封头设计说明书

目录一．精馏塔原理.............................................６二．整体结构分析...........................................6. 三．工艺流程四．材料准备1.选材 (8)2.材料的净化.............................................８3.矫形...................................................８4.板材检验...............................................９5.划线...................................................９6.拼板 (11)7.焊缝检测 (11)8.热处理 (12)五．封头冲压成型及人孔加工1.板坯加热 (13)2.封头冲压 (13)3.人孔加工 (14)4.封头边缘余量切割 (14)5.环向焊缝坡口加工 (14)6.封头检测 (14)7.热处理 (15)六．总结过程装备制造与检测课程设计任务书学院：专业：班级：学生：题目：φ2500精馏塔上封头结构分析与制造工艺设计课程设计从2013年 6 月20 日起到2013 年6月30日一、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：1.原始数据：精馏塔的技术条件：塔体内径Di=2500mm，塔体高度H=50860 mm，设计压力P=0.6 MP，设计温度t=200℃，材料06Cr18Ni12Mo2Ti。

上封头标准椭圆型，封头厚度25mm。

2、工作要求：对精馏塔上封头进行结构分析和材料分析，设计该封头的制造工艺，包括：制造准备，封头成形，焊接（拼接或与筒体焊接），接管焊接，其中涉及的检测和热处理方法选择等。

3、技术要求：通过生产现场实习，查阅技术资料等，并利用所学知识完成该工艺设计任务。

二、具体任务：1、熟悉精馏塔的技术条件和特性参数，进行上封头结构分析、材料分析，上封头草图绘制（方格子）、计算机绘制上封头结构（A3）。

2.、确定上封头的总体生产工艺过程（工艺流程）；3、封头制造的准备：包括如钢板的检测和保存，钢板的预处理方法和工艺；展开计算、划线，切割加工等；4、不锈钢封头成型的注意事项，成形工艺设计及相关计算、模具设计、设备选用等，检测方法选择、热处理方法选择，边缘加工方法等。

5、接管孔的加工以及接管的焊接工艺；6、封头与筒体的焊接结构设计，详细的焊接工艺设计，工艺参数确定以及相应的检测、热处理方法等；7、绘图要求：草图一张，计算机绘制封头图1张（A3），模具图1张（A3），加工工序图1张（A3）；8、编写说明书：正文12页以上。

指导教师：日期：教研室主任：日期：一．精馏塔原理把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。

为什么把液体混合物进行多次部分汽化同时又多次部分冷凝，就能分离为纯或比较纯的组分呢？对于一次汽化，冷凝来说，由于液体混合物中所含的组分的沸点不同，当其在一定温度下部分汽化时，因低沸点物易于气化，故它在气相中的浓度较液相高，而液相中高沸点物的浓度较气相高。

这就改变了气液两相的组成。

当对部分汽化所得蒸汽进行部分冷凝时，因高沸点物易于冷凝，使冷凝液中高沸点物的浓度较气相高，而为冷凝气中低沸点物的浓度比冷凝液中要高。

这样经过一次部分汽化和部分冷凝，使混合液通过各组分浓度的改变得到了初步分离。

如果多次的这样进行下去，将最终在液相中留下的基本上是高沸点的组分，在气相中留下的基本上是低沸点的组分。

由此可见，多次部分汽化和多次部分冷凝同时进行，就可以将混合物分离为纯或比较纯的组分。

液体气化要吸收热量，气体冷凝要放出热量。

为了合理的利用热量，我们可以把气体冷凝时放出的热量供给液体气化时使用，也就是使气液两相直接接触，在传热同时进行传质。

为了满足这一要求，在实践中，这种多次部分汽化伴随多次部分冷凝的过程是逆流作用的板式设备中进行的。

所谓逆流，就是因液体受热而产生的温度较高的气体，自下而上地同塔顶因冷凝而产生的温度较低的回流液体（富含低沸点组分）作逆向流动。

塔内所发生的传热传质过程如下1）气液两相进行热的交换，利用部分汽化所得气体混合物中的热来加热部分冷凝所得的液体混合物；2）气液两相在热交换的同时进行质的交换。

温度较低的液体混合物被温度较高的气体混合物加热二部分汽化。

此时，因挥发能力的差异（低沸点物挥发能力强，高沸点物挥发能力差），低沸点物比高沸点物挥发多，结果表现为低沸点组分从液相转为气相，气相中易挥发组分增浓；同理，温度较高的气相混合物，因加热了温度较低的液体混合物，而使自己部分冷凝，同样因为挥发能力的差异，使高沸点组分从气相转为液相，液相中难挥发组分增浓。

精馏塔是由若干塔板组成的，塔的最上部称为塔顶，塔的最下部称为塔釜。

塔内的一块塔盘只进行一次部分汽化和部分冷凝，塔盘数愈多，部分汽化和部分冷凝的次数愈多，分离效果愈好。

通过整个精馏过程，最终由塔顶得到高纯度的易挥发组分，塔釜得到的基本上是难挥发的组分。

二、整体结构分析1）上封头结构精馏塔上封头可采用整体锻造成型，也可以采用钢板冲压成型。

从工艺及生产条件考虑，上封头均采用冲压成型。

从节约材料及改善受力情况考虑，上封头采用标注椭圆形封头。

上封头的材料均为06Cr18Ni12Mo2Ti。

06Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢力学性能06Cr18Ni12Mo2Ti化学成分三．工艺流程选择材料——复核材料——净化处理——矫形——划线——分割——成型——组队装配——焊接——热处理——检测四．封头制造的准备1.选材封头的板材选用316Ti（06Cr18Ni12Mo2Ti）。

