毕业设计（论文）高压氮气储罐的焊接工艺设计.docVIP

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。 元素 C Si Mn S P Cr Ni 质量分数（%） 0.16 0.36 1.53 0.015 0.003 0.006 16MnR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13MPa 3.2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 裙座螺栓孔中心圆直径允差以及任意两孔弦长允差均为2mm 壳体用钢板轧制，逐张进行-15℃夏比 V型缺口 冲击试验（横向），三个试样冲击平均值不得低于20J，允许其中一个试样冲击功小于平均值，但不得小于14J 钢管应逐根按JB/T4730.3-2005中I级为合格 裙座筒体与底封头的焊接接头必须采用全焊透连续焊，并进行磁粉检测，符合JB/T4730.4-2005中I级为合格 设备压力试验合格后对全部焊缝按JB/T4730.4-2005进行磁粉检测，符合I级为合格，复验焊缝总长的20％ 11）热处理后，设备本体不得再行施焊 四，焊接工艺设计 4.1 焊缝编号及示意图 4.2 接管与壳体,封头的焊接（1D,2D,3D） 由GB150-1998《钢制压力容器》规定，接管，人孔，凸缘，补强圈等与壳体连的接头。为D类焊缝。由此选择焊缝类型为D类焊缝。 金属牌号及规格：16MnR 焊接方法的选择 手工电弧焊的优点 ①焊接设备价格低。 ②可以焊接多种不同的金属，包括最常用的金属和合金。 ③在狭窄空间焊接的场合，采用手工电弧焊比较方便、实用。 ④对于同样的焊接设备，采用不同的电流设置，获得满足使用要求的焊缝。 ⑤适合各种位置的焊接。 ⑥与气体保护焊相比，不易受到风的影响。 ⑦对焊接金属的最大厚度没有限制 ⑧在大多数天气情况下都可以进行焊接。 手工电弧焊的缺点 ①不适合焊接厚度小于1.5mm的薄板。 ②负载率和总的熔敷效率一般比送丝焊接方法低，当焊条消耗完毕或需要更换焊条时，焊接过程也暂时中断。 ③并非整根焊条都可以充分利用，焊钳中被夹持的部分必须丢弃，一般要浪费25～50mm长度的焊条。 ④频繁地更换焊条也增加了焊接缺陷的产生 埋弧自动焊的优点是： ① 生产效率高。埋弧自动焊的生产率可比手工焊提高5～10倍。因为埋弧自动焊时焊丝上无药皮，焊丝可很长，并能连续送进而无需更换焊条。故可采用大电流焊接（比手工焊大6～8倍），电弧热量大，焊丝熔化快，熔深也大，焊接速度比手工焊快的多。板厚30毫米以下的自动焊可不开坡口，而