400立方米球罐畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-10-28 21:18 本頁(yè)面
【正文】 業(yè)發(fā)展更是迅速，而焊接作為制作安裝行業(yè)的支柱，在行業(yè)中就顯現(xiàn)出不可替代的地位。其中壓力儲(chǔ)罐的制造安裝就是典型的代表。 由于我國(guó)經(jīng) 濟(jì)的快速發(fā)展我 國(guó) 人民生活水平的提高，能源消耗急劇增長(zhǎng)，我國(guó)的石油需求量大量提升?，F(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)成了石油進(jìn)口國(guó)，石油已經(jīng)成為了國(guó)家發(fā)展的重要戰(zhàn)略物資，它直接關(guān)系到我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)的穩(wěn)定， 石油儲(chǔ)備成為了國(guó)家任務(wù)的重中之重。因此儲(chǔ)罐的建造業(yè)發(fā)展也極為迅速。其中，球罐的增長(zhǎng)速度很快， 1981 年我國(guó)大約擁有 1100 臺(tái)球罐，到 1985 年增加至約 1800臺(tái)，而到 1993 年數(shù)量增加到 3107 臺(tái)，在這 12 年間每年約增加 150 臺(tái)，至 1996年全國(guó)已經(jīng)有了近 5000 臺(tái)球罐，這四年間平均每年建造約四百臺(tái)球罐，相比 1981年 ，增長(zhǎng)率達(dá)到了驚人的百分之四百。就目前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，我國(guó)現(xiàn)有大約萬(wàn)臺(tái)。其中大部分的球罐是用于儲(chǔ)存液化石油氣、天然氣。 球罐建造的速度之所以如此的快，是因?yàn)槿藗冊(cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到使用球罐的合理性。在相同容積的壓力儲(chǔ)罐之間相比，球罐的表面積最小，其消耗的材料最少，具有節(jié)省鋼材、降低成本的作用。同時(shí)球罐的受力最均勻，在相同直徑和工作壓力下，其所受內(nèi)力最小。 然而，任何事物都有它好的一面和不好的一面。球罐雖然耗材最少，受力最均勻，但是其制造工藝較復(fù)雜、加工費(fèi)用較高。此外，球罐直徑較大，不便于運(yùn)輸如 100 立方米容積的球罐 ，直徑就達(dá)到 米 要運(yùn)輸一個(gè)直徑 米的大球何其困難，因此球罐必須現(xiàn)場(chǎng)組裝。而 100 立方米的圓筒狀則可以在制造廠中預(yù)制，然后運(yùn)輸出廠。 6 目前，我國(guó)的球罐制造業(yè)發(fā)展雖快，但總體制造水平還很低，某些加工手段及工藝措施還相對(duì)落后。因此在原有的穩(wěn)定制造工藝下，我們還是要尋求突破創(chuàng)新。 本次設(shè)計(jì)中的 400 立方米球罐用于儲(chǔ)存氮?dú)?，屬于中小型容積的球罐，現(xiàn)在，400 立方米的球罐在國(guó)內(nèi)運(yùn)用較為廣泛，主要用于儲(chǔ)存燃?xì)饣蚴且夯蜌?。本次的球罐焊接工藝設(shè)計(jì)目的是使我所學(xué)到的焊接技術(shù)及自動(dòng)化的專業(yè)理論知識(shí)能夠運(yùn)用到實(shí) 際生產(chǎn)當(dāng)中去，并最終完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工。在設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，采取“邊設(shè)計(jì)，邊學(xué) 習(xí)，邊調(diào)研，邊改進(jìn)”的“四級(jí)”原則，真正做到理論與實(shí)際相結(jié)合，力求達(dá)到學(xué)以致用，并為自己以后參加工作，打好理論知識(shí)基礎(chǔ)，積累實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。 7 1 球罐的概況 球罐的主要技術(shù)參數(shù)如表 1 所示 。 表 1 球罐的主要 技術(shù)參數(shù) 設(shè)計(jì)壓力 3MPa 設(shè)計(jì)溫度 50176。C 介質(zhì) 氮?dú)? 