《焊接结构学》课程设计-立式二氧化碳储罐课程设计.doc

焊接结构学课程设计说明书 焊接结构学课程设计说明书 题 目： 立式二氧化碳储罐 学 院： 材料科学与工程 班 级： 材料12-3班 姓 名： 学 号： 04号 指导教师： 前 言本设计是针对焊接结构学这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。本设计的介质为二氧化碳气体，化学式为co2，碳氧化物之一，是一种无机物，常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，微溶于水，并生成碳酸。（碳酸饮料基本原理）可以使澄清的石灰水变浑浊，做关于呼吸作用的产物等产生二氧化碳的试验都可以用到。固态二氧化碳俗称干冰，升华时可吸收大量热，因而用作制冷剂，如人工降雨，也常在舞美中用于制造烟雾。二氧化碳不参与燃烧，密度比空气略大，所以也被用作灭火剂。二氧化碳是绿色植物光合作用不可缺少的原料，温室中常用二氧化碳作肥料。空气中含有约0.03%二氧化碳，但由于人类活动（如化石燃料燃烧）影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致温室效应，全球气候变暖，冰川融化，海平面升高旨在遏止二氧化碳过量排放的京都议定书已经生效，有望通过国际合作遏止温室效应。二氧化碳在焊接领域应用广泛，如：二氧化碳气体保护焊，是目前生产中应用最多的方法。设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。i目 录前 言i第1章 绪论11.1 概述11.2 二氧化碳的特点21.3 立式二氧化碳储罐设计的特点2第2章 零部件的设计和选型32.1 筒体的设计32.1.1 筒体的材料的选择32.1.2 筒体的设计计算32.2 封头的设计42.2.1 封头的选择42.2.2 封头材料的选择52.2.3 封头的设计计算52.3 人孔的设计62.3.1 人孔的选择62.3.2 人孔的选取62.4 容器支座的设计72.4.1 支座的材料选择72.4.2 支座的设计计算82.5 接管、法兰、垫片和螺栓的形式和选择92.5.1 接管的选取92.5.2 法兰的选取102.5.3 垫片的选取102.5.4 螺栓的选取10第3章 强度设计与校核133.1 圆筒强度设计133.2 封头强度设计133.3 筒体长度校核143.4 人孔补强设计14第4章 2.7m立式二氧化碳储罐装配与焊接174.1 板材复验174.2 钢材矫正174.3 备料174.3.1 板材加工174.3.2 封头的备料174.3.3 筒体的备料184.3.4 支座的备料184.3.5 人孔的备料184.3.6 接管的备料184.4 装配与焊接194.4.1 筒体与封头装焊194.4.2 人孔、接管、支座等零部件与筒体的装焊204.5 检验224.5.1 尺寸检验224.5.2 无损检测234.6 热处理234.6.1 恢复性能热处理234.6.2 焊后热处理234.7 压力试验25附录127附录228附录329附录430附录531总结32参考文献33iii第1章 绪论1.1 概述压力储罐的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力储罐一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。贮罐按其形状可分为方形和矩形容器、球形容器、圆筒形容器（立式、卧式）。按其承压性质可分为内压和外压，内压容器又可分为低压、中压、高压、超高压4个压力等级。按其工作的温度环境可分为低温、常温、中温、高温容器。按制造器的材料可分为金属制和非金属制两类。按其应用情况可分为反应压力容器（r）、换热压力容器（e）、分离压力容器（s）、储存压力容器（c）等。目前我国普遍采用常温压力储罐，常温储罐一般有两种形式：球形储罐和圆筒形储罐。球形储罐和圆筒形储罐相比：前者具有投资少，金属耗量少，占地面积少等优点，但加工制造及安装复杂，焊接工作量大，故安装费用较高。