压缩空气储气罐设计说明书

1、焊接结构与焊接结构与工艺课程设工艺课程设计计 学校：学校：山西大同大山西大同大学煤炭工程学煤炭工程学院学院 姓名：姓名： 陈芳陈芳 专业：专业： 材料成型及材料成型及控制工程控制工程 班级：班级： 材料一班材料一班 学号：学号： 110801108030211302110202 题目：题目： 压缩空气储压缩空气储罐设计罐设计 时间：时间： 20152015 年年1212 月月 1515日日 至至 1 1 月月 2 2 日日 指导老师：指导老师： 魏魏 雷雷 大同大学煤炭工程学院 - 1 - 前言前言 1 1、任务说明、任务说明 设计一个压缩空气储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件等因素并参

2、考相关标 准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、 人孔、接管进行设计，然后采用 SW6-1998 对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。 本设计是针对焊接结构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。 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

3、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 2 2、压缩空气的压缩空气的性质性质 中文名称：压缩空气 主要成分：氮气、氧气等 外观与性状：无色无味 沸点()-192 相对密度（水=1）：0.9 健康危害：无 环境危害：无 危险特性：高温常压储存，高温剧烈震动易爆 特性总结：压缩空气是清晰透明的，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危害， 不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。 来源：大气中的空气常压为 0.1M

4、Pa,经过空气压缩机加压后达到理想的压力 作用或用途：压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，其应用范围遍及石油，化工， 机械，轻工，纺织，国防，科研等行业和部门。 大同大学煤炭工程学院 - 2 目目 录录 第一章第一章 参数的确定参数的确定.3 1.1设计压力.3 1.2设计温度.3 1.3主要元件材料的选择.3 第二章第二章 压力容器结压力容器结构设计构设计.5 2.1 筒体壁厚计算. 5 2.2 封头壁厚计算 .5 2.3 压力试验 .7 第三章第三章 附件的选择附件的选择.8 3.1 人孔的选择.8 3.2 人孔补强的计算 .8 3.3 压力计的选择.10 3.4 选配工艺接管 .11

5、3.5 鞍座的选择 .12 3.5.1 鞍座结构和材料的选取.12 3.5.2 容器载荷计算.13 3.5.3 鞍座选取标准.13 3.5.4 鞍座强度校核.14 第四章第四章 容器焊缝标容器焊缝标准准.16 4.1 压力容器焊接结构设计要求 .16 4.2 筒体与椭圆封头的焊接接头 .16 4.3 管法兰与接管的焊接接头 .16 4.4 接管与壳体的焊接接头 .17 第五章第五章 压缩空气储压缩空气储气罐焊气罐焊.17 第六章第六章 总结总结.21 参考文献参考文献.22 大同大学煤炭工程学院 - 3 - 第一章第一章 参数的确定参数的确定 表表 1-11-1：设计参数表：设计参数表 序号项

6、 目数 值单 位备 注 1 名 称压缩空气储气罐 2 用 途储存压缩空气 3 最高工作压力 0.909MPa 由介质温度确定 4 工作温度-20100 5 公称容积（Vg） 15m3 6 公称直径 1200 mm 7 焊接系数(V) 1.0 8 工作介质压缩空气（无危害） 9 使用地点室内 10 工作介质空气 11 其它要求100%无损检测 1 11 1 设计压力设计压力 设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，通常可取最 高工作压力的 1.051.1 倍。经过查 我们取设计压力为 1.0Mpa。 1 12 2 设计温度设计温度 设计温度也是压力容器的设计载荷条件之一，

7、指容器在正常工作情况下，设定元件的 金属温度。当元件金属温度不低于0时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度;当 元件金属温度低于 0时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。所以设计温度选择 为 50。 1 13 3 主要元件材主要元件材料的选择料的选择 1.筒体材料的选择： 根据压缩空气的物理性质选择罐体材料，可以考虑 20R 和 16MnR 这两种钢材。如果纯 粹从技术角度看，建议选用 20R 类的低碳钢板， 16MnR钢板的价格虽比 20R贵，但在制造 费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济。所以在此选择 16MnR 钢板作为制 造 筒体和封头材料。 2.筒体结构的

8、选择： 筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便， 而且承压能力较好，这类容器应用最广。钢板标准 GB6645，查表可知 50时的许用应力 。 MPa t 170 3.封头的结构及选材： 封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直 径 圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小 大同大学煤炭工程学院 - 4 时， 整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头的应力情况不如半 球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。 它 吸取了蝶形封头深

