陕西科技大学过程装备与控制工程过程装备与检测课程设计

高压氮气储罐的焊接工艺一，设计背景储罐作为储存设备，主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用，如本设计中的高压氮气储罐，储罐的结构形式主要有卧式储罐、立式储罐和球形储罐，，本设计中采用立式储罐。二，材料选择对受内压的筒体，由于其工作介质为氮气，考虑其腐蚀性小，再综合其经济效益考虑，选择16MnR作为材料。恢元素蹲C蝴Si驼Mn属S倘P泳Cr对Ni戚质量赴分数贷（%雕）注0.顺16爆0.贴36晌1.乞53介0.亭01收5诊0.窜0.梨14泪0.纲00嫂3惩0.敲00慌616MnR材料性能分析：16Mn钢的基体组织为铁素体+珠光体，是低合金高强钢中应用最广泛的钢，有比较成熟的经验，屈服强度为294～343MPa,基本属于热轧的低合金钢，其综合性能、焊接性及加工工艺性能均优于普通碳素钢，且质量稳定，其使用温度在-40～450℃范围内，16Mn钢作为低温压力容器时，为改善低温性能，可以在正火处理后使用。16Mn钢是在低碳钢的基础上加入了少量合金，其加工性能与低碳钢相似，具有较好的塑性和焊接性。由于加入了少量合金元素，其强度增加，淬硬倾向比低碳钢大，所以在较低温度下或刚性大、壁厚结构的焊接时，需要考虑采取预热措施，预防冷裂纹的产生，本设计中板厚62mm,均预热100～150℃。由《过程设备设计》单层圆筒厚度计算公式得其厚度为54mm，加上钢板负偏差以及腐蚀余量选择厚度为62mm，可达到设计要求。三，技术特性及要求：3.1技术特性：高压氮气储罐材料16MnR,工作压力12.1MPa，属于第三类压力容器，设计压力13MPa，工作温度-12.6～68℃，设计温度70℃，腐蚀裕度1.5mm，焊接接头系数1.0，液压试验压力16.47MPa(卧放)，全容积21.7m3，充装系数1.0，安全阀开启压力13MPa3.2技术要求：设备的施工与验收应符合《工程建设标准强制性条文》中的相关规定焊接采用电弧焊，焊条型号，低合金钢之间E5016，碳钢间E4303焊接接头的形式及尺寸按图要求，角焊缝的焊脚高度为较薄件的厚度，法兰的焊接按相应的法兰标准规定，对接接头与角接接头需全焊透，接管焊缝成形表面均应圆滑过渡，不得有裂纹、咬边、及棱角.壳体钢板按GB6654-1996《压力容器钢板》及修改单中正火状态供货，且逐张进行超声检测，质量标准应不低于JB/T4730.3-2005中规定的II级，壳体的A类纵向焊接接头制备产品焊接试板，按《容规》第25条进行材料复验，坡口表面进行100％磁粉检测，并符合JB4730.4-2005中规定的I级塔体直线度允差25mm,安装垂直度允差为25mm怖裙座娃螺栓趋孔中颤心圆俊直径栽允差校以及装任意蛙两孔润弦长尝允差圈均为区2m昏m烧壳体浸用钢妇板轧众制，甘逐张归进行以-1柔5四℃烈夏比耐(V补型缺齐口)秧冲击伍试验务（横到向）帐，三牲个试适样冲声击平睁均值蚕不得移低于成20哀J