一般储存总量大于500m或单罐容积大于200 m时选用球形储罐比较经济，而圆筒形储罐具有加工制造安装简单，安装费用少等优点, 但金属耗量大占地面积大, 所以在总储量小于500 m或单罐容积小于100m时选用圆筒形储罐比较经济。圆筒形储罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形储罐， 只有某些特殊情况下（站内地方受限制等) 才选用立式。但本说明书主要讨论立式圆筒形二氧化碳储罐的设计。1.2 二氧化碳的特点二氧化碳,化学式为co2，碳氧化物之一，是一种无机物，常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，微溶于水，并生成碳酸。（碳酸饮料基本原理）可以使澄清的石灰水变浑浊，做关于呼吸作用的产物等产生二氧化碳的试验都可以用到。固态二氧化碳俗称干冰，升华时可吸收大量热，因而用作制冷剂，如人工降雨，也常在舞美中用于制造烟雾。二氧化碳不参与燃烧，密度比空气略大，所以也被用作灭火剂。二氧化碳是绿色植物光合作用不可缺少的原料，温室中常用二氧化碳作肥料。空气中含有约0.03%二氧化碳，但由于人类活动（如化石燃料燃烧）影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致温室效应，全球气候变暖，冰川融化，海平面升高旨在遏止二氧化碳过量排放的京都议定书已经生效，有望通过国际合作遏止温室效应。二氧化碳在焊接领域应用广泛，如：二氧化碳气体保护焊，是目前生产中应用最多的方法。1.3 立式二氧化碳储罐设计的特点立式储罐，危险性大，容易发生火灾和爆炸事故，必须按照有关规定，建立防火、防爆制度，经常进行防火巡查，严格进行消防安全管理，确保消防安全。国家劳动部门把这类设备作为受安全监察的一种特殊设备，并在技术上进行了严格、系统和强制性的管理，制定了一系列地强制性或推荐性地规范标准和技术法规，对压力容器的设计、材料、制造、安装、检验、使用和维修提出了相应的要求，同时为确保其安全可靠，实施了持证设计、制造和检验制度。储罐区防火防爆应按gb50183，gb50074规定。低倍数空气泡沫灭火系统应按gb50151规定。此类容器接受劳动部颁发压力容器安全技术监察规程(简称容规) 的监督，因此设计必须严格按照标准进行。 立式二氧化碳储罐，此次设计针对的是第一类压力容器的设计。储罐主要由筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。储罐上设有进料管、出料管、排污管以及安全阀、压力表等。第2章 零部件的设计和选型2.1 筒体的设计2.1.1 筒体的材料的选择介质co2具无毒性，压力容器的使用工况（如温度、压力、介质特性和操作特点等）差别很大，制造压力容器所用的钢种类很多，既有碳素钢、低合金高强度钢和低温钢，也有中温抗氢钢、不锈钢和耐热钢，还有复合钢板。一般中低压设备可采用采用屈服极限为245mpa345mpa级的钢材；直径较大、压力较高的设备，均应采用普通低碳钢，强度级别宜用400mpa级或以上；如果容器的操作温度超过4000，还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。q345r钢是屈服强度350mpa级的普通低合金高强度钢，具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。因此选用q345r钢既符合工艺要求也节约资源，以便获得更好的经济价值 ，所以筒体与封头材料均选用低合金钢板q345r（钢板标准为gb 6654，使用状态为热轧、正火）。参照gb 150-2011表4-1，根据设计压力1.9mpa，设计温度150，筒体壁厚在316mm范围内，选得材料的许用应力，屈服极限。2.1.2 筒体的设计计算（1）筒体长度的计算容器总容积：充装系数为1，则容器总容积为：筒体长度和直径比 ,所以设计合理。（2）筒体的壁厚的计算根据公式 式中，筒体的理论计算壁厚，mm； 筒体的计算压力，mpa； 筒体内径，mm； 钢板在设计温度下的许用应力，mpa； 焊接接头系数，其值小于或等于1。