立式空氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：的立式壓縮空氣儲(chǔ)罐已知工藝參數(shù)如下：介質(zhì)：空氣設(shè)計(jì)壓力：使用溫度：0-100幾何容積：m3規(guī)格：600*6*2050設(shè)計(jì)要求：（1）根據(jù)給定條件確定筒體內(nèi)徑、長(zhǎng)度、封頭類型等，然后確定 有關(guān)參數(shù)（容器材料、許用應(yīng)力、壁厚附加量、焊縫系數(shù)等）（2）進(jìn)行焊接接頭設(shè)計(jì)，附件設(shè)計(jì)等。1、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)42、容器主要元件的設(shè)計(jì)5封頭的設(shè)計(jì)人孔的選擇接管和法蘭3、強(qiáng)度設(shè)計(jì)83. 1水壓試驗(yàn)校核圓筒軸向應(yīng)力彎矩計(jì)算4、焊接結(jié)構(gòu)分析104. 1儲(chǔ)氣罐結(jié)構(gòu)分析零件工藝分析焊縫位置的確定5、焊接材料與方法選擇11母材選擇焊料選擇焊接工藝及技術(shù)要求6、焊接工藝工程12焊前準(zhǔn)備儲(chǔ)罐的安裝施工順序裝配與焊

2、接質(zhì)量檢驗(yàn)、修整處理、外觀檢查焊縫修補(bǔ)7、焊接工藝參數(shù)158、焊接工藝設(shè)計(jì)心得體會(huì)169、參考文獻(xiàn)161.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表1-1序號(hào)%你指標(biāo)1設(shè)計(jì)壓力MPa2設(shè)計(jì)溫度C1003最高工作壓力MPa4最高工作溫度<1005工作介質(zhì)壓縮空氣6主要受壓元件的材料Q235-A7焊接接頭系數(shù)8腐蝕裕度mm9全容積10規(guī)格600*6*2050進(jìn)出料接管的選擇材料：容器接管一般應(yīng)采用無(wú)縫鋼管，所以液體進(jìn)料口接管材料選擇無(wú)縫鋼管，采用無(wú) 縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)GB8163-87。材料為16MnR,結(jié)構(gòu)：接管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)切成45度，可避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動(dòng)，減少物料對(duì)壁的磨損 與腐蝕。接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考慮上述要求

3、外，還需考慮焊接方法、焊接參數(shù)、加 工條件、施焊位置等制造上的因素及運(yùn)輸、安裝中的剛性要求。一般情況下，管壁厚不宜小 于殼體壁厚的一半，否則，應(yīng)采用厚壁管或整體鍛件，以保證接管與殼體相焊部分厚度的匹 配。不需另行補(bǔ)強(qiáng)的條件：當(dāng)殼體上的開(kāi)孔滿足下述全部要求時(shí)，可不另行補(bǔ)強(qiáng)。設(shè)計(jì)壓力小于或等于。兩相鄰開(kāi)孔中心的距離應(yīng)不小于兩孔直徑之和的2倍。接管公稱外徑小于或等于89 mm.接管最小壁厚滿足以下要求。手孔的選擇根據(jù)HG/T 2回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭手孔，查表3-3,選用凹凸面的法蘭，其明細(xì)尺寸見(jiàn)下表：表2-2手孔尺寸表單位：mm密封市型式凹凸市MFMD3004d°30公稱壓力 PN MPa0

4、250b228螺柱數(shù)量8公稱直徑3250H180A385螺母數(shù)量16d卬x s159x6HB175螺柱尺寸M24*120db28L250總質(zhì)量kg開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)：壓力容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)常用的形式可分為補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁管補(bǔ)強(qiáng)、整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)三種。 補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)是使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、原材料易解決、安全、 可靠等優(yōu)點(diǎn)。在一般用途、條件不苛刻的條件下，可采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)形式。2容器主要元件的設(shè)計(jì)封頭的設(shè)計(jì)從受力與制造角度分析，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但其缺點(diǎn)是深度大，沖壓較困難: 而橢圓形封頭深度比半徑小，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)與簡(jiǎn)

