塔頂冷凝器說明書

1、中北大學本科課程設計說明書課程設計說明書 09MnNiDR塔頂冷凝器外殼焊接生產工藝設計作 者:劉保串學 號：1103054323學院(系):材料科學與工程學院專 業(yè):材料成型與控制工程教授李志勇指導教師： 高工丁京濱 2015年1月 1 序言42 焊接生產工藝性分析42.1 焊接結構工藝性審查42.1.1 產品樣圖結構審查42.1.2 技術要求52.1.3 技術特性52.2 母材的焊接工藝性分析52.2.1 09MnNiDR的特性52.2.2 09MnNiDR的焊接性分析62.3 09MnNiDR低溫壓力容器鋼焊接工藝要點92.3.1焊接過程注意事項93焊接性實驗103.1 工藝焊接性實驗1

2、03.1.1斜Y形坡口焊接裂紋試驗法103.1.2 插銷試驗133.1.3 焊接熱裂紋敏感性試驗方法154 焊接工藝評定164.1 焊接試件的制備164.2 焊接試件試驗方法184.2.1拉伸試驗184.2.2沖擊試驗194.2.3彎曲試驗194.3工藝評定試驗分析205 主要零件的加工制造215.1 筒體的制造215.2 封頭的制造255.3法蘭的選用275.4 接管的制造285.5 支座的制作296 零件的裝配316.1 封頭、筒體與管板的裝焊316.2 法蘭筒體的焊接317 塔頂冷凝器外殼的檢查327.1 焊縫外觀檢查327.2 焊縫無損探傷337.3 水壓試驗33附錄一 排版圖附錄二

3、筒體焊接工藝卡附錄三 筒體制造工藝卡371 序言 石油化工領域中，精餾塔是一種使用非常頻繁、非常重要的工藝設備，它的穩(wěn)定運行直接關系到整個石油化工裝置的產品質量及綜合能耗。塔頂冷凝器作為與精餾塔聯合使用的重要耗能設備，通過對其合理設計能有效的使精餾塔穩(wěn)定。 本文主要介紹塔頂冷凝器外殼的制造及焊接工藝過程。2 焊接生產工藝性分析2.1 焊接結構工藝性審查2.1.1 產品樣圖結構審查產品圖紙如圖2-1圖2-1 塔頂冷凝器外殼此次設計的設備為塔頂冷凝器外殼，母材材料：09MnNiDR 尺寸：直徑1000mm 總長3647mm 壁厚8mm，主要加工手段為焊接，此外還采用沖壓、卷彎、機加工等輔

4、助工藝。焊接方法采用埋弧焊和熔化極混合氣體保護焊，接頭形式為對接、角接。2.1.2 技術要求 本設備按鋼制焊接容器技術條件JB/T4735-1997 和鋼制列管式換熱技術條件GB151-1999進行制造試驗和驗收，并須同時遵從壓力容器安全監(jiān)察規(guī)范有關規(guī)定；焊接方法采用埋弧自動焊和熔化極混合氣體保護焊；焊接結構型式除圖中注明外，對接焊接按GB/T 985-1988中規(guī)定，其余焊接按GB986-1988規(guī)定，法蘭焊接按相應的法蘭標準中規(guī)定；殼體對接焊縫應進行無損探傷檢查，探傷長度不少于焊縫總長的20%，探傷等級為二級；設備完成后，殼程及管理都以0.408MPa（表壓）進行水壓試驗。 2.1.3 技

5、術特性 塔頂冷凝器殼體技術特性如表2-1所示：表2-1 技術特性表設計壓力/MPa設計溫度/介質焊縫系數腐蝕裕度/mm換熱面/m2容器類別管程0.49-200水12140殼程0.49-200甲醇蒸汽2.2 母材的焊接工藝性分析2.2.1 09MnNiDR的特性 09MnNiDR低溫用鋼主要用于低溫下工作的容器、管道和結構，如液化石油氣儲罐、冷凍設備及石油化工低溫設備等，低溫用鋼可分為不含鎳及含鎳的兩大類，其牌號、化學成分、力學性能如表1、表2所示。對低溫用鋼的主要性能要求是保證在使用溫度下具有足夠的韌性及抗脆性破壞的能力。低溫用鋼一般是通過合金元素的固溶強化、晶粒細化，并通過正火或正火加回火處

6、理細化晶粒、均勻化組織,而獲得良好的低溫韌性，09MnNiDR低溫鋼的含碳量不高,在常溫下具有較好的塑性和韌性，冷或熱加工工藝均可采用。09MnNiDR低溫鋼是以鐵素體為基的低溫鋼，鐵素體的晶粒度對斷裂韌性的影響十分明顯。鐵素體的晶粒尺寸越細小，鋼的脆性轉變溫度將向低溫方向移動。因此，凡是促使細化晶粒的合金元素，當加入量適當時，都能改善其韌性。Ti、Al、Nb等元素有很好的細化晶粒作用。此外，通過正火處理也有利于獲得細化晶粒的效果。2.2.2 09MnNiDR的焊接性分析 焊接性是材料在限定的施工條件下焊接成按規(guī)定設計要求的構件，并滿足預定服役要求的能力。它包含兩方面內容：一是焊成的構件符合設

