【正文】 過程裝備制造與檢測課程設計陜西科技大學 課程設計成績考核表課程設計名稱： 尿素合成塔制造工藝及其檢測 專業(yè)：過程裝備與控制和工程 班級： 082班 學號： 200805050205 姓名 穆青 下表由指導教師按實際情況進行填寫：考核內(nèi)容所占比例得分設計方案15％說明書15％圖紙、程序、計算、作品等的完成質(zhì)量30％創(chuàng)新與發(fā)揮情況10％答辯（口試）情況20％出勤率10％指導教師評語總評成績評定等級成績與等級對應表優(yōu)90－100良80－89中等70－79及格60－69不及格59分以下指導教師簽字： 教研室主任簽字： 20 年 月 日陜 西 科 技 大 學 過程裝備制造與檢測 課程設計任務書 機電學院 學院 過控 專業(yè) 過控082 班級 學生： 穆青 題目：尿素合成塔制造工藝及其檢測 球形封頭的制造與檢測 課程設計從 2011 年 6 月 15 日起到 2011 年 7 月 6 日課程設計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：：設備的原始圖及主要尺寸，部件圖，零件圖，技術特性、技術要求、材料種類等。 ：要有運用標準，規(guī)范，手冊，圖冊等有關技術資料的能力。： 6人一組，做尿素合成塔的制造與檢測，我主要負責封頭的制造與檢測。通過現(xiàn)場實習一套典型設備結構及制造工藝，分析繪制該設備較詳細的設備圖、部件圖和局部圖，分析制定該設備整體制造工藝及各部件詳細制造工藝。 *總圖量為一張A0設備圖，多張A2或A3部件圖，多張零件圖及多張制造工裝圖，并繪制加工工序圖（如零件展開圖、焊接坡口設計圖、沖壓半成品形狀圖），所有圖紙均為計算機繪制。 *設計計算說明書一份 *課程設計完成后進行答辯 具體任務：，進行設備的總體結構圖分析，技術要求分析，金屬材料性能分析、結構工藝性分析。 3. 確定尿素合成塔封頭過程設備的生產(chǎn)流程；預處理方法和工藝；正確的進行零件的展開計算、拼接設計；部件圖，零件圖，及繪制加工工序圖。 、設備選用等；。 5. 進行模具成型工藝設計、相關計算、設備選用等 6. 部分焊接工藝設計及工藝參數(shù)選用； ； 。 課程設計工作進度計劃：6月15日——20日對尿素合成塔總體結構圖進行分析，了解其結構工藝6月21日——25日小組分配任務，每個人具體負責一部分結構設計制造6月26日——30日查閱相關資料對其結構工藝進行設計計算 ；6月30日——7月3日電子版打印說明書并用AutoCAD繪制相關零件圖等；7月4日——6日完善說明書，圖紙等并準備課設答辯。 指導教師： 李瑞虎 日期 2011, 教研室主任： 日期： 球形封頭制造過程：一 整體結構分析 尿素合成塔筒體由碳素鋼外層和不銹鋼內(nèi)層組成。其組合形式可以是多種多樣的，主要有以下幾種類型：1　 單層外殼，松襯不銹鋼襯里層；2　 單層外殼，爆炸襯里不銹鋼層；3　 熱套多層殼體，熱套內(nèi)層不銹鋼或松襯不銹鋼襯里層；4　 多層包扎焊接殼體，松襯不銹鋼襯里層；5　 以不銹鋼作為內(nèi)筒外層直接包扎焊接碳鋼多層層板； 但經(jīng)過比較，目前用的最多的，最可靠的結構形式是以不銹鋼作為內(nèi)筒外層直接包扎焊接碳鋼多層層板。以不銹鋼襯里作為內(nèi)筒的多層包扎焊接式筒體的優(yōu)點是：1　 制造工藝簡單2　 襯里層與外殼碳鋼層得貼緊度高3　 在操作壓力下不銹鋼內(nèi)筒由多層包扎產(chǎn)生的壓應力與內(nèi)壓引起的拉應力相互抵消，使內(nèi)筒應力大大降低，甚至為壓應力，降低了應力腐蝕的可能性。