中压容器焊接工艺设计方案说明书

焊接工艺课程设计任务书

内部或外部承受气体或液体压力，并对安全性有较高要求的密封容器。早期主要用于化学工业，压力多在10兆帕以下。合成氨和高压聚乙烯等高压生产工艺出现后，要求压力容器的压力达100兆帕以上。随着化工和石油化工等工业的发展，压力容器的工作温度范围越来越宽，容量不断增大，有些还要求耐介质腐蚀。20世纪60年代开始，核电站的发展对反应堆压力容器提出了更高的安全和技术要求，从而促进了压力容器的进一步发展，广泛应用于各工业部门。压力容器主要为圆柱形，也有球形或其他形状。根据结构形式，可分为多层式压力容器，绕板式压力容器、型槽绕带式压力容器、热套式压力容器、锻焊式压力容器和厚板卷焊式压力容器等。大多数压力容器由钢制成，也有的用铝、钛等有色金属和玻璃钢、预应力混凝土等非金属材料制成。压力容器在使用中如发生爆炸，会造成灾难性事故。为了使压力容器在确保安全的前提下达到设计先进、结构合理、易于制造、使用可靠和造价经济等目的，各国都根据本国具体情况制定了有关压力容器的标准、规范和技术条件，对压力容器的设计、制造、检验和使用等提出具体和必须遵守的规定。

第一章中压容器结构设计

1.1 容器DN的确定 (4)

1.2 容器壁厚n的计算 (4)

1.3容器封头的设计 (4)

1.4 容器筒体长度H的计算 (4)

第二章中压容器附件的设计

2.1人孔的设计 (5)

2.2 视镜的设计 (6)

2.3 进液口、出液口、液面计的设计 (7)

2.4 容器支座的设计 (8)

第三章中压容器焊接生产的备料工艺

3.1 钢材的预处理 (9)

3.2 画线、放样与下料 (9)

3.3 弯曲与成形 (10)

3.4 焊接接头的设计 (11)

第四章部件装配与焊接工艺

4.1 材质1Cr15的分析 (15)

4.2 筒节的装配与焊接 (16)

4.3 筒体与封头的装配和焊接 (17)

4.4 人孔的装配与焊接 (18)

4.5 工艺接管的装配与焊接 (19)

4.6 视镜的装配与焊接 (20)

4.7 支座组焊 (21)

第五章焊接变形矫正 (22)

第六章致密性检验

6.1水压实验 (23)

6.2 气压实验 (23)

6.3 产品焊接试板的力学性能检验 (23)

第七章成品涂装和包装入库 (24)

参考文献 (25)

第一章中压容器结构设计

1.1 容器DN的确定

将容器视为筒体，取L/DN=4

由V=<π/4）DN²L得：πDN³=500，所以DN=5.42，圆整得：DN=5500mm 1.2 容器壁厚n的计算

工作压力p=3.2MPa

焊缝系数φ=1<全焊透，100％无损探伤）

钢板负偏差C1=1.3，腐蚀裕量C2=1

所以厚度附加量C=C1+C2=1.3+1=2.3

由文献【1】191页表4-2查得：1Cr15的=345MPa，=540MPa

/1.5=230MPa,/3=180MPa

所以，1Cr15的许用应力=180MPa

由公式==3.25500/<21801-3.2）=49.33mm

所以n=+C=49.33+2.3=51.63mm，圆整得：n=52mm

1.3容器封头的设计

取封头的壁厚与筒体壁厚一致，即封头的壁厚n=52mm

由JB-T4746-2002《钢制压力容器用封头》查得封头的参数如下：

H=1099mm，Af=24.1026㎡，Vf=13.2805m³，h=276mm

封头的结构如图1-1所示

图 1-1

1.4 容器筒体长度H的计算

由公式V=+2Vf=<π/4）

H=4<500-213.28）/4<5.5-0.104）²=19.71m，圆整得：H=20m

第二章中压容器附件的设计

2.1人孔的设计

选择回转盖不锈钢人孔

容器V=500m³，工作压力p=3.2MPa，根据HG21596-

1999《回转盖不锈钢人孔》选择突面

图 2-1 图 2-2

表 2-1

配用的补强圈结构如图2-3所示，参数如表2-2所示

外径(mm>

表 2-2

2.2 视镜的设计

根据HGT 21619-1986《视镜标准图》选择视镜II Pg 1.0 Dg 150 标准图号：HG501-86-19，其结构如图2-4所示，材料如表2-3所示，选择不锈钢型，参数如表2-4所示。

图 2-4

表 2-3

表 2-4

2.3 进液口、出液口、液面计的设计

采用

108×10.8无缝钢管，接管与筒体内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20592

法兰 PL100-1.6 RF 0Cr18Ni10Ti

法兰的结构如图2-5所示，参数如表2-5所示

图 2-5

表2-5

2.4 容器支座的设计

设计容器为卧式，选用鞍式支座。根据JB-T 4712-92 《鞍式支座》选择DN 4000 120°包角轻型带垫板鞍式支座，其结构如图2-6所示，参数如表2-6所示。

图 2-6

1 2 3

4

表 2-6

第三章中压容器焊接生产的备料工艺

3.1 钢材的预处理

钢材的预处理是对钢板、型钢、管子等材料在画线下料之前进行矫正及清理、表面防护等表面处理工作的总称。预处理的目的是为后序加工做好准备。

3.1.1 钢材的矫正

矫正是使材料在加工之前保持一种力学性能良好、有利于零件加工的平直状态。钢材的矫正是钢材进行加工并保证加工质量的前提和基础。钢材的矫正方法分为手工矫正、机械矫正、火焰矫正和高频热点矫正四种。本容器结构所选用的钢材厚度是52mm，属于厚板，所以选用机械矫正的方法矫正。

3.1.2 钢材的表面清理

钢材的表面清理，就是清除钢材和零件表面上的锈、油污和氧化物等的一道工序。为防止零件加工过程中再一次被污染，有些零件在表面清理后还要喷保护底漆。常用的表面清理方法有机械除锈法、化学除锈法和火焰除锈法。本容器选用机械除锈法进行清理。

3.2 画线、放样与下料

3.2.1 画线

画线是根据设计图纸上图形和尺寸，准确的按1:1的比例在待下料的零件表面上画出加工界限的过程。画线的作用是确定零件各加工表面的加工位置和余量，使零件加工时有明确的标志；还可以检查零件毛坯是否正确；对于有些误差不大，但仍属不合格的毛坯，可以通过借料得到挽救。画线的精度一般要求在0.25~0.5mm范围内。

3.2.2 放样

放样又叫落样或放大样。它是根据工作图的要求，用1:1的比例，按正投影原理，把构件画在样台或平板上，画出图样。此图叫做实样图，又叫放样图。画放样图的过程叫做放样。对于不同行业，如机械、锅炉、船舶、车辆、化工、冶金、飞机制造等，其放样工艺各具特色，但就其基本程序而言，却大体相同。

3.2.3 下料

下料就是用各种方法将毛坯或工件从原材料上分离下来的工序。一般把下料分为手工下料和机械下料。常用的下料方法主要有：剪切、气割、冲裁、锯割、砂轮切割、克切等。①筒节下料

筒节的划线是在钢板上划出展开图。筒节的展开计算比较简单，即以筒节的平均直径为基准。由于钢板在卷板机上弯卷是受辊子的碾压，厚度会减薄，长度会伸长。因此，下料尺寸应比计算出来的尺寸短一些。筒节展开长按下式计算：

L=πDN-△L