焊接结构课程设计 液化石油气瓶YSP-2设计.doc

YSP 2 液化石油气钢瓶设计 1 目录目录 一 钢瓶瓶体的设计计算一 钢瓶瓶体的设计计算 1 1 瓶体设计壁厚瓶体设计壁厚 3 3 2 2 瓶体名义厚度瓶体名义厚度 3 3 3 3 瓶体刚度校核瓶体刚度校核 3 3 4 4 钢瓶设计有效容积钢瓶设计有效容积 V V 3 3 5 5 钢瓶允许最大充装量钢瓶允许最大充装量 W W 计算计算 3 3 6 6 钢瓶安全容积校核钢瓶安全容积校核 4 4 7 7 水压爆破试验压力计算水压爆破试验压力计算 4 4 8 8 护罩设计护罩设计 4 4 9 9 底座设计底座设计 4 4 10 10 瓶阀座设计瓶阀座设计 4 4 11 11 瓶阀的要求瓶阀的要求 5 5 12 12 计算封头与筒体坯料展开尺寸及绘制展开图计算封头与筒体坯料展开尺寸及绘制展开图 5 5 13 13 总装配图总装配图 6 6 二 钢瓶钢印标记二 钢瓶钢印标记 三 制造技术工艺要求三 制造技术工艺要求 1 1 制造工艺制造工艺 6 6 2 2 瓶体瓶体 7 7 3 3 阀门阀门 7 7 4 4 瓶阀座瓶阀座 7 7 5 5 钢印标记钢印标记 7 7 6 6 焊材焊材 7 7 7 7 热处理热处理 7 7 8 8 角阀安装角阀安装 7 7 9 9 表面喷涂表面喷涂 7 7 10 10 成品检验成品检验 7 7 11 11 主要检验要求主要检验要求 8 8 1212 结构制造工艺流程及工艺卡 结构制造工艺流程及工艺卡 8 8 13 13 封头加工工艺过程卡封头加工工艺过程卡 9 9 14 14 筒体环缝焊接工艺筒体环缝焊接工艺 1010 15 15 底座与下封头焊接工艺底座与下封头焊接工艺 1010 四 钢瓶的使用管理四 钢瓶的使用管理 YSP 2 液化石油气钢瓶设计 2 1 1 充装充装 1111 2 2 定期检验定期检验 1111 3 3 运输 储存和使用运输 储存和使用 1111 五 焊接工艺评定五 焊接工艺评定 附表附表 YSP 2 液化石油气钢瓶设计 3 一 钢瓶瓶体的设计计算 按照 液化石油气钢瓶 标准进行设计计算 19965842 GB 1 1 瓶体设计壁厚瓶体设计壁厚 0 S 1 筒体计算壁厚 01 S mm Ph DiPh S s 6 1 2 3 3 1 9 02952 2082 3 3 1 2 01 2 封头计算壁厚 02 S mmK Ph DiPh S s 2 18 0 2 3 3 1 2952 2082 3 3 1 2 02 2 2 瓶体名义厚度瓶体名义厚度S 考虑钢板厚度的负偏差和拉伸时工艺减薄量 初选钢板厚度为 mm0 2 钢板厚度负偏差 mm14 0 工艺减薄量 mm2 0 100 2 mmS94 1 2 014 0 6 1 故选取瓶体板材名义壁厚mmS0 2 3 3 瓶体刚度校核瓶体刚度校核 mm SDiD S285 1 1 250 22208 1 250 2 1 250 0 0 式中 钢瓶外径 0 D 故选用设计壁厚钢板能够满足瓶体刚度要求 mmS2 0 4 4 钢瓶设计有效容积钢瓶设计有效容积 V V LV7 4 符合要求19965842 GB 5 5 钢瓶允许最大充装量钢瓶允许最大充装量 W W 计算计算 kgFVW97 1 7 442 0 实际选取允许的最大充装量kgW2 YSP 2 液化石油气钢瓶设计 4 6 6 钢瓶安全容积校核钢瓶安全容积校核 为避免瓶内液化石油气体因受热膨胀而导致发生事故 钢瓶最大充装量的确定应在 60 环境温度下瓶内所充装的液化石油气不会为液相所充满 应仍保留 3 以上的气相空间 按规定 蒸气压 的液化石油气组分 求出在 60 丙烷 丁烷11174GB 8 37kPa1380 混合气体的饱和液体密度 d Lkgddd 4367 0 505 0 053 0 4329 0 947 0 053 0 947 0 丁烷丙烷 式中 丙烷在 60 时饱和液体密度 