材料的许用应力，屈服极限。容器公称直径为dn=di=1200mm,设计压力pc=1.9mpa。又由于介质无毒无污染，又考虑到压力容器焊接结构的设计原则，焊接接头系数为1.0。利用中径公式计算筒体壁厚：查钢制压力容器设计手册知，钢板厚度负偏差为c1=0.85mm，查钢制压力容器设计手册知，对于有轻微腐蚀的介质，腐蚀裕量为c2=1mm。筒体设计厚度： 筒体名义厚度： 由于钢板厚度范围为316mm，圆整后保守取。 筒体的有效厚度： 2.2 封头的设计2.2.1 封头的选择从受力与制造方面分析来看，半球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，冲压较为困难。椭圆形封头深度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗用量来看，球形封头用材最少，比椭圆形封头节约，平板封头用材最多。因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。2.2.2 封头材料的选择介质co2具无毒性，压力容器的使用工况（如温度、压力、介质特性和操作特点等）差别很大，制造压力容器所用的钢种类很多，既有碳素钢、低合金高强度钢和低温钢，也有中温抗氢钢、不锈钢和耐热钢，还有复合钢板。一般中低压设备可采用采用屈服极限为245mpa345mpa级的钢材；直径较大、压力较高的设备，均应采用普通低碳钢，强度级别宜用400mpa级或以上；如果容器的操作温度超过4000，还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。16mnr钢是屈服强度350mpa级的普通低合金高强度钢，具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。因此选用16mnr钢既符合工艺要求也节约资源，以便获得更好的经济价值 ，所以筒体与封头材料均选用低合金钢板16mnr（钢板标准为gb 6654，使用状态为热轧、正火）。2.2.3 封头的设计计算由di/2hi=2，得hi=di/4=1200/4=300mm。封头的其他参数：查标准jb/t 4746-2002钢制压力容器用封头中表b.1 eha和b.2 eha表椭圆形封头内表面积、容积、质量，见下表2-1和下图2-1。表2-1 封头尺寸公称直径dn/mm总深度h/mm内表面积a/容积v/m质量m/kg12003251.65520.2545128.3图2-1 封头2.3 人孔的设计2.3.1 人孔的选择压力容器设置人孔是作为工作人员进出设备以进行检验和维修之用，而且能避免因意外原因造成罐内急剧超压或真空时，损坏储罐而发生事故，还能起到安全阻火作用，是保护储罐的安全装置。因此，人孔的位置应适当，人孔直径必须保证工作人员能携带工具进出设备方便。人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。选用时应综合考虑公称压力、公称直径（人、手孔的公称压力与法兰的公称压力概念类似。公称直径则指其筒节的公称直径）、工作温度以及人、手孔的结构和材料等诸方面的因素。人孔的类型很多，选择使用上有较大的灵活性。通常可以根据操作需要选择，在这选用回转盖带颈对焊法兰人孔。2.3.2 人孔的选取由于贮罐是在120温及最高压力为1.8mpa下工作，人孔标准按公称压力2.5mpa的压力等级选取。又人孔盖直径较大且质量较重，选用回转盖带颈平焊法兰人孔。选用人孔密封面形式为凹凸面mfm形式密封，公称直径450mm，螺母数为40，螺柱数量为20，螺柱规格为m332165，总质量258kg。