防胶剂配制罐.doc

156 防胶剂配制罐防胶剂配制罐是由筒体、封头、接管、入孔、法兰、鞍座等组成。防胶剂在配制过程中，配制罐内发生物理化学反应，生成一定量的气体，使罐壁承受一定的压力，所以防胶剂配制罐属于压力容器的一种。6.1 原始数据（1）名称: 防胶剂配制罐（2）罐体尺寸:1480510414mm（3）工作压力:1.6MPa（4）罐体材质:16MnR（5）容器类别：防胶剂配制罐的设计主体尺寸为14005104mm，主体材质为16MnR（低合金钢）接管材料为20g（低碳钢），属于钢制压力容器；设计压力为1.6MPa，根据1.6MPaP10MPa为中压容器，属于类容器；设计厚度14mm，根据K12，属于薄壁容器；由于气体作用于罐壁的压力高于外部压力，属于内压容器；配制罐安装后，轴线平行于地面，属于卧式容器；防胶剂配制过程中发生物理化学反应，属于反应容器；配制罐在常温下工作，属于常温容器。6.1.2 焊接方法手工电弧焊；气体保护焊；埋弧焊。6.1.3 依据标准（1）GB150-89钢质压力容器；（2）JB4708-2000钢质压力容器焊接工艺评定；（3）JB/T4709-2000钢质压力容器焊接规程。6.2 防胶剂配制罐加工工艺流程图法兰外购筒体下料温卷纵缝焊接纵缝探伤组装各筒体节环缝焊接环缝探伤划筒体开孔开孔配件组装配件焊接水压实验致密性实验纵缝组装入库材料检验封头下料冲压成型划开口线开孔封头装加强圈坡口加工法兰检验坡口加工冲压成型坡口加工鞍座材料检验接管外购接管检验接管切割坡口加工材料检验筒体分封头组装环缝焊接环缝探伤坡口加工环缝组装油漆工装审核竣工图审核产品质量证书签发合格证图5 防胶剂配制罐流程图6.3 防胶剂配制罐焊缝定位编号图编制图6 防胶剂配制罐焊缝编号图图7 防胶剂配制罐的焊缝定位图表12 防胶剂配制罐接头名称焊缝编号接头名称定位焊缝编号接头名称定位1封头与筒体对接环缝B121接管与筒体角接D72接管与筒体角接D122接管与法兰对接C53接管与法兰对接C123接管与法兰对接C74筒体与加强圈角接D2-124接管与筒体角接D95接管与加强圈角接D2-225鞍座与筒体角接E16接管与法兰对接B626接管与法兰对接C67筒体纵缝A2-127接管与筒体角接D88接管与筒体角接D028筒体环缝B39接管与筒体角接D329筒体纵缝A2-210接管与法兰对接C230筒体环缝B211人孔接管与筒体与加强圈角接D4-131筒体纵缝A112人孔接管与筒体与加强圈角接D4-232鞍座与筒体角接E213人孔接管纵缝A433接管与法兰对接C814接管与法兰对接B534接管与筒体角接D1015接管与筒体角接D535接管与法兰对接C1016接管与法兰对接C336接管与法兰角接D1217筒体与封头对接环缝B437接管与法兰对接C918接管与法兰对接C438接管与封头与加强圈角接D1119接管与封头与加强圈角接D620筒体纵缝A3A5个，B6个，C10个，D15个，E2个本组共10人，分配如下：（1）1，2，3（2）5，7，23（3）13，14，15（4）18，19，20（5）27，29，33（6）22，31，34（7）4，16，17（8）9，10，30（9）6，8，23（10）24，26，28，表13 焊接接头结构简图接头名称材 质焊缝编号焊接接头结构简图筒体纵缝16MnR7，17，20，29，31筒体环缝16MnR1，28，30人孔纵缝16MnR13接管与筒体角接20g/16MnR2，8，21，24接管与筒体角接20g/16MnR920g/16MnR34接管与法兰对接20g/20锻22266接管与法兰对接20g/20锻33162318373接管与筒体角接20g/16MnDR2715人孔与筒体与加强圈角接16MnDR/16MnDR,16MnDR/20g11人孔与法兰对接20g/20锻14人孔与法兰对接20g/20锻35接管与封头与加强圈角接16MnDR/16MnDR,20g/16MnR19接管与筒体与加强圈角接20g/16MnR16MnR/16MnR5接管与法兰角接20g/20锻366.4 防胶剂配制罐参考示例6.4.1 焊接方法选择防胶剂配制罐在焊接过程中，可选择的方法有：手工电弧焊、埋弧焊、TIG焊、CO2气体保护焊。手工电弧焊灵便性好，可全位置焊接，宜于长短及曲线形状的焊接，适用于低碳钢、低合金钢、耐蚀耐热钢、铝铜及其合金、异类金属的焊接，可焊厚度范围1.038mm，但飞溅大，效率低。埋弧自动焊焊缝质量好，劳动条件好，飞溅小，易于长而规则焊缝的焊接，适用于低碳钢、低合金钢，可焊厚度范围4以上，但只能在平焊位置焊接。