7、計的要求；二是滿足預定的使用條件，能夠安全運行。根據這兩方面的內容,優(yōu)質的焊接接頭應具備兩個條件：即接頭中不存在超過質量標準規(guī)定的缺陷，同時具有預期的使用性能。焊接時，產生各種焊接缺陷和影響其接頭性能的因素很多，既有鋼材內在的因素，如化學成分、組織狀態(tài)、厚度等，又有焊接條件的外在因素，如焊接材料、焊接方法、焊接工藝及參數、結構型式、焊工技術水平等。以下從碳當量及合金元素對09MnNiDR鋼焊接性進行分析。1 碳當量計算。焊接熱影響區(qū)的淬硬和冷裂傾向，與鋼材的化學成分有著密切的關系。在化學成分當中，碳對鋼材的淬硬和冷裂的影響最為明顯。通常把各種合金元素對淬硬和冷裂的影響都折合成碳的影響，再用碳當

8、量公式進行計算。國際焊接學會（IIW）碳當量C（%）公式為：C=C+Mn/6+（Ni+Cu）/15+（Cr+Mo+V）/5按此公式計算后C =0.35609MnNiDR鋼為鐵素體+少量珠光體型低溫用鋼。其碳當量0.44，淬硬傾向小，不易形成冷裂紋，焊縫具有較好的塑性和韌性，通常無需預熱。當板厚超過一定的厚度、接頭剛性拘束較大或碳當量偏高時，應考慮預熱。但預熱溫度不要過高，否則會使熱影響區(qū)晶粒長大，并在晶界析出氧化物。所以，焊接時應控制焊接線能量和層間溫度，焊后還應進行消除應力的熱處理。2 合金元素對焊接性的影響鋼中加入適量的合金元素不但能保證鋼材的力學性能要求，而且影響其焊接性。09MnNiD

9、R低溫鋼中合金元素主要有C、Si、Mn、Ni、Nb、P、S等,對其焊接性起了很大的作用。1) 碳。C含量是影響焊接性的主要元素。碳能增加鋼材的硬度，促使硫的偏析，故鋼中wc越高，tcr越高，為此低溫鋼的wc應0.20%。鋼中的碳與鐵結合易于形成碳化物，嚴重地增大鋼的脆性。因為09MnNiDR低溫鋼中含碳量低，對冷裂紋敏感性很低，焊接性良好。2) 硅。Si能顯著提高鋼的彈性極限,屈服強度和抗拉強度，當在0.5%左右時，能降低脆性轉變溫度；但當硅大于0.5%時則提高脆性轉變溫度，從而降低鋼的焊接性能。3) 錳。Mn為其主要合金元素，Mn的作用主要是通過固溶強化來提高鋼的強度，并有利于提高鋼的低溫韌

10、性。Mn與Si在比例合適時，可以有很好的脫氧作用，對改善韌性是有利的。Mn還有脫硫的作用，適當提高Mn的含量,有比較明顯地提高韌性的效果。因此低溫鋼應適當提高含錳量，并嚴格限制S和P含量。4) 鎳。Ni為其主要合金元素，能改善鐵素體的低溫韌性，它的作用大約是Mn的5倍，并具有顯著降低鋼的冷脆轉變溫度的作用。在低溫用鋼中,含鎳鋼占有重要地位。含鎳鋼必須嚴格控制C、S、P的含量，才能充分發(fā)揮Ni的有利作用。5) 鈮。Nb有很好細化晶粒的作用，加入適量可改善鋼的韌性。6) 硫。S使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，對焊接性不利。硫與氧形成的非金屬夾雜物對韌性危害極大，鋼中硫氧含量越多，夾雜物越多，

11、鋼的韌性越低。夾雜物的形態(tài)對韌性也有重大影響，當為長條狀（如MnS）時，降低沖擊韌性，而且造成縱橫向沖擊韌性嚴重的各向異性。但因09MnNiDR低溫鋼中嚴格限制了其含量，故硫對其焊接性影響不大。7) 磷。P作為有害雜質，能使鋼產生冷脆性，嚴重降低鋼的焊接性，但因09MnNiDR低溫鋼對硫含量嚴格要求，故硫對其焊接性影響不大。8) 09MnNiDR鋼的焊接特點。09MnNiDR低溫鋼含碳量0.12%，合金元素總含量5，碳當量為0.35%。09MnNiDR低溫鋼的焊接性良好。雖然鎳是提高鋼淬透性的元素，但由于09MnNiDR鋼含鎳較低，碳當量不高，淬硬傾向較小，室溫焊接時不易形成冷裂紋；鋼中S、P

12、等雜質元素的含量較低，也不易產生熱裂紋。通常板厚h<25mm不需預熱，當板厚h>25mm或焊接接頭拘束度較大時，應考慮預熱,以防止產生焊接裂紋。預熱溫度過高會使熱影響區(qū)晶粒長大，在晶界可能析出氧化物和碳化物而降低韌性，所以預熱溫度一般在100150，最高不超過200。3 焊接時可能存在的問題及防止措施a. 冷裂紋冷裂紋一般是在焊后的冷卻過程中，在Ms點附近或200300的溫度區(qū)間出現。冷裂紋的起源多發(fā)生在具有缺口效應的焊接熱影響區(qū)或有物理、化學性質不均勻的氫聚集的局部地帶。Ni使鋼的淬透性顯著增大，但09MnNiDR鋼含碳量低，S、P也被嚴格控制,故低鎳低溫鋼的冷脆傾向不大，薄板熔

