毕业设计(论文)-压力容器制造工艺研究.doc
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1、桂 林 航 天 工 业 学 院压力容器制造工艺研究摘要随着科学技术的发展,压力容器制造水平越来越高,压力容器涉及多个学科, 综合性很强,一台压力容器从参数确定到投入正常使用,要通过很多的环节及相关 部门的各类工程技术人员的共同努力才能实现。 本论文简述了压力容器的结构标准,主要研究了压力容器的焊接工艺及工艺评定,在对熔化槽槽体进行了一定的介绍与笔者理解前提下,对熔化槽槽体进行了焊接工艺的制定与焊接工艺的评定。经过笔者查阅收集资料,阐述了压力容器的组成结构与压力容器标准,通过查阅焊接手册及压力容器工艺手册,对压力容器的焊接材料与焊接工艺有了一定的了解,在老师的大力关心与辅导下完成了压力容器的工艺
2、制定与工艺评定。通过对熔化槽槽体焊接工艺的评定,发现压力容器的制造可以用一定的材料,结构生产是严格复杂的,保证了容器的安全生产与安全使用。通过对常温低压熔化槽槽体焊接工艺评定的研究,发现压力容器的制作是一个复杂而又严紧的过程,压力容器的每个部分都需要确定使用的材料与焊接工艺,不可忽视每一个很小的环节,否则将会有生命的危险。这样多种性的操作特点给压力容器从选材、制造、检验到使用、维护以致管理等诸方面造成了复杂性,因此对压力容器的制造、现场组焊、检验等诸多环节提出了越来越高的要求。关键词:压力容器结构生产;焊接工艺;焊接参数;焊缝质量检验;熔化槽槽体Pressure vesselmanufactu
3、ringtechnology researchScience Students cheng xing jun Guidance teacher Wei ZhenAbstractAlong with the science and technology development, the pressure vessel manufacture level is more and more high,The pressure vessel involves many disciplines, the comprehensive nature is very strong, a pressure ve
4、ssel determines from the parameter to the investment normal use,must can realize through very many links and the correlation departments each kind of engineers and technicians joint effort.The present paper has summarized the pressure vessel structure standard, Mainly has studied the pressure vessel
5、 welding craft and the craft evaluation,In has carried on certain introduction and the author to the Melting groove understood under the premise, has carried on the welding operation code formulation and the welding craft evaluation to the propane storage tank,Consults the data collection after the
6、author, elaborated the pressure vessel composition structure and the pressure vessel standard, through the consult welding handbook and the pressure vessel craft handbook, had certain understanding to the pressure vessel welding material and the welding craft,Has completed the pressure vessel operat
7、ion code manufacture and the craft evaluation in under teachers vigorously care and counselling,Through to the propane storage tank welding craft evaluation, discovered the pressure vessel the manufacture may use certain new material, the structure production is strict complex, has guaranteed the ve