2-2为各部件材料表：表2-2 人孔各部件的材料标准名称材料hg 20595hg 20610hg 20601hg 20613hg 20613筒节支承板法兰垫片法兰盖等长双头螺柱螺母16mnr16mnr16mnii(锻)缠绕式垫16mnr8.8级35crmoa8级30crmogb/t 95gb/t 41垫圈吊环转臂螺母吊钩吊耳环无缝钢管100hwq235-afq235-af4级30crmoq235-afq235-afq235-af20其尺寸见表2-3表2-3 人孔尺寸公称尺寸/mmdwsd1badh1b1d0dh2b24504801260042380456320413667012146该人孔标记为：hg/t21518-2005 人孔mfm（a.g）450-1.62.4 容器支座的设计2.4.1 支座的材料选择根据jb/t4712.4-2007选择支撑式支座，命名为jb/t4712.4-2007 支座a3，支撑式支座筋板选用材料为q235a，底板选材为q235a，垫板选材与封头材料相同选择q345r。由于此压力容器工作压力最高为1.9mpa，所以选择支座样式如下图2-2图2-2 支座样式2.4.2 支座的设计计算首先估算计算支座的负荷。贮罐总质量：m=m1+m2+m3+m4式中：m1为筒体质量（kg），m2为封头质量（kg），m3为二氧化碳质量（kg），m4为附件质量（kg）。筒体质量m1：dn=1200mm，的筒节，每米质量为q1=300kg，故m1=q1l=3002=600kg封头质量m2：dn=1200mm，直边高度h=25mm的标准椭圆形封头，其质量为q2=128.3kg，故m2=2q2=256.6kg二氧化碳质量m3：充气质量：，水压试验充满水，故取介质密度为，则充液质量为 式中：为装料系数，取1附件质量m4：人孔约重258kg，其它接口管法兰重约13kg，故m4=271kg。则设备总质量： 由于每个支座承受约9.5kn负荷，故选用支承式支座a jb/t 4712.4-2007查jb4724-92容器支座支承式支座中表，选用支座允许载荷为40kn，支座高度为420mm，地脚螺栓规格为m20。得到支撑式支座尺寸见表2-4表2-4 支座各部件的尺寸公称直径/mml1b1s1l2b2b3e120017012060180140240502.5 接管、法兰、垫片和螺栓的形式和选择2.5.1 接管的选取（1）二氧化碳进气管进料管伸进设备内部并将管的一端切成450，为的是避免物料沿设备内壁流动以减少磨蚀和腐蚀。为了在短时间内将物料注满容器。采用无缝钢管yb231- 654mm ,管的一端伸入罐切成45,管长305 mm。配用凸面式对焊管法兰hg 20592-97 pg16dg25（2）二氧化碳出气管在化工生产中，需要将液体介质运送到与容器平行的或较高的设备中去，并且获得纯净无杂质的物料。采用可拆的压出管654mm,配用凸面板式对焊管法兰（hg 5010-58）（3）排污管在清洗贮罐式，为了能够将废液完全排除贮罐外，液氨介质会腐蚀罐壁而出现沉淀，故需在筒体底部安设排污管一个。在罐的最底部设个排污管，规格是254mm，管端焊有与截止阀相配的管法兰hg 5010-58。（4）压力表接管压力表接口管由最大工作压力决定, ,因此选用采用153.5mm无缝钢管,管法兰采用hg 5010-58。各接管外伸高度都是150mm。（5）安全阀接口管安全阀是通过阀的自动开启排出气体来降低容器内过高的压力。为了操作的安全，因此安设一安全阀。安全阀接口管尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用574mm的无缝钢管, 管法兰hg 5010-58 pg16dg70接口管中，其选择的条均在不需要补强的条件之内，因此，以上接口管在筒体上的开孔不需要补强。2.5.2 法兰的选取选择法兰样式如下图2-3图2-3 带颈对焊钢制管法兰查hg/t 20592-2009钢制管法兰中表8.2.1-1至8.2.1-5 pn带颈平焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。查hg/t 20592-2009钢制管法兰中附录d中表d-5,得各法兰的质量。查hg/t 20592-2009钢制管法兰中表3.2.2，法兰的密封面均采用rf（突面密封）。法兰尺寸见下表2-52.5.3 垫片的选取查hg/t 20607-2009钢制管法兰用聚四氟乙烯覆垫片垫片尺寸见下表2-62.5.4 螺栓的选取地脚螺栓选用q235-a（钢材标准gb 700），选得材料的许用应力，屈服极限。