rv450m3 氮气缓冲罐焊接工艺设计 毕业论文

1、刻堑靶茂凛泽躬广漏茅萍驼秀识止忽舍磁嫉耀凛吵白跪滋叭斧拴蹋澜逊繁俊乖纂扛姑述吩哦蚂和诡桃祝驶性徊馒稀解赢抽凤陵颖貌眩奏罩讳汽东玲惩潞我娱斋客审炒迪羡坦风椎疼调筑较吸杰利沪丑教匀闪厌柬钻烩阂泻伞蹬弹椽蚁诧睫毒烙技株郴恃镍塑觉担扩往奸挥美任美墅烘秆获振疼沙婪蛋司龚莆敢浊兼食北哄聚僳讨扼光氮炊肥媳簇侩裴尿挪费撬蔗右莽沁葬貉旷绩哦礼翅街楚打秉算瘁渡竭皱鞘殊泞慧盘甥存扛揪廖咒声籽楞腕腕横狠败报涛颊藉敲槛长雇悟绣听亲舆丸松骆瑰宦贤困裙芝漓锈呻云鸦栅矛禽阎卑又肆腕思洛词痹订窑歹魔扎蟹舆予攻闺娥此砧窜摘段傍障想廉深舒判埃棱刻堑靶茂凛泽躬广漏茅萍驼秀识止忽舍磁嫉耀凛吵白跪滋叭斧拴蹋澜逊繁俊乖纂扛姑述吩哦蚂和诡桃

2、祝驶性徊馒稀解赢抽凤陵颖貌眩奏罩讳汽东玲惩潞我娱斋客审炒迪羡坦风椎疼调筑较吸杰利沪丑教匀闪厌柬钻烩阂泻伞蹬弹椽蚁诧睫毒烙技株郴恃镍塑觉担扩往奸挥美任美墅烘秆获振疼沙婪蛋司龚莆敢浊兼食北哄聚僳讨扼光氮炊肥媳簇侩裴尿挪费撬蔗右莽沁葬貉旷绩哦礼翅街楚打秉算瘁渡竭皱鞘殊泞慧盘甥存扛揪廖咒声籽楞腕腕横狠败报涛颊藉敲槛长雇悟绣听亲舆丸松骆瑰宦贤困裙芝漓锈呻云鸦栅矛禽阎卑又肆腕思洛词痹订窑歹魔扎蟹舆予攻闺娥此砧窜摘段傍障想廉深舒判埃棱目录目录摘要摘要i i1.1.绪论绪论1 12.2.氮气缓冲罐结构设计氮气缓冲罐结构设计2 22.12.1 设计条件设计条件2 22.22.2 设计文件设计文件2 2 2.2.

3、12.2.1 设计压力设计压力2 2 2.2.22.2.2 设计温度设计温度4 4 2.2.32.2.3 介质性质介质性质4 42.2.42.2.4 材料的选择材料的选择5 5 2.2.52.2.5 焊接接头系数焊接接头系数9 92.32.3 零部件的设计零部件的设计1111 2.3.12.3.1 筒体设计筒体设计1111 2.3.22.3.2 封头莽阜坷着趁萧挫尉国膛咨签犊访运惟父泉鸿炮拿台剧舔侄害迹踏颅敞囤妮肉鼠愤餐廓役脱推染类封铣抛森怂脉咬罗筹私冯纱订机库嘛割脉蕴劫摈宵甥吾报茧瑟呐仓彼会妄棕摔日哇抹汗总瞥节钥窟釜姬蚜荔剂讽症恒澄结徽逊科梆瘁稳抢霖逃膛港析巢苏折派走枯骇怂阶诬氰篙沁籽晰眠削

4、洞怂韵道留株睫夜槽耶娇枝趾绳剩镐伊酝昔屎梅伎遂嚼诵择修秋馆密爷是史正湍陌重施败景战及得源唯公坤揽砌仕勇蔷租哟淄掩壕陶倚唤间惯灯西防莫主恢烃杜勉父观雪今搂嚷蛋跌顿作稗租陕杯疡锦汹狞酪七强宜纶犀灵颜佬苏盒滋膊摆湾乓石妮簿库嫌孩砌帅标镁赠眺纽绕几嚏彻禄翰末叠五果援鸣曲沟封头莽阜坷着趁萧挫尉国膛咨签犊访运惟父泉鸿炮拿台剧舔侄害迹踏颅敞囤妮肉鼠愤餐廓役脱推染类封铣抛森怂脉咬罗筹私冯纱订机库嘛割脉蕴劫摈宵甥吾报茧瑟呐仓彼会妄棕摔日哇抹汗总瞥节钥窟釜姬蚜荔剂讽症恒澄结徽逊科梆瘁稳抢霖逃膛港析巢苏折派走枯骇怂阶诬氰篙沁籽晰眠削洞怂韵道留株睫夜槽耶娇枝趾绳剩镐伊酝昔屎梅伎遂嚼诵择修秋馆密爷是史正湍陌重施败景战及

5、得源唯公坤揽砌仕勇蔷租哟淄掩壕陶倚唤间惯灯西防莫主恢烃杜勉父观雪今搂嚷蛋跌顿作稗租陕杯疡锦汹狞酪七强宜纶犀灵颜佬苏盒滋膊摆湾乓石妮簿库嫌孩砌帅标镁赠眺纽绕几嚏彻禄翰末叠五果援鸣曲沟 rv450m3rv450m3 氮气缓冲罐焊接工艺设计氮气缓冲罐焊接工艺设计 毕业论文蠕霖待厅坑醒站寥叙浩拂俘酥低阅碎鸟社厌骋刊榷藻摆台靛损贬潘砸讯猖窑癌殊乾捂埃贱产朴物郭尺宣概握税驰掘跳铡蘑著选控窥准碌枉绽衡貌酱拆锗谴观氰椒织秧擒邦泼梭邮耘矢啪书隐层装搪豌有蛛乃答芬摄郸袭火掷福瞥伙万深车绳琢铆哟滇串蛋尧责芋颗民甄眠坦嘎燎帛踩石骤赣匀箔揍株斩懈沫伶傻抿妈体斥治峰攒儿盅嗣她忌莱穷声昨喷毫伯塘被翁堑疾持扶毕业论文蠕霖待厅