TIG焊焊缝质量高，可全位置焊接，宜于曲线形状焊缝的焊接，适应于低合金钢、有色金属的焊接，但投资大。对于低合金钢来说，常用于4mm以下焊材的打底焊。2号焊缝为接管与筒体的角接接头，承受一定的压力，应为全焊透接头，属于D类焊接接头。由于尺寸较小，位置不便，选用手工电弧焊进行焊接，并用TIG焊打底焊，保证单面焊背面成形。 20号焊缝为筒体纵缝，长而规则，属于A类焊接接头，筒体内壁承受压力，需满足设计的压力要求。为提高生产效率，保证焊缝质量，选用埋弧自动焊为宜，并用TIG焊打底，保证单面焊背面成形。6.4.2 焊接材料选择6.4.2.1 焊材选择焊接材料包括焊条、焊丝、钢带、焊剂、气体、电极、衬垫等。焊接材料选择时应根据母材化学成分、力学性能、焊接性能，并结合压力容器的特点、适用条件及焊接方法综合考虑选用焊接材料。表14 常用钢号分类分组类别号组别号钢号20g16MnR表15 不同钢号相焊接推荐选用焊接材料表被焊钢材类别接头母材类别号或组别号焊条电弧焊埋弧焊氩弧焊焊条焊丝钢号（标准号）焊剂焊丝钢号（标准号）型号（标准号）牌号示例型号（标准号）牌号示例碳素钢与强度型低合金钢焊接+()E4303(GB/T5117)J422H08AH08MnA(GB/T14957)HJ401-H08A(GB/T5923)HJ431H10MnSi(GB/T14957)E4315(GB/T5117)J427强度型低合金钢焊接+E5015(GB/T5117)J507H08MnAH10Mnsi(GB/T14957)HJ401-H08A(GB/T5293)HJ431H10MnSi(GB/T14957)E5515(GB/T5118)J557HJ402-H 08 A(GB/T5293)HJ35020g为低碳钢，属于类钢,16MnR为低合金钢,属于类钢,焊接性能均较好。对于焊条、焊丝、焊剂的选择,应从工艺性能、焊接质量方面来选择焊接材料。酸性焊条工艺性能好,焊缝外表成形美观,波纹细密；碱性焊条焊接焊缝含氢低于碱性焊条,质量较高。在焊接过程中，2号焊缝采用TIG焊和手工电弧焊，20号焊缝采用TIG焊和埋弧自动焊。根据表1和表2得TIG焊选用的焊丝钢号为H10MnSi；手工电弧焊选用的焊条型号为E4303、牌号为J422，为酸性焊条；埋弧自动焊选用的焊丝钢号为H10MnSi，焊剂型号为HJ401H08A、牌号为HJ431。6.4.2.2 焊条、焊丝直径选择 焊条、焊丝直径选择直径的选择应根据所设计的坡口尺寸来确定，综合考虑焊接工艺性能和焊接质量，坡口尺寸详见2号焊缝、20号焊缝焊接工艺卡。表16 手工钨极氩弧焊工艺参数焊件厚度/钨极直径/焊丝直径/焊接电流/A焊接电压/V气体流量/Lmin13.02.02.52.011016011156.07.0 表17 手工电弧焊工艺参数焊件厚度/mm第一层焊缝第二层焊缝第三层焊缝焊条直径/mm焊接电流/A焊条直径/mm焊接电流/A焊条直径/mm焊接电流/A93.290120414016041401602号焊缝采用了TIG焊打底，多层手工电弧焊的方法。对于底层焊，工件厚度3.0mm,根据表3，可以选出TIG焊的焊丝直径为2.0mm。对于第二层焊缝，工件厚度14mm,根据表17，焊条直径3.2mm，对于第三、四层焊缝，根据表4，焊条直径4mm。表18 埋弧焊工艺参数焊缝厚度/焊缝次序焊丝直径/焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/h-1焊丝牌号14=正4.0600640343629.5H08A20号焊缝采用了TIG焊打底，单层埋弧焊焊接的方法。对于底层焊，工件厚度3.0mm,根据表16，可以选出TIG焊的焊丝直径为2.0mm。对于埋弧焊，工件厚度14.0mm,根据表18，焊丝直径4mm。6.4.3 焊接工艺参数焊接工艺参数包括焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接线能量等。6.4.3.1 焊接电流 焊接电流的大小取决于焊条、焊丝直径。焊接中电流越大，效率越大， 但 飞溅大，烟熏大，在保证不烧穿和成形良好的情况下，选用较大的焊接电流。 电源极性对焊接质量也有影响，交流电源较直流电源成本较低，但不稳定。2号焊缝焊接，焊接第一层时，采用TIG焊，选用直流电源，工件为正极，根据表3，电流大小为110160A；焊接第二、三、四层时，采用手工电弧焊，选用直流电源，直流反接，根据表17，电流大小为90120A和 140160A。