取為d=8.0mm3.3筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由封頭長短軸之比為2，即，得查標(biāo)準(zhǔn)4中表B.1 EHA和B.2 EHA表橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，質(zhì)量，見表3-1和圖3-1。取裝料系數(shù)為0.9，則即算得表3-1 封頭尺寸表公稱直徑DN mm總深度H mm內(nèi)表面積A 容積 質(zhì)量 Kg12003251.65520.25451063.4接管的設(shè)計(jì)

7、很據(jù)實(shí)際情況，開二個(gè)孔焊接接管，一個(gè)為進(jìn)料孔，一個(gè)為出料孔，兩空參數(shù)相同。接管尺寸如下：Di=50mm, H=60mm, =8mm3.5鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.5.1鞍座選型該臥式容器采用雙鞍式支座，初步選用輕型鞍座。材料選用Q235-B。按鞍式支座標(biāo)準(zhǔn)JB1167-81表3-6 鞍座尺寸表公稱直徑Di鞍座長度L0鞍座高度H 鞍座質(zhì)量m鞍座邊角 1200mm1080mm 200mm 40 1203.5.2鞍座的安裝位置根據(jù)2中6.1.1規(guī)定，應(yīng)盡量使支座中心到封頭切線的距離A小于等于。即A=300mm 。鞍座的安裝位置如圖3-3所示：圖3-3 鞍座安裝位置 第四章 強(qiáng)度計(jì)算4.1水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核

8、試驗(yàn)壓力Pt=1.25Pc=1.25Mpa圓筒的薄膜應(yīng)力為t=Pt(Di+)/2=119.67Mpa0.9s=169.2Mpa即，所以水壓試驗(yàn)合格由于該空氣儲(chǔ)罐壁厚8mm，屬于薄壁，只需計(jì)算軸向和周向應(yīng)力。4.2圓筒軸向彎矩計(jì)算圓筒的平均半徑為Ra=Di/2+d/2=604mm儲(chǔ)罐總質(zhì)量m=筒體質(zhì)量+封頭質(zhì)量+空氣質(zhì)量+接管質(zhì)量=594.77kg支座反力F=mg/2=(594.779.81)/2=2971.35N4.2.1圓筒中間截面上的軸向彎矩根據(jù)2中式7-2，得：4.2.2鞍座平面上的軸向彎矩根據(jù)2中式7-3，得：筒體受剪力圖筒體受彎矩圖4.3圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算及校核4.3.1圓筒中間截面上

9、由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力最高點(diǎn)處：最低點(diǎn)處： 4.3.2由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力計(jì)算及校核鞍座平面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力，按下式計(jì)算：a).當(dāng)圓筒在鞍座平面上或靠近鞍座處有加強(qiáng)圈或被封頭加強(qiáng)（即）時(shí)，軸向應(yīng)力位于橫截面最高點(diǎn)處.取鞍座包角，查表7-1（JB/T4731-2005）得，.則b).在橫截面最低點(diǎn)處的軸向應(yīng)力：4.3.3圓筒軸向應(yīng)力校核 （5-3）查圖4-810得，,則滿足條件4.4切向剪應(yīng)力的計(jì)算及校核4.4.1圓筒切向剪應(yīng)力的計(jì)算根據(jù)2中式7-9計(jì)算，查2中表7-2，得： 4.4.2圓筒被封頭加強(qiáng)（）時(shí)，其最大剪應(yīng)力根據(jù)2中式7-10，計(jì)算得： 4.4.3

10、切向剪應(yīng)力的校核圓筒的切向剪應(yīng)力不應(yīng)超過設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力的0.8倍，即。封頭的切向剪應(yīng)力，應(yīng)滿足而故圓筒滿足強(qiáng)度要求。根據(jù)2中式7-12 故封頭滿足強(qiáng)度要求4.5圓筒周向應(yīng)力的計(jì)算和校核4.5.1在橫截面的最低點(diǎn)處： 其中（容器焊在支座上） 查2中表7-3知， 則4.5.2在鞍座邊角處由于 由于 查2中表7-3知，則 4.5.4周向應(yīng)力校核故圓筒周向應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求。第五章 空氣儲(chǔ)罐制造工藝5.1 2m3 空氣儲(chǔ)罐制造工藝流程1、鋼板切割下料2、筒節(jié)卷制及封頭的沖壓成型3、筒節(jié)縱縫坡口制備卷制成形后，按圖樣規(guī)定的筒體名義直徑測(cè)量筒體實(shí)際周長，并劃二次線，除去余量后按焊接工藝的要求加工出V