13、焊時不必預熱，厚板則須預熱100150。b. 熱裂紋熱裂紋是在高溫下產生的，而且都是沿著原奧氏體晶界開裂。因為鋼材不同，所以產生熱裂紋的形態(tài)、溫度區(qū)間和主要原因也各有不同，主要有結晶裂紋、高溫液化裂紋。母材含雜質（S、P、C、Si）偏高時，特別是硫和磷偏高會使結晶溫度區(qū)間明顯加寬。但09MnNiDR鋼含碳量低，S、P也被嚴格控制，熱裂紋敏感性也不高。c. 回火脆性由于回火處理時Ni使S在晶界富集和偏析，形成硫化物析出相，故含鎳鋼對回火脆性敏感。d. 如果焊接材料或焊接工藝參數等選擇不合理，焊接接頭很容易出現氣孔、夾渣等缺陷，且焊接接頭（焊縫、熱影響區(qū)）的低溫沖擊吸收功很難達到要求。4 其防止措

14、施主要有以下幾種：a. 嚴格控制焊接線能量和層間溫度。目的是使接頭不受過熱的影響，避免熱影響區(qū)晶粒長大，降低韌性。b. 合理地選擇焊接材料。根據鋼種的溫度級別和低溫沖擊韌性合理地選擇焊條或焊絲。c. 控制焊后熱處理溫度，避免產生回火脆性。板厚h>25mm的低溫鋼焊接結構，焊后應采用消除應力熱處理。含有V、Ti、Nb、Cu、N等元素的鋼種,在進行消除應力熱處理時，當加熱溫度處于回火脆性敏感溫度區(qū)時會析出脆性相，使低溫韌性下降。應合理選擇焊后熱處理工藝，以保證接頭的低溫韌性。d. 防止焊接接頭的應力集中。低溫鋼焊接，為保證焊縫質量，防止產生咬邊、夾雜、未焊透、裂紋、弧坑、焊瘤和電弧擦傷，表面

15、焊道必須圓滑過渡，重要焊縫應將焊道表面余高磨平，盡量減少應力集中。2.3 09MnNiDR低溫壓力容器鋼焊接工藝要點焊接方法的選擇焊接具有回轉體形狀的圓柱筒體，可選用焊條電弧焊或埋弧焊，為了提高焊接生產率，首先應該采用埋弧焊，為了降低消耗，坡口設計應保證質量的前提下要選用窄間隙坡口，法蘭、接管、支座等零件的焊接采用熔化極混合氣體保護焊。焊接材料的選用埋弧焊焊接材料選擇，經過查焊接工程手冊，初步選用H10Mn2A，直徑為4mm焊絲，焊劑選用YD507A，而熔化極氣體保護焊時采用直徑為2.4mm的H09MnNiDR焊絲。2.3.1焊接過程注意事項（1） 焊接坡口形式的設計應避免采用焊不透或局部焊透

16、的坡口，還要盡量減少焊縫的橫截面積，以降低接頭的殘余應力，同時也可減少焊接材料的消耗量。（2） 坡口加工采用熱切割時應注意防止母材邊緣會形成一定深度的淬硬層，這種低塑性的淬硬層往往成為冷加工的開裂源。（3） 焊前必須消除焊接區(qū)鋼板表面的水分，坡口表面的氧化皮、鐵銹、油脂以及其他污物。（4） 焊接材料在使用前應按生產廠推薦的規(guī)范進行烘干。（5） 裝配定位焊縫必須采用與正式焊縫同一類的焊條。（6）為防止焊接接頭晶粒粗大，塑韌性下降，焊接熱輸入量控制在25kJ/cm以下，盡量采用多層多道焊，焊道要稍薄一些。（7）焊后要進行后熱處理，并控制好冷卻速度。3焊接性實驗3.1 工藝焊接性實驗3.1.1斜Y形

17、坡口焊接裂紋試驗法它適用于碳鋼和低合金高強度鋼焊接熱影響區(qū)冷裂紋的試驗方法，通稱為“鐵研式”抗裂試驗，后經改進稱為“小鐵研式”。此試驗方法已列為國家標準(GB 4675.1-84)，與日本JISZ 3158-1966等效。     (1)試件的制備：試件的形狀和尺寸如圖3-4圖3-5所示。試件的坡口采用機械切削加工。     (2)試驗條件     試驗用焊條采用低碳鋼及低合金高強度鋼焊條，與試驗的鋼材相匹配，焊前要嚴格烘干。     拘束焊縫采用雙面焊接，注意不要產生角變形

18、和未焊透。     試件達到試驗溫度后，原則上以標準規(guī)范進行試驗焊縫的焊接。     (3)試驗步驟     按圖3-4裝配試件，先焊拘束焊縫。     當采用手弧焊時，試驗焊縫按圖3-5所示進行，當采用自動送進裝置焊接時，按圖3-6所示進行。     焊完試件放置48h以后，開始進行裂紋檢測和解剖。圖3-4 斜Y形坡口焊接裂紋試驗試件的形狀和尺寸（單位：mm）圖3-5 手弧焊時的試驗焊縫     