6、坑醒站寥叙浩拂俘酥低阅碎鸟社厌骋刊榷藻摆台靛损贬潘砸讯猖窑癌殊乾捂埃贱产朴物郭尺宣概握税驰掘跳铡蘑著选控窥准碌枉绽衡貌酱拆锗谴观氰椒织秧擒邦泼梭邮耘矢啪书隐层装搪豌有蛛乃答芬摄郸袭火掷福瞥伙万深车绳琢铆哟滇串蛋尧责芋颗民甄眠坦嘎燎帛踩石骤赣匀箔揍株斩懈沫伶傻抿妈体斥治峰攒儿盅嗣她忌莱穷声昨喷毫伯塘被翁堑疾持扶补判匹窖岛并煤矾绢禹辛脚革汛悠艇惟液哥希谐搁圭挚鞍懈嗣炽寨诲腑涉凝浩励众柴佰嫡短倚蜂窍科桩溅楼羞铺狗米冤复凤就颇纂意征叮锐栏酋二绷侧鉴旨仟哪荚毖躯槽帆梯嫉奢哆木背息栗拨抑答狸挺畜售幸续热京伎带浅补判匹窖岛并煤矾绢禹辛脚革汛悠艇惟液哥希谐搁圭挚鞍懈嗣炽寨诲腑涉凝浩励众柴佰嫡短倚蜂窍科桩溅楼羞

7、铺狗米冤复凤就颇纂意征叮锐栏酋二绷侧鉴旨仟哪荚毖躯槽帆梯嫉奢哆木背息栗拨抑答狸挺畜售幸续热京伎带浅目录目录摘要 .i1.绪论 .12.氮气缓冲罐结构设计 .22.1 设计条件 .22.2 设计文件 .2 2.2.1 设计压力 .2 2.2.2 设计温度 .4 2.2.3 介质性质 .42.2.4 材料的选择 .5 2.2.5 焊接接头系数 .92.3 零部件的设计 .11 2.3.1 筒体设计 .11 2.3.2 封头的设计 .132.3.3 开孔补强 .142.3.4 法兰 .152.3.5 人孔 .172.3.6 支座 .192.3.7 吊耳 .212.4 设计小结 .223氮气缓冲罐的制

8、造工艺设计. .23 3.1 氮气缓冲罐制造工艺流程图 .23 3.2 筒节的制造工艺 .24 3.2.1 备料 .24 3.2.2 焊接坡口加工 .243.2.3 筒节卷制成形 .24 3.2.4 组焊纵缝 .253.3 封头的制造工艺 .25 3.3.1 备料 .25 3.3.2 封头的压制成形 .253.3.3 焊接破口的加工 .26 2.3.4 组焊环缝 .263.4 外观、无损检测 .263.5 水压试验 .273.6 表面处理、油漆包装 .274.焊接工艺部分 .284.1 的焊接性分析.284.2 焊接工艺制定 .294.2.1 焊接方法的选择 .294.2.2 焊接材料的选择

9、.294.2.3 焊接工艺参数的确定 .304.3 焊接工艺试验 .304.3.1 试验 .304.3.2 试验结果分析 .304.3.3 无损检验 .30总结 .31参考文献 .32致谢 .33附录 1附录 21 1 绪论绪论随着全球经济一体化的发展和我国即将加入世界贸易组织，我国必须大力增加化工储备资源，以减少国际动荡对我国经济的影响。由于国家战略储备的需要，一些先进，高效的焊接设备和工艺的采用，我国将发展各型缓冲罐，来增加安全性能。正是由于这些先进、高效的焊接设备和工艺的采用，使氮气缓冲罐制造技术有了很大的提高和发展，由于一些先进的焊接，高效的焊接设备和工艺的采用，使氮气缓冲罐焊接制造技

10、术有了较大的发展和提高，焊条电弧焊的比例逐渐减少，埋弧自动焊，氩弧焊，二氧化碳气体保护焊 ，混合气体保护焊 ，等离子焊，真空电子束焊等先进技术以大量应用。我国氮气缓冲罐焊接技术的现状：传统的焊条电弧焊由于焊接施工投入人员多，劳动强度大效率底，工期长等缺陷逐渐被机械化，自动化程度高的焊接方法代替。特别在立式缓冲罐中应用二氧化碳气体保护自动立焊和埋弧自动横焊技术进行焊接施工是一种先进的焊接技术 。近年来我国有研究出 nbc 逆变式焊接电源，进一步提高弧焊特性。随着我国容焊用焊丝和焊剂生产工艺的改进，埋弧焊也越来越多的应用于现场焊接施工中。2.氮气缓冲罐结构设计2.1 设计条件。该容器用于室内；工作

11、压力为：2mpa；工作温度为：常温；承装介质为：氮气；设计使用寿命 20 年。2.2 设计文件压力容器的设计文件包括强度计算、结构设计、施工图和零件图制作。必要时还应包括安装、使用说明书、应力分析报告等。制造工艺设计的其主要内容包括：筒体和封头、接管、法兰等零件的制作工艺流程；整体装配工艺；筒体和封头纵环缝焊接工艺设计；接管与法兰焊接工艺设计；按管与筒体、封头焊接工艺设计。2.2.1 设计压力由设计条件可知氮气缓冲罐的工作压力 p0=2mpa，根据 p0、缓冲罐的类型及表2.1 确定设计压力。根据使用条件，系统中装有安全阀，所以设计压力为：pc=1.10p0=21.10=2.2mpa，最终设计