11、形坡口4、筒節(jié)縱縫的焊接和熱處理筒節(jié)縱縫焊接方法按壁厚選擇單絲埋弧焊和焊條電弧焊，5、環(huán)縫坡口的制備6、環(huán)縫焊接 焊接方法：埋弧焊7、接管焊接8、焊后熱處理9、水壓試驗(yàn)10、涂裝發(fā)運(yùn)第6章 焊接工藝6.1、母材的化學(xué)成分及力學(xué)性能化學(xué)成分C/%Mn/%Si/%Cr/%Ni/%P/%S/%Q235-B3.00/0.0450.045力學(xué)性能s/MPab/MPa5/%/%AkvQ235-B235/2627（-30、0、30）6.2、低碳鋼的焊接性 選用Q235-B碳素鋼。 原因：壓力容器用碳素鋼一般是含S、P雜質(zhì)少，塑性好，焊接性優(yōu)異，抗冷脆性高，時(shí)效傾向小的鎮(zhèn)靜鋼。供應(yīng)方便，價(jià)格低廉。6.3、低碳

12、鋼的焊接工藝要點(diǎn)低碳鋼焊接一般不需要采用特有的工藝措施，但若在寒冷冬季施焊時(shí)，焊接接頭冷卻速度較快，裂紋傾向增大，尤其焊接厚板角焊縫、厚板多層焊角焊縫或?qū)佣鄬雍钢械谝坏兰白詈笠粚?，開裂傾向就更大。因此為避免裂紋的產(chǎn)生可采取如下措施：、如需要預(yù)熱，焊前要預(yù)熱，同時(shí)焊時(shí)保持層間溫度。、采用低氫焊接材料。、厚板單層角焊縫不得過小，表面缺陷的補(bǔ)焊應(yīng)有正常焊縫尺寸，長度不得過短。、適當(dāng)增加定位焊的截面和長度。定位焊時(shí)要加大焊接電流，降低焊速，必要時(shí)還要預(yù)熱。、焊接要連續(xù)，盡量避免中斷，尤其多層焊應(yīng)盡量連續(xù)焊完最后一層。、焊后適當(dāng)注意緩冷，一般不需要消除應(yīng)力回火。6.4、焊接方法選擇及對(duì)應(yīng)坡口形式一、筒

13、體縱縫與環(huán)縫焊接工藝1、 筒體縱縫的焊接（1） 焊前準(zhǔn)備 1）焊接方法與焊接材料的選擇 根據(jù)筒體采用Q235-B，所以選擇埋弧焊和焊條電弧焊。焊接材料分別采用H08A焊絲和HJ430的焊劑、J422即E4303焊條 2）坡口型式 如圖所示，開帶鈍邊的V型坡口。留2mm間隙。 3）準(zhǔn)備襯墊，為單面焊雙面成型做好準(zhǔn)備。 4）清理坡口及邊緣的雜質(zhì)，包括油銹水等。 5）采用焊條電弧焊進(jìn)行定位焊。定位焊采用馬板的形式，在坡口內(nèi)不能出現(xiàn)定位焊焊縫。（2）焊接工藝 1）打底層 采用焊條電弧焊反面不加襯墊,采用J422,3.2的焊條，如果采用連弧法，焊接電流選擇115-125A,如果采用斷弧法焊接電流選擇10