8、ssel safety in production and the safety handling Through to the normal temperature low pressure Melting groove welding craft evaluation research, discovered the pressure vessel the manufacture is one complex and the close process, pressure vessel each part all needs to determine the use the materia
9、l and the welding craft, noticeable each very small link, otherwise will be able to have the life danger.So that such many kinds of the operating feature for the pressure vessel from the selection, the manufacture, examined to the use, the maintenance the management and so on the various aspects has
10、 created the complexity, therefore to the pressure vessel manufacture, the scene group welded, the examination and so on many links set the more and more high request.Keywords: construction of pressure vessel production;welding technology;Welding parameters;Weld quality inspection;Melting groove30目录
11、摘要Abstract第一章 绪论1.1压力容器的介绍11.2现代先进设计技术的开发应用11.3先进制造技术理念的推广普及1第二章 产品结构以及材料性能2.1 产品结构分析32.2 母材性能分析4第三章 产品工艺流程以及焊接材料选取3.1 产品工艺流程图63.2 产品工艺流程图73.3 焊前准备8第四章 钢材预处理4.1 钢材的矫正94.2 钢材的表面处理94.3 表面防护处理11第五章 内筒的下料和卷制5.1 内筒的下料115.2 内筒的卷制12第六章 封头的下料和冲压6.1 封头的下料166.2 封头的冲压16第七章 夹套的下料和成型7.1 夹套的下料197.2 夹套的成形加工19第八章 焊
12、前准备8.1 坡口加工218.2 焊前清理228.3焊接材料准备22第九章 纵缝焊接工艺参数9.1点固焊229.2纵缝焊接工艺参数23第十章 环缝焊接工艺参数10.1筒节与封头的装配2410.2筒节与封头的焊接2410.3夹套与夹套封头的焊接25第十一章 焊后检验11.1焊接检验程序的设计原则2511.2X射线检测2611.3超声波检测2611.4涂漆26第十二章 结论28参考文献29致谢第八章30绪论1.1压力容器的介绍压力容器是容器的一种,是指最高工作压力大于等于0.1MPa,容积大于等于25,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。这类结构大都在一定的温度和压
13、力下工作,且相当一部分结构的工作介质或内部充装物为易燃易爆,或具有强烈腐蚀性,或有毒的物质,一旦发生泄露或者断裂破坏,就可能产生灾难性的后果,造成人民生命财产的严重损失。因此,必须保证该类结构在工作和运行中的安全可靠性,必须按照产品设计的技术要求中专门的技术规范来进行制造生产,严格控制质量,并且要由专设机构来进行监督和检查。世界各国对于压力容器的制造和使用都非常重视,均设有专门机构,制定了详细的技术规范和检查标准。压力容器产业的发展离不开机械、冶金、石油化工、电脑信息、经济管理和安全防护等诸多工程技术的改革创新,或者说它是在多项新材料、新技术、新工艺综合开发的基础上发展的工业产品。在科学技术不
14、断提高的今天,压力容器行业的发展当然也离不开先进技术的使用。1.2现代先进设计技术的开发应用压力容器设计单位必须持有国家质量技术监督部门颁发的相应类别“压力容器设计单位批准书”。设计人员的资格取证不仅需对应于第一、二类或第三类压力容器的要求,而且还将区分能胜任“按应力分析设计”,或只能担任“按规则设计”。现代先进设计技术在压力容器领域的开发应用,主要是指“按应力分析设计”范畴。除了已较普及的计算机辅助计算(CAC)和计算机辅助设计(CAD)外,有待进一步开发的如有限元设计、并行设计、虚拟设计和计算机辅助工程(CAE)等现代先进技术均将在21世纪取得不同程度的进展。1.3先进制造技术理念的推广普