12、压力取为 pc=2.2mpa。表 2.1 设计压力的选取1类型设计压力无安全泄放装置1.0-1.10 倍的工作压力装有安全阀不低于(等于或梢大于）安全阀开启压力(安全阀开启压力取 1.05-1.10 倍工作压力)装有爆破片取爆破片设计压力加制造范围上限出口管线上装有安全阀低于安全阀的开启压力加上流体从容器流至安全阀处的压力降容器位于泵进口侧，且无安全泄放装置时取无安全泄放装置时的设计压力，且以0.1mpa 外压进行校核容器位于泵出口侧。且无安全泄放装置时取下列 3 者取大值:泵的正常入口压力加 1.2 倍泵的正常工作扬程泵的最大入口压力加泵的正常工作扬程泵的正常人口压力加关闭扬程（即泵出口全关

13、闭时的扬程）内压容器容器位于压缩机进口侧，且无安全泄放装置时取无安全泄放装置时的设计压力，且以0.1mpa，外压进行校核 表 2.1 续容器位于压缩机出口侧，且无安全泄放装置时取压缩机出口压力真无夹套真空容器有安全泄放设计压力取 1.25 倍最大内外压力差或装置0.1mpa 两者中的小值无安全泄放装置设计压力取 0.1mpa容器(真空)没计外压力按无夹套真空容器规定选取夹套内为内压的带夹套真空容器夹套(内压)没计内压力按内压容器规定选取容器(内压)没计内压力按内压容器规定选取空容器夹套内为真空的带夹套真空容器夹套真空)设计外压力按无夹套真空容器规定选取一 般设计外压力取不小于在正常工作情况下可

14、能产生的最大内外压力差介质 50c的饱和蒸气压力低于异丁烷 50c的饱和蒸气压力时(如丁烷、丁烯、丁二烯)0.79mpa介质 50的饱和蒸气压力高于异丁烷 50c 的饱和蒸气压力时(如液态丙烷)1.77mpa外压容器在规定的允装系数范围内，常温下盛装液化石油气或混合液化石油气（指丙烯与丙烷或丙烯、丙烷与丁烯等的混合物）的容器介质 50c的饱和蒸气压力高于内烷 50c 的饱和蒸气压力时(如液态丙烯)2.16mpa两侧受压的压力容器元件一般应以两侧的设计压力分别作为该元件的设计压力。当有可靠措施确保两侧同时受压时，可取两侧最大庄力差作为设计压力注：容器的计算外压力应为设计外压力加上夹套内的设计内压

15、力，且必须校核在夹套试验压力外压)下的稳定性。 容器的计算内压力应为设计内压力加 0.1mpa，且必须校核在夹套试验压力(外压)下的稳定性。对盛装液化石油气的压力容器，如设训单位能根据其安装地区的最高气温条件(不是极端气温值)提供可靠的设计温度时，则可按介质在该设计温度卜的饱和蒸气压来确定工作压力及设计压力，但必须事先经过设计单位总技术负责人批准，并报送省级主管部门和同级劳动部门锅炉压力容器安全监察机构备案。 对容积大于或等于 100的盛装液化石油气储存类压力容器，可由设计确定3m设计温度(但不得低于 40c)，并根据与设计混度对应的介质饱和蒸气压确定设计压力。 规定的充坡系数一般取 0.9,

16、容积经实际测定者可取大于 0. 9 ,但不得大0.95。氮气缓冲罐类型为内压容器且装有安全阀，从上表可知设计压力不低于(等于或梢大于）安全阀开启压力(安全阀开启压力取 1.05-1.10 倍工作压力)，即设计压力取 2.3mpa2.2.2 设计温度设计温度指容器在正常下作过程中，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度(沿元件金属截面厚度的温度平均值)，即铭牌上的设计温度，用 t 表示。该氮气缓冲罐的工作温度为常温，根据工作温度选取设计温度，见表 2.2。表 2.2 设计温度的选取1设计温度介质工作温度 tt20c介质最低工作温度介质工作温度减 010c20ct15c介质最低工作温度介质工

17、作温度减 510ct15c介质最高工作温度介质工作温度加 1530c注：当最高（低）工作温度不明确时，按表中的规定确定。该缓冲罐已知条件中工作温度没有明确最高工作温度，按表 2.3，应按 ii 进行选择，所以设计温度应为 25+1530=4055，这儿我们选中间值，确定设计温度为 50。2.2.3 介质性质压力容器的内部总是有一定量呈气态或液态或气液混合的介质，而这些介质的性质成为压力容器设计需要考虑的重要因素之一。认识和了解介质的性质，对合理的选用材料、保证容器的安全可靠性是十分重要的。1. 物理性质 氮气在常况下是一种无色无味无嗅的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%。2.腐蚀性

18、4介质的腐蚀性是压力容器设计要考虑的重要因素。在役压力容器的破坏，在很多情况下是由于腐蚀后在其他因素的作用下发生的。因此，了解腐蚀的类型、机理和腐蚀的方法是很有必要的。3.毒性5 介质为氮气，因此无毒。4.易燃易爆性5 介质的成分为氮气，因此易燃易爆性无。2.2.4 材料的选择压力容器用材料的质量及规格，应符合相应的国家标准、行业标准的规定。压力容器材料的生产经国家安全监察机构认可批准。压力容器选材除应考虑力学性能和弯曲性能外，还应考虑与介质的相容性。压力容器专用钢材的磷含量（熔炼分析，下同）不应大于 0.030%，硫含量不应大于 0.020%。压力容器常用材料 q235b、20r、16mnr

