水分器课程设计说明书.doc

1 产品介绍31.1 产品的技术条件31.2 产品结构设计分析32 材料的焊接性分析32.1 20#钢的焊接性分析32.1.1 化学成分32.1.2 力学性能42.1.3 焊接性能42.2 A3钢焊接性分析42.2.1 化学成分42.2.2 力学性能42.2.3焊接性能43 备料加工工艺过程43.1压力容器基本结构43.2 筒节的加工工艺过程53.2.1 备料53.2.2 下料53.2.3 卷制53.2.4 坡口加工53.2.5 纵缝组对63.2.6 焊前清理63.2.7 焊接设备63.2.8 筒节纵缝焊接63.2.9 矫圆63.3 封头的加工工艺过程63.3.1 备料63.3.2 下料73.3.3 旋压成形73.3.4 封头边缘的切割加工73.3.5 打孔83.3.6 开设坡口83.4 法兰的加工工艺过程83.4.1 法兰的选购及焊前准备83.4.2 开设坡口93.5 接管的加工工艺过程93.5.1 下料93.5.2 开设坡口93.6 补强圈的加工工艺过程93.6.1 上封头补强圈93.6.2 下封头补强圈103.6.3 筒节补强圈103.6.4 开设坡口103.7 底脚的加工工艺过程103.7.1 下料103.7.2 开设坡口114 装配工艺设计114.1 筒节与封头的装配114.1.1 装配方案设计分析114.1.2 装配设备的选取124.1.3 焊接工艺设计124.2 接管与封头和筒节的装配134.2.1装配组对134.2.2焊接方法134.2.3焊接设备134.3 补强圈的装配134.3.1 装配组对134.3.2 焊接方法144.3.3 焊接设备144.4 法兰装配及焊接144.4.1装配组对144.4.2焊接方法144.4.3焊接设备144.4.4焊缝尺寸与形状144.5 底脚部分的工艺设计154.5.1 下料154.5.2 开坡口154.5.3 焊接165 焊接工艺设计方案的说明与分析165.1 焊接技术要求165.2 焊接检验165.2.1 焊前检验165.2.2 焊接工序间的检验175.2.3 焊后外观检验175.2.4 焊后致密性检验175.2.5 焊后容器的强度检验17参考文献181 产品介绍1.1 产品的技术条件 生产的产品为S2-7型水分器，其容积为0.093m，设计温度为常温，设计压力为55kgf/cm，介质为压缩空气，焊缝系数0.8，腐蚀裕度1mm，耐压压力70。1.2 产品结构设计分析产品的结构满足疲劳强度，刚度和稳定性的要求，结构自重小，省钢材，降低成本，制造工艺性好，可在短时间内制造安装完成，便于安装和维修，外形美观，使用方便，性能优良。2 材料的焊接性分析2.1 20#钢的焊接性分析2.1.1 化学成分C：0.17%-0.24%，Si：0.17%-0.37%，Mn：0.35%-0.65%，S：0.035%，P：0.035%，Cr：0.25%，Ni：0.25%，Cu：0.25%GB3087优质碳素结构钢，晶相组织铁素体加珠光体。2.1.2 力学性能交货状态，以不热处理或热处理（退火、正火和高温回火）状态交货。抗拉强度410N/mm2，屈服强度245N/mm2，伸长率25%，断面收缩率55%，硬度，未热处理156HB2.1.3 焊接性能强度比15#稍高 ，很少淬火，无回火脆性。冷变形塑性高，电弧焊和接触焊的焊接性能好，气焊时厚度小，外形要求严格或形状复杂的制件上易发生裂纹。切削加工性冷拔或正火状态较退火状态好。2.2 A3钢焊接性分析2.2.1 化学成分C :0.14-0.22%,Mn :0.30-0.65,Si0.30,S0.050, P0.045。2.2.2 力学性能与Q235A相同。2.2.3焊接性能与Q235A相同。3 备料加工工艺过程3.1压力容器基本结构 根据结构特点和工作要求，该圆筒形压力容器主要由筒节、封头、法兰、开孔补强圈、接管、底脚等组成。3.2 筒节的加工工艺过程3.2.1 备料 选用20g（钢板），进行化学成分和机械性能检验，合格后，用多辊钢板矫正机对钢板进行矫正，必要时也可采用加热矫正和弯曲。 3.2.2 下料 钢板尺寸为长1110mm，宽3.14324=1017.36mm，厚12mm。