14、5-115A.運(yùn)條方法采用鋸齒形。焊條在坡口兩側(cè)多做停留。運(yùn)條頻率為每分鐘50-55次為最佳。2）蓋面層采用埋弧焊，可以采用500A的焊接電流，電弧電壓35-40V. 采用H08A焊絲和HJ430的焊劑。2 筒體環(huán)縫的焊接（1）焊前準(zhǔn)備 1）將筒體縱縫焊接結(jié)束以后，將筒體與封頭接縫處開坡口，坡口型式如圖所示。 2）采用焊條電弧焊將筒體與封頭裝配并且定位焊，焊條采用J422,定位焊焊接在坡口背面。 3）清除坡口附近的雜質(zhì)，包括油銹水等。（2）焊接過程 1）打底層 最佳方法是埋弧焊，也可以將筒體放置在轉(zhuǎn)臺(tái)上，焊縫置于平焊的位置，采用FAB法，即焊劑石棉襯墊法。特別注意安裝襯墊時(shí)，將雙面膠帶貼在焊縫

15、反面，在間隙內(nèi)鋪設(shè)少量鐵粉，在焊接時(shí)生成熔渣，對(duì)熔池形成承托的作用。焊絲為H08A,焊絲直徑為4，焊劑是HJ430.鐵粉牌號(hào)是RR-2。焊接電流為400A,電弧電壓為34V.焊接速度是36m/h。2）蓋面層：采用埋弧焊，焊接電流與電弧電壓都可以增加。焊接電流增加到450A,電弧電壓34-36V,焊接速度為34.5 m/h.電源采用交流。焊條電弧焊：主要特點(diǎn)操作靈活；待焊接頭裝配要求低；可焊金屬材料廣；焊接生產(chǎn)率低；焊縫質(zhì)量依賴性強(qiáng)（依賴于焊工的操作技能及現(xiàn)場(chǎng)發(fā)揮）。應(yīng)用廣泛用于造船、鍋爐及壓力容器、機(jī)械制造、建筑結(jié)構(gòu)、化工設(shè)備等制造維修行業(yè)中。適用于（上述行業(yè)中）各種金屬材料、各種厚度、各種結(jié)

16、構(gòu)形狀的焊接。2、埋弧焊（自動(dòng)焊）：主要特點(diǎn)焊接生產(chǎn)率高；焊縫質(zhì)量好；焊接成本低；勞動(dòng)條件好；難以在空間位置施焊；對(duì)焊件裝配質(zhì)量要求高； 3、焊絲化學(xué)成分C/%Mn/%Si/%Cr/%Ni/%P/%S/%H08A0.100.300.550.030.200.300.030.03力學(xué)性能b/MPa0.2/MPa5/%Akv（0）H08A41055033022276.5、焊接、焊前的準(zhǔn)備1、板材準(zhǔn)備：領(lǐng)取符合國家標(biāo)準(zhǔn)的母材試板、鋼管、焊接氣體、焊絲等。2、焊前準(zhǔn)備工具：手套、面罩、榔頭、鑿子、尖嘴鉗、三角鐵、銼刀、鋼刷，記錄筆和紙、計(jì)時(shí)器等。3、器材準(zhǔn)備4、測(cè)量工具：坡口角度尺，焊縫測(cè)量尺等。5、板

17、材定位焊前有以下要求：1）坡口表面要求 坡口表面不得有裂紋、分層、夾雜等缺陷；2）施焊前 ，應(yīng)清除坡口及母材兩側(cè)20mm范圍內(nèi)的氧化物、油污、熔渣及其他有害雜質(zhì)。3）板材定位錯(cuò)邊量應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定。4）適當(dāng)增加定位焊的截面和長度。定位焊時(shí)要加大焊接電流，降低焊速，必要時(shí)還要預(yù)熱。6、試焊記錄要求：記錄真實(shí)數(shù)據(jù)，內(nèi)容要詳細(xì)、具體。、焊接記錄參考文獻(xiàn)1 GB150-1998 鋼制壓力容器2 JB/T 4731-2005 鋼制臥式壓力容器3 HG20580-1998 鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定4 JB/T4746-2002 鋼制壓力容器用封頭5 JB4712.1-2007 鞍式支座6 壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè) 董大勤 袁鳳隱心得體會(huì)歷時(shí)十天的課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，從拿到題目到確定方案，選擇流程，查取資料，進(jìn)行過程和設(shè)備計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定