5、體相同，則封頭的設(shè)計(jì)厚度也為6mm壓縮空氣氣儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置排污口，進(jìn)氣口，出氣口，手孔，壓力表口，安全閥口公稱直徑DNmm總深度H mm600200接管設(shè)計(jì)進(jìn)氣管e273X6接管采用力273X6的無(wú)縫鋼管，伸出長(zhǎng)度為200mm 0本儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力為Dlpa,設(shè)計(jì)溫度為100C,板式平焊法蘭可滿足此要求，由于設(shè)計(jì)壓力為IMpa,所以選Mpa等級(jí)的板式平焊 凸而法蘭。法蘭標(biāo)記為：RF出氣管6108X5：采用6108X5的無(wú)縫鋼管，內(nèi)伸長(zhǎng)度為10mm,鋼管彎制RlOOmm的圓弧。配用板式平焊凸面法蘭。法蘭標(biāo)記：RF排污管6 38X3采用Q235A號(hào)鋼無(wú)縫鋼管，內(nèi)伸lOnim,彎制R1001nm的圓弧。配

6、用板式平 焊凸而法蘭。法蘭標(biāo)記：安全閥接管157X5的無(wú)縫鋼管。安全閥尺寸由安全閥泄放量決定。本貯罐選用，配用板式平焊凸面法蘭。接管伸出筒體外200mm.法蘭為標(biāo)記：RF壓力表接管，采用管螺紋接管。配用凸面螺紋法蘭。法蘭為：RF接管和法蘭壓縮空氣氣儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置排污口，進(jìn)氣口，出氣口，手孔,，溫度計(jì)口，壓力表口，安全閥 口。查HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中表3-3 PN帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱 直查HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中附錄D中表D-5,得各法蘭的質(zhì)量。查HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中表，法蘭的密封而均采用MFM （凹凸面密封）。表2-3選擇工

7、藝接管外伸長(zhǎng)度匚稱尺寸連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)形式用途或名稱200100DN200 HG20592-97RF出氣口200100M16x YB231-70RF進(jìn)氣口15010DN32 HG20592-97RF安全閥口10025M20x YB231-70RF壓力表口200150RF手孔1002531 YB231-70RF排污口壓力容器焊接接頭的分類A類接頭：圓柱形殼體筒行的縱向?qū)咏宇^，球形容器和凸形封頭瓜片之間的對(duì)接接頭, 球形容器的環(huán)向?qū)咏宇^，與筒體封頭之間的對(duì)接接頭，大直徑焊接三通支管與母管相接的 對(duì)接接頭。B類接頭：圓柱形、錐形筒行之間的環(huán)向?qū)咏宇^，接管與筒行間及其與法蘭相接的環(huán)向 對(duì)接接頭，除球

8、形封頭外的各種凸形封頭與筒身相接的環(huán)形接頭。C類接頭：法蘭、平封頭、端蓋、管板與筒身、封頭和接管相連的角接接頭，內(nèi)凹封頭與 筒身間的搭接接頭以及多層包扎容器層板間縱向接頭等。D類管、人孔圈、手孔蓋、出加強(qiáng)圈、法蘭與筒身及封頭相連接的T形或角接接頭。3.強(qiáng)度設(shè)計(jì)水壓試驗(yàn)校核Pt X試驗(yàn)壓力(3-1)圓筒的薄275= MPa即0譏由所以水壓試驗(yàn)合格。圓筒軸向應(yīng)力彎矩計(jì)算(3-3)鞍座反力圓筒的平均半徑 口包= Dj/2 +。/2=600/2+4/2=302mm(3-4)F=mg/2=o1圓筒中間截而上的軸向彎矩如圖3-1：A剪力圖彎矩圖根據(jù) JB/T 4731-2005 中式 7-2,得:4A2.