4　 內(nèi)筒的不銹鋼襯里縱焊縫可以在塔外制作，并進行RT檢測和內(nèi)外側PT檢測，有缺陷時返修方便且徹底，可充分保證主焊縫的質(zhì)量為了保證不銹鋼襯里層外壁在焊接外層碳鋼時免受污染和產(chǎn)生低碳馬氏體，位于不銹鋼和層板之間設置一層過渡層（通常叫盲板）。圖（2） 盲板層得縱焊縫不全焊透，只間斷焊，且根部有一窄墊板，使焊縫可與內(nèi)筒隔離。 焊道表面不高于盲板外圓，以便作為將來的檢漏通道。在盲板層得內(nèi)壁也開出縱橫交錯的溝槽，作為檢漏通道。 上、下封頭結構 尿素合成塔上下封頭可以采用整體鍛件加工而成，也可采用厚板沖壓成形。從節(jié)約材料和改善受力狀況考慮，采用半球形封頭。由于要與介質(zhì)接觸的材料要為耐腐蝕材料，因此，球形封頭采用復合層球形封頭。內(nèi)層為316L不銹鋼，外層為16MnR。 筒體材料 筒體內(nèi)層為316L不銹鋼，外層為16MnR。 由于尿素介質(zhì)對普通碳鋼的年腐蝕率高達2000mm，所以在尿素生產(chǎn)裝置中與尿素介質(zhì)接觸的設備不允許采用碳鋼的。 采用在尿素合成反應器中加入氧氣的方法，可以使不銹鋼得到連續(xù)鈍化，因此，尿素合成塔內(nèi)部可以采用比較廉價的奧氏體CrNiMo不銹鋼。 316L不銹鋼為低碳316，可以減少碳化鉻晶間析出，減輕晶間腐蝕。 16MnR是屈服強度350MPa的普通低合金高強度鋼，具有良好的綜合力學性能、焊接性能、工藝性能以及低溫沖擊韌性、 因此，選用內(nèi)層為316L不銹鋼，外層為16MnR， 316L不銹鋼和16MnR力學性能材料氮含量%屈服強度MPa抗拉強度MPa伸長率%316L2205204516MnR510655≥345316L化學成分化學成分C%Si%Mn%P%S%Cr%Ni%Mo%N%316L≤≤1≤2≤≤16～18～16～3≤16MnR化學成分化學成分C%Si%Mn%P%S%≤～～≤≤二．坯料準備1．材料的凈化原材料在軋制以后以及運輸和庫存期間，表面常產(chǎn)生鐵銹和氧化皮，粘上油污和泥土。經(jīng)過劃線、切割成型、焊接等工序后，工件表面會粘上鐵渣，產(chǎn)生傷痕，焊縫及近縫區(qū)會產(chǎn)生氧化膜。這些污物的存在，講影響設備制造質(zhì)量，所以必須凈化。在設備制造中凈化主要有以下目的：（1）清除焊縫兩邊緣的油污和鐵銹物，以保證焊接質(zhì)量。（2）為下道工序做準備，即是下道工序的工藝要求。（3）保持設備的耐腐蝕性。常用的凈化方法有：手工凈化、機械凈化、化學凈化和火焰凈化四種。封頭原坯料采用機械凈化中的噴砂機除銹。噴砂是大面積去除鐵銹和氧化膜的先進方法。它是利用高速噴出的壓縮空氣流帶出來的高速運動的砂粒沖擊工件表面而打落鐵銹和氧化膜的方法。這種方法主要用于碳素鋼和低合金鋼的表面除銹。 設備制造所用的鋼板、型鋼、鋼管等，在運輸和存放過程中，會產(chǎn)生彎曲、波浪變形或者扭曲變形。這些變形直接影響了劃線、切割、彎卷和裝配等工序的尺寸精度，從而影響了設備的制造質(zhì)量，有可能造成誤差超差而成為廢品，所以當材料的變形超過允許范圍時必須進行矯正處理。 矯正處理的實質(zhì)是調(diào)整彎曲件“中性層”兩側的纖維長度。最后使全部纖維等長。調(diào)整過程中，可以中性層為準，使長者縮短，短者伸長，最后達到與中性層等長。如對彎曲的鋼板和型鋼施以適當?shù)姆聪驈澢怪C形。另外一種方法是以長者為主，把其余的纖維都拉長而達到矯形目的的拉伸法矯形。主要用于斷面較小的管材和線材，如有色金屬管拉直，但要注意其延伸率。 常用的矯正方法有手工矯形、機械矯形和火焰加熱矯形三種。 劃線是在原材料或經(jīng)初加工坯料上劃出下料線、加工線、各種位置線和檢查線等、劃線工序通常包括對零件的展開計算，號料和打標記等一系列操作。（1） 封頭的展開計算將零件的空間曲面展成平面稱為展圖，是劃線的主要工作環(huán)節(jié)。