【導(dǎo)讀】課程設(shè)計-尿素合成塔制造工藝及其檢測—球形封頭的。院系機電工程學(xué)院。專業(yè)過程裝備與控制工程082班。一．整體結(jié)構(gòu)分析６。4邊緣切割及加工９。三．板坯加熱１０。四．設(shè)備選用及模具設(shè)計。五．封頭沖壓及其應(yīng)力分析典型缺陷分析１２。九封頭成形后熱處理及其檢測1４。下表由指導(dǎo)教師按實際情況進行填寫。考核內(nèi)容所占比例得分設(shè)計方案15％說明書。發(fā)揮情況10％答辯口試情況20％出勤率10％。評語總評成績評定等級成績與等級對應(yīng)表優(yōu)。6人一組做尿素合成塔的制造與檢測我主要負責(zé)封頭的制造與檢測通過現(xiàn)。6月21日25日小組分配任務(wù)每個人具體負責(zé)一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計制造6. 月26日30日查閱相關(guān)資料對其結(jié)構(gòu)工藝進行設(shè)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(guān)零件圖等7月4日6日完。在操作壓力下不銹鋼內(nèi)筒由多層包扎產(chǎn)生的壓應(yīng)力與內(nèi)壓引起的拉應(yīng)力相。上下封頭過渡層堆焊完畢檢驗合格后整體做消除應(yīng)力熱處理。將展開圖正式畫在鋼板上的作業(yè)稱為號料號料時應(yīng)注意以下問題

　　

【正文】 術(shù)條件做出規(guī)定并作為制定熱處理工藝的依據(jù) [8] 2 根據(jù)工藝卡找到實物核對實 物的單件號指令號數(shù)量材質(zhì)爐批號并檢查封頭有無開裂裂紋鼓包皺折等現(xiàn)象 3 鋁及其合金銅及其合金等有色金屬及其合金與非鐵金屬及其合金要求使用電器爐加熱 4 加熱前對不銹鋼及其復(fù)合板去除油銹并吹干加熱前非鐵金屬及其合金去除油銹并吹干對 Ni 含量高的合金及其復(fù)合板去除油銹并吹干 5 進爐前將復(fù)合板的復(fù)合層朝下 6 熱處理要求采用整體熱處理爐內(nèi)各處溫度要求控制在 50℃以內(nèi) 7 熱電偶放置要能夠正確反映熱處理爐內(nèi)的溫度 8 出爐時應(yīng)采用 3 只吊鉤或 3 只以上吊鉤以免封頭變形 9 裝爐后要做好放置圖以防加熱后表面氧化皮脫落造成標(biāo)記遺失 10 對于一些易變性的薄壁大直徑封頭要采取相應(yīng)的變形措施以防變形 11 根據(jù)工藝要求選擇正確的熱處理類型和工藝參數(shù) 12 被加熱的封頭入爐或出爐時的爐內(nèi)溫度不得高于 400℃奧氏體不銹鋼除外 13 碳素鋼不銹鋼和非鐵基金屬及其合金不得同爐熱處理 14 檢查封頭上得指令號單件號爐批號材質(zhì)等標(biāo)記如有遺失根據(jù)工藝卡重新移植 15 出爐后要及時填寫熱處理報告和記錄交審核人員審核合格后才可流轉(zhuǎn) 16 檢查完畢后在工藝卡上簽上自己的姓名并同工藝卡核對后方可流轉(zhuǎn)并由下道工序認可 210 拋光工序 序操作步驟 1 按流轉(zhuǎn)卡的工藝要求確 定需要拋光的封頭 2 將封頭旋轉(zhuǎn)臺確定水平夾緊封頭 3 拋光從邊緣向中心或從中心向邊緣根據(jù)封頭直徑的大小確定橫梁上下的速度及工作臺前后移動速度 4 檢查拋光情況適當(dāng)進行返工 業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 1 