9、度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆 形 封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。封头取与筒体相同材料。 4.钢管材料的选择： 根据 JB/T4731,钢管的材料选用 20 号钢，其许用应力 137 sa MPa 大同大学煤炭工程学院 - 5 - 第二章第二章压力容器结压力容器结构设计构设计 2.12.1 筒体厚度筒体厚度的计算的计算 查 压力容器材料使用手册-碳钢及合金钢得 16MnR 的密度为7.85t/m3，熔点为 1430，许用应力列于下表： t 表表 2-12-1 16MnR16MnR许用应力许用应力 在下列温度（）下的许用应力/ Mpa 钢号板厚/ 20

10、100150200250300 616 170170170170156144 1636 163163163159147134 3660 157157157150138125 16MnR 60100 153153150141128116 图 2-1 筒体简图 筒体的公称直径 Di 有标准选择，而它的长度L 可以根据容积要求来决定。 根据公式 (1+5%) 23 15 4 Di Lm 取 L/D=4 将 L/D=4 代入得： m。 1.69Di 圆整后， 1700mmDi 由中径公式可得筒体的计算厚度 5.015mm负偏差，腐蚀余量， 2 ci t c p D p 1 0C 2 2Cmm 故筒体的

11、名义厚度为n=8mm 2 22 2 封头厚度的封头厚度的计算计算 大同大学煤炭工程学院 - 6 采用标准椭圆封头，查标准 JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表 1， 得公称直径，封头深度 H=450mm，容积为 0.6999 。 i DN=D =1700mm 3 m 根据 g 1.05 VVV 筒封 2 0.6999 215 1.05 4 Di L 得,圆整得 mm6.3m L 筒 6300 L 筒 在 36 之间 6300 3.706 1700 g L D 2 3 14.30m 4 gVD L 筒筒 3 215.6998m VV 筒封 计算压力： c P 由于储存压缩空气，Pc=

12、P=1.0MPa 图 2-2 封头简图 该容器需 100%探伤，所以取其焊接系数为。1.0 由椭圆厚度计算公式可得 mm Pc PcDi t 008 . 5 5 . 02 腐蚀裕度，钢板负偏差 2 2Cmm 1 0C 故圆整后取名义厚度mm n 8 有效厚度 mmCC ne 628 21 表表 2-22-2 EHAEHA 椭圆椭圆形封头形封头 序号公称直径 DN mm 总深度 Hmm内表面积 A容积质量 mkg 大同大学煤炭工程学院 - 7 - 2 mmV 3 mm 1712003251.65520.2545102.2 2217004503.26620.6999200.7 2.32.3 压力试

13、验压力试验 水压试验，液体的温度不得低于 5； 试验方法：试验时容器顶部应设排气口，充液时应将容器内的空气排尽，试验过程中， 应保持容器外表面的干燥。试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后，保压时间一般 不少于 30min。然后将压力降至规定试验压力的 80%，并保持足够长的时间以便对所有焊接 接头和连接部位进行检查。如有渗漏，修补后重新试验。 先按公式确定水压试验时的压力为： t P MPaPP MPaPP ct t ct 10.110 . 0 0 . 110 . 0 25 . 1 0 . 125 . 1 25 . 1 选取两者中压力较大值作为水压试验压力，即取， at MPP25. 1

14、水压试验时的应力为 a e eit t MP DP 7 . 177 1)208(2 )208(170025 . 1 2 )( 查表得厚度为 16mm的 16MnR 钢板的钢材屈服极限 as MP345 故在常温水压试验时的许用应力为 as MP 5 . 3103459 . 09 . 0 故 因此满足水压试验要求 st 9 . 0 大同大学煤炭工程学院 - 8 第三章第三章 附件的选择附件的选择 3.13.1人孔选择人孔选择 人孔的作用：为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷。 人孔的结构：既有承受压力的筒节、端盖、法兰、密封垫片、紧固件等受压元件，也 有安置与启闭端盖所需要

