高压氮气储罐的焊接工艺课程设计说明书.docx

高压氮气储罐的焊接工艺课程设计说明书 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讣中采用立 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 016 036 133 0015 0014 0003 0006 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-C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用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°C Ill《过程设备设讣》单层圆筒压度讣算公式得其压度为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 31技术特性 高压氮气储罐材料16MnR工作压力121MP属于第三类压力容器设汁压力 13MPa工作温度-126?68°C设计温度70°C腐蚀裕度13mm焊接接头系数10液压试 验压力1647MPa卧放 全容积217m3充装系数10安全阀开启压力13MP 32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 焊接釆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JBT47303-2005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JB47304-2005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°C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JBT47303-2005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 JBT47304-2005中I级为合格 设备压力试验合格后对全部焊缝按JBT47304-2005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 41焊缝编号及示意图 42接管与壳体封头的焊接1D2D3D III 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类焊缝山此选择焊缝类型为D类焊缝 金属牌号及规格16MnR 421焊接方法的选择 手工电弧焊的优点 焊接设备价格低 可以焊接多种不同的金属包括最常用的金属和合金 在狭窄空间焊接的场合采用手丄电弧焊比较方便实用 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 适合各种位置的焊接 与气体保护焊相比不易受到风的影响 对焊接金属的最大厚度没有限制 在大多数天气悄况下都可以进行焊接 手丄电弧焊的缺点 不适合焊接厚度小于15mm的薄板 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 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 23?50mm长度的焊条 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 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 板用30毫米以下的自动焊可不开坡口而且焊接变形小 焊剂层对焊缝金属的保护好所以焊缝质量好 节约钢材和电能钢板厚度一般在30毫米以下时埋弧自动焊可不开坡口这 就大大节省了钢材而且山于电弧被焊剂保护着使电弧的热得到充分利用从而节 省了电能 改善了劳动条件除减少劳动量之外山于自动焊时看不到弧光焊接过程中 发出的气体量少这对保护