400立方米球罐毕业设计

摘要

本次设计中的低压储罐为容积为400m3球罐，其用途为贮存氮气，壳体材料为Q345。本文对其母材及其焊接性做了简要的分析，并以此为基础选择了球罐焊前的预热温度、焊接方法、焊机型号和焊接材料。预热温度为120～140℃，焊接方法为手工电弧焊，焊机型号为ZXG-400，焊条为E5015。

本文根据球罐上每条焊缝的特点，结合所选用的焊接方法、设备及材料，制定了针对各条焊缝的合理可行的焊接工艺。围绕着球罐的焊接过程，作者分析了可能出现的缺陷并提出了避免或减少这些缺陷产生的方法和措施。

在焊接完成之后，还需进行一系列的焊后处理，包括焊后热处理、无损检测等。

关键词：低压储罐；球罐；装配；焊接；工艺。

目录

前言 (5)

1球罐的概况 (7)

1.1主要技术参数 (7)

1.2结构形式图 (7)

1.3壳体材料分析 (8)

1.4球罐的主要焊接缺陷 (8)

2焊接初步分析 (10)

2.1焊接性分析 (10)

2.2 Q345钢在焊接时易出现的问题 (10)

2.3焊接方法的选择 (8)

2.4焊接材料的选择 (8)

2.5施焊环境 (8)

2.6焊工资格 (11)

3焊前准备 (12)

3.1焊条的干燥和选择 (12)

3.2焊接电流的选择 (12)

3.3焊接速度 (13)

3.4电弧电压 (13)

3.5焊接层数的选择 (14)

3.6坡口形式 (14)

3.7焊机的选择 (14)

3.8焊前预热 (14)

4球罐的装配 (15)

4.1球罐的组装方法 (15)

4.2球罐零部件复验 (16)

4.3壳板定位块及吊点的布置和焊接 (16)

4.4操作脚手架形式 (16)

4.5球壳板的组装过程及组装后球罐的调整 (17)

5焊接操作 (18)

5.1预制片组装焊接 (18)

5.2定位焊 (19)

5.3球罐的焊接顺序 (20)

5.4焊缝的焊接工艺 (20)

6焊后处理和焊后检验 (22)

6.1焊后球罐整体热处理 (22)

6.2焊后检验 (22)

总结 (23)

致谢 (24)

参考文献 (25)

前言

随着锅炉、压力容器和管道工作参数的大幅度提高及运用领域的不断扩展，对焊接技术提出了愈来愈高的要求。就目前而言，焊接已经广泛用于机械、石油、交通、航空航天、制造安装、核能等各个行业，几乎遍及工业生产的各个领域。有报道称，发达国家全国全年钢生产量的百分之四十到百分之五十的钢材是用于焊接结构件，由此可见，焊接技术在工业生产中占据着极其重要的地位。

近几年中国经济发展的很快，制造安装行业发展更是迅速，而焊接作为制作安装行业的支柱，在行业中就显现出不可替代的地位。其中压力储罐的制造安装就是典型的代表。

由于我国经济的快速发展我国人民生活水平的提高，能源消耗急剧增长，我国的石油需求量大量提升。现在，我国已经成了石油进口国，石油已经成为了国家发展的重要战略物资，它直接关系到我国的国民经济发展和社会的稳定，石油储备成为了国家任务的重中之重。因此储罐的建造业发展也极为迅速。其中，球罐的增长速度很快，1981年我国大约拥有1100台球罐，到1985年增加至约1800台，而到1993年数量增加到3107台，在这12年间每年约增加150台，至1996年全国已经有了近5000台球罐，这四年间平均每年建造约四百台球罐，相比1981年，增长率达到了惊人的百分之四百。就目前的统计数据来看，我国现有大约万台。其中大部分的球罐是用于储存液化石油气、天然气。

球罐建造的速度之所以如此的快，是因为人们越来越认识到使用球罐的合理性。在相同容积的压力储罐之间相比，球罐的表面积最小，其消耗的材料最少，具有节省钢材、降低成本的作用。同时球罐的受力最均匀，在相同直径和工作压力下，其所受内力最小。

然而，任何事物都有它好的一面和不好的一面。球罐虽然耗材最少，受力最均匀，但是其制造工艺较复杂、加工费用较高。此外，球罐直径较大，不便于运输如100立方米容积的球罐，直径就达到11.28米要运输一个直径11.28米的大球何其困难，因此球罐必须现场组装。而100立方米的圆筒状则可以在制造厂中预制，然后运输出厂。

目前，我国的球罐制造业发展虽快，但总体制造水平还很低，某些加工手段及工艺措施还相对落后。因此在原有的稳定制造工艺下，我们还是要寻求突破创新。

本次设计中的400立方米球罐用于储存氮气，属于中小型容积的球罐，现在，400立方米的球罐在国内运用较为广泛，主要用于储存燃气或是液化石油气。本次的球罐焊接工艺设计目的是使我所学到的焊接技术及自动化的专业理论知识能够运用到实际生产当中去，并最终完成毕业设计工。在设计工作过程中，采取“边设计，边学习，边调研，边改进”的“四级”原则，真正做到理论与实际相结合，力求达到学以致用，并为自己以后参加工作，打好理论知识基础，积累实际工作经验。

1球罐的概况

1.1主要技术参数

球罐的主要技术参数如表1所示。

表1 球罐的主要技术参数

1.2结构形式图

球罐一般由球壳板、支柱、拉杆、人孔、接管等部件组成。球壳是球罐的主体,球罐由多块压制成球面的球壳组焊而成。本设计所施工的400m3球罐属五带混合式结构,14个支柱,球罐内径26800mm,罐体总高为28400mm。其特点是球罐的赤道带、上温带、下温带的球壳(每带28块)按桔瓣分割,上、下极带按足球瓣分割(每带7块),五带拼装成球体。球罐的典型结构图如图1所示.。

图1 球罐的典型结构