15、的轴、销、耳、把手等非受压件。 人孔类型：从是否承压来看有常压人孔和承压人孔。从人孔所用法兰类型来看，承压 人孔有板式平焊法兰人孔、带颈平焊法兰人孔和带颈对焊法兰人孔，在人孔法兰与人孔盖 之间的密封面，根据人孔承压的高低、介质的性质，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或环 连接面。从人孔盖的开启方式及开启后人孔盖的所处位置看，人孔又可分为回转盖人孔、 垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔三种。 人孔标准 GH21524-2004 规定 PN1.0Mpa 时只能用带颈平焊法兰人孔或带颈对焊法兰 人孔。 容器上开设人孔规定当Di1000 时至少设一个人孔，压力容器上的开孔最好是圆形的， 人孔公称直径最小尺寸为。m

16、m400 3.23.2人孔补强的人孔补强的计算计算 表表 3-13-1 人孔的基本人孔的基本参数参数 单位：mm 螺 柱 螺 母 螺柱密封面 形式 公称压 力 PNMPa dwsdDAH1H2 数量个直径长度 总 质 量 kg 突面 （RF） 400426124026203502401201632M331602195 表表 3-23-2 人孔主要零人孔主要零件材料选择件材料选择 零件名称筒节法兰法兰盖支撑板等长双头 螺柱 螺母垫片 材料 16MnR16MnR16MnR16MnR 8.8 级8 级金属环垫 开孔补强结构：压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整体锻 件补强三种。

17、 补强圈补强是使用最为广泛的结构形式，它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、 安全、可靠等优点。在一般用途、条件不苛刻的条件下，可采用补强圈补强形式。但必须 满足规定的条件。 压力容器开孔补强的计算方法有多种，为了计算方便，采用等面积补强法，即壳体截 面因开孔被削弱的承载面积，必须由补强材料予以等面积的补偿。当补强材料与被削弱壳 大同大学煤炭工程学院 - 9 - 体的 材料相同时，则补强面积等于削弱的面积。补强材料采用 16MnR。 （1） 筒体的计算壁厚： mm P DP C t iC 015 . 5 2 （2） 计算开孔所需补强的面积 A： 按 HG/T 21518-2005,选用水平吊

18、盖带颈对焊法兰人孔。 开孔直径 2 24002 2404 i ddCmm i D1700 850mm 22 d 采用等面积法进行开孔补强计算。 接管材料选用 20 号钢，其许用应力 t 137MPa 根据 GB150-1998，A=d2(1) r etf 其中：壳体开孔处的计算厚度mm008 . 5 接管的有效厚度 etnt12 CC13211mm 强度削弱系数 137 0.806 170 t n r r f 所以开孔所需补强面积为 A28404)1 (2 ret fd144.3266)806 . 0 1 (118 2 mm （3）有效宽度 B的确定 按 GB150 中式 8-7，得：mmdB

19、 ntn 4461328240422 2 1 22 404808Bdmm 12 max(,)808BB Bmm （4） 有效高度的确定 a.外侧有效高度的确定 1 h 根据 GB150，得： 1 404 1372.47 nt hdmm 11 H240hmm接管实际外伸高度 111 min(,)72.47hhhmm b.内侧有效高度的确定 2 h 大同大学煤炭工程学院 - 10 根据 GB150-1998，得： 2 404 1372.47 nt hdmm 2 0h 222 min(,)0hhh (5)筒体多余面积 A1： 筒体多余面积 1 A 2 1 1196)806 . 0 1)(008 .

20、5 8(112)008 . 5 8)(404808( )1)(2)( mm fdBA rnetn (6)接管多余金属的截面积A2： 接管厚度： 2 18 . 1 00 . 1 5 . 011702 40000 . 1 5 . 02 mm Pc PcDi t t 2 2212 83.13800806 . 0 )18 . 1 13(47.722)(2)(2mmfChfhA retrtnt (7)补强区内焊缝截面积 A3： 焊缝金属截面积 焊角取 6.0mm (8)有效补强面积 Ae： 根据 GB150， 分别计算如下： 123e AAAA 2 321 83.26123683.13801196mmA

21、AAAe 因为3266.144，所以开孔需另行补强 e AA 2 mm (9)所需补强面积： 所需另行补强面积： 2 321 314.63536833266mmAAAAA (10)补强圈设计： 补强圈设计：根据 DN400 取补强圈外径 D=680mm。因为 BD ，所以在有效补强范围。 补 强圈内径 d=428mm 补强圈厚度：= dD A4 2 521 . 2 428680 314.635 mm 考虑钢板负偏差并圆整，实取补强厚度 5mm，补强材料与壳体材料相同，制造时为便于 备材，且补强圈耗材也不多，设计时可采用与壳体相同的板厚，即取mm8 3.33.3压力计的