根據(jù)工藝卡和實物確認產(chǎn)品的指令號規(guī)格材質(zhì)爐批號數(shù)量等并檢查工件是否有鼓包裂紋分層等缺陷以及是否失圓發(fā)現(xiàn)問題及時聯(lián)絡(luò)處理檢查外觀確定是否需要手工處理在拋光前的封頭做好吊鉤記號 2 根據(jù)拋光的要求選用使用的拋光片及必要的輔助工具 3 確認封頭的重量根據(jù)重量選用適當(dāng)?shù)牡蹙卟z查吊具是否安全 4 將封頭吊到工作臺上調(diào)整中心同時要保證封頭 的上口基本處于水平 05偏離 5 拋光時人要在現(xiàn)場注意拋光情況特別是拋圓心時轉(zhuǎn)速要快從中心向外拋時壓力要一點點的加大從邊向中心拋光時壓力要一點點減小在拋薄壁封頭時應(yīng)根據(jù)情況安裝防震輪同時注意機械在工作中有無異常 6 拋光完畢后檢查封頭有無缺陷并進行必要的聯(lián)絡(luò)處理 7 把拋光好的封頭用包膜包裝好在工藝卡上簽上自己的姓名連同封頭和工藝卡一起流轉(zhuǎn)入庫并由下道檢驗認可才行 第三章 封頭制造缺陷 在封頭制造過程中缺陷也是時常出現(xiàn)例如麻點劃傷鼓包變形橘皮現(xiàn)象焊縫棱角度突變等 [9] 1 麻點麻點現(xiàn)象可能是由于本身板材表面的就有麻 點也有可能是在沖壓壓鼓旋壓各個工序中模頭處理不干凈引起的 解決辦法比較輕的麻點現(xiàn)象可以利用打磨處理超過 02mm 就要進行補焊補焊后打磨趕緊 2 劃傷主要是在搬運過程中操作不當(dāng)引起的例如吊鉤劃痕叉車劃痕 解決方法首先在吊鉤和叉車與封頭接觸面墊保護膜出現(xiàn)劃傷后進行打磨嚴(yán)重的進行補焊劃傷面積超過 25 要整體處理 3 鼓包由于壓邊模壓邊力過小也有可能材質(zhì)厚薄不均勻引起的 解決方法利用專業(yè)的鼓包修整機修正不了就需要用旋壓修正一點一點修正 4 變形由于圓片的大塊與接頭本身的實際厚度不一致沖壓沖邊力不均勻或熱處理時冷熱不均與引起的 解決方發(fā)可以利用熱脹冷縮原理對變形封頭進行加熱然后用水迅速冷卻或者是可以用旋壓修正 5 橘皮現(xiàn)象大多數(shù)的橘皮現(xiàn)象出于板材本身有分層現(xiàn)象然而肉眼是觀察不出來的只能是在沖壓壓鼓工序中橘皮現(xiàn)象才能被發(fā)現(xiàn) 解決方法比較淺的橘皮現(xiàn)象可以經(jīng)過細微的打磨處理干凈比較深的則需要進行補焊補焊后再打磨 6 減薄率成型封頭的厚度均勻可以避免應(yīng)力集中增加封頭的使用周期根據(jù)制造工藝確定加工裕量 [10]以確保凸形封頭和熱卷筒節(jié)成形后的厚度不小于該部件的名義厚度減去鋼板負偏差 第四章 來料加工 41 來料加工意義 來料加工是我廠擴展業(yè)務(wù)的 一項重要途徑很多小廠因為設(shè)備或者技術(shù)上的缺陷就把手頭的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)交給我們廠制作從中賺取差價同樣來料加工雖然不是我們自己的材料但是重視度是很高的因為在封頭制作工程中萬一來料加工的圓片發(fā)生撕裂等質(zhì)量事故時我廠所需賠償?shù)牟粌H僅是一塊圓片那么簡單更多的是信譽和消極方面的影響 42 來料加工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 1 來料板材必須有正規(guī)的材質(zhì)證明書而且板材要有明顯的噴碼或明顯的標(biāo)記移植 2 來料板材的厚度必須能夠達到所做產(chǎn)品的工藝要求 3 