查hg/t 20613-2009钢制管法兰用紧固件中表5.0.7-9和附录中表a.0.1，得螺柱的长度和平垫圈尺寸见下表2-735表2-6 垫片尺寸（mm）符号管口名称公称直径包覆层内径d1包覆层内径d3垫片外径d4abcdef人孔压力表口进气口安全阀口出气口排污口45015655065254802277617734528401109211060528441169611664注：1）聚四氟乙烯包覆层材料应符合qb/t 3625中规定的fsb-2和qb/t 3626的规定。 2）填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。 3）垫片厚度除人孔垫片厚度为4外，其他均为3。表2-7 六角头螺栓螺柱及垫片（mm）符号公称直径螺纹六角头螺栓螺柱长紧固件用平垫圈d1d2habcdef1565506525450m12m16m16m16m12lsr50lzr70lsr60lzr85lsr60lzr85lsr60lzr85lsr55lzr75131717171324303030242.53332.5注：1）紧固件质量为每1000件的近似质量；2）紧固件长度未计入垫片厚度。 第3章 强度设计与校核3.1 圆筒强度设计该容器无需100%探伤，焊缝不用都全焊透结构，所以取其焊接系数为0.85。材料的许用应力189mpa，屈服极限345mpa。根据设计压力1.9mpa，选得容器公称直径为用中径公式计算筒体壁厚：查钢制压力容器设计手册知，钢板厚度负偏差为c1=0.85mm查钢制压力容器设计手册知，对于有轻微腐蚀的介质，腐蚀裕量c2=1mm。筒体设计厚度：mm。筒体名义厚度：，由于钢板厚度范围为316mm，圆整后保守取。筒体的有效厚度。3.2 封头强度设计查标准jb/t 4746-2002钢制压力容器用封头中表1，选取公称直径dn=di=1200mm，选eha型，取di/2hi=2 ，查标准jb/t 4746-2002钢制压力容器用封头中表2，取直边长h=25mm。该容器取其焊接系数为1。材料的许用应力189mpa，屈服极限345mpa。根据gb 150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计算： 查标准hg 20580-1998钢制化工容器设计基础规定表7-1知，钢板厚度负偏差为c1=0.85mm。查标准hg 20580-1998钢制化工容器设计基础规定表7-5知，对于有轻微腐蚀的介质，腐蚀裕量c2=1mm。封头设计厚度：mm封头名义厚度： ，由于钢板厚度范围为316mm，圆整后取与筒体相同的名义厚度 。筒体的有效厚度封头记做：eha-12008-q345r jb/t4746 。3.3 筒体长度校核容器总容积：充装系数为1则容器总容积为： 则可由公式求得筒体内长：，圆整后取筒体长度和直径比,所以设计合理。3.4 人孔补强设计筒体计算壁厚为： 计算开口补强面积a：开孔直径：补强的面积：有效宽度： 取最大值： b=907.4mm有效高度：外侧高度： 或： 接管实际外伸高度两者取最小值内侧高度值 或 接管实际内伸高度取最小值 筒体多余面积：筒体有效厚度：选择与筒体材料相同的材料（q345r）进行补偿壳体多余面积：mm接管多余面积： 补强圈需要提供的补强面积为： 补强圈厚度： 因考虑钢板负偏差取补强厚度补强材料与壳体相同。第4章 2.7m立式二氧化碳储罐装配与焊接4.1 板材复验对板材进行复验，主要复验筒体与封头的q345r钢材，内容包括化学成分，力学性能试验，表面尺寸等。4.2 钢材矫正钢材在轧制、运输、装卸过程中，由于自重、支撑不当等原因，可能会发生弯曲、波浪变形扭曲等变形，这些变形会影响装配、焊接和整个产品的质量，因此应对钢材进行矫正。由于所用钢材为板材，且厚度为8mm，所以用平板机进行矫正。4.3 备料4.3.1 板材加工（1）板材矫正钢材在轧制、运输、装卸和堆放的过程中，由于自重、支撑不当，或装卸条件不良及其它原因，可能会产生弯曲、扭曲、波浪及表面不平等变形。