19、;(4)檢測裂紋及裂紋率的計算方法:用肉眼或手持放大鏡來檢查焊接接頭的表面和斷面是否有裂紋，并按下列方法分別計算表面裂紋率、根部裂紋率和斷面裂紋率。1 表面裂紋率 =/L*100%式中 - 表面裂紋率（%）；-表面裂紋的長度之和（圖3-7a）（mm）；L試驗焊縫長度(mm)；圖3-6 采用自動送進裝置焊接的試驗焊縫（單位：mm）圖3-7 裂紋長度的測量與計算a、表面裂紋 b、根部裂紋 c、斷面裂紋根部裂紋率：采用試件著色的方法，然后拉斷，并按下式計算出根部裂紋率：=/L*100%式中 - 根部裂紋率（%）；-根部裂紋的長度之和（圖3-7b）（mm）；   

20、0; 斷面裂紋率：在試驗焊縫上切出同樣厚度4-6塊，檢查5個斷面上的裂紋深度(圖3-7c)，按下式計算斷面裂紋率：=/（5H)*100%式中-斷面裂紋率（%）；-斷面裂紋深度的總和（mm）H-焊縫的最小厚度（mm）  除斜Y形坡口的試件之外，還可以做成直Y形坡口的試件。這種試件主要用于考核焊縫金屬的裂紋敏感性。這種試驗方法，由于試件的兩端被161定，對試驗焊縫有較大的拘束作用，其拘束程度往往比實際結構(如球罐、船體、橋梁等)的長焊縫還大，所以一般情況下，只要裂紋總長度小于焊縫長度的20%，在實際生產中就不致發(fā)生裂紋。3.1.2 插銷試驗 采用插銷試驗方法，可以定量測定低溫鋼焊接熱影響

21、區(qū)冷裂紋敏感性。插銷試件和底板尺寸分別如圖3-8 和圖3-9所示。圖3-8插銷試棒的形狀尺寸圖3-9 底板尺寸將被焊鋼材加工成圓柱形的插銷試棒，沿軋制方向取樣并注明插銷在厚度方向上的位置。試棒上端附近有環(huán)形缺口。將插銷試棒插入底板相應的孔中，使帶缺口一端與底板表面平齊。用選定的焊接輸入進行堆焊（垂直底板縱向，并通過插銷頂端中心），焊道長度100-150mm。為獲得焊接熱循環(huán)有關參數（t8/5 等），應事先將熱電偶旱在底板焊道下的盲孔中，其深度應與插銷試棒的缺口處一致，測點最高溫度不低于1100。當焊道冷至150-100時，給試棒逐漸加載，規(guī)定載荷應在1min 內加載完畢，此時試棒的溫度不應低于

22、100。載荷保持16h 或24h 后卸載，若試棒未斷，而采用“斷裂準則”，應增加載荷重復上述試驗，直至試棒發(fā)生斷裂，然后降低約10Mpa 的載荷，而試棒未發(fā)生斷裂，此值即為“斷裂準則”的“臨界應力”。3.1.3 焊接熱裂紋敏感性試驗方法壓板對接（FISCO) 焊接裂紋試驗方法GB4675.4-84),可用于評定焊條焊縫的熱裂紋敏感性。（1）準備試件試件材質與焊件相同，采用原板厚，開I 形坡口。采用機械加工方法，試件尺寸如圖3-10圖3-10 FISCO 試驗班尺寸（2） 試驗裝置如圖3-11 所示。圖3-11 FISCO 試驗裝置（3）試驗步驟把試件安裝在C 形裝置中，調好坡口間隙。將螺栓旋緊

23、，在水平、垂直方向頂緊試板。用待試焊條焊4 條長約40mm 的試驗焊縫。10min后，取出試件，沿焊縫彎斷，觀察斷面有無裂紋。（4）計算裂紋率C C = (li / Li ) ×100%式中：li 4 條試驗焊縫上的裂紋長度之和（mm）；Li 4 條焊縫的長度之和（mm ）。 4 焊接工藝評定4.1 焊接試件的制備采用刨邊機進行坡口加工。清除坡口附近的水、油污、銹漬等雜質。對接焊縫試件的制備 采用 V 形坡口，坡口型式如圖4-1所示。圖4-1 V型坡口采用埋弧焊， 埋弧焊的規(guī)范參數包括焊絲直徑、 電弧電壓、 焊接電流、焊接速度等。焊接工藝參數如表4-1所示表4-1 09MnNiDR埋

24、弧焊焊接參數接頭形式焊件厚度（mm）焊接電流（A）電弧電壓（V）焊接速度（m/h）對接焊縫8.05503434.5（一）焊絲直徑 埋弧自動焊的焊絲直徑一般可根據板厚選擇。塔頂冷凝外殼筒體壁厚為8mm，可選4.0mm 的焊絲。電弧電壓和焊接電流 對于一定直徑的焊絲來說，在埋弧自動焊中， 采用較低的電弧電壓， 較小的焊接電流焊接時， 焊絲熔化所形成的熔滴把母材和焊絲連接起來， 呈短路狀態(tài)稱為短路過渡。 大多數埋弧自動焊工藝都采用短路過渡焊接。當電弧電壓較高、焊接電流較大時，熔滴呈小顆粒飛落稱為顆粒過渡。（2） 角接焊縫的制備 采用熔化極混合氣體保護焊，焊縫形式如圖4-2所示，焊接工藝參數如表4-2