22、选压力计的选择择 2 3 1001010 2 1 2mmA 大同大学煤炭工程学院 - 11 - 压力计是装在锅炉、压力容器上的压力表，其最大量程（表盘上刻度极限值）应与设 备的工作压力相适应。压力表的量程一般为设备工作压力的 1.53 倍，最好取 2 倍。若选 用 的压力表量程过大，由于同样精度的压力表，量程越大，允许误差的绝对值和肉眼观察的 偏 差就越大，则会影响压力读数的准确性；反之，若选用的压力表量程过小，设备的工作压 力 等于或接近压力表的刻度极限，则会使压力表中的弹性元件长期处于最大的变形状态，易 产生永久变形，引起压力表的误差增大和使用寿命降低。另外，压力表的量程过小，万一 超压

23、运行，指针越过最大量程接近零位，而使操作人员产生错觉，造成更大的事故。因此，压 力表的使用压力范围，应不超过刻度极限的 6070。 测量精度压力表的精度是以允许误差占表盘刻度极限值的百分数来表示的。精度等级 一 般都标在表盘上，选用压力表时，应根据设备的压力等级和实际工作需要来确定精度。额 定蒸汽压力小于 2.45MPa的锅炉和低压容器所用的压力表，其精度不应低于 2.5 级；额定蒸 汽压力大于 2.45MPa的锅炉和中、高压容器的压力表，精度不应低于 1.5 级。 表盘直径为了使操作人员能准确地看清压力值，压力表的表盘直径不应过小。在一般 情况下，锅炉和压力容器所用压力表的表盘直径不应小于

24、100mm，如果压力表装得较高或离 岗位较远，表盘直径还应增大。 隔膜压力表, 技术指标为： 精度等级：公称直径： 接头螺纹： )6 . 1 (5015 . 1 G 测量范围：0MPa4 . 2 3.43.4选配工艺接选配工艺接管管 压缩空气储罐要开设空气进口管、安全阀口、空气出口管、压力表接口、并根据各接 口的大小选择相对应的法兰及垫片。 表表 3-33-3 公称直径钢管外径 安全阀 5057 人孔 400426 空气进口 管 5057 空气出口 管 5057 压力表接 口 5057 根据管口公称直径选择相应的法兰，2.5MPa 时选用带颈对焊法兰，主要参数如下： 大同大学煤炭工程学院 -

25、12 图 3-1 板式平焊钢制管法兰 表表 3-43-4 PN2.5PN2.5 板式平焊板式平焊钢制管法兰钢制管法兰 单位：m m 连接尺寸公称尺 寸 DN 管子外 径 A1法兰外 径 D 螺栓孔 中心圆 直径 K 螺栓孔 直径L 螺栓孔 数量n 个 螺栓 （Th） 法兰厚 度 C 法兰内 径 B1 质量 kg 5057140110144M1214591.5 表表 3-53-5 PN2.5PN2.5 钢制管法钢制管法兰盖兰盖 单位：mm 连接尺寸公称尺寸 DN法兰外径 D 螺栓孔中 心圆直径 K 螺栓孔直 径L 螺栓孔数 量n个 螺栓 （Th） 法兰厚度 C 质量kg 50140110144M

26、12141.5 表表 3-63-6 突面法兰用突面法兰用RFRF 和和 RFRF-E-E 型垫片尺型垫片尺寸寸 垫片外径 D2 公称压力 PNMPa 公称尺 寸 DN 垫片内 径 D1 2.561016254063 垫片厚 度 T 包边宽 度 b 506196961071071071071131.53 1.空气进气管 采用 20 号钢无缝钢管 504mm ,配用凸面式平焊管法兰HG 5010-58 Pg16Dg25，外 伸高度 150mm。 2.空气出气管 采用 20 号钢无缝钢管 504mm ,配用凸面式平焊管法兰HG 5010-58 Pg16Dg25，外 伸高度 150mm。 3.排污管

27、大同大学煤炭工程学院 - 13 - 在罐的右端最底部设个排污管，规格是 764mm，管端焊有与截止阀相配的管法兰 HG 5010-58 Pg16Dg70。排污管与罐体连接处焊有一厚度为10mm 的补强圈. 4.安全阀接口管 采用 20 号钢无缝钢管 504mm ,配用凸面式平焊管法兰HG 5010-58 Pg16Dg25，外 伸高度 150mm。 5.压力表接口管 采用 20 号钢无缝钢管 504mm ,配用凸面式平焊管法兰HG 5010-58 Pg16Dg25，外 伸高度 150mm。 3.53.5 鞍座的选择鞍座的选择 3.5.13.5.1 鞍座结构鞍座结构和材料的选和材料的选取取 卧式容