丙烷 d 丁烷在 60 时饱和液体密度 丁烷 d LL d V V7 451 4 4637 0 97 1 97 1 即在 60 时 充装 14 9kg 液化石油气的钢瓶内尚有气相空间 VG 为 3 4 100 7 4 51 4 7 4 97 1 V VV VG 故选取最大充装量 充装符合规定的液化石油气在规kgW2 11174GB19965842 GB 定的环境温度下使用 钢瓶是安全的 7 7 水压爆破试验压力计算水压爆破试验压力计算 钢瓶热处理后 从每批 500 只 中抽取一只进行水压爆破试验 YSP 2 钢瓶水压试验压 力按下式计算 8 8 护罩设计护罩设计 护罩的作用一是保护瓶阀 二是便于钢瓶的提携 YSP 2 钢瓶护罩外径 高mm135 厚度 材料采用普碳钢 用模具冷冲压成形 上圈为半圆弧卷边 以mm120mm2295Hp 增强刚性 挽手为半圆弧形 便于提携 装配时护罩焊接在上封头上 不可拆卸 9 9 底座设计底座设计 底座焊接在下封头底部 以保持钢瓶直立平稳 YSP 2 钢瓶底座外径 高mm160 厚度 材料采用普碳钢 用模具冷冲压成形 下圈为半圆弧卷边 以增mm32mm2295Hp 强刚性 下圈底部钻有小孑 L 在使用中以排出冷凝水 10 10 瓶阀座设计瓶阀座设计 瓶阀座为下托式焊接结构 采用外部单面气体保护焊接方式 材料为 20 号优质碳素钢 具有良好的可焊性 YSP 2 钢瓶的瓶阀座螺纹为 PZ27 8 应符合 GB8335 气瓶专用螺纹 MPa SD S p o ho b 97 6 2204 4406 122 1 试验 YSP 2 液化石油气钢瓶设计 5 的要求 圆锥度为 3 25 11 11 瓶阀的要求瓶阀的要求 在国内通用的钢瓶 通常采用 GB7512 标准规定的角式液化石油气瓶阀 阀体及主要零 部采用 HPb59 1 棒材 YSP35 5 型钢瓶采用瓶阀的进气螺纹为 PZ27 8 圆锥度为 3 25 瓶 阀重量通常为 0 350 0 010kg 说明 其他型号规格钢瓶计算方法相同 故省略 12 12 计算封头与筒体坯料展开尺寸及绘制展开图计算封头与筒体坯料展开尺寸及绘制展开图 1 封头坯料展开尺寸及展开图 封头采用长短轴比值为 2 的标准椭圆封头 即 a 102mm b 51mm Dn 204mm K 0 75 h 25 加工余量 s 15 则封头坯料 Dp 1 223Dn 2hk 2s 1 223 204 2 25 0 75 2 15 317mm 其展开图如图所示 YSP 2 液化石油气钢瓶设计 6 13 13 总装配图总装配图 二 钢瓶钢印标记 为了加强对钢瓶制造监督和使用管理 便以跟踪追溯 新 瓶规 规定应在钢瓶护罩的 外表中部压印钢印标记 标记内容应具有唯一性和永久性 钢印标记内容包括制造单位的制 造许可证号 制造单位代码 制造年月 充装介质 钢瓶编号以及钢瓶主要技术参数 钢印 印深度为 0 3 0 6mm 带 X 标记为待护罩与瓶体焊后在组装现场压印 其他内容可预先在护 罩上压印 YSP 2 钢瓶的钢印标记如图 2 所示 钢印中 LPG 表示充装介质为液化石油气 以防错充装其他介质 2002 年 3 月 6 日全国 气瓶标准化技术委员会公布了全国各气瓶制造单位的代码 钢瓶制造单位代码具唯一性 各 制造厂可以根据实际情况在护罩上压印企业名称 注册商标和保险标记 三 制造技术工艺要求 YSP 2 液化石油气钢瓶设计 7 1 1 制造工艺制造工艺 液化石油气钢瓶的制造工艺按 GB5842 标准制订 2 2 瓶体瓶体 瓶体由两个椭圆形封头 底座 瓶阀座和护罩组成 上下封头采用缩口插入式装配 主 要焊缝采用自动焊接方法施焊 主要焊缝焊接工艺应符合 CJ 32 液化石油气钢瓶焊接工艺 评定 规定要求 同 条焊缝宽窄之差不大于 4mm 3 3 阀门阀门 钢瓶的阀门 GB7512 液化石油气阀门 标准中的 YSF 型角向阀 YSP 2 