25、：圖4-2角焊縫 表4-2角焊縫熔化極混合氣體保護焊工藝參數焊接方法焊絲牌號及規(guī)格焊接電流/A電弧電壓/V送絲速度（m/h）焊接速度/(m/h)氣體流量（L/min）熔化極混合氣體保護焊H09MnNiDR直徑2.4mm400261524921氣體Ar+（15）%O2作保護氣體4.2 焊接試件試驗方法4.2.1拉伸試驗金屬拉伸實驗是測定金屬材料力學性能的一個最基本的實驗， 是了解材料力學性能最全面， 最方便的實驗。 按 GB/T 228-2012 規(guī)定對試件進行拉伸強度試驗，如圖4-3所示。圖4-3 拉伸試驗簡圖4.2.2沖擊試驗將試樣置于低溫槽的均溫區(qū)冷卻到-45后，保溫足夠長的一段時間，然后

26、將試樣取出進行沖擊試驗。使用液體冷卻介質，保溫時間不得少于 5min。試樣移出冷卻介質至打斷的時間不超過 5s， 如超過 5s 則應將試樣放回冷卻介質重新冷卻，保溫，再進行試驗。采用擺錘沖擊試驗，其示意圖如圖 4-4所示。圖 4-4沖擊試驗簡圖4.2.3彎曲試驗將試件放在實驗機帶滾動軸的支座上， 用規(guī)定的彎心直徑壓頭將試件彎曲到要求的角度， 彎曲試件的中心應對準焊縫中心， 當彎曲到規(guī)定角度后， 焊縫拉伸面沿試件寬度方向上所允許出現的裂紋或缺陷不大于 1.5， 沿試件長度向 上為不大于 3mm。試件如圖 4-5所示：圖4-5 彎曲試驗簡圖4.3工藝評定試驗分析（1）無損探傷 試驗試板焊后經射線探

27、傷，均末發(fā)現焊接缺陷。（2）接頭力學性能 根據接頭力學性能試驗的結果，其接頭強度、塑性均能滿足規(guī)定的標準值。（3） 接頭沖擊韌性 試驗結果表明，焊縫金屬的-45卻貝沖擊值可以達到規(guī)定標準，熱影響區(qū)-45卻貝沖擊值比規(guī)定的標準值要高得多，其沖擊值完全可以滿足09MnNiDR 鋼的標準。熔合線的沖擊值所反映的是焊縫或熱影響區(qū)的沖擊韌性。 可以認為， 只要是熱影響區(qū)尤其是焊縫金屬的沖擊韌性解決好了， 熔合線的沖擊韌性應該能獲得較為滿意的結果。（4） 根據試驗可以看出， 焊接接頭無淬硬組織。 接頭的硬度分布是正常的，09MnNiDR低溫壓力容器鋼并未出現接頭脆化問題。（5）09MnNiDR埋弧焊焊接參

28、數如表4-3所示表4-3 09MnNiDR埋弧焊焊接參數坡口形式焊件厚度（mm）焊接電流（A）電弧電壓（V）焊接速度（m/h）V型坡口8.05503434.5焊后去應力退火溫度：540左右5 主要零件的加工制造生產工藝流程圖：5.1 筒體的制造筒體是壓力容器最重要的組成部分，由它構成儲存物料或完成化學反應的所需要的大部分壓力空間。當筒體較小時，可以用無縫鋼管制作。而中間熱交換器外殼的直徑較大，一般采購、用鋼板的卷制或壓制（壓成兩塊半圓板或數塊弧形板）而后焊接而成，本設備采用卷制筒體。制造流程如下：1. 鋼板復檢：對鋼板進行復檢，內容包括鋼的化學成分、各種力學性能、表面缺陷及外形尺寸（主要是厚度

29、）的檢驗。一般采用抽檢法，抽檢的百分比15%。2.預處理： 復檢合格后對鋼板進行矯正。 矯正后對鋼板進行噴丸、 噴漆等表面處理。原理： 將淬硬鋼丸 ( 一般應用錳鋼丸 , 直徑為 0.8-1.2mm, 硬度 為HRC47-50),以壓縮空氣噴出或離心式噴丸機借離心力甩到金屬表面, 利用鋼丸對金屬表面的沖擊作用使零件表面硬化。鋼丸沖擊金屬表面:第一使零件表面生成 0.1-0.4mm 深的硬化層, 增加零件表面對塑性變形和斷裂的抵抗能力,并使表層產生壓應力,提高其疲勞強度;第二使零件表面上的缺陷和由于機械加工所帶來的損傷減少, 從而降低應力集中。3. 劃線：劃線前應展開，可采用計算展開法。具體展開

30、公式如下：式中 L-筒節(jié)毛坯展開長度（mm） Dg-容器公稱直徑（mm） -容器壁厚（mm） S-加工余量（包括切割余量、刨邊余量和焊接收縮量等） （mm） ，如兩側均需刨邊，則取 1015mm。筒體展開后， 其實就是一塊矩形金屬板。 毛坯寬度為筒節(jié)的長度， 其大小取決于原材料的寬度和容器上焊縫的分布情況（焊縫不允許十字交叉） 。注意，毛坯實際寬度也要包括加工余量 S。經查閱資料及計算，如圖 5-1所示，取劃線尺寸為 3181×2490（長度×寬度）的坯料。圖5-1下料尺寸4.下料：采用氣體火焰切割。5.邊緣加工：采用刨邊機進行鋼板的直線邊緣加工和開坡口，加工精度高，坡口尺