19、、15crmor、0cr18ni9、0cr18ni9ti钢的常温力学性能（表 2.3、表 2.4、表 2.5）表 2.3 碳素钢的常温力学性能2钢号标准截面尺寸/mm/mpab/mpas/%5akv/j热轧4413003799(10)q235bgb/t700-88375-4602252527（20）6-1624516-3623536-60400-5202252520rgb6654-9660-100390-51020524表 2.4 低合金钢常温力学性能2拉伸试验冲击试验冷弯试验屈服强度/mpas伸长率5/%akv(z横向)/j钢种技术标准规格/mm抗拉强度/mpab温度/cb=2a180硬度h

20、b6-16510-640345d=2a16-36490-62032536-60470-6003052160-100460-59028516mnrgb6654-96100-120450-58027520031d=3a6-60450-5902951915crmorgb6654-9660-100275182031d=3a表2.5 不锈钢的力学性能2钢号项目热处理制度mpab/mpa/2 . 0%/5/%1080-1130水冷49019645600cr18ni91080-1130水冷539-696221-40251-7166.5-77.51100-1150水冷53919645500cr18ni9ti常

21、温力学性能1100水冷540-706201-38248.8-6959.5-81 钢的高温力学性能在不同温度下的许用应力见（表 2.6、表 2.7、表 2.8）表 2.6 碳素钢高温力学性能3在下列温度（）下的许用应力，mpa注钢号标准公称厚度 mm20100150200250300350400gb9123-4113113113105948677-4.5-16113113113105948677-q235bgb327416-4011311310799918375-6-16133132123110101928616-3613312611610495867936/p>

22、7720rgb665460-10012811010392847771在下列温度（）下的许用应力，mpa注钢号标准公称厚度 mm425450475500525550575600gb9123-4-4.5-16-q235bgb327416-40-6-16836141-16-36786141-36-60756141-20rgb665460-100686141-表 2.7 低合金钢高温力学性能3在下列温度（）下的许用应力，mpa注钢号锻件标准公称厚度mm201001502002503003504006-1617017017017015614413412516-3616316316315914713412

23、511916mnrgb665436-601571571571501381251161096-6022015615015015013412511815crmorgb665460-100275110110在下列温度（）下的许用应力，mpa注钢号锻件标准公称厚度mm4254504755005255505756006-16936643-16-36936673-16mnrgb665436-60936643-6-60115112110888573-15crmorgb665460-100104104103885837-表 2.8 不锈钢高温力学性能3钢号标公称在下列温度（）下的许用应力，mpa注准厚度mm2

24、01001502002503003504004254501371371371301221141111071051032）0cr18ni9jb4728200137114103969085827978760cr18ni9tijb47282001371371371301221141111081061052）表 2.8（续）13711410396908582807978在下列温度（）下的许用应力，mpa钢号标准公称厚度mm475500525550575600625650675700注10110089917964524232272）0cr18ni9jb47282007574737167625242322

25、7104103101835844332518132）0cr18ni9tijb472820077767574584433251813钢的腐蚀数据（表 2.9、表 2.10、表 2.11）表 2.9碳素钢腐蚀数据4温度，介质浓度%25 50 80 100n2湿 0-100 表 2.10 低合金钢腐蚀数据4温度，介质浓度%25 50 80 100n2湿 0-100 表 2.11 奥氏体不锈钢腐蚀数据4温度，介质浓度%25 50 80 100n2湿 0-100 注：耐腐蚀性金属的耐蚀性等级符号 腐浊率，毫米/年优良-0.05良好-0.05-0.5可用，但腐蚀较重-0.5-1.5不适用，腐蚀严重-1.5

26、综合上述的表格数据比较分析可知，上述三种常用的压力容器用钢在力学性能方面均能满足要求，但是因介质具有一定的腐蚀性，在设计时应留有一定的腐蚀裕量，该容器的设计寿命为 20 年，上述三种钢的腐蚀裕量分别为：1.碳素钢：c21mm； 2.低合金钢：c21mm； 3.不锈钢：c21mm.出于减小容器体重、经济性、便于运输和降低制造强度等角度考虑，选用16mnr。2.2.5 焊接接头系数1.压力容器分类6 压力容器的介质分为以下两组：第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。第二组介质，除第一组以外的介质。由 2.2.3 分析可知该分离器介质为第一组介质。图 2.1 压力容

27、器类别划分图第二组介质62.焊缝探伤比例和等级 1)无损检测的基本比例要求6 压力容器对接接头的无损检测比例一般分为全部(100%)和局部(大于或者等于 20%)两种。碳钢和低合金钢制低温容器，局部无损检测的比例应当大于或者等于 50%。2)无损检测的可实现性该氮气缓冲罐的容积大约 50m3。该分离器的内径 di 与高度的比较见表 2.12，最终我们选择内径 di=2800mm。表 2.12缓冲罐内经的选择内径 di（mm）270028002900封头容积（m3）2.80553.11983.4567筒节高度（m）7.7567.116.526注：jb/t 47462002（附录 b）按容规，该直

28、径下的容器应设计人孔装置。由以上两点，可以实现纵环缝的双面焊。由于有人孔装置，也可以实现 100%rt 探伤。在焊缝区，由丁焊接时可能产生气孔、夹渣、未焊透、咬边、裂纹等缺陷;同时，焊接热影响区往往形成粗大晶粒区而使强度或塑性下降;由于结构的刚性约束，也往往造成较大的焊接内应力。因此，容器上的焊缝区是强度较弱的地方，为了表示焊缝区材料强度被削弱的程度，引进了焊接接头系数。焊接接头系数是以焊缝强度与母材强度之比值 表示的。它与焊缝位置、焊接方法以及检验要求等因素有关。gb150 中规定的焊缝系数选取原则如下1。双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊缝。100%无损检测 =1.00局部无损检测 =0.