钢瓶选用的瓶阀 螺纹应符合 GB8335 气瓶专用螺纹 中的 PZ27 8 规格的要求 4 4 瓶阀座瓶阀座 瓶阀座采用自动保护气体焊接方法施焊 焊缝应焊透 表面无缺陷 几何形状应平滑过 渡于母材表面 5 5 钢印标记钢印标记 护罩焊于上封头顶部 且护罩外面钢印标记应符合 气瓶安全监察规程 附录 1 规定 6 6 焊材焊材 焊接用的焊丝 焊条 焊剂应分别符合 GB T14957 熔化焊钢丝 GB T14958 气体 保护焊钢丝 GB5117 碳钢焊条 以及 GB5293 碳钢氩弧焊剂 规定的焊接材料 7 7 热处理热处理 钢瓶在全部焊接完成后 进行整体正火或消除应力的热处理 热处理工艺应符合 CJ 33 液化石油气钢瓶热处理工艺评定 规定要求 8 8 角阀安装角阀安装 安装角阀时 瓶阀与瓶阀座之间须用气瓶密封材料进行密封 密封材料应与盛装的液化 石油气不发生化学反应 9 9 表面喷涂表面喷涂 钢瓶表面喷涂一层银灰色环氧树脂涂层 或油漆 钢瓶正面丝印 液化石油气钢瓶 红色字样 背面按客户专用瓶要求丝印相应的图案和字样 YSP 2 液化石油气钢瓶设计 8 10 10 成品检验成品检验 钢瓶成品检验合格后 每只钢瓶需抽真空 真空度为 0 086MPa 11 11 主要检验要求主要检验要求 钢瓶的检验按标准规定的要求进行 YSP35 5 钢瓶按生产顺序每 50 只 不足 50 只时 也应抽取 1 只 抽取 1 只 对环焊缝 进行 100 的 X 射线照相检验或 X 射线实时成像检验 检验结果按照 JB4730 评定 级为合格 钢瓶测定重量和容积 每只钢瓶进行水压试验和气密性试验 YSP35 5 钢瓶以不多于 500 只为一批 从每批钢瓶中选取机械性能试验用瓶和水压爆破 试验用瓶各一只 进行机械性能试验和水压爆破试验 液化石油气钢瓶的充装 运输 储存 使用和检验应严格遵守 气瓶安全监察规程 的 规定 1212 结构制造工艺流程及工艺卡 结构制造工艺流程及工艺卡 液化石油气钢 瓶 护罩 下料底座 下料封头 下料 HP295 切削加工切削加工封头落料 装焊 YSP 2 液化石油气钢瓶设计 9 13 13 封头加工工艺过程卡封头加工工艺过程卡 表一 封头加工工艺过程卡 产品型号部件图号 封头加工工艺过程卡 产品名称封头部件名称 工序工序名称工序内容车间 工艺装备 及设备 辅助材料 0 检验 原材料应符合国家标准 要求的质量证书 检验 1 划线 号料 划线 封头由整 块钢板做坯料 划线 2 切割下料按划线尺寸切割下料下料 等离子弧 切割机 3 热压成形 始压温度一般为 1000 1100 终压温 度为 850 750 压制 前先清除表面的杂质和 氧化皮 在水压机上用 凸凹模一次压制成形 成形 加热装置 水压机 4 二次划线 号料 划线 划出封头 余量 划线 5 封头余量 切割 用氧气切割割去加工余 量 切割 封头余量 切割机 6 热处理 热处理消去热压成形时 的残余内应力 热处理 热处理加 热炉 7 检验 外观检验 尺寸检验 合 格后才与筒体装配 检验 YSP 2 液化石油气钢瓶设计 10 14 14 筒体环缝焊接工艺筒体环缝焊接工艺 表二 筒体环缝焊接工艺 产品 名称 筒体 封头 产品型号 零部件名 称 上封头 下封头 母材 HP295 规格 筒体 封头 2mm 焊缝位置筒体环焊缝 焊丝规格 层次 焊接方 法 焊丝型号焊丝直径 电源极性电流 A 钨丝直 径 mm 焊接速速 mm min 1 手工氩 弧焊 H08Mn2SiA2 0mm 直流 80 1201 680 100 焊接 位置 平焊 气体流量 L min 6 10 坡口形式 I 型坡 口 焊机型 号 NSA 500 1 型 15 15 底座与下封头焊接工艺底座与下封头焊接工艺 表三 底座与下封头焊接工艺 产品名 称 底座 下 封头 产品型 号 零部件名 称 底座 下封头 底座 2mm 母材 HP295 规格 封头 2mm 焊缝位置横焊 