9、1 h2a25LX4 - 3+1FL一 4一 2(3042- 1502)一21700X2150 1+215。24X22。4l+±x 旦一21503 2150二X 10%，mm(4-5) 2鞍座平而上的軸向彎矩根據(jù) JB/T 4731-2005 中式 7-3,得:220(3042-1502)1 _五而2x?2"2150x彳 4 i5(rx +?麗X105.=-21700 220= Nmm4焊接結(jié)構(gòu)分析4. 1儲(chǔ)氣罐結(jié)構(gòu)分析儲(chǔ)氣罐屬于一類壓力容器，它是由鋼制氣瓶(以下簡(jiǎn)稱鋼瓶)、多孔性填料、溶劑、溶解乙 烘及附件等組成。鋼瓶按照國(guó)家勞動(dòng)部頒布的氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程和GBS100鋼質(zhì)

10、焊接氣 瓶設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)，在制造過(guò)程中對(duì)焊接質(zhì)量的要求很高。根據(jù)國(guó)家勞動(dòng)部1993年頒布 的儲(chǔ)氣罐安全監(jiān)察規(guī)程及GB11638-89溶解乙燃?xì)馄康囊?guī)定.鋼瓶主體材料必須采用 平爐、電爐或氧氣轉(zhuǎn)爐抬煉的鎮(zhèn)靜鋼，以獲得良好的成形和焊接性能。4. 2零件工藝分析如零件圖所示，其結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，是大量生產(chǎn)，體積適中，應(yīng)選用焊接。焊接制造該零件的過(guò)程中，雖然零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在焊接過(guò)程中，主要考慮是零件的氧化。 上、下封頭拉伸成型后，因開(kāi)口端變形大，冷變形強(qiáng)化嚴(yán)重，加上板材纖維組織的影響，在 殘余應(yīng)力作用下很容易發(fā)生斷裂。為防止裂紋產(chǎn)生，拉伸后應(yīng)進(jìn)行再結(jié)晶退火。為了減少焊 接缺陷，焊件接縫附件必須嚴(yán)格清理鐵銹

11、、油污；為去除殘余應(yīng)力并改善焊接接頭的組織與 性能，瓶體焊接后應(yīng)該進(jìn)行整體正火處理，至少要進(jìn)行去應(yīng)力退火。4. 3焊縫位置的確定有關(guān)鍋爐、壓力容器規(guī)程中對(duì)焊縫的數(shù)量和布置做了具體的規(guī)定（1）簡(jiǎn)體拼接時(shí)，筒節(jié)的長(zhǎng)度2000mm：每節(jié)筒體，縱向焊縫的數(shù)量：筒體內(nèi)徑D i=600mm, 拼接焊縫1條：相鄰?fù)补?jié)的縱向焊縫應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，兩焊縫中心線間的外圓弧長(zhǎng)不得小于鋼板 厚度的3倍，且不得小于100mm.（2）封頭應(yīng)盡量用整塊鋼板制成。封頭、的內(nèi)徑Di=600mm,拼接焊縫不多于1條：封頭 拼接焊縫離封頭中心線距離應(yīng)不超過(guò)Di,并不得通過(guò)扳邊人孔，且不得布置在人孔扳邊圓弧 上：管板上整條拼接焊縫不得布置

12、在扳邊圓弧上，且不得通過(guò)扳邊孔；由中心圓板和扇形板 組成的凸形封頭，焊縫的方向只允許是徑向和環(huán)向的。徑向焊縫之間的最小距離應(yīng)不小于壁 厚的3倍，且不小于100mm。1 3）受壓元件主要焊縫及其鄰近區(qū)域，應(yīng)避免焊接零件。如不能避免時(shí)，焊接零件的焊 縫可穿過(guò)主要焊縫，而不要在焊縫及其鄰近區(qū)域中止。（4）開(kāi)孔、焊縫和轉(zhuǎn)角要錯(cuò)開(kāi)。開(kāi)孔邊緣與焊縫的距離應(yīng)不小于開(kāi)孔處實(shí)際壁厚的3倍, 且不小于lOOmm.在凸形封頭上開(kāi)孔時(shí)，孔的邊緣與封頭周邊間的投影距離應(yīng)不小于封頭外徑 的10%。開(kāi)孔及焊縫不允許布置在部件轉(zhuǎn)角處或扳邊圓弧上，并應(yīng)離開(kāi)一定距離。5焊接材料與方法選擇母材選擇根據(jù)容器的工作條件確定對(duì)材料和制造