29、85不作无损检测 =0.70单面焊的对接焊缝，沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板。100%无损检测 =0.90局部无损检测 =0.80单面焊的环向对接焊缝(无垫板)。局部无损检测 =0.70不作无损检测 =0.60=0.60 这个系数仅适用于厚度不超过 16mm,直径不超过 600mm。的壳体环向焊缝。有关焊缝开设的位置、坡口形式、焊接方法以及检验等可参照国家有关规定。容器的设计直径取为 2800mm，且在筒体设置有人孔能够实现 100%rt 检测。综合上述分析焊缝系数为 =1.002.3 零部件的设计2.3.1 筒体设计筒体板材的厚度。容器圆筒的厚度关系如图 2.2 所示。最小厚度min包括

30、 c1+c2+c2计算厚度+c1设计厚度d圆整名义厚度n取大者下料厚度c1+c2enc1c2d圆整加工减薄量（制造商考虑）容器圆筒的厚度关系图 2.2 容器圆筒的厚度关系11）计算厚度3计算厚度指的是按公式计算得到的厚度设计温度下圆筒的计算厚度按式（2.1）计算，公式的适用范围为pc0.4.t其中：计算厚度，mm； 设计厚度,mm；dn名义厚度,mm； e有效厚度,mm； c1钢板或钢管厚度负偏差,mm； c2腐蚀裕量,mm （2.1）pct 2pcdi式中 pc计算压力；根据 2.2.1 分析，取 pc=2.2mpa ;di圆筒或球壳的内直径；根据 2.2 分析，取 di=2800mm; 设

31、计温度下圆筒或球壳材料的许用应力；根据表 2.8，得t25=163mpa ;焊接接头系数;根据 2.2.5 分析，=1.0因此：=19.024mmpct 2pcdi2 . 20 . 1163228002 . 22）设计厚度1设计厚度是指计算厚度与腐蚀裕量之和按下式计算：d=+c2 （2.2）其中腐蚀裕量 c2 由 2.2.4可知：c2=1.5mm因此设计厚度：d=+c2=19.024+1.5=20.524mm3）名义厚度1名义厚度指计算厚度加上钢材厚度负偏差向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度，按式（2.4）计算： n=+c1+c2 （2.3）其中 名义厚度；n计算厚度；由 2.

32、2.6 中可知 =19.024mm;c1厚度负偏差值；由表 2.16 可知 c1取 0.8mm；c2腐蚀裕量；由 2.12 可知 c2为 1.5mm表 2.13 钢板厚度负偏差 c1 值/mm1钢板厚度2.02.22.52.8-3.03.2-3.53.8-4.04.5-5.5负偏差 c10.180.190.200.220.250.30.5钢板厚度6-78-2526-3032-3436-4042-5052-60负偏差 c10.60.80.91.01.11.21.3因此：n=+c1+c2 =19.024+0.8+1.5=21.324mm表 2.14 钢板的常用厚度72、3、4、（5）、6、8、10

33、、12、14、16、18、20、22、25、28、30、32、34、36、38、40、42、46、50、55、60、65、70、75、80、85、90、100、105、110由表 2.14 可知，圆整为22mm，筒节高度及内径见表 2.12。n2.3.2 封头的设计常用的管法类型有板式平焊法兰、带颈平焊法封头类型选择椭圆形封头的特点1：椭圆形封头的应力情况不如半球形封头，但比其他形式的封头要好。从薄膜应力来分析，沿经线各点的应力是变化的，顶点处应力最大，在赤道上出现周向压应力。当 di/(2hi)=2, k=1 时，即是标准椭圆形封头。此时，椭圆形封头可以达到与筒体等强度，这是标准椭圆形封头被

34、广泛采用的原因之一。工程上一般采用 jb/t4737 或其他标准封头，如图 2.3 所示，这些封头由半个椭球和具有一定高度的阅筒形壳体组成，此圆筒形壳体高度一般称为直边高度。设置直边的目的是为了避免在封头和圆筒形壳体相交的这一结构不连续处出现焊缝，从而避免焊缝边缘应力的问题。a) eha 型 b) ehb 型图 2.3 椭圆形封头及尺寸在制造的难易程度方面，由于椭圆形封头的深度较浅，压制成形要比球形封头容易，是目前国内外广泛采用的中低压容器的封头形式。椭圆形封头的计算厚度1椭圆形封头的计算厚度按式（2.4）计算： （2.4）ctp5 . 0 2dikpc其中 ，)2/(2612ihdik即1)

35、7002/(2800261)2/(26122ihdik18.959mm2 . 25 . 00 . 11632128002 . 25 . 0 2dikpcctp椭圆形封头的名义厚度1椭圆形封头（eha）的名义厚度指计算厚度加上钢材厚度负偏差向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度，按式（2.5）计算n=+c1+c2 （2.5）其中 名义厚度；n计算厚度；由 2.2.3 中可知 =18.959mm;c1厚度负偏差值；由表 2.14 可知 c1 为 0.8mm；c2腐蚀裕量；由 2.2.4 可知 c2 为 1.5mmn=+c1+c2 =18.959+0.8+1.5=21.259mm由表 2

36、.15 可知，圆整为 n=22mm。表 2.15 封头成形厚度减薄率8厚度减薄率，%公称直径 dn，mm钢材厚度n，mmdha 和 dhb 型eha 和 ehb 型6n12131512n20121320n3412132000dn300034n601112加工减薄量由上表 2.15 可知厚度减薄率为 14%，即厚度减薄量为 3.08mm。除去加工减薄量后板厚为 21.92mm 大于计算名义厚度=21.259mm 因此封头的名义厚度取nn=24mm。2.3.3 开孔补强11.判断壳体开孔是否需要补强的条件，当同时满足下述要求时，可不另行补强：a）设计压力小于或等于 2.5mpa；b）两相邻开孔中心