復(fù)驗材質(zhì)證明書中 PSCCr 含量 4 來料圓片表面要保持清潔不得有飛濺物毛刺和其它污物 5 圓片的外圓應(yīng)切割平 整并經(jīng)打磨光潔不得有缺口凹槽毛刺等缺陷 6 圓片應(yīng)平整在一米范圍內(nèi)變形量不大于 30mm 7 沖壓加工圓片的內(nèi)表面焊縫和壓邊圈區(qū)的外表面的焊縫要打磨與母材平齊 8 折邊加工的錐形封頭的上口失圓度不大于 125Di 9 上口的不平度大于 20mm 10 焊接部位的錐形封頭不能實變棱角度不能超標(biāo) 11 鋼印標(biāo)記應(yīng)避開折邊或小 r 過渡區(qū) 12 焊接接頭經(jīng)用戶 RT 射線檢查達Ⅱ級 第五章 總結(jié) 盛博封頭的制作是完全圍繞工藝流轉(zhuǎn)卡進行制作的根據(jù)封頭的尺寸例如φ1700mmEHA 標(biāo)準(zhǔn)橢圓內(nèi)徑封頭制定相應(yīng)的工藝卡見附錄 2 不銹鋼熱軋鋼板》 高壓氮 氣儲罐的焊接工藝 一設(shè)計背景 儲罐作為儲存設(shè)備主要是指用于儲存或盛裝氣體液體液化氣體等介質(zhì)的設(shè)備在化工石油能源輕工環(huán)保制藥及食品等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用如本設(shè)計中的高壓氮氣儲罐儲罐的結(jié)構(gòu)形式主要有臥式儲罐立式儲罐和球形儲罐本設(shè)計中采用立式儲罐 二材料選擇 對受內(nèi)壓的筒體由于其工作介質(zhì)為氮氣考慮其腐蝕性小再綜合其經(jīng)濟效益考慮選擇 16MnR 作為材料 元素 C Si Mn S P Cr Ni 質(zhì)量分數(shù) 016 036 153 0015 0003 0006 16MnR 材料性能分析 16Mn 鋼的基體組織為鐵素體 珠光體是低合金高強鋼中應(yīng)用最廣泛的鋼有比較成熟的經(jīng)驗屈服強度為 294～ 343MPa 基本屬于熱軋的低合金鋼其綜合性能焊接性及加工工藝性能均優(yōu)于普通碳素鋼且質(zhì)量穩(wěn)定其使用溫度在 40～ 450℃范圍內(nèi) 16Mn 鋼作為低溫壓力容器時為改善低溫性能可以在正火處理后使用 16Mn鋼是在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入了少量合金其加工性能與低碳鋼相似具有較好的塑性和焊接性由于加入了少量合金元素其強度增加淬硬傾向比低碳鋼大所以在較低溫度下或剛性大壁厚結(jié)構(gòu)的焊接時需要考慮采取預(yù)熱措施預(yù)防冷裂紋的產(chǎn)生本設(shè)計中板厚 62mm 均預(yù)熱 100～ 150℃ 由《過程設(shè)備設(shè)計》單層圓筒厚度計算公式得其厚度為 54mm 加上鋼板負偏差以及腐蝕余量選擇厚度為 62mm 可達到設(shè)計要求 三技術(shù)特性及要求 31 技術(shù)特性 高壓氮氣儲罐材料 16MnR 工作壓力 121MPa 屬于第三類壓力容器設(shè)計壓力13MPa工作溫度 126～ 68℃設(shè)計溫度 70℃腐蝕裕度 15mm焊接接頭系數(shù) 10液壓試驗壓力 1647MPa 臥放 全容積 217m3 充裝系數(shù) 10 安全閥開啟壓力 13MPa 32 技術(shù)要求 設(shè)備的施工與驗收應(yīng)符合《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強制性條文》中的相關(guān)規(guī)定 