材料成型及控制工程(焊接)课程设计说明说_尾气回收塔外壳的焊接生产工艺设计

材料成型及控制工程(焊接)课程设计说明说_尾气回收塔外壳的焊接生产工艺设计内容摘要：

检验锻造后尺寸是否在允许范围，是否存在夹层 等 内部缺陷。 ： X5032 铣床粗铣 两端面各 留余量 1mm。 ：在已铣好的大端面上，画出 φ 18 通孔位置线，并用样冲做好标记。 ：用 Z3080 摇臂钻床钻 φ 18 螺栓孔。 ：铣床精铣 两端面，不再留余量。 ： CA6140 车床精车柱面，不再留余量。 14. CA6140 普通车床修锐边。 ：对法兰进行表面检验，法兰的表面应光滑，不得有裂纹及其它降低法兰 强度或连接可靠性的缺陷。 公称 直径 管 子 法 兰 (毫米 ) 螺 栓 焊 缝 外径 壁厚 外径 螺孔 中心圆 直径 连接凸 出部分 高 度 厚度 螺 栓 孔 直 径 重量 数量 规 格 焊缝的 直角边 焊缝离 法 兰面 距 离 DN dH S D D1 f b d Kg n 直径 长度 K H 50 57 160 125 3 18 18 4 M16 55 4 5 材料成型及控制工程（焊接） 课程设计说明书 第 18 页 共 71 页 接管的制造 取连接上述法兰与对应筒体的尺寸为 φ 50 （内径壁厚）的接管为研究对象，进行接管设计研究。 采用与母材相同材质的无缝钢管。 尺 寸与法兰公称直径相 匹 配， 按GB/T81622020，其具体参数如表 53 所示。 表 53 接管参数 (GB/T81622020) 内径 /mm 50 壁厚 /mm 理论重量 /(Kg/m) 其制造工艺过程如下： ：检查钢管材质、圆度、型号。 ：清除管表面杂质。 ：在钢管上按需 要长度划线 ：采用 等离子弧切割切出 相应长度钢管。 利用等离子弧的热能实现被切割材熔化的方法称等离子弧切割， 它是 利用高速、高温和高能的等离子体来迅速加热熔化被切割的材料，并借助内部或外部的高速气流。 将熔化的材料排开，直至等离子气流束穿透工件背面而形成切口，从而达到切割的目的。 如图 59 所示。 图 59 等离子弧切割 ：在车床上加工切割断面，使其达到标准要求； ：表面清洗，使其表面不得有油污等杂质； 材料成型及控制工程（焊接） 课程设计说明书 第 19 页 共 71 页 ：另取相同钢管，按 GB/T 30912020 进行拉伸、弯曲、盛水试漏试验。 支座的制造 设备采用圆筒形裙座支承，其基本结构如图 510 所示， 按 GB ～《固定式压力容器》 和 JBT47102020《钢制塔式容器》 进行设计。 图 510 圆筒形裙座 裙座结构的筒体部分 、接管部分和法兰部分的制造工艺过程不再详述，重点对底板和地脚螺栓座的制造工艺进行设计研究。 （ 1） 底板制造工艺过程：钢材复检→预处理→划线、标记→下料〔 φ 112016mm（直径厚度）〕→钻孔→制螺栓孔 （ 2） 地脚螺栓座的制造工艺过程 其结构如图 511 所示，其主要结构为压板、圆筒和两块筋板。 地脚螺栓座尺寸见表 54。 图 511 地脚螺栓座结构图 材料成型及控制工程（焊接） 课程设计说明书 第 20 页 共 71 页 表 54 地脚螺栓座尺寸表 (JBT47102020) 螺栓规格 Lk B C A(D) L3 δ G δ c δ z L1 L5 L4 d2 d3 d4 M27 3 200 60 50 170 (200) 75 12 18 12 140 110 60 30 43 50 圆筒制造工艺过程：同筒节制造工艺过程。 压 板 制造 工艺过程： 钢材复检→预处理→划线、标记→下料→钻孔→制螺栓孔 筋板制造 工艺过程： 钢材复检→预处理→划线→下料 （ 3）局部装焊工艺过程 按图 511 所示，将底板、压板、筋板装配→点固→焊接（ CO2 气体保护焊）→检验 6 各部件的装焊工艺 装配焊接就是将已加工好的零件按图样规定的相互位置加以固定组装成零部件或结构，并焊接成形的过程。 采取 分部件装配， 在装配过程中，允许偏差值要小于 2mm。 