当变形超过一定程度时，会给尺寸的度量、划线、剪切及其他加工带来困难，而且会影响到成形零件的尺寸和几何形状精度，从而影响到装配、焊接和整个产品的质量。所以，划线下料前应予以矫正。选取钢材q345r和钢材q235a钢。采用机械矫正法，应用多辊矫平机，通常运用5-11辊进行矫正。4.3.2 封头的备料采用材料为q345r钢材，尺寸为标准件。4.3.3 筒体的备料筒体材料为q345r钢板，因为壁厚为8mm，采用火焰切割机进行切割因为火焰切割设备简单、使用灵活；切割速度快、效率高。从原钢材上切割出长3770mm，宽2000mm的钢板，毛坯料加工好后，用刨边机进行坡口加工，因为刨边机加工精度高，坡口尺寸准确，坡口形式为v形。清除坡口内熔渣，毛刺，磨光坡口。检验坡口几何尺寸：坡口角度为505，坡口间隙为21，坡口钝边为21。对钢板卷制成型，采用对称式三辊卷板机，卷制成公称直径1200mm，长度为2000的圆筒形。检查圆筒尺寸，圆筒直线度允许偏差为l/1000，（l为圆筒总长）。4.3.4 支座的备料支座分为三个部分：垫板、筋板、底板，筋板和底板的材料为q235a，垫板材料与封头材料相同为q345r。底板厚度为10mm，采用火焰切割，切割出长170mm，宽120，厚度为10的钢板两块。筋板厚度为10mm，亦采用火焰切割，切割出长180mm，宽420mm的钢材两块，再将这四块板材的右下角切掉为长60mm，宽335mm的钢板，四块筋板上方则加工成符合封头边缘的尺寸形状。垫板厚度为10mm，采用火焰切割，切割出两块长240mm，宽280mm，厚度10mm，边角加工出弧度90圆角的q345r钢板作为垫板，垫板形状加工成符合封头边缘形状的尺寸。4.3.5 人孔的备料人孔采用标准件。其中法兰盖采用q345r，垫片采用聚四氟乙烯包覆垫片，筒节采用q345r，把手、吊环、吊钩、都采用q235b，无缝钢管采用20号钢。4.3.6 接管的备料接管都采用无缝钢管，接管法兰采用标准件不用加工。二氧化碳进气管加工采用无缝钢管yb231-654mm，采用机械切割使用圆锯机，切割管长305mm，管的一端切割出45角。二氧化碳出气管采用无缝钢管654mm，采用机械切割圆锯机，切割管长160mm。压力表管，采用圆锯切割无缝钢管153.5mm，外伸长度150mm。安全阀，采用圆锯切割无缝钢管574mm，外伸长度160mm。所有接管与筒体焊缝采用角焊缝，加工出v形坡口，坡口角度50。检验坡口几何尺寸：坡口角度为505，坡口间隙为21，坡口钝边为21。4.4 装配与焊接4.4.1 筒体与封头装焊装焊基准为筒体中轴线。配用标准夹具，在装配平台上进行装配，采用整装整焊。焊接方法为埋弧自动焊和手工电弧焊接。（1）筒体与封头的装配 环缝装配为筒节与封头间装配。总共2条焊缝，环缝装配采用卧式装配法，在滚轮架上进行。开带钝边的v型坡口，坡口形式，见焊接工艺卡。定位焊采用焊条电弧焊，j422即e4303焊条、h08mn2sia焊丝。 定位焊缝长度10-20mm，焊缝间距100-200mm。具体焊接工艺参见附录1。（2）焊接焊接工艺 ： 1）筒体纵焊缝 打底层，采用焊条电弧焊，反面不加衬垫,采用j422,3.2的焊条，如果采用连弧法，焊接电流选择115-125a,如果采用断弧法焊接电流选择105-115a.运条方法采用锯齿形。焊条在坡口两侧多做停留。运条频率为每分钟50-55次为最佳。 盖面层，采用埋弧焊，可以采用500a的焊接电流，电弧电压35-40v，焊丝为h08a,直径为4，焊剂为hj430，焊接电流为400a,电弧电压为32v.焊接完成进行外观检查。检查焊缝宽窄差：自动焊2mm。焊缝焊接接头对口错边量应当2mm，检验时用高度尺或焊缝检验尺测量。焊缝的余高用焊缝检尺测量，手工电弧焊余高为0-1.5，自动焊余高为0-2。焊缝不得有咬边现象，咬边深度0.5，且咬边连续长度100，咬边累计长度应小于该焊缝长度的10%。外观检查完毕无问题后进行无损探伤。 2) 筒体与封头环焊缝焊接 打底层，为防止过凸的现象发生。最佳方法是埋弧焊，可以将筒体放置在转台上，焊缝置于平焊的位置，采用fab法，即焊剂石棉衬垫法。特别注意安装衬垫时，将双面胶带贴在焊缝反面，在间隙内铺设少量铁粉，在焊接时生成熔渣，对熔池形成承托的作用。