不锈钢罐焊接工艺的研究毕业论文

,毕业设计论文学 院 材料科学与工程学院 学生姓名 专 业 金属材料工程 学 号 年 级 2010 级 ,指导教师 刘晓波 教务处制表二 一 四 年 4 月 24 日1201 不锈钢罐的焊接工艺研究专业：金属材料科学与工程学生：高浩然 指导教师：刘晓波摘要：无论在日常生活中，还是工业生产中，球罐都是一种很重要的生产生活工具。伴随着全球工业化和设计水平的提高，球罐的生产制造水平也在不停的改善。在石化，石油，天然气，危险溶剂转移等相关领域都有很重要的应用。但是由于球罐经常为贮藏转移一些危险物品，因此它对钢材以及焊接工艺要求非常的高。从钢板压制，下料，焊接以及后热处理和探伤都需要严格按照国家标准执行。 在本设计中，我们严格按照国家标准，对 1000mm*35mm 进行焊接设计，并解决生产过程中复杂的问题。以及生产后及无损检测和热处理等，保证球罐的安全使用。在本次的实验设计中，分成了两个部分：第一个部分为介绍部分，包含了国内外球罐的工程应用以及研究现状，以及国内外相关技术和本次试验所用材料的介绍；第二个部分为球罐的设计，包括球罐的实体结构图，壳体组装以及焊接工艺的设计。本球罐采用 0Cr18Ni9Ti 不锈钢，设计尺寸为 1000mm*35mm，支柱采用赤道正切形式连接支柱，有较好的支撑和防震效果。关键词：球罐 组装 焊接 热处理 国家标准2Study 201 stainless steel tank welding processProfessional: Metallic Materials Science and Engineering Student: Gao Haoran Supervisor: Liu XiaoboAbstrac：Whether in daily life, or industrial production, tank production is a very important tool life. With the increase in global industrialization and design levels, tank manufacturing levels are constantly improved. In related fields of petrochemical, oil, gas, hazardous solvents metastasis has very important applications. However, due to the transfer of some of the storage tank as often as dangerous goods, steel and welding process and therefore it requires very high. Pressed steel, cutting, welding and heat treatment and testing are required in strict accordance with national standards.In this design, we strictly in accordance with national standards, 1000mm * 35mm welded design, production process and solve complex problems. And post-production and non-destructive testing and heat treatment to ensure the safe use of spherical tanks. In this experimental design, divided into two parts: the first part is the introduction part, the application contains the status of the project and the research abroad tank, and the introduction of the relevant foreign tests and materials used; s two sections of tank design, including physical structure of tank, the housing assembly and welding process design. The tank using 0Cr18Ni9Ti stainless steel design size 1000mm * 35mm, pillars form the connection using the equator tangent pillar, better support and shock effect.3目录1.绪论 .51.1 不锈钢球罐概述 .51.2 不锈钢球罐工程应用和研究现状 .52.设计任务介绍： .72.1 压力容器的分类： .73 钢制球罐制造工序介绍 .84钢制球罐的缺陷分析 .94.1 制造中产生的裂纹 .95制造过程中钢制球罐的质量控制 .95.1 钢材检验： .95.2 球罐成型方法简述： .96、钢制球罐的焊接工艺设计 .106.1 施焊环境 .106.2 焊前准备 .106.3 焊接工艺 .106.4 消除应力处理 .117球罐焊接设计依据 .1147.1 设计依据 .117.2 球罐的结构设计 .117.3 球罐壳体材料 .147.4 球瓣压制成型 .147.5 球瓣坡口加工 .157.6 球瓣外形检测 .167.7 球罐壳体组装 .178球罐焊接工艺 .188.1 施焊环境 .188.2 焊接方法及焊接材料的选择 .188,3 球罐施焊要点 .188.4 焊前坡口的清理和检查 .208.5 焊前预热 .208.6 后热处理 .208.7 球罐焊接 .209焊后检测 .289.1 外观检测 .289.2 球罐密封性检验 .299.3 球罐无损探伤 .29参考文献： .3051.