在夹具上定 好位置的工件，必须进行夹紧，否则无法保证它的既定位置，即始终使工件的定位基准与工件的定位元件紧密接触。 为此，夹紧所需的力应能克服操作过程在红产生的各种力，如工件的重力、惯性力、因控制焊接变形而产生的拘束力等。 夹紧力应该指向定位基准，而且其指向应有利于减少夹紧力，通过传动机构而使夹紧元件与工件受压面直接接触而完成夹紧。 在焊接过程中，由于焊接是局部加热和局部冷却成型过程，局部区域各部分金属处于从液态到塑性状态在到弹性状态的不同状态，并随热源的变化而变化。 其在焊接受热的过程中，受热大的部分，在随后的冷却过程中会 产生较大的焊接应力，使其在焊接后产生较大的焊接应变，这是焊接应力变形的根本原因。 在工艺设计中要采用适当的方法去尽量减少焊接应力和变形。 减少变形措施有： (1)设计时，避免焊缝的十字交叉，避免其应力集中，保持较好的焊接操作可适性。 (2)焊接前采取预热，减缓其冷却速度过大而产生较大的应力。 焊接采取了合理的焊接顺序和方向，调整了其应力分布。 装焊过程中采取了降低焊缝拘束度的工艺措施，补偿焊缝的缩量。 （ 3）焊后采取锤击法，能在金属表面层内产生局部双材料成型及控制工程（焊接） 课程设计说明书 第 21 页 共 71 页 向塑性延展，补偿焊缝区的不协调应变达到释放焊接残余应力的目的。 筒体、封头与法兰的装焊 筒体与封头的连接采用加有密封圈的法兰进行连接。 筒体、封头分别与法兰连接，焊缝为环焊缝 ,焊后进行法兰间的装配。 封头与法兰的装配、焊接都在小型变位器上进行，禁止将法兰密封面与装配平台接触，以避免擦伤密封面。 其焊接接头均属于角接头，坡口形式及尺寸 见图 31，装焊示意图 如图 61所示： 图 61 法兰与封头、法兰与筒体的装焊示意图 焊接方法采用 CO2 气体保护 焊，其焊接工艺参数见表 32。 焊缝附近的 油污等 杂质要清理干净。 需要 在 夹具 上采用刚性固定，限制角变形。 焊后对焊缝进行磁粉探伤。 筒体与接管的装焊 （ 1）划线 如图 62 所示。 图 62 筒体与接管装焊法兰划线示意图 （ 2）装配 按定位线找正位置进行装配。 接管与筒体的垂直度，可用直角尺测量校正。 （ 3）焊接 先实施定位焊，应使焊接点对称分布，使工件准确定位。 然后采用 CO2气体保护焊进行焊接，坡口形式及尺寸见图 31，焊接工艺参数见表 61，装焊示材料成型及控制工程（焊接） 课程设计说明书 第 22 页 共 71 页 意图如图 63 所示。 表 61 CO2气体保护焊 焊 接工艺参数 坡口 形式 气体流量 L/min 焊丝直径/mm 焊接电流 /A 焊接电压 /V 焊 丝 焊接速度 m/min 电流极性 单边V型 8 ～ 25 80 ～ 120 10 ～ 15 H08Mn2MoA 直流反接 图 63 装焊示意图 （ 4）检验 检查工件的位置、尺寸精度是否符合技术要求。 对焊缝进行磁粉探伤。 封头与接管的装焊 封头与接管的焊接接头是角接接头， 采用 CO2 气体保护焊进行焊接，其焊接工艺参数见表 61， 其坡口形状及尺寸见图 31，装焊示意图如图 64。 图 64 封头与接管装焊示意图 其装配同接管与筒体的装配工艺。 材料成型及控制工程（焊接） 课程设计说明书 第 23 页 共 71 页 接管与法兰的装焊 装配在焊接变位器上进行， 它可以将焊件各种位置的焊缝调整到易焊位置施焊。 接管与管法兰的连接采用对口焊形式，如图 64所示。 图 64 接管与法兰装焊示意图 采用 CO2 气体保护焊进行焊接，焊接工艺参数见表 61，坡口形状及尺寸见图31。 焊缝附近的 油污等 杂质要清理干净，焊接过程稳定。 支座与筒体的装焊 其装焊工艺 过程类似筒体与封头的装焊工艺过程， 坡口形式及尺寸 见图 31，采用 CO2 气体保护焊，焊接工艺参数见表 32。 7 产品 质量检验 本设备 按 NB/T 470032020《钢制焊接常压容器》 和 HG 206521998《塔器设计技术规定》进行制造、试验及验收。 