焊接材料层 次 焊接方法 型号直径 电源极性焊接电流 A 1 氩弧焊 H08Mn2S iA 2mm 直流电源 80 120 坡口形式I 型钨丝直径 2mm 焊接速度 mm min 80 100 焊机型号 NSA 500 1 型 技术要求及说明 1 清除坡口两侧内外表面 20mm 范 围的油污 锈汚 尘土且应露出 金属光泽 2 采用打底焊单面焊双面成形 YSP 2 液化石油气钢瓶设计 11 四 钢瓶的使用管理 1 1 充装充装 钢瓶充装单位必须符合 气瓶安全监察规程 第七章的有关规定 钢瓶充装前 充装单位应有专人对钢瓶逐只进行充装前的检查 属于下列情况之一的钢 瓶 应先进行处理 否则严禁充装 1 钢印标记 颜色标记不符合规定 对瓶内介质未确定的 2 附件损坏 不全或不符台规定的 3 瓶内无剩余压力的 4 超过检验期限的 5 经外观检查 存在明显损伤 需进一步检验的 6 钢瓶的首次充装或定期检验后的首次充装 未经置换或抽真空处理的 充装液化石油气必须遵守下列规定 1 实行充装重量逐瓶复检制度 严禁超量充装 充装超量的钢瓶不准出厂 站 2 充装后应逐只检查 发现有泄漏或其他异常现象 应妥善处理并记录 3 严禁从液化石油气储罐车直接向气瓶灌装 不允许瓶对瓶直接倒气 2 2 定期检验定期检验 钢瓶的定期检验必须严格遵守 气瓶安全监察规程 第八章的有关规定 定期检验或评定按 GB8334 标准执行 在使用过程中发现有严重腐蚀 损伤或对其安全 可靠性有怀疑时 应提前进行检验 库存和停用时间超过一个检验周期的钢瓶 启用前应进行检验 钢瓶定期检验 必须逐只进行 3 3 运输 储存和使用运输 储存和使用 必须严格遵守 气瓶安全监察规程 第九章的规定 一 运输和装卸钢瓶时 应遵守下列要求 1 运输工具上应有明显的安全标志 2 必须轻装轻卸 严禁抛 滑 滚 碰 3 吊装时 严禁使用电磁起重机和金属链绳 4 瓶内气体与液化石油气相互接触能引起燃烧 爆炸 产生毒物的气瓶 不得与液化 石油气钢瓶同车 厢 运输 易燃 易爆 腐蚀性物品或与液化石油气引起化学反应的物品 不得与液化石油气钢瓶一起运输 5 钢瓶装在车上 应妥善固定 空瓶横放时 头部应朝一方 垛高不得超过车厢高度 且不得超过五层 立放时 车厢高度应在瓶的三分之二以上 钢瓶内充装液化石油气并装在 YSP 2 液化石油气钢瓶设计 12 车上时钢瓶必须直立 6 夏季运输应有遮阳设施 避免曝晒 在城市的繁华地区应避免白天运输 7 运输时严禁烟火 运输工具上应备有灭火器林 8 运输钢瓶的车 船不得在繁华市区 人口密集的学校 剧场 大商场等附件停靠 车 船停靠时 司机与押运人员不得同时离开 9 装有液化石油气的钢瓶 严禁运输距离超过 50 公里 二 钢瓶在使用时应遵守下列规定 1 严禁擅自更改钢瓶的钢印标记和颜色标记 2 钢瓶在使用前应进行安全状况检查 对盛装气体进行确认 3 钢瓶放置地点 不得靠近热源和明火 严禁用温度超过 40 的热源对钢瓶加热 4 严禁敲击 碰撞 5 严禁在钢瓶上进行电焊引弧 6 夏季应防止曝晒 7 瓶内气体不得用尽 必须留有不少于 0 5 1 0 规定充装量的剩余气体 8 对目测明显变形 俗称大肚子 的钢瓶应拒绝充装 运输和使用 9 钢瓶必须直立使用 10 严禁用户自行处理瓶内的残液 五 焊接工艺评定 为了检验壳体焊缝的力学性能及金相组织 而又不破坏壳体焊缝 通常规定在焊接压力 容器的纵缝及环缝时 必须加焊专供检测用的试板 在试板上截取式样进行力学性能与金相 组织试验 1 制作试板 制作筒体纵焊缝的焊接试板 2 力学性能试验 通过试板截取试样进行焊缝的力学性能试验 通常包括拉伸试验 弯曲试验和冲击试验 低温容器还进行设计温度下的冲击试验 试样应在外观检查 无损探伤检查合格的试板上截 取 试样的长度应垂直与焊缝长度 截取方法应符合 GB150 附录 E 的规定 1 拉伸试验 2 个 拉伸试验的最小抗拉强度不小于图样的规定值 2