板材的设计厚度如下计算：Δd=25×(1+12%)=28mm其中名义厚度δn=25mm;考虑到板材再冲压过过程中会减薄，所以要加上10%的减薄量。

因为通常在封头曲率大的部位，由于经向拉应力和变形占优势，所以壁厚减薄较大对于椭圆形封头减薄量为10%或13%，一般为10%左右。

再加上腐蚀余量等最后选板材厚度为32mm。

厚度校核:根据设计压力Pc=0.6Mpa；椭圆形封头内直径Di=2500mm以及材料的许用压力可计算的计算厚度δΔ=Pc.Di/(2×[σ]tφ-0.5Pc)=0.6×2500/(2×134×1-0.5×0.6)=5.6mm结论：名义厚度很合理很安全。

2．材料的净化原材料在轧制以后以及运输和库存期间，表面常产生铁锈和氧化皮，粘上油污和泥土。

经过划线、切割成型、焊接等工序后，工件表面会粘上铁渣，产生伤痕，焊缝及近缝区会产生氧化膜。

这些污物的存在，讲影响设备制造质量，所以必须净化。

在设备制造中净化主要有以下目的：（1）清除焊缝两边缘的油污和铁锈物，以保证焊接质量。

（2）为下道工序做准备，即是下道工序的工艺要求。

（3）保持设备的耐腐蚀性。

常用的净化方法有：手工净化、机械净化、化学净化和火焰净化四种。

封头原坯料采用机械净化中的喷砂机除锈。

喷砂是大面积去除铁锈和氧化膜的先进方法。

它是利用高速喷出的压缩空气流带出来的高速运动的砂粒冲击工件表面而打落铁锈和氧化膜的方法。

这种方法主要用于碳素钢和低合金钢的表面除锈。

3.矫形设备制造所用的钢板、型钢、钢管等，在运输和存放过程中，会产生弯曲、波浪变形或者扭曲变形。

这些变形直接影响了划线、切割、弯卷和装配等工序的尺寸精度，从而影响了设备的制造质量，有可能造成误差超差而成为废品，所以当材料的变形超过允许范围时必须进行矫正处理。

矫正处理的实质是调整弯曲件“中性层”两侧的纤维长度。

最后使全部纤维等长。

调整过程中，可以中性层为准，使长者缩短，短者伸长，最后达到与中性层等长。

如对弯曲的钢板和型钢施以适当的反向弯曲使之矫形。

另外一种方法是以长者为主，把其余的纤维都拉长而达到矫形目的的拉伸法矫形。

主要用于断面较小的管材和线材，如有色金属管拉直，但要注意其延伸率。

常用的矫正方法有手工矫形、机械矫形和火焰加热矫形三种。

4板材检验对于所选板材在所有加工工序进行之前要进行100%的表面检测，内容包括目视检测、磁粉检测。

目视检测：直接通过眼睛进行观察的检测方法是一种基本的无损检测方法。

目视检测是一种最方便廉价且有效的检测手段，也是容易被技术人员所忽略的，对于目视检测我们要充分利用。

磁粉检测：铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。

是一种基本的无损检测方法。

磁粉检测适应于以下情况：1）适应于能被磁化的材料，不能用于非磁性材料；2）适应于材料和工件的表面和近表面的缺陷，该缺陷可以是裸露于表面，也可以是未裸露于表面。

不能检测较深处的缺陷（内部缺陷）。

3）能直接的观察出缺陷的形状.尺寸.位置，进而能做出缺陷的定性分析。

4）检测灵敏度较高，能发现宽度仅为1um的表面裂纹。

5）可检测形状复杂.大小不同的缺陷。

6）检测工艺简单.效率高.成本低对于板材的检测首先是通过肉眼进行直观的观察即目视检测，看板材表面是否有明显的缺陷。

例如：明显的裂纹（这里指用肉眼可以直接看到的裂纹），明显的鼓包，明显的褶皱等用肉眼可以直接看到的缺陷。

如果发现缺陷板材就不能使用就要换另外的板材，对于目视检测没有问题的进行下一步检测——磁粉检测。

经磁粉检测没有缺陷后才能进行下面进一步的加工。

5.划线经检测板材没有缺陷后进行划线操作。

划线是在原材料或经初加工坯料上划出下料线、加工线、各种位置线和检查线等、划线工序通常包括对零件的展开计算，号料和打标记等一系列操作。

（1）封头的展开计算将零件的空间曲面展成平面称为展图，是划线的主要工作环节。

椭圆形封头毛坯尺寸计算，根据面积法进行计算：相关尺寸：内径d=2500mm; 厚度s=25mm h=50mm外径Do=2500+2×25=2550mm理论计算椭圆形封头展开直径Da=1.19Dm+2h=3015mma:b=2:1hn=625mmDo=2000~4000时压边条件Do-D n≧(21~22) δ所以采用压边圈上封头材料：06Cr18Ni12Mo2Ti（2）号料将展开图正式画在钢板上的作业称为号料，号料时应注意以下问题：1.加工余量边缘加工余量3mm①划线余量展开得到的尺寸称A展，划线时还应考虑以后加工过程的加工余量，故划线尺寸A划为A划=A展+△割+△加+△收式中△割——切割余量，与切割方法有关，一般为2-3mm；△加——边缘加工余量，与加工方法有关，一般为5mm；△收——焊缝收缩量，与材料、焊接方法、工件长度、焊缝长度等有关。