100立方米氮气储罐设计

沈阳大学毕业设计（论文）No1摘要氮气贮罐是储存氮气的压力容器，本次设计中详细制定了氮气贮罐罐体部分的制作工艺和焊接滚轮架的设计。根据压力容器的制造标准，此氮气贮罐属于Ⅰ类压力容器。其设计、制造、检验和验收应符合GB150.4－2010《固定式压力容器》的规定。该产品主体部分由16MnR钢制作完成，其它配件部分由Q235钢制作完成。而16MnR钢和Q235钢的力学性能和焊接性能均良好。通过分析母材的各种性能以及氮气贮罐的结构特点，编制出适合氮气贮罐的生产工艺流程。主要为贮罐的筒体制作工艺、贮罐的封头制作工艺和贮罐的总装配焊接工艺。贮罐筒体的制作主要涉及母材的复检、划线下料、筒节的卷制和卷制完成后的矫圆等。而贮罐封头的制作除了母材的复检、划线下料之外还涉及到封头的压制、二次切割等重要制作工艺。筒体与封头制作完成之后需进行总装配焊接，在总装配焊接时，应根据产品的制作工艺特点选择合适的夹具及焊接工艺装备，以提高制作产品的生产效率，此文将对自调式焊接滚轮架进行设计。最后，结合产品的技术要求，采用无损检测和水压试验对氮气贮罐进行检验。关键词：氮气贮罐；制作工艺；焊接滚轮架；设计沈阳大学毕业设计（论文）No2AbstractNitrogentankisstorednitrogenpressurevessel.Thedesignofthenitrogenstoragetankformulatedthedetailmaincomponentsmanufacturingtechniqueandturningrollsdesign.Accordingtothestandardofpressurecontainers,thisnitrogenstoragetanksisbelongedtoIkindofpressurecontainer.Itsdesign,manufacturing,examinationandacceptanceshouldconformtotheprovisionofGB150.4—2010《stationarypressurecontainers》.Themainpartoftheproductproducedbythe16MnRsteel,otherpartsofsteelproducedinpartbytheQ235.The16MnRsteelandQ235steelmechanicalpropertiesandweldingpropertiesarefine.Byanalyzingthevariouspropertiesofparentmaterialandthestructuralcharacteristicsofthenitrogentank,nitrogentanksuitableforthepreparationoftheproductionprocess.Themaintankofthetubeproductionprocess,storagetanksandtankheadproductionprocessoffinalassemblyweldingprocess.Mainlyrelatedtotheproductionofcylindertankbasemetalre-examination,markingcutting,tubeandsectionrollingrollingcircleafterthecompletionofsuchcorrection.Thetankheadproductioninadditiontothebasemetalre-examination,markinginvolvescuttingheadinadditiontotherepression,thesecondcut,andotherimportantproductionprocess.Productionofthecylinderandheadassemblyafterthecompletionofthetotalneedofwelding,weldinginthegeneralassemblyshouldbebasedoncharacteristicsoftheirproductionprocessandselecttheappropriateweldingfixtureandequipmenttoimproveproductionefficiencyandproduction,thisarticlewillbeself-tuningrollsframedesign.Finally,combinedwiththeproducttechnicalrequirements,usesnondestructivetestandthehydraulictestcarriesontheexamination.Keywords:Nitrogenstoragetank;manufacturingtechnology;turningrolls;design沈阳大学毕业设计（论文）No3引言近20年来，我国经济持续高速增长，制造业作为我国国民经济主要的支柱产业以空前的速度发展。2003年，我国钢产量突破2.3亿吨，其中焊接结构用钢量超过1.0亿吨，跃居世界首位，由此推动了我国焊接结构制造业向规模化发展。焊接技术也已经从一种传统的加工工艺和材料连接方法演变成为当今世界先进的制造技术之一。焊接结构生产工艺的先进性、合理性和经济性对我国制造业的发展和经济效益正产生越来越大的影响。鉴于焊接技术具有一系列独特的优点，已经在几乎所有的工业部门得到了广泛的推广应用。其中最主要的应用领域有建筑结构、交通运输、发电设备、冶金设备、石油化工机械、工业管道、食品医药机械、航空航天工程、重型机械、工程机械和机床制造业等。随着焊接结构不断向大型化、重型化、精密化和高参数化方向发展，焊接生产技术的整体水平得到相应的提升。各种先进高效的焊接方法以及机械化、自动化焊接装备在我国普遍推广应用。