课程设计--苯胺计量罐说明书.doc

课程设计苯氨计量罐说明书前言压力容器部件在制造过程中经历了较复杂的加工工艺，如冷弯、冷校、冷卷、冷冲、热冲、热卷、热切割、焊接和热处理等。这些加工过程对钢材的性能产生了不同的影响，其中焊接和热处理对受压部件最终的性能起着决定性的作用。热加工对钢材性能的另一种影响是热加工温度远远高于钢材正常的正火温度而使晶粒长大，导致材料的塑性和韧性的下降。为了使钢材的性能恢复到原有的水平，通常在热加工后重新作一次正火处理。采用经细晶粒处理的钢材可以减轻过热的影响，并使钢材经高温热加工后的性能保持在钢材标准规定的范围之内。在压力容器受压部件制造中，应用较普遍的方法有：电渣焊、埋弧自动焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊、热丝钨极氩弧焊、手工电弧焊、感应压力加热焊和摩擦焊等。其中极大多数是熔焊法。焊接过程对钢材性能的影响与其他加工工艺相比要复杂的多。其影响的程度还取决于所采用的焊接工艺和钢种。压力容器受压部件在制造过程中，可能在焊前或焊后经受下列各种不同的热处理：退火、正火、淬火、正火+回火、淬火+回火、一次或多交回火、消除应力处理等。淬火的加热温度和正火相同，加热结束后在油或水中激冷，水淬后立即回火处理构成了水调质处理，能很好发挥低合金高强度钢厚板的综合性能，水调质处理既提高了钢的强度，又改善了塑性和韧性。压力容器用钢必须具有足够的强度，特别是经过热加工和多次热处理后钢材仍应保证强度性能不低于标准规定的下限值。为减轻容器的自重，减薄壁厚，已广泛采用低合金高强度钢，这些钢对热处理的反应较敏感。具有足够的塑性和韧性储备是压力容器的抗脆断的必要条件之一，也是压力容器各种部件，封头，筒体和接管冲压，卷制，热压成形等制造工艺的需要。压力容器用钢优良的焊接性是保证产品焊接质量的首要条件。不仅是指被焊钢材在一定工艺条件下焊成无缺陷接头的特性，而且还扩充为焊接接头经长期运行后保持可靠综合性能的能力。钢的耐蚀性与其他性能不同，它取决于所接触介质的特定腐蚀性。目 录一、产品的技术要求及原始数据分析61.1产品的技术要求61.2原始数据、选材、机器选用6二、备料的加工工艺102.1槽面法兰和凹面法兰的备料及成型工艺102.1.1材料的选择102.1.2机加工法兰102.2接管的备料102.2.1材料的选择102.2.2切割钢管102.2.3表面处理102.3筒体的备料及成型工艺102.3.1下料：102.3.2校正：102.3.3划线102.3.4切割112.3.5卷制：112.3.7焊接112.3.7钻孔122.3.8校正122.4封头的备料及成型工艺122.4.1下料122.4.2校正122.4.3划线122.4.4压制：132.4.5机加工132.4.5钻孔：132.4.6校正13三、20g与Q235钢焊接性分析：133.1化学成分：133.2力学性能：143.3焊接性能：14四、焊接材料的选择154.1焊条选择154.2焊接电源的选择16五、夹具的选择:16六 苯氨计量罐的装配186.1 装配顺序：18611装配过程中的主要顺序：18612各部件的装配与焊接：18七、焊接技术要求21八、产品质量检验228.1外观检验228.2超声波探伤228.3水压试验228.4焊后处理22一、产品的技术要求及原始数据分析1.1产品的技术要求1、对接接头应采用射线检测；由于结构等原因不能采用射线检测时，允许用可记录的超声检测2、对角接接头不能进行射线或超声检测时，应做100%表面检测3、铁磁性材料容器的表面检测应优先选用磁粉检测4、严格按照图纸施工，要保证根部焊透1.2原始数据、选材、机器选用1.2.1焊接母材的选择筒体、封头、接管采用优质碳素结构钢20g材料化学成分机械性能C%Si%Mn%P%S%bMPasMPa5%AKVJ/cm220g0.240.150.300.350.650.0350.0354005402452659支腿底板、支腿、手孔、槽面法兰、凹面法兰、加强筋、加强角钢、拉筋均采用Q235，成分及性能如下图：材料化学成分机械性能C%Si%Mn%P%S%bMPasMPa5%AKVJ/cm2Q2350.140.220.300.300.650.0450.05037546024025651.2.2钢材或板材表面清理对钢材表面进行去除铁锈、油污、氧化皮清理等为后序加工做准备的工艺称为预处理。常用的预处理方法有机械法和化学法。由于化学法成本高，并会对环境造成一定的污染。因此我们采用机械法。喷砂或抛丸工艺是将干沙或铁丸从专门压缩空气装置中急速喷出，轰击到金属表面，将其表面的氧化物、污物打落，这种方法清理较彻底，效率也较高。