15、及压力容器制造单位必须持有国家质量技术监督部门颁发的“压力容器制造许可证”,并应建立健全的质量保证体系。但我国已取证的压力容器制造企业的人均GDP值和产品附加值都还很低,技术装备、技术素质和管理水平也都很落后。为了面对21世纪的挑战和机遇,达到优化产品质量、降低生产成本、提高劳动生产率、提升国际竞争力,有必要在压力容器产业推广“先进制造技术”理念。所谓先进制造技术(AMT)是美国在上世纪80年代提出的新概念,它是一项集具体制造技术与经营管理技术两个层面于一体的系统工程。AMT的特点为:以市场为导向,以系统观念、工业工程为指导,以全面数字化技术为依托,合理使用先进技术,精心组织经营管理。作为压力
16、容器的生产模式,主要包含三个技术群,即主体技术群如备料、滚卷、锻压、成形、组装、焊接、热处理、检验测试和压力试验、爆破试验、疲劳试验等;支撑技术群如自动控制技术、信息处理技术、生产物流技术和标准化规范化技术等;及管理技术群如质量控制、人员培训、市场电子商务技术和售后服务等。其中尤以焊接(含现场组焊)和热处理两个环节是保证产品质量的关键。当前国内外都着眼于电脑自动化,特别是自动控制式焊接设备和热处理设备的改进创新更是发展神速,一些便携式自动焊接和热处理设备也已在大型球罐和塔设备等现场组焊中得到推广应用。传统的脏乱差、噪音污染、质量失控的锻焊钣金车间势将退出产业历史舞台。总之,面临着机械制造业全球
17、化挑战和机遇的历史时期,压力容器产业也应尽快提高自己对市场的快速响应能力,开发节能、节材、绿色制造的成形与改性技术,实现产品和工艺研究自动化。如果还使用落后的生产模式和产业机制将最终被时代淘汰。而在压力容器的制造过程中对焊接技术的应用是非常重要的。在科学技术飞速发展的当今时代,焊接已经成功地完成了自身的蜕变。很少有人注意到这个过程何时开始,何时结束。但它确确实实地发生在过去的某个时段。我们今天面对着这样一个事实:焊接已经从一种传统的热加工技术发展到了集材料、冶金、结构、力学和电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。而且,随着相关学科技术的发展和进步,不断有新的知识融合在焊接之中。剖析现代的焊接,
18、不难发现其愈发显现出的几大特征:1、焊接已成为最流行的连接技术;2、焊接显现了极高的技术含量和附加值;3、焊接已成为关键的制造技术;4、焊接已成为现代工业不可分离的组成部分。在工业化发达的美国,焊接被视为“美国制造业的命脉,而且是美国未来竞争力的关键所在”。 其主要根源就是基于这样一个事实:许多工业产品的制造已经无法离开焊接技术。第二章 产品结构以及材料性能2.1产品结构分析压力容器有多种结构形式,最常见的结构为圆柱形、球形和锥形三种。而直径2000mm熔化槽槽体属于圆柱形。其结构简图如图1-1所示,下面简单介绍其结构特点。图1-1 产品结构简图(1)筒体 是压力容器的重要组成部分,由它构成储
19、存物料或完成化学反应所需要的大部分压力空间。当筒体直径较小(小于500mm)时,可用无缝钢管制作。当直径较大时,一般用钢板卷制或压制后焊接而成,由于熔化槽槽体长5122 mm所以采用第二种方法。(2)封头 据几何形状的不同,压力容器的封头可分为凸形封头、锥形封头和平盖封头三种,该罐体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,而该罐体的法兰属于容器法兰。()开孔与接管由于工艺要求和检修时的需要,要在石油化工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、物料进出接管等。(
20、5)支座 压力容器靠支座支撑并固定在基础上。对于该罐体可采用鞍式支座。2.2 母材性能分析本次罐体所用的材料主要是16MnR,属于热轧钢,是压力容器的常用钢。是通过Mn、Si等合金元素的固溶强化作用来保证钢的强度,属于C-Mn或Mn-Si系钢。2.2.1 材料化学成分及力学性能材料的化学成分主要包括C、Si、Mn 、S、 P等化学元素,而其力学性能也主要受这几种元素含量的变化的影响而发生变化。表1 材料化学成分碳(C) 决定了母材的淬硬倾向和冷裂纹倾向,与碳当量有关。碳当量越大,则母材淬硬倾向和冷裂纹倾向增大。如果碳当量很小,不需要热处理的情况下,焊接性能也非常好。硅(Si) 起到固溶强化的作
21、用,增加钢的强度。如果硅的质量分数超过0.6%使韧性不利,使韧脆转变温度提高。锰(Mn) 起到固溶强化的作用,增加钢的强度。如果锰的质量分数超过1.6%,焊接时易出现裂纹,在热影响区还会出现淬硬组织。硫 (S) 危害性元素。如果锰硫比升高,含碳量降低则不会出现冷热裂纹。磷(P) 危害性元素。对钢材的焊接性有不利的影响。表2力学性能2.2.2 母材焊接性16MnR属于热轧钢,在焊接时主要注意的问题是冷裂纹的产生和热影响区脆化。(1)冷裂纹 16MnR钢含有少量的合金元素,碳当量比较低,一般情况下(除环境温度低或钢板厚度很大时)冷裂倾向不大。淬硬倾向主要取决于钢的化学成分,其中以碳的作用最明显。可
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