殼體材料 Q345 球罐內(nèi)徑 9200mm 容積 400m179。 筒體壁厚 40mm 結(jié)構(gòu)形式 混合式 形式圖 球罐一般由球殼板、支柱、拉桿、人孔、接管等部件組成。球殼是球罐的主體 ,球罐由多塊壓制成球面的球殼組焊而成。本設(shè)計(jì) 所施工的 400m3 球罐屬五帶混合式結(jié)構(gòu) ,14 個(gè)支柱 ,球罐內(nèi)徑 26800mm,罐體總高為 28400mm。其特點(diǎn)是球罐的赤道帶、上溫帶、下溫帶的球殼 (每帶 28 塊 )按桔瓣分割 ,上、下極帶按足球瓣分割 (每帶 7 塊 ),五帶拼裝成球體。 球罐的典型結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示 .。 圖 1 球罐的典型結(jié)構(gòu) 8 本設(shè)計(jì)中得球罐采用的是混合式 5 帶形式，分為上級(jí) ，赤道帶、 下級(jí) 上溫帶和下溫帶， 簡(jiǎn)圖如圖 1 所示。 （一）、 化學(xué)成分分析 殼體采用 Q345 低合金鋼，其化學(xué)成分如表 二 所示。 表 2 Q345 低合金鋼的化學(xué)成分表 鋼種 C Si Mn P S Q345 ≤ ≤ ~ ≤ ≤ （二）、 力學(xué)性能分析 Q345 的力學(xué)性能如表 3 所示。 表 3 Q345 的力學(xué)性能 機(jī)械性能指標(biāo) 板厚 伸長(zhǎng)率（ %） 試驗(yàn)溫度(t/℃ ) 抗拉強(qiáng)度（ σb/MPa） 屈服點(diǎn)（ σs/MPa） 數(shù)值 40mm ≥22 ≥34 470650 324259 球罐焊接除應(yīng)避免一般焊縫缺陷 外 ，尤其要防止變形和裂紋這兩種缺陷。 (一 )變形 焊縫橫向收縮往往產(chǎn)生角變形，即焊縫產(chǎn)生內(nèi)凹或外凸 。另外，環(huán)向焊縫縱向收縮造成球罐相對(duì)應(yīng)的直徑縮小，形成赤道帶直徑小，而極板則向外凸起。 球罐變形不僅是外觀質(zhì)量問(wèn)題，而且將導(dǎo)致應(yīng)力集中和附加應(yīng)力。嚴(yán)重削弱球罐承壓能力，影響安全。因此，必須正確地組裝焊接，盡量減小變形。 (二 )裂紋 球罐鋼板厚度大，材質(zhì)強(qiáng)度高，成型后剛性大，焊接應(yīng)力比較大，如果在材料選用、施工及焊接工藝中稍有忽略，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的焊接裂紋，威脅球罐的安全使用。 球罐焊接裂紋可能發(fā)生在焊縫，也可能發(fā)生在熱影響區(qū)；既可能是縱向裂紋， 9 既可能是橫向裂紋，也可能在焊接過(guò)程中產(chǎn)生熱裂紋，也可以在焊接后相當(dāng) 一般時(shí)間出現(xiàn)延遲裂紋 (又稱冷裂紋 )。對(duì)于低合金高強(qiáng)度鋼，延遲裂紋出現(xiàn)的傾向性更大。 因此，不論是選用材料，或是制定工藝和操作過(guò)程，每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須密切注視焊接裂紋出現(xiàn)的可能性。 10 2 焊接初步分析 碳當(dāng)量 (Ceq)的計(jì)算 Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5 計(jì)算 Ceq=%，大于 %，可見(jiàn) Q345 鋼焊接性能不是很好，需要在焊接時(shí)制定嚴(yán)格的工藝措施。 Q345 鋼在焊接時(shí)易出現(xiàn)的問(wèn)題 （一） 熱影響區(qū)的淬硬傾向 Q345 鋼在焊接冷卻過(guò)程中，熱影響區(qū)容易形成淬火組織 馬氏體，使近縫區(qū)的硬度提高，塑性下降。結(jié)果導(dǎo)致焊后發(fā)生裂紋。 （二） 冷裂紋敏感性 Q345 鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。 因?yàn)?400m179。球罐的體積較大，需要焊接的區(qū)域較廣，因此在本設(shè)計(jì)中采用靈活性大的 手工電弧焊。 焊接材料的選擇 Q345 屬于低合金高強(qiáng)度鋼， 它的冷裂紋傾向較大 ， 國(guó)內(nèi)外普遍都采用堿性低氫型焊條 ，因?yàn)檫@種焊條韌性高
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