绪论1.1 不锈钢球罐概述球罐是一种 用来贮存和运输液态或存放各种物料的容器，主要用于石油炼制工业以及石油化工业中。本文涉及的球罐由于介质因素，所选材料为不锈钢，因为不锈钢球罐有许多优点，如：不锈钢罐有很强的耐腐蚀性，不会受到外界的空气和水中余氯的腐蚀，并且其密封性好，可以杜绝外界空气和其他有害物质的污染，而且不用经常清洗不锈钢罐。相比其他材质，不锈钢制成的钢罐重量轻、质地好，也可以制作成各种形状。因此，不锈钢球 罐用途非常广泛。1.2 不锈钢球罐工程应用和研究现状球罐是在 19 世纪末被发明的一种贮存容器，自从它问世以来，就一直受到各国重视。早期用铆接结构制作的球罐只能用来贮存低压气态介质， 因此，实用性不强，发展速度缓慢。但是，二战后，由于焊接技术的飞速发展，由低压、常温等气体贮藏慢慢发展到对中、高压甚至低温液化气体的贮藏与运输，并且在向大型化方向发展。因为球罐的尺寸加大，造成焊接难度上升。球罐内部环境恶劣，对技术要求高，劳动强度大，更加影响了球罐的焊接效率和产品质量。因此，现在广泛采用的自动焊技术，可以大幅度地提高球罐组焊效率和产品质量，非常显著降低焊生产成本和劳动强度。20 世纪 70 年代 ，前苏联、德国、日本等将埋弧自动焊应用到球罐工业，但是埋弧自动焊收到位置限制，很难进行大型球罐的焊接，因此日本便采取了不同形式的坡口和 MIG 焊接等方法。我国大型球罐自动焊研究开始于20 世纪 80 年代并且逐渐运用于工业制造当中，并且取得了智能型全位置球罐焊接机器人等研究成果。本文所涉及的材料为 201 不锈钢，这是一种具有一定耐酸、耐碱性能，密度高、抛光无气泡、无针孔等特点，是生产各种表壳、表带底盖优质材料等。主要用于做装饰 管、工业管道、以及某些浅拉伸的制品等。6表 1-1：20 不锈钢的化学成分、力学性能、使用范围如下元素种类 含量碳（C ） 0.15硅（Si ） 0.75锰（Mn） 5.5-7.50铬（Cr ） 13.5-15.0氮（N） 0.25磷（P） 0.060硫（S） 0.030镍（Ni） 3.50-5.50%铜（Cu ） 半铜 0.8%高铜 1.5%表 1-2：201 不锈钢力学性能抗拉强度 100,000 to 180,000 psi屈服强度 50,000 to 150,000 psi伸长率 55 to 60%弹性模量 29,000,000 psi硬度要求 HRB183N/mm2(MPa)密度 280lbs/cubic inch(密度 7.93g/cm3)表 1-3：0Cr18Ni9Ti 化学成分表元素种类 百分含量C 0.07Si 1.00Mn 2.00P 0.030S 0.030Ni 8.00-11.00Cr 17.00-19.00Ti 5(C%-0.02) C%7表 1-4：201 不锈钢物理参数熔点 1398-1454密度 7.85g/cm3弹性模数 (20)199GPa 比热容 0.51000J/（kg.K）热导率 0.15100W/（cm.K）比电阻 uN。 m0.73：表 1-5：201 不锈钢力学性能室温力学性能1080-1130水冷 520 205 40 601080-1100水冷 539-686 221-402 51-71 65.5-77.5高温力学性能（1050水冷）试验温度400 412 108 45 69480 382 98.1 45 69600 333 82.4 39 58700 235 73.5 35 36800 147 68.6 30 2882.设计任务介绍：2.1 压力容器的分类：对于压力容器，我们有不同的分类方法，从使用、制造和监检角度是比较常见的分类手法，有以下几种按承受压力的等级分为：低压力 容器 、中压 容器 、高压力容器以及超高压 容器按承装介质分为：非易燃、无毒；易燃或有毒；剧毒。根据工艺过程中不同的作用可将容器分为：反应容器：可以在容器中进行物理化学反应换热容器：用可以在中间进行热量交换的容器。分离容器：可以让其中的介质进行质量交换、气体净化，三态分离。贮运容器：用于盛装液体或气体物料、贮运介质或对压力起平衡缓冲作用的容器。品种划分：根据生产工艺不同过程和不同原理，我们可以，分为反应 压力容器、换热压力容器、分离压力容器、贮存压力容器。基体划分如下：反应压力容器（代号 R）：在容器中发生物理化学反应的压力容器，如反应器、反应釜、分解锅等。热压力容器（代号 E）：在容器中发生热量交换的压力容器，如热交换器、管壳式余热锅炉等。分离压力容器（代号 S）：可以负责流体压力的平衡缓冲以及气体净化分离的压力容器，如、 过 滤器、分离器、集油器等。储存压力容器（代号 C，其中 球罐代号 B）：可以用来装存各种液化气，气体，液体等，如各种型式的储罐。3 钢制球罐制造工序介绍一般分为原料验收程序、划线工序、切割工序、除锈工序、机加工（含包边等）工序、滚制工序、组对工序、焊接工序（产品焊接试板） 、无损检测程、开孔划线程序、总检程序、热处理程序、压力试验程序、防腐工序。A 对原材料的要求：9应该通过技术手段对我们制造球罐所用的钢材进行检验，如果板厚较厚，应当用超声波对球罐进行探伤。B 球瓣的成型形状为双曲面的球壳很难在平面上展开。因此，想保持精确下料困难很大。通常先荒料（近似展开） ，用压制成型的方法随后进行二次切割。C 球罐的组装因为要检测球壳体的加工质量以及安装的顺利程度。根据组件的大小，我们可以以整球或者半球为单位在厂内特制的工具架是进行预装配。3、钢制球罐的焊接方法球罐组装的几个重要组成部分有组装方法，焊接设计以及现场施工条件。焊条电弧焊和埋弧焊是最常用的手段，焊条电弧焊运用的更为普遍，另外，在特殊情况下球罐焊接也可以用气电弧焊。4钢制球罐的缺陷分析4.1 制造中产生的裂纹氢裂裂纹是球罐制造中最主要的“先天性”裂纹，其主要原因有以下几个方面：材料的焊接性：国内最常用低合金高强度钢，这些钢淬硬倾向比较大，裂纹敏感性比较强。组装时的拘束应力：因为球罐有比较厚的外