锅炉压力容器毕业设计

安徽机电职业技术学院1安徽机电职业技术学院毕业设计压力容器储气罐焊接工艺系别机械工程系专业焊接技术及自动化班级焊接3131姓名辛永强学号12031330262015～2016学年第一学期安徽机电职业技术学院2引言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≥O.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盘的可靠性。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（日木最大的天然气球罐为30000立方米）等己经在我国大量应用。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:针对齐种腐蚀性介质和操作情况，己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问，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，传统的材料己经无法解决，诸如30000立方米天然气球罐、200000立方米原汕储罐以及超高压容器的选材问题。目前σ≥80OMPa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，而埋弧自动焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊等先进的焊接技术己经得到广泛应用;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己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。安徽机电职业技术学院3摘要根据压力容器的制造标准，此储气罐属于I类容器。该产品主要由16MnR材质做成。木设计在讨论16MnR焊接性的基础上，详细制定了储气罐的制作工艺。产品制作工艺说明书中，简要分析了储气罐的构成;根据材料的特点和产品的结构尺寸制作出适合木产品的工艺流程:详细论述储气罐加工、装配、焊接工艺。同时对储气罐制作中容易出现的质量问题进行了分析说明，提出了相应的解决措施。焊接方法选用埋弧自动焊与焊条电弧焊:埋弧焊焊接材料选用焊丝H08MnA和焊剂431，焊条电弧焊选用焊条E5015。说明书中还对储气罐生产过程中所用的工艺装备—封头坡口自动切割机进行了整体设计。坡口切割机主要应用于封头的坡口装配和切割作业。其中对传动部分进行了设计计算;对机体运转的线速度进行了校核。关键词:压力容器;制作工艺;焊接;坡口自动切割机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。安徽机电职业技术学院4目录引言…………………………………………………………………………………21.储气罐的结构分析………………………………………………………………41．1储气罐基本结构及零件简图………………………………………………41.1.1筒体………………………………………………………………………41.1.2封头………………………………………………………………………41.1.3接管和法兰………………………………………………………………………......…51.1.4密封元件………………………………………………………………………………….51.1.5容器内件………………………………………………………………………………….51.1.6支座………………………………………………………………………………………..51.1.7零件简图………………………………………………………………………………….51.2储气罐的制作工艺流程………………………………………………………………………61.3材料焊接性分析………………………………………………………………………………61.4预处理工艺…………………………………………………………………………………….71.4.1钢板表面净化……………………………………………………………………………….71.4.2矫形………………………………………………………………………………………….71.5下料工艺（方法、设备）……………………………………………………………………..81.5.1钢板的划线、号料…………………………………………………………………………..81.5.2钢板的剪裁………………………………………………………………………………101.5.3钢板的卷制……………………………………………………………………………….111.5.4预弯……………………………………………………………………………………….121.5.5对中……………………………………………………………………………………….121.5.6卷圆....................................................................................................................................121.5.7校圆………………………………………………………………………………………131.6装配与焊接工艺…………………………………………………………………………….131.6.1装配的基本条件…………………………………………………………………………131.6.2零件的定位………………………………………………………………………………131.6.3封头成形装配与焊接……………………………………………………………………151.6.4筒节的焊缝装配与焊接…………………………………………………………………..171.6.5附件装配焊接……………………………………………………………………………..201.6.6整体消除应力热处理……………………………………………………………………...201.7罐体的检验……………………………………………………………………………………201.7.1无损探伤…………………………………………………………………………………..201.7.2水压试验…………………………………………………………………………………..202封头坡口自动切割机的设计…………………………………………………………………..202.1自动切割机的简述………………………………………………………………………….202.2自动切割机的工作过程及结构形式………………………………………………………..212.2.1工作过程………………………………………………………………………………….212.2.2封头的放置………………………………………………………………………………212.2.3工作原理及机器特点……………………………………………………………………212.2.4结构形式及计算………………………………………………………………………….22结论……………………………………………………………………………………………….26致谢……………………………………………………………………………………………….26参考文献…………………………………………………………………………………………..27安徽机电职业技术学院5一、储气罐的结构分析1.1储气罐基本构成及零件简图储气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应包括人孔、封头、筒体、法兰、支座。图1为储气罐的结构简图。1.1.1筒体本产品的筒体是用钢板卷焊成两个筒节后组焊而成，这时的筒体有纵环焊缝。1.1.2封头按几何形状不同，有椭圆形封头，球形封头，蝶形封头，锥形封头和平盖等各种形式。封头和筒体组合在一起构成一台容器壳体的主要部分，也是最主要的受压元件之一。此储气罐选择的是椭圆形封头。从制造方法分，封头有整体成形和分片成形后组焊成一体的两种。当封头直径较大，超出生产能力时，多采用分片成形方法制造，分片成形控制难度大，易出现不合格产品。对整体成形的封头尺寸、形状，虽然易控制但一般需要有大型冲压模具的压力机或大型旋压设备，工艺设备庞大，制造成木高。从封头成形方式讲，有冷压成形、热压成形和旋压成形。对于壁厚较薄的封头，一般采用冷压成形。采用调质钢板制造的封头或封头瓣片，为不破坏钢板调质状态的力学性能，节省模具制造费用，往往采用多点冷压成形法制造。当封头厚度较大时，均采用热压成形法，即将封头坯料加热至900℃—1000℃。钢板在高温下冲压产生塑性变形而成形，此时对于有些材料(如正火态钢板)，由于改变了原始状态的力学性能，为恢复和改善其力学性能，封头冲压成形后还要做正火、正火+回火或淬火+回火等相应的热处理。对于直径大且厚度薄的封头，采用旋压成形法制造是最经济最合理的选择。1.1.3接管和法兰接管和法兰作用是连接或供人进入容器内部的，是容器的主要组成部分。接安徽机电职业技术学院6管与壳体间的焊接接头一般为角接接头或T形接头，但对于连接二者之间的焊缝，如果是壳体上开坡口时，则称为对接焊缝，壳体上不开坡口时称为角接焊缝。1.1.4密封元件封元件是两法兰之间保证容器内部介质不发泄漏的关键元件。对于不同的工件条件要求有不同的密封结构形式和不同材质及形式的垫片，在制造时对于密封垫材料和形式不得随意更改。1.1.5容器内件在容器壳体内部的所有构件统称为内件.1.1.6支座立式容器主要采用耳式支座。为了保证采