按照设计图纸，在放样平台上1：1比例，绘出结构图，用数控气割机自动切割下料。3.2.3 卷制钢板弯曲加工前先用手工或压力机预先加以弯曲，以消除滚圆的直边，再用三辊卷板机进行冷卷制成形。卷制过程中要经常用样板检查曲率，卷制后保证其纵缝处的棱角、径纵向错边量均符合规范中的有关技术要求。3.2.4 坡口加工 划线下料后的钢板，由于边缘受到气割的热影响，需要刨去热影响区及切割时产生的缺陷；同时考虑坯料加工到规定尺寸和开设坡口，采用刨边机进行边缘加工和开设坡口。3.2.5 纵缝组对 由于筒节直径为324mm，板厚为12mm，卷板后直接在卷板机上进行组对。3.2.6 焊前清理 容器施焊前，应检查圆筒的组装质量，清除坡口及其两侧20mm范围内的泥沙、铁锈、油污、氧化皮及其他杂质。3.2.7 焊接设备手工电弧焊机；MZ11000型自动埋弧焊机；焊条：J427，直径45mm；焊丝：H08MnA；焊剂：HJ431。3.2.8 筒节纵缝焊接 先用手工电弧焊进行点固焊定位，对筒体形状加以固定,再用自动埋弧焊进行纵缝焊接。3.2.9 矫圆 纵向焊缝焊接后，筒节的圆形可能产生变形或偏差，需要用卷板机进行热滚矫形以满足圆度要求。3.3 封头的加工工艺过程3.3.1 备料 选用20g（钢板），进行化学成分和机械性能检验，合格后，用多辊钢板矫正机对钢板进行矫正，必要时也可采用加热矫正和弯曲。3.3.2 下料 按照设计图纸，在放样平台上1：1比例，绘出结构图，上封头外径为324mm，内径90mm，厚12mm。由于成形时材料厚度会有所改变，所以下料尺寸为直径350mm，厚13mm的圆形钢板。3.3.3 旋压成形用立式旋压机旋压成形，再用气割机将多余部分切掉，制成直径为324mm的椭圆形封头。3.3.4 封头边缘的切割加工由于封头旋压成形变形量很大，坯料尺寸很难确定，因而在旋压前坯料放有余量，为了与筒体装配，先在平台上画出保证封头直边高度的加工位置线，然后用气割机割去加工余量。3.3.5 打孔 上封头：在封头中心位置，用自动气割机切割出85mm的圆孔，便于焊接接管和法兰。 下封头：在封头中心位置，用自动气割机切割出30mm的圆孔，便于焊接接管和法兰。3.3.6 开设坡口 按照图纸上坡口形状、尺寸，用气割机在封头与筒节，封头与接管的焊接处开设相应坡口。3.4 法兰的加工工艺过程3.4.1 法兰的选购及焊前准备 按照图纸选购符合尺寸的法兰2个，并对法兰外部各平面进行打磨，清除表面的泥沙、铁锈、油污、氧化皮及其他杂质。3.4.2 开设坡口按照图纸上的坡口形状和尺寸，用气割机开设坡口。3.5 接管的加工工艺过程3.5.1 下料 接管选用10号无缝钢管。下封头接管外径25mm，内径20mm，厚度5mm，长度为75mm；上封头与筒体接管外径95mm，内径85mm，厚度5mm，长75mm。用氧乙炔焰进行切割。3.5.2 开设坡口 按照图纸上的坡口形状和尺寸，用气割机开设坡口。坡口图3.6 补强圈的加工工艺过程3.6.1 上封头补强圈 选用20g钢板，用自动气割机切割一块直径200mm，厚度为8mm的圆板，再经冲压机冲压成形，用气割机在正中切出一个95mm的圆孔，切去边缘多余部分，最后加工坡口。3.6.2 下封头补强圈 选用20g钢板，用自动气割机切割一块直径120mm，厚度为8mm的圆板，再经冲压机冲压成形，用气割机在正中切出一个30mm的圆孔，切去边缘多余部分，最后加工坡口。3.6.3 筒节补强圈 选用20g钢板，用自动气割机切割一块直径180mm，厚度为8mm的圆板，再在正中切割一个直径为90mm的圆孔。3.6.4 开设坡口按照零件图设计形状尺寸，用气割机开设坡口。3.7 底脚的加工工艺过程3.7.1 下料 选用A3号角钢、钢板，角钢56565,钢板75758，各三个。3.7.2 开设坡口 在角钢两头分别开设坡口。4 装配工艺设计 装配工序主要有：筒节与封头装配接管与封头、筒节装配各处开孔处补强圈装配封头处、筒节处法兰装配底脚装配。4.1 筒节与封头的装配4.1.1 装配方案设计分析 本设计属于长细形，因些采用卧装。焊接时采用滚轮架使工件转动的自动焊接方法。因重量小轻，选用履带式滚轮架。在小批量生产时，筒体和封头装配采用手工卧式装配法。如图示：具体过程如下： 首先将无缝钢管放在长轴式滚轮架上，筒体前端伸出支架450mm。