焊接专业毕业设计.doc

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1、课程设计——中压容器加工工艺设计【摘要】随着国民经济的高速发展，石油化工及空分产品被大规模使用，大容量贮存低温低压液体的贮罐被视为优先开发生产的重要产品。结合实际，论述了贮罐工艺设计中的材料选择、结构设计以及焊接制造焊接工艺焊后热处理等方面的问题。一.综述结构名称：中压容器主要组成：筒身、封头、管接头、入孔圈材料：16MnR壁厚：筒身12mm、封头14mm、管接头7mm、人孔圈20mm生产类型：小批量生产二.确定瓶体的焊接结构图1焊接结构如上图所示注：筒身直径为824mm、长为3000mm、为保证焊接质量，分割成均长为1000mm的三段钢制压力容器是典型的焊接

2、结构，主要的制造方法就是焊接，焊接质量直接关系到压力容器的质量。有必要在这里了解一下基本的焊接知识。三.焊接接头的结构设计21（一）.压力容器焊接接头分类压力容器的焊接接头分成四类，目的是在设计、制造、维修、管理时可以分别对待，从而保证焊接质量。①容器圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外），球形封头与圆筒连接的环向接头，各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头，均属Ⅰ类焊接接头。②壳体部分的环向焊缝接头，锥形封头小端与接管连接的接头，长颈法兰与接管连接的接头，均属Ⅱ类焊接接头，但已规定为Ⅰ、Ⅲ、Ⅵ类的焊接接头除外。③平盖、管

3、板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属Ⅲ类焊接接头。④接管、人孔、凸缘等与壳体连接的接头，均属Ⅵ类焊接接头，但已规定为Ⅰ、Ⅱ类的焊接接头除外。Ⅰ类焊缝是压力容器中受力最大的接头，因此一般要求采用双面焊或保证全焊透的单面焊缝；Ⅱ类焊缝的工作应力一般为Ⅰ类的一半。除了可采用双面焊的对接焊缝以外，也可采用带衬垫的单面焊；21在中压焊缝中，Ⅲ类接头的受力较小，通常采用角焊缝联接。Ⅲ类焊缝是接管与容器的交叉焊缝。受力条件较差，且存在较高的应力集中。这种焊缝的拘束度相当大，残余应力亦较大，易产生裂纹

4、等缺陷。因此在这种容器中Ⅳ类焊缝应采取全焊透的焊接接头。钢制压力容器焊接接头的基本形式：有对接接头、T形（十字形）接头、角接头和搭接接头。对接接头是最基本的一种接头形式，其强度可以达到与材相同，受力均匀，筒体与封头等重要部件的连接均采用对接接头。厚度小时不开坡口，当厚度超过8mm是要有坡口。对接接头中的应力分布比较复杂，焊缝与母材交界处有应力集中现象。应力集中系数的大小和焊缝的几何尺寸相关，如果通过打磨将余高磨平，应力的分配情况就有明显改善。以前叫余高为加强高是从受力横断面面积增大角度考虑的。（二）.焊接坡口（1）.焊接坡口应根据图样要求或工艺条件选用标准坡口

5、或自行设计。选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素：a)焊接方法；b)焊缝填充金属尽量少；c)避免产生缺陷；21d)减少残余焊接变形与应力；e)有利于焊接防护；f)焊工操作方便；（2）.焊接接头和坡口的设计a）对于手工电弧焊，由于熔深较浅，6mm以上的钢板就需要开V形坡口，由于手工电弧焊焊接时焊条直径较粗，焊缝表面覆盖较厚的熔渣层，较大的坡口角能使焊条伸入坡口底部，便于脱渣，因此V形坡口角度必须大于60°四.焊接材料的选择原则（一）焊接材料的选择原则（1）.选择焊接材料等强行原则对于低合金中压容器用焊接材料，一般都是按与母材等强的原则来选用.这里所说的等强性应理解为

6、焊接金属的强度不低于母材标准规定的下限值，同时应注意焊接材料熔敷金属的抗拉强度不能大大高于母材的抗拉强度，而导致焊缝塑性性能降低，硬度增大，不利于随后的制造成型。尽管强度计算仅考虑材料的抗拉强度，各种工艺评定标准对焊缝的屈服强度均无要求，但选择焊接材料时也应考虑焊接材料熔敷金属的屈服强度不应低于母材的屈服强度，并注意保证一定的屈强比。（2）.对工艺因素的考虑在薄壁容器的制造中，筒节大都采用冷卷成型，组焊成的整台容器，由于壁薄，应力容易松弛，不必做消除应力处理，只要焊缝在焊后状态能满足设计要求就可以了.满足焊接接头制造工艺性能和焊接工艺性能的要求。焊接接头组成的

7、构件，在制造过程中不可避免要进行各种成型和切削加工，例如冲压、车、刨等，要求焊接接头具有一定的塑性变形能力和切削性能、高温综合性能等。（3）.按各种焊接方法的冶金特点选择焊接材料21由于是小批量生产，属于薄壁焊接，从经济性和焊接工艺特点方面分析选择手工电弧焊比较适合，因此要求选用低氢性的碱性焊条（与酸性焊条相比，脱氧，脱硫比较完全，合金元素的过渡较多，氢含量较低）.另外，用碱性药皮焊条焊制的焊缝金属，其机械性能，尤其是低温韧性要比酸性药皮焊缝的焊缝金属高得多（4）合理的经济性。在满足上述性能外，应选择价格便宜的焊接材料，降低制造成本。（二）电焊条的选择（1）.

8、16MnR钢焊条选用的焊条牌号及直径。