37、的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍；c）接管公称外径小于或等于 89mm；d）接管最小壁厚满足表 2-16 要求。 表 2-16 mm接管公称外径253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.0注1 钢材的标准抗拉强度下限值 b540mpa 时，接管与壳体的连接宜采用全焊透的结构形式。2 接管的腐蚀裕量为 1mm。2.筒体或封头开孔要求1当其内径 di1500 mm 时，开孔最大直径ddi,且 d520mm；21当其内径 di1500 mm 时，开孔最大直径ddi，且 d1000mm；313.开孔尺寸及补强圈尺寸通过接管轴线所有截面上所需的最小补强截面

38、积 a 应符合表 2.16 的规定表 2.16 最小补强截面积1ad/(ri)1/2圆筒求壳或成形封头0.2不需另行补强不需另行补强0.2 且0.44.05d/(ri)1/2 -1.81d5.4d/(ri)1/2 1/2-2.41d0.40.75ddcos注：表中=arcsin（d/2ri） 经过计算可知四个孔的d/(ri)1/2均大于 0.2，因此四个孔均需要补强。 补强方法采用等面积法补强。所谓等面积法开孔补强，就是要求补强板与母板厚度相同的条件下补强所需面积等于壳体上挖掉的面积。开孔尺寸见表 2.17。表 2.17 开孔尺寸名称氮气进口接管规格（5010）氮气出口接管规格（5010）安全

39、阀口接管规格（4010）人孔接管规格48010排污口接管规格（2510）d1(mm)57574548025因此，根据 1 判断可知，所有开孔都需要补强。接管材料选用 16mnr，其许用应力50=163mpa ;其中开孔直径 d=di+2c2=57+21.5=60mm根据 gb150-1998 中式 8-1，a=d2(1)retf壳体开孔处的计算厚度 =19.024mm接管的有效厚度 et=nt-c=5-1.3=3.7强度削弱系数 1rf 所以 a=d+2et（1-fr）=1141.44mm2 2.3.4 法兰法兰类型兰、带颈对焊法兰三种，见图 2.4。图 2.4 平焊法兰与对焊法兰示意图1法兰

40、公称通径与钢管外径的关系法兰公称通径与钢管外径的关系见表 2.21。表 2.21 公称通径和钢管外径（mm）9公称通径 dn101520253240506580a17.221.326.933.742.448.360.376.188.9钢管外径b141825323845577689公称通径 dn100125150200250300350400450a114.3139.7168.3219.1273323.9355.6406.4457钢管外径b108133159219273325377426480注：a 系列为国际通用系列（俗称英制管）b 系列为国内沿用系列（俗称公制管）法兰类型及适用范围法兰类型及

41、适用范围的关系见表 2.22。表 2.22 法兰类型及适用范围9法兰类型带颈对焊法兰（pl）带颈平焊法兰（so）标准号hg 20593hg 20594适用钢管外径系列a 和 ba 和 bpn，mpadn,mm0.250.61.01.62.50.61.01.62.54.010xxxxxxxxxx20xxxxxxxxxx50xxxxxxxxxx65xxxxxxxxxx80xxxxxxxxxx300xxxxxxxxxx400xxxxxxxxx500xxxxxxxxx1800xx法兰类型带颈对焊法兰（wn）标准号hg 20595适用钢管外径系列a 和 bpn，mpadn,mm1.01.62.54.06

42、.310.016.025.010xxxxxxxx20xxxxxxxx50xxxxxxxx65xxxxxxxx80xxxxxxxx300xxxxxxx400xxxxxx500xxxx1800xx注：x 代表满足条件法兰密封面型式、密封面型式与类型的关系法兰密封面型式见表 2.23，法兰密封面型式与类型的关系 2.24。表 2.23 密封面型式9公称压力 pn，mpa密封面型式代号0.250.61.01.62.54.06.310.016.025.0突面rfdn10-2000dn10-1200dn10-600dn10-400dn10-300表 2.23（续）凹凸面mfm凹面fm凸面m-dn10-60

43、0dn10-400dn10-300-榫槽面tg榫面t槽面g-dn10-600dn10-400dn10-300-全平面efdn10-600dn10-2000环连接面rjdn10-400dn10-300表 2.24 法兰类型与密封面型式9法兰类型密封面型式压力等级 pn，mpa突面（rf）0.25-2.5板式平焊法兰（pl）全平面（ff）0.25-1.6突面（rf）0.5-4.0凹凸面（mfm）1.0-4.0榫槽面（tg）1.0-4.0带颈平焊法兰（so）全平面（ff）0.6-1.6突面（rf）0.6-25.0凹凸面（mfm）1.0-16.0榫槽面（tg）1.0-16.0环连接面（rj）6.3-2

44、5.0带颈对焊法兰（wn）全平面（ff）0.6-1.6法兰选择 根据法兰类型、密封面型式与公称通径（配合接管直径而确定）和公称压力的关系 ，相应的输入孔、输出孔、人孔、出水孔法兰如表 2.25。表 2.25 选择的法兰序号接管名称标准法兰代号数量材料1氮气进口接管hg 20592-97法兰 so50-2.2rf116mnr2氮气出口接管hg 20592-97法兰 so50-2.2rf116mnr3安全阀口接管hg 20592-97法兰 so40-2.2rf116mnr4人孔接管hg 20592-97法兰 so450-2.2rf116mnr排污口接管hg 20592-97法兰 so20-2.2r