焊丝为h08a,焊丝直径为4，焊剂是hj430.铁粉牌号是rr-2。焊接电流为400a,电弧电压为34v.焊接速度是36m/h。 盖面层，采用埋弧焊，焊接电流与电弧电压都可以增加。焊接电流增加到450a,电弧电压34-36v,焊接速度为34.5 m/h.电源采用交流电源。焊接完成进行外观检查。检查焊缝宽窄差：自动焊2mm。焊缝焊接接头对口错边量应当2mm，检验时用高度尺或焊缝检验尺测量。焊缝的余高用焊缝检尺测量，手工电弧焊余高为0-1.5，自动焊余高为0-2。焊缝不得有咬边现象，咬边深度0.5，且咬边连续长度100，咬边累计长度应小于该焊缝长度的10%。外观检查完毕无问题后进行无损探伤。4.4.2 人孔、接管、支座等零部件与筒体的装焊 （1）筒体划线在筒体组装、焊接、无损检测等工序完成后，做总体尺寸检验，并找出筒体两端的四条中心线，并核查是否等分，然后检查筒体两端中心线是否扭曲。人孔等大管口及壳壁上的斜插管口，还应按相贯线展开后制作开孔切割样板。人孔等开口如采用半自动开孔切割装置进行切割，则可不必制作开孔样板。 （2）按开孔切割位置线进行切割坡口经打磨清理后用焊口检测器检测所有管孔坡口尺寸的正确性，如有不符合则必须进行认真修正。 （3）人孔的装焊 1）人孔接管与法兰的装配； 2）在筒体上组装人孔，采用手工电弧焊。检查焊缝宽窄差：手工焊4。 3）先安装人孔筒节，环焊缝，手工电弧焊。检查焊缝宽窄差：手工焊4。 4）焊接人孔法兰，环焊缝手工电弧焊。检查焊缝宽窄差：手工焊4。 5）依次组装法兰盖，焊接法兰盖上把手，焊接法兰盖上方吊耳，焊接弯管与吊钩。 （4）人孔与补强圈的装焊由于补强圈整体与人孔装焊存在困难，所以将补强圈均等分割成三份拼焊，采用手工电弧焊。生产过程参见附录2。 （5）接管的装配无缝钢管尺寸直径选取：进气口采用无缝钢管，直径65mm，长度350mm，外伸端长45mm，内伸端305mm。内伸端口切割为45形状，便于介质传输。出气口采用无缝钢管，直径65mm，厚度4mm，长度160mm，外伸端160mm。压力表采用无缝钢管，直径15mm，厚度4mm，长度300mm。安全阀采用直径50mm，厚度4mm，长度210mm。排污管采用直径25mm，厚度4mm长度160mm。接管法兰与壳体组装前应做如下工作： 1）接管与法兰的装配焊接，应控制法兰平面相对接管轴线垂直偏差不大于1%且不大于3mm。 2）按法兰螺栓孔中要求划出接管中心线及伸出高度位置线，并电焊定位板。 3）预装接管并对壳体所开管孔坡口进行气割修正并打磨。使之坡口完全符合技术要求，环隙均匀。 4）接管与筒体用手工电弧焊进行点焊，焊条j422，电流90120a。 5）检查有无错边，进行矫正。检查法兰与接管焊缝，法兰应垂直接管或圆筒的主轴中心线。接管法兰应保证法兰面的水平或垂直，其偏差均不得超过法兰外径的1%，且3。法兰螺栓孔应跨中布置。（6）接管的焊接接管与筒体采用手工电弧焊，j422，电流90120a，运条速度90120焊后检查焊缝，手工焊4mm。焊缝不得有咬边现象，咬边深度0.5，且咬边连续长度100，咬边累计长度应小于该焊缝长度的10%。接管与筒体生产过程见附录3。 （7）支座的装配支座作为部位，其本身的制造质量，及其与容器壳壁的装配、焊接质量的好坏将直接影响到压力容器运行的平稳与操作的安全性。对支撑支座的装焊过程如下： 1)在筒体座部的心线上找出支座位置线，并以筒体两端环缝检查线为基准划出弧形垫板装配位置线； 2)配垫板，用螺旋或楔铁压紧，使垫板与筒壁贴紧，其间隙不大于2mm，进行点焊； 3）在垫板上划出支座筋板位置线； 4）安装一号支座 ，当装配间隙过大或不均时，用气割进行修正，使之间不大于2mm，进行点焊； 5）旋转筒体，用水平仪检测固定支座底板，使其保持水平位置； 6）按相同步骤安装其他三个支座； 7）再对四个支座的安装尺寸做总体检测，合格后再进行焊接。 （8）支座的焊接 1）垫板与封头采用角焊缝，使用焊条电弧焊，焊条j422，电流90120a。 2）垫板与筋板采用角焊缝，使用焊条电弧焊，焊条j422，电流90120a。 