压力容器也是焊接最主要的应用领域之一，所谓容器是指用于储存气体、液化气体、液体和固体原料、中间产品或成品的设备。压力容器是容器的一种，是指最高工作压力P≥0.1MPa，容积V≥25L，工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点液体的容器。它广泛地用于化工、炼油、机械、动力、轻工、纺织、冶金、核能及运输等工业部门，是生产过程中必不可少的设备。随着石油化工、电站锅炉和原子能工业的迅猛发展，压力容器制造技术也有了很大的发展，它主要表现在以下三个方面：一是压力容器向大型化过渡，容器直径和壁厚成倍增长；二是低合金高强度钢的广泛应用，大部分压沈阳大学毕业设计（论文）No4力容器均采用了各种级别的低合金高强度钢；三是焊接新工艺、新技术的广泛应用，使得焊接质量进一步提高，从而提高了这些大型产品质量的可靠性。其中以压力容器产品大型化、高参数化的趋势尤为明显。1000吨级的储气罐、2000吨级的煤液化反应器、10000立方米的天然气球罐（日本最大的天然气球罐为30000立方米）等已经在我国大量应用。压力容器在石油化工、核工业、煤化工等领域中的应用场合也日益苛刻。因此，耐高温、高压和耐腐蚀的压力容器用材料的研制与开发一直是压力容器行业所面临的重大课题。对此，各国均投入了大量的人力物力从事相关的研究工作。目前，压力容器用材料的主要研究成果和技术进步表现在以下几个方面：（1）材料的高纯净度：冶金工业整体技术水平和装备水平的提高，极大地提高了材料的纯净度，提高了压力容器用材料的力学性能指标，提高了压力容器的整体安全性；（2）材料的介质适应性：针对各种腐蚀性介质和操作情况，已研究开发出超级不锈钢、双相钢、特种合金等金属材料，使之适合各种应用条件，给容器设计者以更多选择的空间，为长期安全生产提供了保证；（3）材料的应用界限：针对高温蠕变、回火脆化、低温脆断所进行的研究，准确地给出材料的适用范围；（4）更高强度材料的应用：在设备大型化的要求下，传统的材料已经无法解决，诸如30000立方米天然气球罐、200000立方米原油储罐以及超高压容器的选材问题。目前b≥800MPa高强材料的应用正在引起国内研究人员的广泛关注。近年来，压力容器制造业在装备投资中，焊接设备的比例占了40%以上。正由于这些先进高效焊接设备及工艺的采用，使压力容器制造技术有了更大的提高和发展。就具体的压力容器焊接而言，焊条电弧焊的比例已逐步缩小，沈阳大学毕业设计（论文）No5而埋弧自动焊、氩弧焊、CO2气体保护焊等先进的焊接技术已经得到广泛应用；带极堆焊、窄间隙埋弧焊和药芯焊丝气体保护焊等高效率的焊接方法设备已成为一些大型压力容器厂必备的焊接设备；小管径内壁堆焊、管子-管板自动旋转氩弧焊、马鞍形接管自动焊等一系列新型焊机也在不少工厂中得到了应用。这对于稳定地提高压力容器焊接质量，提高压力容器制造工艺水平，无疑将起到很大推动作用。压力容器是一个涉及多行业、多学科的综合性产品，其建造技术涉及到冶金、机械加工、腐蚀与防腐、无损检测及安全防护等众多行业。随着冶金、机械加工、焊接和无损检测等技术的不断进步，特别是以计算机技术为代表的信息技术的飞速发展，带动了相关产业的发展。在世界各国投入了大量人力物力进行深入研究的基础上，压力容器技术领域也取得了相应的进展。为了生产和使用更安全、更具有经济性的压力容器产品，传统的设计、制造、焊接和检验方法已经和正在不同程度地为新技术、新工艺所代替、而冶金机械加工、焊接和无损检测等压力容器相关行业的技术进步，是压力容器行业整体制造技术水平提高的前提条件。中国是压力容器的生产大国，目前生产的目的主要是满足国内的需求。生产厂家的数量（约3200家）和相应的装备能力均为世界领先，从以储气罐为代表的重型容器到高压气体运输容器等特殊的容器，中国都有很强的生产能力，并且产品的价格和质量都具有一定的竞争力。多年的生产实践和国家的规范化管理，使我国的压力容器行业形成了装备齐全、人员配套、管理严格的生产格局，为我国的压力容器产品走向世界奠定了基础。随着我国加入WTO和国民经济持续高速发展，压力容器制造业今后也必然会有一个很大的沈阳大学毕业设计（论文）No6发展，只有认清发展趋势，才能把握住自己的发展方向，才会使压力容器制造业有更好的发展。沈阳大学毕业设计（论文）No71产品介绍1.1氮气贮罐的结构分析氮气贮罐是一个承受内压的钢制焊接压力容器。在规定的使用温度和对应的工作压力下，应保证安全可靠，罐体的基本结构部件包括筒体、封头、法兰、接管、支座、工作台等。表1为氮气贮罐的主要参数。表1产品主要技术参数设计容积100m3设计压力0.98MPa设计温度50℃焊缝系数0.85材料性质16MnR腐蚀裕度3mm充装介质氮气介质特性无毒图1为氮气贮罐的结构简图。图1产品结构简图1.支座；2.封头；3.法兰；4.接管；5.人孔；6.工作台；7.筒体氮气贮罐组成为：（1）筒体筒体是该压力容器的重要组成部分，由它构成储存物料所需要的大部分压力空间。由于本次设计的罐体直径较大,应采用钢板卷制后焊接。除此之外，沈阳大学毕业设计（论文）No8由于容器的长度较长，需要用钢板卷焊成若干个筒节，再组装焊接成所需要长度的筒体。从压力分类可以看出该容器属于低压容器（0.98MPa），因此为单层结构。（2）封头根据几何形状的不同，压力容器封头可分为凸形封头、锥形封头和平盖封头三种。该罐体的封头属于凸形封头中的椭圆形封头。（3）法兰法兰按其所连接的部分分为管法兰和容器法兰。用于管道连接和密封的法兰叫管法兰；用于容器顶盖与筒体连接的法兰叫容器法兰。法兰与法兰之间一般加密封元件，并用螺栓连接起来。（4）开孔与接管由于工艺要求和检修时的需要，常在容器的筒体和封头上开设各种孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出接管，以及安装压力表、液位计、流量计和安全阀等接管开孔。手孔及人孔是用来检查容器内部并用来拆装和洗涤容器内部的装置。手孔直径一般小于150mm。直