31、寸準確。坡口型式及加工尺寸如圖 所示。6.卷制：采用對稱式三輥卷板機來卷制鋼板。（1）預彎 采用對稱式三輥卷板機彎卷鋼板時，鋼板兩端各有一平直段無法彎卷。 為使鋼板都能彎曲成同一曲率， 在卷板前要先將其兩端彎曲成所需要的曲率，稱為預彎。本次設計利用壓力機預彎。 受模具長度限制， 板料的壓彎需逐段進行， 且在壓制過程中需要隨時用樣板檢查曲率半徑的大小，以保證成形尺寸滿足要求。 如圖5-2 所示。（2）對中 板料預彎后，放入卷板機上下輥之間進行輥卷前必須使板料的母材與輥的軸線平行，使板料的縱向中心線與輥的軸線保持相互垂直，即對中，其目的是防止鋼板在滾卷過程中產生扭斜變形。（3）卷圓 鋼板對中后，即

32、可用上輥壓住板料并使之產生一定彎曲，開動機床進行滾卷。每滾卷一次行程， 便適當下調上輥一次， 這樣經過多次滾卷就可將板料彎曲成所要求的曲率。 在滾卷過程中要注意： 隨時用卡樣板測量， 看是否達到曲率要求，不可過卷量太多，因為過卷要比曲率不足難以修正，且易使金屬性能變壞。在冷卷時要考慮到回彈的影響， 必須施加一定的過卷量。 當卷制達到曲率要求時，還應在此曲率下多卷幾次， 以使其變形均勻和釋放內應力， 減少回彈。 09MnNiDR鋼回彈量較大， 需要在最終成形之前進行一次退火。 卷板機輥子的位置關系如圖5-3所示.7縱縫裝焊：筒節(jié)的裝配一般在 V 形鐵或焊接滾輪上進行。帶鐵的螺旋壓緊器和斜楔式壓緊

33、器可以防止錯邊， 螺旋拉緊器可以調整間隙。 如圖 5-4所示。圖5-4通過采用夾具保證縱縫邊緣齊整， 且沿著整個長度方向上間隙均勻一致后， 可進行定位焊。定位焊時，焊點要有一定尺寸，且焊點間距 300mm。筒節(jié)縱縫采用埋弧自動焊焊接。焊接工藝參數如表5-1所示表5-1 09MnNiDR埋弧焊焊接參數坡口形式焊件厚度（mm）焊接電流（A）電弧電壓（V）焊接速度（m/h）V形坡口8.05503434.58矯圓：焊接結束后，在卷板機上進行矯圓，大致可分三個步驟。（1）工件放入卷板機上輥之后，根據計算，將上輥調至所需要的最大矯正曲率的位置進行加載。（2）使工件在矯正曲率下多次滾卷，并著重于焊縫區(qū)的矯正

34、，使圓筒曲率均勻一致。經測量，直到合乎要求為止。（3）逐漸卸除載荷，并使工件在逐漸卸除載荷的過程中多次滾卷。9無損檢驗：焊縫進行 X 射線局部無損探傷，探傷長度分別不少于縱環(huán)焊縫長度的 20%，質量評定按 JB4730.2-2001焊縫射線探傷標準達到級為合格。10 制孔：須在筒體上開 1 個300mm 的孔。然后再開 兩個150和兩個80的孔。先要進行劃線、打標記來確定孔中心的位置。 將筒節(jié)置于 V 形鐵上固定， 在筒體上已標記的孔中心位置分別沿筒體徑向和周向劃出接管的尺寸和位置線。 仔細檢查核對孔的大小、 方位后開孔，采用氣割的方法粗加工孔，再使用砂輪進行打磨修整。5.2 封頭的制造根據幾

35、何形狀的不同，壓力容器的封頭可以分為凸形封頭、錐形封頭和瓶蓋性封頭三種，其中凸形封頭使用最多。圖形封頭包括球形封頭和橢圓形封頭，而本結構采用與與橢圓形封頭結構形式。如圖5-2所示。封頭外形尺寸如下：公稱直徑：DN1000mm封頭壁厚：a8mm直邊高度：h54mm封頭總深度：H309mm封頭制造工藝如下：1.鋼材復檢：復檢材料成分、規(guī)格、牌號。2.預處理：矯正，噴丸處理。3.劃線：橢圓形封頭毛坯尺寸的計算：式中： P封頭橢圓部分的半周長 a橢圓的長半軸 b橢圓的短半軸。由于 a=500mm，b=309mm，得出 P=1296.4mm?？紤]加工余量后，封頭毛坯直徑可按下式計算：D0=P+2hk0+

36、2S綜上，在原材料上劃一直徑為1424.4 mm 的圓。4.下料：氣體火焰切割。5.熱沖壓：先加熱至 1000，再 1000t 水壓機壓制成形并預留直邊加工余量。6.二次劃線：量取直邊高度 54mm 劃線。7.切割：LGK8 等離子弧切割機切出 54mm 直邊。8.檢驗：按圖樣要求檢查其尺寸、質量等。5.3法蘭的選用按 HG/T 2059220635-2009鋼制管法蘭.墊片.緊固件 ，殼體上的管法蘭為帶頸平焊法蘭，公稱直徑為 300mm，公稱壓力為 1MPa，材料為 09MnNi，零件形狀尺寸見圖 5-3。法蘭尺寸見表5-2表5-2帶頸平焊鋼制管法蘭公稱尺寸DN鋼管外徑A1連接尺寸法蘭厚度C