，楚允许蒙其中斗一个慢试样太冲击障功小况于平跨均值困，但蜘不得翠小于赔14毅J窃钢管快应逐熄根按塌JB按/T纲47熔30暑.3宜-2煮00于5中哈I级愈为合膛格能裙座帜筒体掉与底挨封头岗的焊乞接接哭头必体须采忆用全墙焊透饺连续遵焊，挥并进椒行磁蜓粉检俩测，摸符合绍JB政/T懒47桶30浆.4堪-2裙00故5中梨I级裳为合予格柳设备灶压力更试验支合格丧后对思全部禁焊缝先按J攀B/磁T4酿73蚕0.化4-障20含05之进行腥磁粉畅检测笼，符具合I乓级为蠢合格之，复遇验焊涨缝总乘长的絮20雾％粪11匠）热就处理嘱后，卷设备件本体跳不得歪再行境施焊喂四，咱焊接计工艺惹设计片4.马1乓焊缝岗编号瓜及示航意图猪4.络2脏接管狂与壳物体巾,施封头秆的焊绵接（悔1D掠,2颜D,检3D糠）团由G柔B1越50惩-1珍99互8《剂钢制折压力欺容器撒》规维定，评接管那，人口孔，妄凸缘芽，补提强圈首等与农壳体毒连的想接头殖。为技D类搜焊缝挠。由订此选钩择焊孙缝类慨型为触D类园焊缝觉。稿金性属牌好号及金规格伶：1寄6M秋nR晶4煎.2谜.1赚焊垦接方藏法的洁选择仙师手还工电蹲弧焊冰的优拉点灵①葛焊接经设备垂价格徒低。曲②馒可以教焊接乖多种竞不同浩的金丈属，俯包括倒最常柄用的跑金属健和合矛金。恶③赴在狭搬窄空丙间焊建接的置场合安，采惰用手液工电戒弧焊畏比较坟方便筑、实捞用。妹④针对于兰同样磁的焊鼻接设制备，平采用华不同悲的电只流设田置，咬获得拔满足共使用闻要求皆的焊舱缝。雹⑤择适合剥各种登位置围的焊唐接。冲⑥晃与气脖体保好护焊医相比必，不漏易受职到风伏的影因响。玉⑦挥对焊制接金时属的扛最大灯厚度彼没有升限制攀⑧航在大失多数酷天气焦情况遍下都郑可以丑进行井焊接哪。监识手嘉工电烈弧焊氧的缺组点安①显不适贯合焊夏接厚隔度小蹄于1客.5脂mm遵的薄侧板。渔②根负载史率和芝总的档熔敷翼效率初一般巡比送造丝焊乡接方王法低督，当规焊条淡消耗稀完毕劲或需污要更棚换焊景条时条，焊灯接过百程也榨暂时恨中断躲。闻③隐并非涝整根颂焊条惑都可赢以充悉分利锋用，税焊钳休中被智夹持适的部创分必往须丢膜弃，涝一般鼻要浪躬费2线5～脊50丘mm塞长度族的焊卵条。肥④苦频繁枯地更续换焊钱条也响增加邪了焊念接缺豆陷的瞒产生垦埋弧梯自动酱焊的洋优点撇是：驱①观生激产效芽率高请。埋作弧自奖动焊侮的生之产率川可比偶手工搅焊提候高5版～1睁0倍道。因吃为埋骆弧自狠动焊勇时焊沟丝上肠无药炸皮，岸焊丝典可很焰长，陆并能干连续蹈送进纠而无宁需更错换焊堡条。霞故可智采用紧大电奶流焊壮接（民比手酷工焊倦大6煌～8头倍）富，电蜻弧热会量大反，焊垫丝熔哪化快从，熔郑深也而大，金焊接雕速度射比手纠工焊蜓快的令多。炒板厚斯30齐毫米成以下剂的自式动焊缓可不站开坡蜜口，读而且傍焊接兴变形跪小。纸②绘焊剂智层对拒焊缝师金属哈的保丑护好判，所友以焊俘缝质价量好准。阶③发节约塌钢材茶和电微能。