13、工藝的要求。對(duì)于一般容器重量大小不是主要問(wèn) 題，所以用焊接性好的低碳鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼。本設(shè)計(jì)選用Q235-A,其化學(xué)成分和力學(xué)性能如 下?；瘜W(xué)成分鋼號(hào)CMnSispQ235-Aww力學(xué)性能鋼號(hào)板國(guó)/mm抗拉比度0屈服西度0 S/Mpa試驗(yàn)滯度/e缺口光式b/MpaQ235-A4375235100V焊料選擇焊接采用焊條電弧焊，焊條型號(hào)為J422,圖中未標(biāo)明焊接接頭形式與尺寸按GB985-88氣 焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊逢坡口的基本形式與尺寸進(jìn)行選用。所有角焊縫焊腳高度, 除注明者外，均為兩相焊較薄者的厚度，且須連續(xù)焊。類別接頭鋼號(hào)手弧焊焊條型號(hào)對(duì)應(yīng)牌號(hào) 示例碳素鋼和 低合金鋼 相焊Q235系

14、列- 16MliE4303142220、 20R-版RE4315J427E5O15J507焊接工藝及技術(shù)要求焊縫分散原則：避免焊縫多條相交原則；對(duì)稱質(zhì)心布置原則：避開(kāi)應(yīng)力復(fù)雜區(qū)或應(yīng)力 峰值去原則：對(duì)接鋼板的等厚連接原則：接頭設(shè)計(jì)的開(kāi)敞性原則：焊接坡口的設(shè)計(jì)原則（焊 縫填充金屬盡量少；避免產(chǎn)生缺陷：焊縫坡口對(duì)稱；有利于焊接防護(hù)：焊工操作方便；復(fù)合 鋼板的坡口應(yīng)有利于減少過(guò)渡層焊縫金屬的稀釋率）。屬結(jié)晶凝固而形成接縫，焊接材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼，應(yīng)用范闈廣，適用短小焊 縫及全位置施焊，可適用在靜止、沖擊和振動(dòng)載荷下工作的堅(jiān)固密實(shí)的焊縫焊接，這種方法 靈活方便，適應(yīng)性強(qiáng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，維修方便，生

15、產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度高。封頭與圓筒等厚采用對(duì)接焊接。平行長(zhǎng)度任取。坡口形式為I型坡口。6、焊接工藝工程焊前準(zhǔn)備焊前，坡口兩側(cè)各10mm范闈內(nèi)的鐵銹，應(yīng)打磨干凈，露出金屬光澤。用丙酮清洗坡口附 近的油污。焊劑和焊條按規(guī)定烘干，300350保溫2h。注意焊劑中不要混入鐵屑、碎石等雜物。不要強(qiáng)行組裝，避免應(yīng)力過(guò)大；引弧板要對(duì)齊焊縫，地線連接牢固°上、下封頭的焊接采用對(duì)接接頭，為保證環(huán)焊健開(kāi)設(shè)60°的正而V形坡口，在鋼瓶?jī)?nèi)部裝 上襯墊，用手工電弧焊完成封頭的定位焊接和襯墊與筒體的連接，裝配時(shí)間隙為0rmm,如圖 7-1 o然后清理干凈手工電弧焊藥皮，并且將焊點(diǎn)用磨光機(jī)打磨平整C瓶體儲(chǔ)罐

16、的安裝施工順序定頂立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐的安裝普遍采用倒裝法施工工藝，即在罐底鋪設(shè)、焊接之后, 先組裝焊接頂層壁板及包邊角鋼，再組裝焊接罐頂，然后自下而上依次組裝焊接每層壁板， 直至底層壁板。2 .預(yù)制完畢的封頭、罐壁板、包邊角鋼在堆放、運(yùn)輸和起吊過(guò)程中應(yīng)采取有效措施防止變 形。3罐體安裝前必須對(duì)甲苯轆基礎(chǔ)按上建基礎(chǔ)設(shè)計(jì)文件中的要求和GBJ128-90中有關(guān)對(duì)基礎(chǔ) 的要求進(jìn)行檢查、驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行安裝。4 .罐體安裝完畢驗(yàn)收合格后，罐體外表而刷二遍底漆-環(huán)氧樹(shù)脂漆，二遍而漆-聚氨酯而漆, 涂層厚度參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行。5 .罐壁縱焊縫進(jìn)行大于等于10%, T形焊縫進(jìn)行大于等于15%,和環(huán)焊縫