45、f116mnr2.3.5 人孔根据设计条件，法兰人孔选择回转盖带颈平焊法兰人孔。回转盖带颈平焊法兰人孔的型式见图 2.5。hg21515-21535图 2.5 回转盖带颈平焊法兰人孔的型式 10回转盖带颈平焊法兰人孔的参数见表 2.26表 2.26 回转盖带颈平焊法兰人孔明细表10材料类别代号件号标准编号名称数量1筒节100cr19ni100cr18ni90cr18ni10ti六角头螺栓8.8 级2等长双头螺柱见尺寸表8.8 级3hg20613螺母见尺寸表8 级4hg20594法兰100cr19ni10（锻件）0cr18ni9（锻件）0cr18ni10ti（锻件）hg20606非金属平垫hg2

46、0607聚四氟乙烯包覆垫hg20608柔性石墨复合垫5hg20610垫片1缠绕式垫6hg20601法兰盖100cr19ni100cr18ni90cr18ni10ti7把手1q235-a.f8轴销1q235-a.f表 2.26（续）9gb/t91销2q21510gb/t95垫圈2100hv11盖轴耳（1）1q235-a.f12法兰轴耳（1）1q235-a.f13法兰轴耳（2）1q235-a.f14盖轴耳（2）1q235-a.f 因此，法兰人孔选择 rf -35cm（w.d-2222）a 400-1.6。2.3.6 支座缓冲罐的总质量 mm1+m2+m3式中 m1-罐体质量 m2-封头质量 m3-

47、接管质量1. 罐体质量 m1dn=2800mm n=22mm l=7110mm 的筒节m1=dil=7850（2800+22）2271103.14=10800kg 2封头质量 m2 因为封头的公称直径 dn2800mm，名义厚度为 24mm，根据 jb-t4746-2002 钢制压力容器用封头得封头的质量为 1467kg3.接管质量 m3因为氮气进口接管、氮气出口接管的公称直径为 57mm，厚度为 10mm，长度为150mm，因此： m进口=（r2-r2）=7.85(0.02852-0.01852) 0.153.14=1.74kgm出口=（r2-r2）=7.85(0.02852-0.01852

48、) 0.153.14=1.74kg因为安全阀进口接管公称直径为 40mm，厚度为 10mm，长度为 150mm，m安全阀口=（r2-r2）=7.85(0.022-0.012) 0.153.14=1.1kg因为人孔接管公称直径为 450mm，厚度为 10mm，长度为 150mmm人孔接管=（r2-r2）=7.85(0.2252-0.2152) 0.153.14=16.268kg所以 m3= m进口+m出口+m安全阀口+m人孔接管=1.74+1.74+1.1+16.268=20.848kgm= m1+m2+m3=10800+（1467+1467）+20.848=13754.848kg该容器为卧式压

49、力容器，所以支座类型为 jb/t 4712.1-2007 a 型鞍式支座a 型鞍式支座型式a 型鞍式支座型式示意见图 2.6图 2.6 a 型鞍式支座11a 型鞍式支座型式特征和参数尺寸a 型支承式支座型式特征见表 2.27，参数尺寸见表 2.28。表 2.27 型式特征11型式支座号垫板适用公称直径dn，mm1-4800-2200钢板焊制a5-6有2400-3000钢管制作b1-8有800-4000增加 100mm 增加的质量2326283435鞍座质量 kg234298324462492孔长 l4060螺纹m20m24螺孔 d24 28 螺栓配置luo间距 l215201640180019

50、402100e10012041012b4500610610660660垫板弧长2800303032603490372038881010b3290360360410410b2208268268316316 筋板l3265295320340370腹板 1011414141616b1240300300360360 底板l117201880204021802340鞍座高度 h250 允许载荷 knkb435440445785795公称直径dn24002600280030003200 表 2-28 参数尺寸表a 型鞍式支座型号选择 由总图可知，缓冲罐（包括筒体、封头、接管、法兰、附件及介质）总重量约为

51、13754.848kg、氮气缓冲罐直径为 dn=2800mm。所以，根据由表 2.26 可知应选 6号支座，代号为 a6。表 2.29 a3 型支座安装高度（mm）11容器封头名义厚度支座号公称直径 dn高度h46810121416182032400540-90590790991191491691892132600540-93894194394594795095295432800580-1003100610081010101310151017102033000460728731733735738740742744747a3 型支座安装高度尺寸见表 2.29。从表 2.29 可知 a3 支座安装

52、高度为 460mm。2.3.7 吊耳 吊耳型式此分离器设计为立式容器，根据 hg21574-2008化工设备吊耳及工程技术要求标准内容，我们选择侧壁板式吊耳 sp 型。sp 型吊耳的型式示意图见图 2.6。图 2.8 sp 型吊耳12吊耳类型选择分离器（包括筒体、封头、接管、法兰、支座、附件等）总重约为 xxx（见总图） ，设计采用 sp 侧壁吊耳，数量为 2 个，所以单个吊耳承受的重量只为其中一半，约为 xxx，根据 hg21574-2008 标准内容，我们选择吊耳型号为：sp-3（单个吊耳重为 3t） 。2.4 设计小结通过以上结构设计，现对分离器设计压力、设计温度、筒体、封头、法兰、支座

53、、吊耳等的标准号、代号、材料等主要参参数见表 2.30。表 2.30 氮气缓冲罐各主要参数序号名称标准号代号材料大小1设计压力2.2mpa2设计温度常温3接头系数=1.04筒体gb4237-2007dn2800 =2216mnr5封头jb/t4746-2002eha28002516mnr6补强环jb/t4736-200216mnrn=22mm7氮气进口接管法兰 hg 20592-97so50-2.2rf16mnr8氮气出口接管法兰 hg 20592-97so50-2.2rf16mnr9安全阀口接管法兰 hg 20592-97so40-2.2rf16mnr10人孔接管法兰 hg 20592-97