28、器的支座有三种形式：鞍座、圈座、和支腿，常见的卧式容器和大型卧式储罐、 换热器等多采用鞍座，它是应用得最为广泛的一种卧式容器支座。置于支座上的卧式容器， 其情况和梁相似，有材料力学分析可知，梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关。当 尺寸和载荷一定时多支点在梁内产生的应力较小，因此支座数目似乎应该多些好。但对于 大型卧式容器而言，当采用多支座时，如果各支座的水平高度有差异或地基沉陷不均匀， 或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不同，是支座反力难以 为个支点平均分摊，导致课题应力增大，因而体现不出多制作的优点，故一般情况采用双 支座。 采用双支座时选取的原则如下： 双鞍座卧

29、式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁，由材料力学知，当外伸 长度A=0.207L 时，跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似 取,其中 L 取两封头切线间距离，A 为鞍座中心线至封头切线间距离。.2L0A 当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性的作用。为了充分利用这一加 强效应，在满足下应尽量使.2L0A 0 .5R0A 此外，卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩，因此容器两端的支座不 能都固定在基础上，必须有一端能在基础上滑动，以避免产生过大的附加应力。通常的做 法是将一个支座上的地脚螺栓孔做成长圆形，并且螺母不上紧，使其成为活动支座，而另 一支座仍

30、为固定支座。所以本设计就采用这种支座结构。根据设备的公称直径和容器的重 量参照鞍 座标准 JB/T4712-1992 选取鞍座结构及尺寸。鞍座的材料（除加强垫板除外）为 Q235- AF， 加强垫板的材料应与设备壳体材料相同为 16MnR。 3.5.23.5.2 容器载荷计容器载荷计算算 首先粗略计算鞍座负荷 储罐总质量： ，式中 4321 2mmmmm 大同大学煤炭工程学院 - 14 筒体的质量，kg 1 m 单个封头的质量，kg 2 m 水压试验时水的质量，Kg 3 m 附件的质量，Kg 4 m 1. 筒体质量: 1 m 筒体质量：kgDLm21.134910015 . 5 1083 .

31、67 . 114 . 3 33 1 2. 单个封头的质量： 2 m 查标准 JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表 B.2 EHA 椭圆形封头质量，可知， 2 251.6mkg 3. 水压试验时水的质量 3 m kgghm 3 . 156926999 . 0 23 . 67 . 1 4 1000 2 3 4. 其他附件质量: 4 m 附件质量：人孔质量为300kg，其他接管质量总和估 100kg，即 4 m 4 400kgm 5.设备总质量m: 综上所述,17946 4321 2mmmmmkg 3.5.33.5.3 鞍座选取鞍座选取标准标准 通常取尺寸A 不超过 0.2L 值，中国现

32、行标准 JB 4731钢制卧式容器规定 A0.2L=0.2（L+2h） ，A 最大不超过 0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的 应力过大。 DN170DN1700 0、120120包角轻型带包角轻型带垫板鞍式支垫板鞍式支座基本参数座基本参数 底板腹 板 筋板垫板螺栓 间距 公称 直径 DN 允许 载荷 QKN 鞍 座 高 度 h 1 l 1 b 1 2 3 l 2 b 3 b 3 弧长 4 b 4 e 2 l 鞍 座 质 量 kg 17002752501200200128275170240819903908701040122 大同大学煤炭工程学院 - 15 - 由标准椭圆封头2

33、,25 2()4 iiDD mm Hh 有h=H - 故0.2(2 )0.2(63002 25)1272ALhmm 由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加 强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此， JB 4731 还规定当满足A0.2L 时，最好使 A0.5R m（）,即 2 Ri n m R 1700 855 22 n m Rmm ，取 A=420mm0.50.5 855427.5mARmm 综上有：A=420mm。 3.5.43.5.4 鞍座强度鞍座强度校核校核 鞍座腹板的水平分力：FKF 9S 查得鞍座包角 120