球形封頭毛坯尺寸計算，根據(jù)面積法進行計算：相關尺寸：內(nèi)徑d=2080mm。 厚度s=8+90(過渡層+耐蝕層)外徑Da=2080+298=2276mmh2==227698=1040mm直邊段h1=98mm展開直徑D0=（2d2+4d(h1+S)） =(221782+42178103) = ，取D0=3500mmS ——球形封頭邊緣機械加工余量，取S=5mm所以，內(nèi)徑2080mm半球形封頭整體展開尺寸為直徑3500mm，厚度98mm，來料板寬2100mm，長度2400mm，故兩張板可拼接成一個封頭毛坯。 上下封頭材料：SA51670+316Lmod，重量5750kg上下封頭過渡層堆焊完畢檢驗合格后整體做消除應力熱處理。（2） 號料將展開圖正式畫在鋼板上的作業(yè)稱為號料，號料時應注意以下問題：① 劃線余量展開得到的尺寸稱A展，劃線時還應考慮以后加工過程的加工余量，故劃線尺寸A劃為A劃=A展+△割+△加+△收式中△割——切割余量，與切割方法有關，一般為23mm； △加——邊緣加工余量，與加工方法有關，一般為5mm；△ 收——焊縫收縮量，與材料、焊接方法、工件長度、焊縫長度等有關。② 排樣樣板或零件在鋼材上如何排列對鋼材的利用率影響很大，應盡可能緊湊的排列，充分利用鋼板。③ 打標記劃線完成后，為保證加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清等，在切割線、刨邊線、開孔中心及裝配線等處均勻打上沖眼，用油漆標明標號、產(chǎn)品工號和材料標記移植等，以指導切割，成型，組焊等后續(xù)工序的進行。 按照所劃的切割線從原材料上切割下零件毛坯，該工序稱為切割，常用方法有機械切割（鋸床、圓盤剪板機等），熱切割（氧氣切割、等離子切割等）。 邊緣加工：首先，按照劃線切割余量，消除切割時邊緣可能產(chǎn)生的加工硬化、裂紋、熱影響區(qū)及其他切割缺陷；其次，根據(jù)圖樣規(guī)定，加工各種形式，尺寸的坡口，通常加工方法有手工加工，機械加工，熱切割加工。經(jīng)上述一系列工序后，得到一處理后的圓形封頭板坯。三．板坯加熱 封頭沖壓時，板坯塑性變形很大，且為厚壁高壓封頭，故用熱沖壓，沖壓前，把板坯加熱至始鍛溫度，放在壓力機上沖壓，到終鍛溫度時停止沖壓，封頭毛坯加工工藝如曲線所示。四．設備選用及模具設計（1） 計算沖壓力 計算沖壓力時影響因素較多，且沖壓過程是變化的較復雜，目前計算沖壓力常用下面公式：P=CK∏ (D0Dw)S167。 C——壓邊力影響系數(shù)，無壓邊力C=1，有壓邊力C=；K——封頭形狀影響系數(shù)，球形封頭K=；D0——封頭外徑，mmDw——筒節(jié)外徑，mm對于球形封頭，壓邊條件D0Dn≥(1415)S,因為35002080=，故應采用壓邊圈，且該封頭材料為復合鋼板，無論其厚度如何，沖壓時都必須采用壓邊圈，以防止復板起皺，故取C=，球形封頭取K=,查《化工設備用鋼》表919，封頭材料SA51670+316Lmod，厚度98mm,750℃時抗拉強度167。為520MPaP=CK∏ (D0Dw)S167。=【3500（2080+982）】98520= 封頭的沖壓成型通常是在508000t水壓機或油壓機上進行。（2）模具設計l 上模（沖頭）其結構及主要設計參數(shù)① 模直徑Dsm根據(jù)封頭內(nèi)徑和熱沖壓的收縮率φ或冷沖壓的回彈率φ計算，材料為不銹鋼（SA51670+316Lmod），取φ=Dsm= Dn（1177。φ）=2080（1177。）=10403120 mm②上模曲面部分高度Hsm=hn(1+φ)=h2(1+φ)=1040(1177。)=5201560 mm③上模直邊高度H0H1—封頭高度修邊余量，一般為1540mm,取H1=20