20号焊缝焊接，焊接第一层时，采用TIG焊，选用直流电源，工件为正极，根据表3，电流大小为110160A；焊接第二层时，采用埋弧自动焊，根据表5，焊接电流大小为600640。6.4.3.2 电弧电压电弧电压由弧长决定,当电弧气与焊接材料一定时,弧长越长,电弧电压越高, 但弧长过长时,焊接质量差,一般选用短弧焊。2号焊缝焊接，焊接第一层时，采用TIG焊，根据表16，焊接电压为1115V；焊接第二、三、四层时，采用手工电弧焊，电弧电压须控制在1624 V，可以依情况而定。 20号焊缝焊接，焊接第一层时，采用TIG焊，根据表17，焊接电压为1115V；焊接第二层时，根据表18，焊接电压为3436 V。6.4.3.3 焊接速度手工电弧焊时，电弧电压和焊接速度可以灵活掌握,但必须保证焊缝焊透，并且达到所要求的外形尺寸和强度。自动焊时，机械化程度高，焊接速度固定。2号焊缝焊接，采用手工焊，焊接速度需控制在1016h1，依具体情况而定。20号焊缝焊接，采用自动焊，根据表，焊接速度为29.5h1 。6.4.3.4 焊接线能量 焊接线能量是焊接能源署给单位长度焊缝的能量。 =IU/v (2)式中 焊接线能量 I焊接电流 U焊接电压 V焊接速度 热效系数 根据公式,焊接线能量由I、U、V、等参数决定，改变I、U、V参数，可以改变线能量。I、U一定时，V增大，减小，V减小，增大；V一定时，I、U增大，减小，I、U增大，增大。6.4.4 坡口设计坡口是用来使电弧沿板厚熔入一定的深度，保证焊接接头的焊透，坡口形式应根据母材的结构形状、板材厚度及对焊接质量要求来设计，条件不同其接头及坡口形式也不同。在选择坡口形式时主要考虑以下因素：（1） 是否能够保证工件焊透（手弧焊熔深一般为24mm）和便于操作。（2） 坡口的形状应容易加工。（3） 尽可能提高焊接生产率和节省焊条。（4） 焊后工件的变形量应尽可能小。（5） 调整焊缝金属的化学成分。 常用的坡口形式有I、V、U、X型，46mm对接焊缝采用I形接头双面焊,6mm以上的对接接头需开V、U、X型坡口。 2号焊缝为筒体与接管角接接头，工件厚度14mm，选择的焊接方法为手工电弧焊和焊，所以设计坡口形式为带钝边的单边V形坡口，坡口角度。20号焊缝为筒体纵缝对接接头，工件厚度14mm，选择的焊接方法为埋弧自动焊和焊,所以设计坡口形式为Y形坡口，破口角度。6.4.5 焊接层数和顺序 在焊件厚度较大时，需要采用多层焊，对于低碳钢、低合金钢，每层焊缝厚度对焊缝质量有一定影响，经验认为：每层焊缝厚度等于焊条直径的0.81.2倍，最好不大于45mm。 n=/d (3)式中 n层数工件厚度d焊条直径2号焊缝以焊打底，再以手工电弧焊焊接。焊条直径3.2mm，14/3.24mm,焊缝层数选为四层。第一层焊缝用TIG焊焊接，焊丝2mm，第二、三、四层焊缝用手工电弧焊焊接，焊条直径分别为3.2mm、4mm、4mm。20号焊缝以TIG焊打底，再以埋弧自动焊单层焊接，所以焊缝层数为二层。第一层焊缝用TIG焊焊接，焊丝2mm，第二层焊缝用埋弧焊焊接，焊丝4mm。6.4.6 热处理说明 压力容器板材在焊接前应进行预热，在焊接后应进行后热和热处理，预热是为了减少焊接裂纹的发生，后热和热处理可以减少残余应力。预热温度根据板材厚度选择，后热应在焊后立即进行，焊后热处理则不做后热。表19 常用钢号推荐的预热温度钢号厚度/mm预热温度/20g305016MnR30100表20 常用钢号焊后热处理规范钢号焊后热处理温度/最短保温时间电弧焊20g600640焊后热处理厚度50mm时,最短时间不低于1h.16MnR600640 焊条、焊剂在焊接前需保温，J422在150 保温1小时，H431在250保温2小时。 配制罐的设计厚度14mm，小于30mm，根据表18焊前不需要进行预热。 配制罐的设计厚度14mm，主体材质为16MnR（低合金钢）,由于低合金钢有较大冷裂纹敏感性和拘束度，根据表19，配制罐在焊后立即进行回火，回火温度为600640，保温时间为1小时。6.4.7 焊接质量检验 焊接检验包括焊前、施焊过程、焊后三部分。焊前要检验母材、焊接材料、焊接坡口及清理，焊条、焊剂按规定烘干和保温，焊丝需去除油锈，保护气体应干燥。施焊过程中，应该按焊接参数、焊接工艺进行焊接。焊后要对焊接接头进行探伤，通过无损检测、压力试验和致密性试验等方法来测验。 无损检测应在其外观质量检验合格后进行。无损检测的常用方法有：射线（RT）、超声（UT