34、对应系数 204 . 0 K9 支座反力：kN mg 88 2 F 鞍座腹板有效界面内的水平方向平拉应力： rer bb 0S S 9 H F 计算高度，取鞍座实际高度和两者中的较小值，250 S H 3 m R mm 鞍座腹板厚度，12 0 bmm 鞍座腹板有效宽度，取垫板宽度与圆筒体的有效宽度两者中的较 r b 4 b em Rbb56 . 1 2 小值，200mm 鞍座垫板有效厚度，12 re mm 则 Mpa bb rer 2 . 33 1220012250 88204 . 0 H F 0S s 9 应力校核：鞍座材料 Q235-AF 的许用应力，则 Mpa sa 125 pa sa

35、M333.83 3 2 3 sa 3 2 9 大同大学煤炭工程学院 - 16 第四章第四章 容器焊缝标容器焊缝标准准 4.14.1压力容器焊压力容器焊接结构设计接结构设计要求要求 容器各受压元件的组装通常采用焊接。焊接接头是焊缝、融合线和热影响区的总称， 焊缝是焊接接头的主要部分。焊接接头的形式和坡口形式的设计直接影响到焊接的质量与 容器的安全。 焊缝分散原则；避免焊缝多条相交原则；对称质心布置原则；避开应力复杂区或应力 峰值去原则；对接钢板的等厚连接原则；接头设计的开敞性原则；焊接坡口的设计原则 （焊缝填充金属尽量少；避免产生缺陷；焊缝坡口对称；有利于焊接防护；焊工操作方便； 复合钢板的坡口

36、应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率） 。16MnR具有轻微的淬硬倾向，焊 接性较好。焊接性试验证明：板厚 30mm 以下的对接接头，焊前不需预热，焊后亦不必做消 除应力处理。 大同大学煤炭工程学院 - 17 - 图图 5 5 纵环焊缝、接管的焊接纵环焊缝、接管的焊接示意图示意图 ， 4.24.2筒体与椭圆筒体与椭圆封头的焊接封头的焊接接头接头 压力容器受压部分的焊接接头分为A、B、C、D 四类，查得封头与圆筒连接的环向接头 采用 A 类焊缝。 焊接方法：采用手工电弧焊，其原理是利用电弧热量融化焊条和母材，由融化的金属 结晶凝固而形成接缝，焊接材料为碳钢、低合金钢、不锈钢，应用范围广，适用短小焊

37、缝 及全位置施焊，可适用在静止、冲击和振动载荷下工作的坚固密实的焊缝焊接，这种方法 灵活方便，适应性强，设备简单，维修方便，生产率低，劳动强度高。 封头与圆筒等厚采用对接焊接。平行长度任取。坡口形式为I 型坡口。 根据 16MnR 的抗拉强度=490Mpa 和屈服点=325Mpa 选择 E50 系列（强度要求： b s 490Mpa；400Mpa）的焊条，型号为 E5014.该型号的焊条是铁粉钛型药皮（药皮 b s 成分：氧化钛 30%，加铁粉） ，适用于全位置焊接，熔敷效率较高，脱渣性较好，焊缝表面 光滑，焊波整齐，角焊缝略凸，能焊接一般的碳钢结构。 4.34.3管法兰与接管法兰与接管的焊接

38、接管的焊接接头头 管法兰与接管焊接接头形式和尺寸参照标准 HG20605-97,根据公称通经 DN 80 选择坡 口宽度 b=6，如附图中的局部放大图所示。mm 4.44.4接管与壳体接管与壳体的焊接接头的焊接接头 所设的接管都是不带补强圈的插入式接管，接管插入壳体，接管与壳体间的焊接有全 焊透和部分焊头两种，它们的焊接接头均属 T形或角接接头。选择 HG20583-1998 标准中代 号 为 G2 的接头形式，基本尺寸为；，且，5505 . 02 b5 . 01p t k 3 1 6k 它适用于，因为所选接管的厚度都为壳体厚度的一半，壳体的厚度为254 s st 2 1 24，所以符合要求。

39、选择全焊透工艺，可用于交变载荷，低温及有较大温度梯度工况。mm 如附图中的局部放大图所示4,5。 大同大学煤炭工程学院 - 18 第五章第五章 压缩空气储压缩空气储气罐焊接工气罐焊接工艺卡艺卡 内压圆筒筒体简图 计算压力 Pc 1.64MPa 设计温度 t 50.00 C 内径 Di 1700.00mm 材料 16MnR(正火正火) ( 板材板材 ) 试验温度许用应力 170.00MPa 设计温度许用应力 t 170.00MPa 试验温度下屈服点 s 345.00MPa 钢板负偏差 C1 0.00mm 腐蚀裕量 C2 2.00mm 焊接接头系数 1.00 厚度及重量计算 计算厚度 = =6.4