充钢板救厚度伍一般德在3油0毫杆米以坑下时搁，埋槐弧自洞动焊夕可不庙开坡涝口，篇这就招大大爬节省压了钢杀材，仍而且峡由于钥电弧兰被焊乐剂保价护着斤，使图电弧帮的热痰得到序充分历利用垦，从河而节末省了特电能渣；切④晒改善裳了劳盲动条寸件。且除减蝴少劳约动量弱之外胜，由向于自已动焊享时看调不到蝴弧光督，焊戴接过妄程中桑发出介的气冬体量籍少，赶这对充保护遮焊工枕眼睛幼和身肚体健睛康是纯很有辅益。纵埋弧铲自动赞焊的沃缺点帖是适压应能志力差观,只捷能在眠水平弱位置亩焊接金长直们焊缝飞或大绣直径瘦的环六焊缝守。肃综合击考虑板，由还于进古行的屈是双斧面焊峡接，滔手工瞒电弧猎焊设听备简谁单，牺操作掠方便厅适合悲全位顿焊接右的呢革个特妙点，咬因而定内面得采用兔手工恐电弧葱焊。熟而外盾面为淋加大鞭熔深璃，提膝高生薯产率作，采派用埋柜弧焊气。最纹终确被定焊席接方设法为瓦：手冬工电柱弧焊椅+埋疑弧焊窃4.佳2.抖2兵坡口杠形式碧由于谜焊接魔厚度牲为6清2m颤m，筛因而钥需要苹开坡肯口，坚由于粥厚度争比较仰厚，胡若开雪V型茎坡口仇的话宪，产貌生叫煮大的赤开口犬，一覆方面贤会浪粪费较导多的桌焊条肯，而免且焊警接费摊时间武，若旦开U演型坡娃口的吵话，声可以瑞减小许开口布，而劝且U肯型坡肤口有则利于胆焊剂昆的流株入，刃同时裤可以牛减小次焊接笼应力际，减烟少裂登纹的纱产生足。因笛而最殊终选江择U催型坡屋口，排具体章的坡饰口形尚式如洪下图淡所示哄：肃4.选2.堪3污焊接蓝姿势穗：平起焊忧4.而2.易4延焊接丢材料叛的选肥择匪搬堆1）寨焊条妈的选劲择：狂焊条翻的选献用主生要考她虑焊椅缝的楚使用慢性和竞施焊笋的工战艺性誉，焊联条选冬择的诱主要腥原则智有以烛下几吓点。舟(1究)型根据汤被焊病金属胸材料猴的类客型，时选择疯相应袍焊条百种类浸的大草类。晃如焊腐接母态材是调普通阴低合阳金钢翻时，甲选用菜结构烟钢类揉型的瓦焊条戒。索(2享)恭根据兽被焊纹母材挠的性详能，派选用各与其笑性能宫相同伶的焊丢条，携或选边用熔朗敷金添属与烛母材济化学散成分针类型亏相同巧的焊述条，抵以保震证母熟材性级能与丘焊缝蛮相同另。驾(3避)名选择昨焊条递时还姻要考版虑工兽艺方健面，的主要化是操怜作方恳便，婚易获获得优凉良的姜焊缝椒。(姨4)浩从竖价格舰考虑屯，在间满足英性能阁及施膝工要号求的廉前提晚下，添尽量治选用压熔敷唇效率奶高、状价格辨低的彼焊条砍，从记而提和高生嫌产率聚，降刻低成扰本。造指导2）公焊讯丝的塘选择鄙：泥药累芯焊肉丝国叼内应图用尚佳不普敏遍，酸活性贤焊丝梯主要述用于摆气体堵保护娇焊，第故选玻择实沉芯焊物丝貌。我常用鉴的低称合金害埋弧衬焊实痕芯焊绣丝有考以下仇三类艺：穴（1卡）低沃锰焊渡丝（倍如H慰08霸A）浸：常附配合直高锰川焊剂奴，用伐于低遗碳钢吓和强裳度较扭低的雅低合它金钢织焊接寇（2畅）中估锰焊柔丝（扛如H形08斯Mn发A,示H1都0M执nS它i）覆：乎主要拐用于街低合废金钢籍焊接红，并蔬可配彻低锰烧焊剂纹焊接惕低碳抱钢灾（3续）喂高锰蜜焊丝燕（蝶如H贞10晴Mn捷2,沙H0丧8M刑n2绩Si删）：豆用于滩焊接沸低合六金钢隔。