3）底板与筋板采用角焊缝，使用焊条电弧焊，焊条j422，电流90120a。 4）焊接完毕进行外观检验。检查焊缝宽窄差：自动焊2mm。焊缝的余高用焊缝检尺测量，手工电弧焊余高为0-1.5，自动焊余高为0-2。焊缝不得有咬边现象，咬边深度0.5，且咬边连续长度100，咬边累计长度应小于该焊缝长度的10%。 5）外观检验完毕后进行无损探伤。4.5 检验4.5.1 尺寸检验 （1）封头尺寸检验封头内表面的形状偏差检验采用弦长为3/4的内样板测量，其最大间隙1.25，纵向皱折深度0，厚度10mm时，直边高度控制为25mm，厚度10mm时，直边高度控制为40mm。（2）总体尺寸检验压力容器最大与最小直径之差e1%dn，管壳式换热器圆筒同截面上，最大与最小直径之差e0.5,且满足：1200时，e5；1200时，e7 4.5.2 无损检测压力容器的无损检测包括射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测，容器上焊接接头的无损检测用射线或超声检测，根据不同的钢材、不同厚度、不同容器要求分为100%无损检测和局部无损检测两种，对100%无损检测的焊接接头，当某种材料达到一定厚度时，在使用一种方法进行100%检测后，尚需用另一种方法进行附加局部检测。在焊缝的检测中常见的缺陷有气孔、夹渣、裂纹、未焊透等，本课题中利用射线检测进行无损检测，射线检测缺陷等级评定应按照jb4730-94 标准进行。4.6 热处理4.6.1 恢复性能热处理 （1）分步冷成型时，若不进行中间热处理，则成形件的变形率为各分步成形变形率之和；若进行中间热处理，则分别进行成形件在中间热处理前后的变形率之比。 （2）若热成形或温成形改变了材料供货热处理状态，应重新进行热处理，恢复材料供货热处理状态。 （3）当对成形温度、恢复材料供货热处理状态的热处理有特殊要求时，应遵循相关标准、规范或设计文件的规定。4.6.2 焊后热处理 （1）焊后热处理要求容器及其受压元件按材料、焊接接头厚度（及焊后热处理厚度）和设计要求确定是否进行焊后热处理。焊接接头厚度应按下列规定确定：对等厚全焊透对接接头为钢材厚度；对于对接焊缝和角焊缝为焊缝厚度；对于组合焊缝为对接焊缝与角焊缝厚度中较大者；当不同厚度元件焊接时：不等厚对接接头取较薄元件的钢材厚度；壳体与管板、平封头、盖板及其他类似元件的b类焊接接头，取壳体厚度；接管与法兰焊接时，取接头处接管颈厚度；非受压元件与受压元件焊接时，取焊缝厚度。容器与其受压元件符合下列条件之一者，应进行焊后热处理，焊后热处理应包括受压元件间及其与非受压元件的连接焊缝。当制订热处理技术要求时，除满足以下规定外，还应采取必要的措施，避免由于焊后热处理导致的再热裂纹。整体焊后热处理可以是炉内整体加热方法或容器内部加热方法。在可能的情况下，应优先选用炉内整体加热方法;当无法整体加热时，允许分段加热进行。分段热处理时，其重复加热长度应不小于3mm，且相邻部分应采取保温措施，使温度梯度不致影响材料的组织和性能。a、b、c、d类焊接接头，封头与筒体连接接头以及缺陷焊补部位，允许采用局部热处理，局部热处理有效加热范围应符合规定。局部热处理的有效加热范围应确保不产生有效变形，当无法有效控制变形时，应扩大加热范围，例如对圆筒全周长范围进行加热；同时，靠近加热区的部位应采取保温措施，使温度梯度不致影响材料的组织和性能。 （2）焊后热处理操作碳素钢、低合金钢的焊后热处理操作应符合如下规定：焊件进炉时炉内温度不得高于400；焊件升温至400后，加热区升温速度不得超过5500/ /h，且不得超过220/h，一般情况下不低于55/h；升温时，加热区内任意4600mm长度内的温差不得大于140；保温时，加热区内最高与最低温度之差不得超过80；升温及保温时应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化；炉温高于400时，加热区降温速度不得超过7000/h，且不得超过280/h，一般情况下不低于55/h；焊件出炉时，炉温不得高于400，出炉后应在静止空气中继续冷却。 （3）其他热处理 当要求材料的使用热处理状态与供货热处理状