焊缝进行 X射线局部 无损探伤， 探伤长度分别 不 少 于纵环焊缝长度的 10%，质量评定按 JB/T 《 承压设备射线检测 》达到Ⅱ级为合格。 角焊缝按 JB/T 进行磁粉探伤。 塔节两端法兰密封面与筒体轴线应垂直，偏差不大于 1mm。 塔体总装后弯曲度小于 2/1000 塔高，且总弯曲度小于 8mm。 设备制造完成后进行 盛水试漏。 表面检验 表面检验主 要是坡口、焊缝余高、焊缝表面质量检验等。 （ 1）焊接坡口：不得有裂纹、分层、夹渣等。 （ 2）焊缝余高：余高 0～。 （ 3）焊缝表面质量：不得有裂纹、飞溅物等。 无损检验 X 射线探伤 材料成型及控制工程（焊接） 课程设计说明书 第 24 页 共 71 页 X射线探伤是利用 X射线可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷。 它适用于检查焊件内部的缺陷。 对气孔、夹渣等体积性缺陷，具有较高的检测灵敏度。 其一般程序如下： （ 1）焊缝表面质量检查 （ 2）核对实物与委托单项目 （ 3）机器预热画草图 （ 4）贴片、贴标、屏蔽散射线 （ 5）对位选焦距并开机透照 （ 6）胶片处理 （ 7）底片评定并签发检验报告 （ 8）底片及资料存档。 磁粉探伤 磁粉探伤是利用外加磁场对工件进行磁化，被磁化后的工件上若不存在缺陷，则它各部位的磁特性基本一致，而存在裂纹、气孔或非金属物夹渣等缺陷时，由于它们会在工件上造成气隙或不导磁的间隙，使缺陷部位的磁阻大大增加，工件内磁力线的正常传播遭到阻隔，根据磁连续性原理，这时磁化场的磁力线就被迫改变路径而逸出工件，并在工件表面形成漏磁场，从而指出缺陷。 其一般程序如下： （ 1） 预处理 :清除工件表面的油污等杂质。 （ 2）磁化 :选用适当的磁 化方法和磁化电流，接通电源，对焊件进行磁化。 （ 3）采用湿法来施加磁粉，灵敏度较高。 （ 4）观察记录： 在暗室等暗处用紫外灯进行观察。 盛水试漏检验 盛水试验时应先将设备焊接 接头 外表清除干净，使之干燥，盛水试验持续时间不少于 1h，试验中焊接 接头 应无渗漏，否则补焊后重新试验，直至合格。 8 总结 （ 1） 通过此次课程设计，加深了对压力容器外壳制造工艺的理解，为进一步参与焊接工艺方案制定 大有帮助。 （ 2）加强了对书本知识的理解，进一步提高了查阅 资料，解决问题的能力。 材料成型及控制工程（焊接） 课程设计说明书 第 25 页 共 71 页 （ 3） 通过此次设计，提高了联系实际 ， 分析问题并解决问题的能力， 为以后工作打下良好的基础。 材料成型及控制工程（焊接） 课程设计说明书 第 26 页 共 71 页 参 考 文 献 ［ 1］赵熹华 .焊接检验 .北京：机械工业出版社， 2020 ［ 2］田锡唐 . 焊接结构 .北京： 机 械工业出版社 ,1982 ［ 3］陈裕川 .焊接工艺评定手册 . 北京： 机械工业出版社 ， 2020 ［ 4］中国焊接协会编 .焊接标准汇编 .北京 : 中国标准出版社 ,1997 ［ 5］天津大学 ,中国石油化工总公司第四建设公司 .工程焊接冶金学 .北京： 机械工业出版社 ， 1993 ［ 6］王非 .化工压力容器设计 方法、问题和要点 .北京：化学工业出版社 2020 ［ 7］王永达 ,谢仕柜 .低合金钢焊接基本数据手册 .北京：冶金工业出版社， 1998 ［ 8］张京山 ,张灏 .金属及合金材料手册 .北京：金盾出版社， 2020 ［ 9］周振丰 . 焊 接冶金学（金属焊接性） .北京： 机械工业出版社 ,1997 ［ 10］ 白培康 ,李志勇 ,丁京滨 ,刘斌 . 材料连接技术 .北京： 国防工业出版， 2020 ［ 11］李亚江 ,王娟 .焊接原理及应用 .北京：化学工业出版社 ,2020 ［ 12］周浩森 . 焊接结构生产及设备 .北京： 机械工业出版社 ， 1998 ［ 13］宗培言 .焊接结构制造技术与装备 .北京：机械工业出版社 ,2020 ［ 14］ 董大勤 ,袁凤隐 .压力容器与。