跪3昼）焊纽剂的来选择掘：象说明哗:办JQ构.S盈J1将01如是氟斥碱型法烧结械焊剂押，碱旋度约孩为1算.8荡，灰孙色圆啄形颗户粒，听粒度援为2烫.0琴～0轧.2伍8m并m（埋10技～6洽0目校）。宴焊接先时电鲁弧燃召烧稳描定，鞋脱渣慢容易颈，焊顾接成序型美腹观，司熔敷祸金属腹具有团较高京的低努温冲艘击韧免性，吃可交税直流没两用艰，直伐流焊欲接时化焊丝绣接正肃极。歇用途献:蹲配合床适当射的焊史丝（笔如H伐08碍Mn富A、慰H1叶0M落n2慕、H件08识Mn贝Mo殊A、外H0粥8M己n2梅Mo杯A等秒），乱可焊柿接多很种低佩合金机结构元钢，钞如船耕体、舅锅炉把压力凉容器构、管外道等亚。可可用于豆多层执焊、饰双面办单道积焊、芽多丝爹焊及系窄间枝隙埋敌弧焊鸣。眼焊剂蹲参考便成分带(%英)SPSiO2+TiO2CaO+MgOAl2O3+MnOCaF2≤0.060≤0.08015~2525~3520~3015~25白熔敷界金属成力学言性能的（凯按G状B/痒T5供29牌3-粪19两99杜）项目σbσsδ5AKV(J)配合焊丝(Mpa)(Mpa)(%)室温0℃-20℃-40℃H08MnA415-550≥330≥22≥150≥110≥80≥27H10Mn2480～650≥400≥22≥150≥110≥80≥27H08MnMoA550～650≥420≥20≥90≥70≥34—H08Mn2MoA620～750≥500≥20≥90≥70≥34—乒配合嗽H1朝0M城nS奥i等涉焊丝嘴可焊绕接低神碳钢华和某甩些低辉合金慈钢（衫16塑Mn题）结适构。塔故选藏择雷焊狱剂售SJ盈10庙1呆根据慨焊接宅工艺疫要求旺，选呜用焊吵条J除50继7，盆并查派常用侵焊丝活焊剂怨表，冤选用艘焊丝喇H1拣0M返nS黑i野焊剂屿SJ石10恼1。深工艺晒要求笔（1春）猛预热家温度近的确朽定赛为保吧证母层材的君材质船不会纸受到警影响咬而且速具有兵很好享的焊稠接性贪能，汪选择首预热慰温度被为蚊≥距13耕0浆℃阳（2秤）坡纠口加猛工：值机加绢工灰坡口混处理纳方法裁：为斗步影峡响焊篮接质趟量，踩在施娱焊前米应当组清除岸坡口室以及傅母材宿两侧对表面幼20腹mm继范围流内（蓄以离娃坡口宾边缘屋的距控离计烦算）宣的氧繁化物爪，油腾污，处熔渣煮以及暖其他男由害觉物质扮。悼（3敌）平层插间温万度：项10梳0-优25躬0凡℃耐（4叮）科清却根方凤法：箱碳弧堡气爆朋并打配磨叹(赤5)聚焊画后热狱处理野及时盒间僵根据虏《过蚂程装园备制忘造与侮检测线》表王5-谦67萝得回骄火温何度为锻58戴0-划62泛0较℃域，由惧于厚轻度为从62梁mm预，因录此得凑出热计处理阅时间斜约为锐2小虏时。葬焊后狼热处伙理目耗的是仇：颠a凝松弛嘉焊接寿应力敏沫厉秋b壤稳定拢结构乎形状耽和尺医寸叨可塞疼c尺改善播母材膜，焊坦接接悦头和续结构歼件的验性能良工厨艺顺胆序势谱(1钞)搂坡口吓清理昂(蛇2）揪预热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