37、法蘭內徑B1法蘭頸法蘭高度HNRAB法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數量n（個）螺栓ThABAB3003243254403952212M202232832835535512100法蘭厚度為22mm，內徑為328，法蘭外徑為440mm，公稱直徑為300mm，螺栓孔中心圓直徑為395mm圖5-3法蘭示意圖管法蘭制造工藝如下：1.材料復檢、預處理:與筒體基本一致。2.下料：采用 GB4235 鋸床，從300mm 的圓鋼上鋸取長 100mm 的一段。3.鐓粗：始鍛溫度 11501200，終鍛溫度 800850，使直徑達400±2mm，厚度達 20±2mm。4.墊環(huán)局部

38、鐓粗：始鍛溫度 11501200，終鍛溫度 800850，使法蘭盤直徑達440±2mm，厚度達 22±2mm。5.熱處理: 對其進行 600650回火，保溫 4h,空冷，以恢復組織。6.滾圓修整。7.鉆孔：用 Z3080 搖臂鉆床鉆出328mm 孔。8.一次檢驗：檢驗鍛造后尺寸是否在允許范圍，是否存在夾層等內部缺陷。9.粗銑：X5032 銑床粗銑兩端面各留余量 1mm。10.劃線：在已銑好的大端面上，畫出20 通孔位置線，并用樣沖做好標記。11.鉆孔：用 Z3080 搖臂鉆床鉆20螺栓孔。12.精車：CA6140 車床精車柱面，不再留余量。13. CA6140 普通車床修銳

39、邊。14.二次檢驗：對法蘭進行表面檢驗，法蘭的表面應光滑，不得有裂紋及其它降低法蘭強度或連接可靠性的缺陷。5.4 接管的制造取連接上述法蘭與對應筒體的尺寸為328×4.5mm（內徑×壁厚）的接管為研究對象，進行接管設計研究。采用與母材相同材質的無縫鋼管。尺寸與法蘭公稱直徑相匹配， 按GB/T8162-2008，其具體參數如表 5-4所示。表5-4 接管參數內徑/mm328壁厚/mm4.5理論重量/kg2.62其制造工藝過程如下：1.鋼管復檢：檢查鋼管材質、圓度、型號。2.預處理：清除管表面雜質。3.劃線：在鋼管上按需要長度劃線4.下料： 采用等離子弧切割切出相應長度鋼管。

40、利用等離子弧的熱能實現被切割材熔化的方法稱等離子弧切割， 它是利用高速、 高溫和高能的等離子體來迅速加熱熔化被切割的材料，并借助內部或外部的高速氣流。將熔化的材料排開，直至等離子氣流束穿透工件背面而形成切口，從而達到切割的目的。5.車加工：在車床上加工切割斷面，使其達到標準要求。6.清理：表面清洗，使其表面不得有油污等雜質。7.檢驗：另取相同鋼管，按 GB/T 3091-2008 進行拉伸、彎曲、盛水試漏試驗。5.5 支座的制作本設備采用鞍式支座，其示意圖如圖5-5所示圖5-5鞍式支座示意圖支座的流程為：1. 鋼板復檢：對鋼板進行復檢，內容包括鋼的化學成分、各種力學性能、表面缺陷及外形尺寸（主

41、要是厚度）的檢驗。一般采用抽檢法，抽檢的百分比15%。2.預處理： 復檢合格后對鋼板進行矯正。 矯正后對鋼板進行噴丸、 噴漆等表面處理。原理： 將淬硬鋼丸 ( 一般應用錳鋼丸 , 直徑為 0.8-1.2mm, 硬度 為HRC47-50),以壓縮空氣噴出或離心式噴丸機借離心力甩到金屬表面, 利用鋼丸對金屬表面的沖擊作用使零件表面硬化。鋼丸沖擊金屬表面:第一使零件表面生成 0.1-0.4mm 深的硬化層, 增加零件表面對塑性變形和斷裂的抵抗能力,并使表層產生壓應力,提高其疲勞強度;第二使零件表面上的缺陷和由于機械加工所帶來的損傷減少, 從而降低應力集中。3劃線：劃線前應展開，可采用計算展開法。計算

42、與筒體制造相似、4.下料：采用氣體火焰切割。5.邊緣加工：采用刨邊機進行鋼板的直線邊緣加工和開坡口，加工精度高，坡口尺寸準確。6. 卷制：采用對稱式三輥卷板機來卷制鋼板。4.下料：采用氣體火焰切割。5.邊緣加工：采用刨邊機進行鋼板的直線邊緣加工和開坡口，加工精度高，坡口尺寸準確。6.卷制：采用對稱式三輥卷板機來卷制鋼板。8矯圓：焊接結束后，在卷板機上進行矯圓，大致可分三個步驟。（1）工件放入卷板機上輥之后，根據計算，將上輥調至所需要的最大矯正曲率的位置進行加載。（2）使工件在矯正曲率下多次滾卷，并著重于焊縫區(qū)的矯正，使圓筒曲率均勻一致。經測量，直到合乎要求為止。（3） 逐漸卸除載荷，并使工件在