40、5 P D P ci t c 2 mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 6mm 大同大学煤炭工程学院 - 19 - 焊焊 接接 工工 艺艺 卡卡 1 1 焊接部位筒体纵向和环焊缝焊接以及筒体和封头焊缝的焊接坡 口 型 式 V 型 相焊件号 工艺评定编号01 焊 接 方 法焊条电弧焊 焊 接 位 置水平固定 焊工资格代号 SMAW-6G-10/114-F3J GTAW-6G-3/60-02 预 热 温 度 层 间 温 度 后 热 类 别热 处 理 工 艺 方 法母 材 类组别号 I 钢号 Q235-A 规格 =14/10mm 与 类组别号 I 钢号 Q235-A 规格 =14/10mm

41、相焊 清 根检 查 钢 印 标 记 焊 接 记 录 焊 材 焊条：A102(E308L-16) 规格 3.2 烘干 350- 4000C 1 小时 焊材 层次 焊接方 法牌号规格 电源种类 及 极 性 焊接电流 （A） 电 压 （V） 焊接速度 （cm/min ） 备 注 焊 接 规 范2手弧焊J507 4 直流反接16018024268-15 说 明 1、焊接遵照本工艺要求执行。焊缝探伤按产品焊接工艺说明书要求执行。 2、焊缝及热影响区表面不得有裂纹、气孔、弧坑和肉眼可见夹渣等缺陷。 3、焊缝咬边深度不得大于0.5mm，连续咬肉长度100mm，两边咬边总长不得大于该焊缝总长 10%（或不得有

42、咬边） 。焊缝熔渣及飞溅物必须清理干净。 4、用打磨方法（或焊补打磨）消除焊缝缺陷时，修磨后的厚度不得小于母材厚度减钢厚度负偏差。 备 注 焊接层次根据现场焊工实际操作情况拟定。 审核： 年 月 日编制：陈芳 2015 年01 月 03 日 大同大学煤炭工程学院 - 20 焊焊 接接 工工 艺艺 卡卡 2 2 焊接部位底板+腹板，肋板+腹板，翼板+牛腹腿板坡 口 型 式 T 型 相焊件号 工艺评定编号95-16 焊 接 方 法手 弧 焊 焊 接 位 置全 位 置 焊工资格代号D2-26 预 热 温 度/ 0C 层 间 温 度/ 0C 小时 后 热/ 0C 类 别/热 处 理 工 艺/ 方 法打

43、 磨母 材 类组别号 1钢号 Q235-A 规格 =14mm 与 类组别号 2 钢号 2 规格=10mm 相焊 清 根检 查 钢 印 标 记/ 焊 接 记 录 焊 材 焊条:牌号 J507 规格 4 烘干 350400 0C 2 小时 焊丝:牌号 / 规格 / 焊剂:牌号 / 烘干 / 0C / 小时 焊材 层次焊接方法 牌号规格 电源种类 及 极 性 焊接电流 （A） 电 压 （V） 焊接速度 （cm/min） 备 注 手弧焊J507 4 直流反接1601802426815 焊 接 规 范 说 明 1、焊接遵照本工艺要求执行。焊缝探伤按产品焊接工艺说明书要求执行。 2、焊缝及热影响区表面不得

44、有裂纹、气孔、弧坑和肉眼可见夹渣等缺陷。 3、焊缝咬边深度不得大于0.5mm，连续咬肉长度100mm，两边咬边总长不得大于该焊缝总长 10%（或不得有咬边） 。焊缝熔渣及飞溅物必须清理干净。 4、用打磨方法（或焊补打磨）消除焊缝缺陷时，修磨后的厚度不得小于母材厚度减钢厚度负偏差。 备 注 焊接层次根据现场焊工实际操作情况拟定。 审核： 年 月 日编制：陈芳 2015 年01 月 03 日 大同大学煤炭工程学院 - 21 - 焊接工艺卡焊接工艺卡3 3 焊接部位底板+腹板，接管+椭圆封头，接管+筒体 坡 口 型 式 单边 V 型 相焊件号 工艺评定编号95-16 焊 接 方 法手 弧 焊 焊 接 位 置全 位 置 焊工资格代号D2-26 预 热 温 度/ 0C 层 间 温 度/ 0C