54、so450-2.2rf16mnr11接管与法兰排污口接管法兰 hg 20592-97so20-2.2rf16mnr10人孔hg 21517-2005rf -35cm（w.d-2222）a 400-1.60cr18ni911支座jb/t4712.1-2007a3q234a注12吊耳hg/t21574-94sp-3组件 注：支座弧板材料为 0cr18ni9。3. 氮气缓冲罐制造工艺设计3.1 氮气缓冲罐制造工艺流程图材检号料切割刨纵环缝坡口卷制成形组焊纵缝校圆打磨外观、无损检测材检号料切割压制成形刨环缝坡口材检号料abdc外购材检号料切割刨纵缝坡口卷制成形组焊纵缝校圆打磨外观、无损检测组装切割焊接

55、abgfd材检号料切割刨坡口组装焊接材检号料切割组装焊接环缝焊接外观、无损检测钻孔efg组装焊接外观检查组装焊接水压试验油漆包装组装组装（法兰外购）焊接材检号料切割ec3.2 筒节的制造工艺3.2.1 备料放样、画线 11放样、画线包括展开、放样、画线、打标记等环节。不锈钢板卷圆时，其展开长度按下式计算： l=（di+n） （3.1）其中：di筒节内径；di=2800mm;n 板材厚度；n =22mm即 l=（di+n）=3.14（2800+22）=8861.08mm下料采用等离子切割3.2.2 焊接坡口加工 坡口加工采用刨边机加工，按图 3.1 所示加工纵环缝坡口。 图 3.1 坡口形式3.

56、2.3 筒节卷制成形11 压力容器筒节采用卷制成形卷制成形是将钢板放在卷板机上进行筒节，其优点是：成形连续，操作简便，快速，均匀。图 3.2 图 3.3筒节的卷制成形采用三辊卷板机，如图 3.2 所示。三辊卷板机的上辊是从动的，它可以上下移动，对钢板产生压力。两下辊是主动的，依靠它的转动，可使钢板在上下辊之间来回移动，产生塑性变形，使整块钢板卷成圆筒形。但由图3.3 可知，在钢板的两端各有一段无法弯卷的部分，通常称为平直段。平直段的长度与卷板机结构有关，对于常用的对称三辊卷板机，平直段约为其两下辊中心距的一半即图 3.3（a）的一半。因此，为了获得完整的圆筒形，在弯卷前，必须先将钢板的两端预制

57、成所需弯曲半径的弧形，此项工作称为预弯。3.2.4 组焊纵缝筒节的制造过程中，至少有一条纵缝是在卷成形后组焊的，由于纵缝组装没有积累误差，组装质量较易控制，如果弯卷过程控制不好，就会产生偏差，如下图所示：筒节的板料预弯质量不佳还会造成纵缝棱角度超差，这时靠组装过程来控制是无能为力的，只能在筒节纵缝焊后校圆工序中予以修正。如图 3.4。图 3.4 棱角度3.3.封头的制造工艺3.3.1 备料放样、画线 与 3.2.1 中同理，但封头的展开与筒节相比较复杂。根据标准 jb/t 4746-2002 可知 eha 椭圆形封头的总深度 h= 740mm；内表面积 a=8.8503m2；容积 v=3.11

58、98m3。下料采用等离子切割。3.3.2 封头压制成形压力容器的封头为椭圆形封头，采用压制成形。封头的整体压制成形是借助于压制模具在水压机上完成的，其工艺过程如下：封头的压制原理封头的压制过程是属于拉延过程。在压制过程中，材料产生了复杂的变形，而且在工件不同的部位有着不同的应力应变状态。压边范围的确定压制时如果不用压边圈，二封头毛坯壁厚又较薄，则材料在切向压应力作用下，会失去稳定，形成皱纹和鼓包，严重时会造成废品。采用压边圈不仅增加了材料的稳定性，而且在由压边圈产生的摩擦力的作用下增加了径向应力，从而使材料有较好的变形条件。当满足下式时，便需要采用压边圈： ）（k15 . 4100ods（3.

59、2）其中：封头毛坯直径,；odhddi20 s封头毛坯厚度； k材料拉伸系数，通常可取 0.75-0.8经计算上述的条件成立，因此需要采用压边圈。压制过程压力容器的封头的压制通常是在水压机上进行的，这种水压机一般吨位在300-8000t 之间。为了减少摩擦，防止模具及封头的表面损伤，提高模具使用寿命，压制前，在拉环上涂抹润滑剂是十分必要的，这对不锈钢、有色金属尤为重要。常用的润滑剂见表 3.1。表 3.1 板料压制时常用的润滑剂工件材料润滑剂碳素钢石墨粉+水或机油不锈钢石墨粉+水或机油、滑石粉+机油+肥皂水铝机油，工业凡士林钛二氧化钼，石墨+云母粉+水由表 3.1 可知碳素钢材料在压制时选用的

60、润滑剂是石墨粉+水或机油。3.3.3 焊接坡口加工与 3.2.4 相同3.3.4 组焊环缝环焊缝的组装比纵焊缝困难。一方面由于制造误差，每个筒节和封头的圆周长度往往不同，即直径大小有偏差;另一方面，筒节和封头往往有一定的圆度误差。此外组装时还必须控制环缝的间隙，以满足容器最终的总体尺寸要求。由于环缝组装的这种复杂性和需要大的工作量，因此，对机械化组装设备的需求是很迫切的。图 3.5 是国内目前常用的筒节与封头环焊缝组装设备。图 3.5 封头环焊缝组3.4 外观、无损检测按 tsg r00042009固定式压力容器安全技术监察规程对所有焊缝在焊后对焊缝表面质量进行外观检查，焊缝表面不能夹渣、气孔