43、逐漸卸除載荷的過程中多次滾卷。9.筒體與支座底架的焊接10無損檢驗：焊縫進行 X 射線局部無損探傷，探傷長度分別不少于縱環(huán)焊縫長度的 20%，質量評定按 JB4730.2-20010焊縫射線探傷標準達到級為合格。6 零件的裝配6.1 封頭、筒體與管板的裝焊1 定位焊及工卡具的焊接，引弧和熄弧都應在坡口內或焊道上，每段定位焊縫的長度不宜小于50mm；2 焊接前應檢查組裝質量，清理坡口面及坡口兩側20mm范圍內的泥沙、鐵銹、水分和油污，并應充分干燥；3 預熱溫度為100150，采用熔化極混合氣體保護焊，焊接參數如表6-1，焊接結構示意圖如圖6-2所示圖6-2 筒體，封頭與管板的焊接示意圖表6-1熔

44、化極混合氣體保護焊工藝參數焊接方法焊絲牌號及規(guī)格焊接電流/A電弧電壓/V送絲速度（m/h）焊接速度/(m/h)氣體流量（L/min）熔化極混合氣體保護焊H09MnNiDR直徑2.4mm400261524921氣體Ar+（15）%O2作保護氣體，焊后需進行探傷檢查，探傷長度不少于焊縫總長的20%6.2 法蘭筒體的焊接1、 焊前嚴格清理母材表面的油污、鐵銹等污物；2、 局部預熱到100150；3、 法蘭與筒體焊接示意圖如圖6-3所示圖6-3 法蘭與筒體裝焊示意圖4、 采用熔化極混合氣體保護焊，焊接參數如表6-2 表6-2 熔化極混合氣體保護焊工藝參數焊接方法焊絲牌號及規(guī)格焊接電流/A電弧電壓/V送

45、絲速度（m/h）焊接速度/(m/h)氣體流量（L/min）熔化極混合氣體保護焊H09MnNiDR直徑2.4mm400261524921氣體Ar+（15）%O2作保護氣體，焊后需進行探傷檢查，探傷長度不少于焊縫總長的20%7 塔頂冷凝器外殼的檢查7.1 焊縫外觀檢查1 所有焊縫焊后都應進行外觀檢查，檢查前應將熔渣、飛濺清理干凈。2 焊縫的表面質量，應符合下列要求：a. 焊縫的表面及熱影響區(qū)，不得有裂紋、氣孔、夾渣和弧坑等缺陷；b. 對接焊縫的咬邊深度不得大于0.5mm；咬邊的連續(xù)長度不得大于100mm；焊縫兩側的咬邊總長度不得超過該焊縫的10%；c. 屈服強度大于390MPa或厚度大于25mm的

46、低合金鋼的底圈壁板，縱縫如果有咬邊應打磨圓滑；d. 邊緣板的厚度大于或等于10mm時，底圈壁板與邊緣板的T形接頭罐內角焊縫靠罐底一側的邊緣應平滑過渡，咬邊應打磨光滑；e. 罐壁縱向對接焊縫不得有低于母材表面的凹陷。罐壁環(huán)向對接焊縫和罐底對接焊縫低于母材表面的凹陷深度，不得大于0.5mm。凹陷的連續(xù)長度不得大于100mm，凹陷的總長度不得大于該焊縫總長度的10%；f. 焊縫寬度應按坡口寬度兩側各增加12mm來確定；g. 對接接頭的錯邊量應符合壁板組裝要求；h. 屈服強度大于390MPa的鋼板，其表面的焊疤應在磨平后進行滲透或磁粉探傷。7.2 焊縫無損探傷采用射線探傷，射線探傷應按國家標準GB33

47、23鋼熔化焊對接接頭射線照相和質量分級的規(guī)定進行，并應以二級標準為合格。但對屈服強度大于390MPa的鋼板或厚度大于或等于25mm的普通碳素鋼和厚度大于或等于16mm的低合金鋼板的焊縫，合格標準為二級。7.3 水壓試驗水壓試驗的程序、步驟方法如下：1）連接。將試壓設備與試壓的管道系統(tǒng)相連，試壓用的各類閥門、壓力表安裝在試壓系統(tǒng)中，在系統(tǒng)的最高點安裝放氣閥、在系統(tǒng)的最低點安裝泄水閥。2）灌水。打開系統(tǒng)最高點的放氣閥，關閉系統(tǒng)最低點的泄水閥，向系統(tǒng)灌水。試壓用水應使用純凈水。待排氣閥連續(xù)不斷地向外排水時，關閉放氣閥。3）檢查。系統(tǒng)充水完畢后，不要急于升壓，而應先檢查一下系統(tǒng)有無滲水漏水現象。4）升

48、壓。充水檢查無異常，可升壓，升壓用手動試壓泵（或電動試壓泵） ，升壓過程應緩慢、 平穩(wěn)， 先把壓力升到試驗壓力的一半， 對管道系統(tǒng)進行一次全面的檢查，若有問題，應泄壓修理，嚴禁帶壓修復。若無異常，則繼續(xù)升壓，待升壓至試驗壓力的 3/4 時，再作一次全面檢查，無異常時再繼續(xù)升壓到試驗壓力， 一般分 23 次升到試驗壓力。5）持壓。當壓力達到試驗壓力后，穩(wěn)壓 10min，再將壓力降至設計壓力，停壓30min，以壓力不降、無滲漏為合格。6） 試壓后的工作 試壓結束后，應及時拆除盲板、膨脹節(jié)限位設施，排盡系統(tǒng)中的積水。2水壓試驗應注意的事項1）試驗前，向系統(tǒng)充水時，應將系統(tǒng)的空氣排盡。2）試驗時，環(huán)境