17、進(jìn)行大于等于通的 X射線無(wú)損探傷。探傷合格標(biāo)準(zhǔn)按GB3323-87鋼焊接射線照相底片等級(jí)分類法III級(jí)評(píng)定。 質(zhì)量檢驗(yàn)、修整處理、外觀檢查(1)質(zhì)量檢驗(yàn)：整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量：結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、形狀和性能焊縫質(zhì)量：與結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和安全相關(guān)，如無(wú)損檢測(cè)等強(qiáng)度評(píng)定：壓力試驗(yàn)、氣密性實(shí)驗(yàn)等，斷裂評(píng)定：防脆斷、防疲勞評(píng)定等(2)修整處理：變形矯正：手工矯正、機(jī)械矯正、火焰矯正熱處理：焊后熱處理，整體或局部熱處理除應(yīng)力缺陷修整：焊接缺陷等清洗防護(hù)、外觀處理：除銹、氧化皮清理、酸洗、拋光、油漆防護(hù)等（3）外觀檢查：檢查前將熔渣、飛濺物清理干凈，焊縫及熱影響區(qū)不得有裂紋、氣孔、夾渣或弧坑等缺陷：焊縫表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)縫合設(shè)計(jì)

18、要求，見(jiàn)下表屈服點(diǎn)大于390MPa或厚度大于25mm的低合金鋼的地圈壁板縱縫不得有咬邊；屈服點(diǎn)大于390MPa的鋼板，表面焊疤應(yīng)在磨平后進(jìn)行滲透探傷或磁粉檢測(cè)，無(wú)裂紋為 合格。項(xiàng)目允許值/mm對(duì)接焊縫咬邊深度<0.5連續(xù)長(zhǎng)度焊縫兩側(cè)長(zhǎng)W10%L凹陷環(huán)向焊縫深度W0.5K度W10%L連續(xù)長(zhǎng)度WI00縱向焊縫不允許壁板焊縫棱角6 W12W1012<6 <25這86 >25W6對(duì)接接頭的錯(cuò)邊量縱向焊縫6 W10W1環(huán)向焊縫6 <8 （上圈壁板）<1.56號(hào)8 （上圈壁板）W20 /IO HC3焊縫修補(bǔ)深度超過(guò)的劃傷、電弧擦傷、焊疤等有害缺陷，應(yīng)打磨平滑，打磨修補(bǔ)后

19、的鋼板厚度用大于等于鋼板名義厚度扣除負(fù)偏差：缺陷深度或打磨深度查過(guò)1mm時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊并打磨。屈服點(diǎn)大于390MPa的低合金鋼缺陷清理后應(yīng)進(jìn)行探傷，確認(rèn)無(wú)缺陷后進(jìn)行補(bǔ)焊，修補(bǔ) 后打磨平滑再做探傷：焊縫修補(bǔ)宜采用回火焊道。根據(jù)缺陷的探測(cè)埋深確定缺陷的清除而，清除深度不宜大于板厚的2/3.焊縫的修補(bǔ)必須嚴(yán)格按焊接工藝，嚴(yán)格控制線能量，修補(bǔ)長(zhǎng)度不應(yīng)小于50mm。頂板的焊縫缺陷因其板材較薄可直接修補(bǔ)。同一部位返修次數(shù)不宜超過(guò)2次。7焊接工藝參數(shù)焊接材質(zhì)：焊條J422直徑2mm坡口形式：V形坡口 60度焊接電流：180R焊接電壓：20V電源及接法：直流正接焊接速度：s（7） 焊接位置：平焊每個(gè)位置均采用此工藝進(jìn)行焊接焊縫焊接工藝卡片產(chǎn)品，稱儲(chǔ)存罐產(chǎn)品型號(hào)焊縫位置筒體環(huán)縫、封頭和筒俏 焊縫