本设计采用DT-4720P 移动式喷砂机，其主要技术规格如下：型 号喷砂机外形尺寸自 重总容量电 源压缩空气源DT-4720P6001450260Kg0.3m3220V / 50Hz压力4-8bar(kg/m3) 流量3-6m3/min干燥压缩空气 利用它可以进行高效率的除锈清理，表面等级可达 Sa2.5-Sa3 ；喷砂出口速度可达 200M /S 以上，大大提高了喷砂效率和表面清理质量。1.2.3备料机的选用W43162500型板材矫平机：W43162500型板材矫平机技术数据钢板厚宽（mm）辊数个板材屈服点（Mpa）电机（kW）重量（t）外形尺寸（mm）长宽高41625001126091.570810523304227GGK2600型火焰切割机：切割厚度切孔直径母管直径开孔直径与母管直径比列矢高调整范围坡口角度切割速度割炬型号5150806006001：282450.12G0.2等压式Q3416联合冲剪机： Q3416联合冲剪机技术数据剪板厚 度mm可剪型材最大尺寸mm最大冲孔力kN冲孔直径mm冲孔板厚mm行程次数min-1电机功率kw外形尺寸（长宽高）mm圆钢方钢角钢16454040100125502616275.516456251850W11163200三辊卷板机：W11163200三辊卷板机技术参数卷板最大厚度 mm卷板最大宽度mm最小卷筒直径mm卷板速度m/min材料屈服极限Mpa主电机功率kW重量t外形尺寸（长宽高）mm16320085052453016692018301810选用WC67Y-63/2500折弯机，该折弯机可以将金属折弯成各种角度现状的工件。封头余量切割机二、备料的加工工艺2.1槽面法兰和凹面法兰的备料及成型工艺2.1.1材料的选择：选择Q235钢材根据图纸要求铸造出不同直径法兰2.1.2机加工法兰，使其表面粗超度符合要求2.2接管的备料2.2.1材料的选择：选择20#钢管2.2.2切割钢管：将不同直径的钢管按图纸要求通过火焰切割切割出不同的长度2.2.3表面处理：清理表面2.3筒体的备料及成型工艺2.3.1下料：选择20g钢板，厚度为10mm2.3.2校正：用滚筒机将钢板滚平，再清洁表面2.3.3划线：在20g板材上画出长2200mm，宽1800mm的矩形2.3.4切割：采用火焰切割切割钢板，各边留10mm的余量2.3.5卷制：采用W11163200三辊卷板机将钢板卷制成R=350mm的圆筒，用样板检查曲率，筒体卷制完毕2.3.6定位：在进行纵焊缝焊接前，开V型坡口，清理坡口两侧，将卷后的工件两边对齐，放在滚轮架上并用定位销固定。2.3.7焊接：进行定位焊，定位焊采用手工电弧焊用H08A焊条，固定好后，在用埋弧焊进行双面焊，顺序是先里后外。 2.3.7钻孔：在筒体上按照图纸要求钻出直径为159mm，25mm的孔2.3.8校正：进行无损探伤，再经矫圆，满足圆度要求2.4封头的备料及成型工艺2.4.1下料：采用厚度为10mm的20g钢板2.4.2校正：用滚筒机将钢板滚平，再清洁表面2.4.3划线：碟形封头 压边界限SD100%1.01.2，由三部分组成：第一部分为内半径为Ri的球面，第二部分为高度为Di=40mm的圆形直边，第三部分为第一、第二部分的过渡区。按照图纸要求画出边界线2.4.4压制：在油压机上，用凸凹模一次压制成型2.4.5机加工：封头边缘进行机加工，先在平台上划出保证直边高度的加工位置线，用氧气切割割去加工余量，调整割矩角度直线割出封头边缘的坡口（V形），经修磨后直接使用2.4.5钻孔：在封头上按照图纸要求钻出直径为57mm，25mm，38mm，32mm的孔2.4.6校正：封头加工完后，应对主要尺寸进行检查，合格后才可与筒体装配焊接。三、20g与Q235钢焊接性分析：3.1化学成分：20g钢：碳 C ：0.24 、硅 Si：0.150.30、锰 Mn：0.350.65、硫 S ：0.035 、磷 P ：0.035 Q235钢：碳 C ：0.140.22 、硅 Si：0.30 、锰 Mn：0.300.65 、硫 S ：0.050 、磷 P ：0.045、 铬 Cr：允许残余含量0.030 、镍 Ni：允许残余含量0.030 、铜 Cu：允许残余含量0.030 注：脱氧方法:F、b、Z 3.2力学性能：20g：抗拉强度 b (MPa)：400540 、屈服强度 s (MPa)：245 、伸长率 5 ()：26 、冲击韧性值 ku (J/cm2)：59 Q235：抗拉强度 b (MPa)：375460 、屈服强度 s (MPa)：16时:235; 1640时:225; 4060时: 215; 60100 时: 205; 100150 