然后用吊环在适当位置将封头吊起，移至筒体端部，相互对准后横跨焊缝焊一些刚性不大的小板，用于固定封头与筒体间的相互位置。移去起重机后，用螺栓压板等将环向焊缝逐渐对准到适合于焊接的位置，再用N形马横跨焊缝并用点固焊固定。 将夹紧装置去掉及吊钩，然后用以下焊接工艺焊接。4.1.2 装配设备的选取电动机及减速器的选取如下：选用90SZ-51电动机型号功率/w电压/V电流/A额定转速/r.min-1励磁电压/V质量/kg90SZ-51801101.1150011060选用SZ-PX系列直流减速机减速比输出转速电动机功率输出转距电动机型号437580146090SZ-514.1.3 焊接工艺设计 V型对接55角环型焊缝。采用钨极氩弧焊打底焊透，埋弧自动焊透。焊接选用H08MnA焊丝BESTIG-250AP钨极氩弧焊机和MZ-630埋弧自动焊机。 焊缝尺寸与形状： 4.2 接管与封头和筒节的装配4.2.1装配组对 先把接管插入筒体开孔内，调整接管角度，使其与筒节或封头截面垂直，然后用夹具进行固定，再用手工电弧焊进行焊接装配。4.2.2焊接方法 手工电弧焊。4.2.3焊接设备 电弧焊机，焊条：J427 焊条45mm。4.3 补强圈的装配4.3.1 装配组对 先将补强圈套进接管，再清除表面的泥沙、铁锈、油污、氧化皮及其他杂质，然后用手工电弧焊进行焊接。补强圈与筒节、封头处的焊缝，高度在补强圈厚度的3/4处，不可过高。4.3.2 焊接方法 手工电弧焊。4.3.3 焊接设备 电弧焊机，焊条：J427 E43154.4 法兰装配及焊接4.4.1装配组对 用专用夹具将法兰与接管连接处对齐固定好并保证 法兰与筒体截面平行，再用手工电弧焊进行焊接。4.4.2焊接方法 手工电弧焊。4.4.3焊接设备 电弧焊机，焊条：J427 E43154.4.4焊缝尺寸与形状4.5 底脚部分的工艺设计4.5.1 下料 选用A3号角钢、钢板，角钢56565,钢板75758，各三个。4.5.2 开坡口 在角钢两头分别开设坡口。4.5.3 焊接 将角钢与底脚钢板呈60固定，先点固焊，后手工电弧焊进行焊接。5 焊接工艺设计方案的说明与分析5.1 焊接技术要求（1）必须按图样、工艺文件，技术标准施焊。（2）焊接环境：在出现下列任一情况时需采取有效防护措施否则禁止施焊。风速：气体保护焊时大于2m/s，其他焊接方法大于10m/s。 相对湿度大于90%。雨雪环境。焊件温度低于-20C。当焊件温度为0-20C时，应在开始焊处100mm范围内预热道15C以上。（3）应在引弧板或坡口内引弧，禁止在非焊接部位引弧，焊缝应在引出板上收弧，弧坑应填满。（4）防止地线电缆线焊钳与焊件打弧。（5）电弧擦伤处的弧坑需要打磨，使其均匀过度到母材表面，若打磨后的厚度低于规定值则需要补焊。（6）角焊缝的根部应保证焊透（受压件）。（7）接弧处应保证焊透与融合。（8）层间温度不超过规定范围。（9）每条焊缝应尽可能一次焊完。5.2 焊接检验5.2.1 焊前检验 主要是对焊前准备的检查，最大限度避免或减少焊接缺陷的产生，保证焊接质量的积极有效措施，包括焊接材料质量，焊接结构设计，焊件备料，焊接装配质量，焊接试板，能源，辅机具，工具，焊接环境，焊接预热等。5.2.2 焊接工序间的检验 包括焊接工艺规范的检验、焊缝尺寸的检查、夹具情况和结构装配质量的检查，焊道表面质量，后热，焊后热处理等。5.2.3 焊后外观检验 焊接接头的外观检验是一种手续简便而又应用广泛的检验方法，是成品检验的一个重要内容，主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通过肉眼观察，借助标准样板、量规和放大镜等工具进行检验。若焊缝表面出现缺陷，焊缝内部便有存在缺陷的可能。5.2.4 焊后致密性检验 贮存液体或气体的焊接容器，其焊缝的不致密缺陷，如贯穿性的裂纹、气孔、夹渣、未焊透和疏松组织等，可用致密性试验来发现。致密性检验方法有：煤油试验、载水试验、水冲试验等。5.2.5 焊后容器的强度检验受压容器，除进行密封性试验外，还要进行强度试验。常见有水压试验和气压试验两种。它们都能检验在压力下工作的容器和管道的焊缝致密性。气压试验比水压试验更为灵敏和迅