时: 195; 150时: 185 、伸长率 5 ()：16时:26;1640时:25;4060时:24;60100时:23;100150时:22;150时:21 3.3焊接性能：20g：有一定的抗疲劳和抗腐蚀性能Q235：一般不产生马氏体，不必预热、层间温度或后热，具有良好的焊接性装配焊接工艺设计方案的说明与分析 （附焊接装配工艺卡）四、焊接材料的选择4.1焊条选择苯氨计量罐主要是10mm的薄板，主要采用埋弧焊和手工电弧焊手工电弧焊焊条的直径与板厚的关系焊件厚度（mm）44881212焊条直径（mm）板厚344556焊接电流的选择焊条直径（mm）1.62.02.53.24.05.06.0焊接电流（A）25404070709090130160210220270260310埋弧焊：型号送丝形式焊机结构特点焊接电流A焊丝直径送丝速度mh焊接速度mh焊接电流种类MZ-1000弧压自动调节小车式400120036301201570直流或交流（1）焊Q235钢选用E4315焊条，直径4mm，160A的焊接电流。该焊条采用了大量的金红石、大理石以及适量的云母、长石、白泥等作为造渣、造气及稳弧剂。在焊接过程中采用气渣联合保护的方式，发尘量比碱性低氢型焊条少。（2）焊20g钢时选用H08A焊条，直径5mm，600A的焊接电流。该焊条焊渣流动性好，其他工艺性能一般，适用于全位置焊接。熔敷金属抗裂性能和机械性能较好。4.2焊接电源的选择（1）通过埋弧焊常用交流弧焊变压器型号及技术数据表，选用MZ1000交流弧焊变压器。焊接电压为60V，平焊时焊接电流为600900A.（2）通过手工电弧焊常用直流弧焊变压器型号及技术数据表，采用直流反接，选用AX1165弧焊发电机。电流40200A,电压30V。五、夹具的选择:1、为方便制作我们专门设计制作了一种用来固定筒体和封头的夹具2、为了方便槽面法兰和凹面法兰的装配设计了一种夹具3、为了方便将筒体装配在一起我设计了夹具4、我们还采用了定位销、螺旋拉紧器和螺旋压马等常用夹具六 苯氨计量罐的装配6.1 装配顺序：611装配过程中的主要顺序：1.手柄与盖板的定位点固焊2.接管与法兰的定位点固焊3.一侧封头与筒体的定位点固焊4.接管插入并用加强角钢与筒体的定位点固焊5.另一侧封头与筒体的定位点固焊6.将接管弯曲约90与筒体的定位点固焊7.接管与筒体的定位点固焊612各部件的装配与焊接：1.手柄与盖板的定位点固焊用焊接装配夹具将手柄与盖板固定，采用手工电弧焊和E4315焊条采用角焊缝进行焊接。2.接管与法兰的定位点固焊在焊接过程中利用夹具进行固定，接管与法兰采用手工电弧焊和E4315进行角焊缝联接，以保证焊接的质量。并且法兰与法兰之间一般加密封元件，用螺栓联接起来。法兰、接管与筒体的装配图3.一侧封头与筒体的定位点固焊（1）定位焊：筒体滚压成筒状，封头为压制成形，用焊接装配夹具将筒体与封头固定，开Y型坡口进行对接环焊，采用手工电弧焊和E4315焊条平焊完成定位。（2）双面焊：采用埋弧自动焊焊接，使用H08A焊剂作为填充金属，进行对接环焊并采用碟形封头，如下图所示： 4接管插入并用加强角钢与筒体的定位点固焊将由火焰切割好的，长为2250mm的钢管插入以钻好孔的封头中，利用加强角钢固定接管使之在筒体内保持平衡,接管与角钢，角钢与筒体均采用手工电弧焊和E4315焊条角焊缝连接并要环绕焊一周，使之固定。5.另一侧封头与筒体的定位点固焊在完成将接管插入到筒体，并将筒体与加强角钢角焊后，另一侧封头与筒体采用Y型坡口形式，用焊接装配夹具固定采用手工电弧焊和E4315焊条进行平焊进行定位，然后在进行埋弧焊，使用H08A焊剂，进行环焊，并且也采用碟形封头进行装配。6.将接管弯曲约90与筒体的定位点固焊将直径为32mm的钢管通过WC67Y-63/2500折弯机折成90角，用焊接装配夹具固定，采用手工电弧焊和E4315焊条进行焊接，筒体开坡口，并采用角焊缝进行联接。满足装配技术要求，保证焊接质量。如图：7.接管与筒体的定位点固焊利用焊接夹具将接管固定在筒体上，筒体开单侧坡口，采用手工电弧焊和E4315进行角接，然后环焊一周。焊接加强筋来固定接管。七、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。a、风速：气体保护焊时大于2m/s，其他焊接方法大于10m/s。b、相对湿度大于90%。c、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）、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。（5）、角焊缝的根部应保证焊透（受压