焊接采用電弧焊焊條型號低合金鋼之間 E5016 碳鋼 間 E4303 焊接接頭的形式及尺寸按圖要求角焊縫的焊腳高度為較薄件的厚度法蘭的焊接按相應(yīng)的法蘭標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對接接頭與角接接頭需全焊透接管焊縫成形表面均應(yīng)圓滑過渡不得有裂紋咬邊及棱角 殼體鋼板按 GB66541996《壓力容器鋼板》及修改單中正火狀態(tài)供貨且逐張進行超聲檢測質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不低于 JBT473032020 中規(guī)定的 II 級殼體的 A 類縱向焊接接頭制備產(chǎn)品焊接試板按《容規(guī)》第 25 條進行材料復(fù)驗坡口表面進行 100％磁粉檢測并符合 JB473042020 中規(guī)定的 I 級 塔體直線度允差 25mm 安裝垂直度允差為 25mm 裙 座螺栓孔中心圓直徑允差以及任意兩孔弦長允差均為 2mm 殼體用鋼板軋制逐張進行 15℃夏比 V 型缺口 沖擊試驗橫向三個試樣沖擊平均值不得低于 20J 允許其中一個試樣沖擊功小于平均值但不得小于 14J 鋼管應(yīng)逐根按 JBT473032020 中 I 級為合格 裙座筒體與底封頭的焊接接頭必須采用全焊透連續(xù)焊并進行磁粉檢測符合JBT473042020 中 I 級為合格 設(shè)備壓力試驗合格后對全部焊縫按 JBT473042020進行磁粉檢測符合 I級為合格復(fù)驗焊縫總長的 20％ 11 熱處理后設(shè)備本體不得再行施焊 四焊接工藝設(shè)計 41 焊 縫編號及示意圖 42 接管與殼體封頭的焊接 1D2D3D 由 GB1501998《鋼制壓力容器》規(guī)定接管人孔凸緣補強圈等與殼體連的接頭為 D 類焊縫由此選擇焊縫類型為 D 類焊縫 金屬牌號及規(guī)格 16MnR 焊接方法的選擇 手工電弧焊的優(yōu)點 ①焊接設(shè)備價格低 ②可以焊接多種不同的金屬包括最常用的金屬和合金 ③在狹窄空間焊接的場合采用手工電弧焊比較方便實用 ④對于同樣的焊接設(shè)備采用不同的電流設(shè)置獲得滿足使用要求的焊縫 ⑤適合各種位置的焊接 ⑥與氣體保護焊相比不易受到風(fēng)的影響 ⑦對焊接金屬的最大厚度沒有限 制 ⑧在大多數(shù)天氣情況下都可以進行焊接 手工電弧焊的缺點 ①不適合焊接厚度小于 15mm 的薄板 ②負載率和總的熔敷效率一般比送絲焊接方法低當(dāng)焊條消耗完畢或需要更換焊條時焊接過程也暫時中斷 ③并非整根焊條都可以充分利用焊鉗中被夾持的部分必須丟棄一般要浪費25～ 50mm 長度的焊條 ④頻繁地更換焊條也增加了焊接缺陷的產(chǎn)生 埋弧自動焊的優(yōu)點是 ① 生產(chǎn)效率高埋弧自動焊的生產(chǎn)率可比手工焊提高 5～ 10 倍因為埋弧自動焊時焊絲上無藥皮焊絲可很長并能連續(xù)送進而無需更換焊條故可采用大電流焊接比手工焊大 6～ 8 倍電弧熱量大焊絲 熔化快熔深也大焊接速度比手工焊快的多板厚 30 毫米以下的自動焊可不開坡口而且焊接變形小 ②焊劑層對焊縫金屬的保護好所以焊縫質(zhì)量好 ③節(jié)約鋼材和電能鋼板厚度一般在 30 毫米以下時埋弧自動焊可不開坡口這就大大節(jié)省了鋼材而且由于電弧被焊劑保護著使電弧的熱得到充分利用從而節(jié)省了電能 ④改善了勞動條件除減少勞動量之外由于自動焊時看不到弧光焊接過程中發(fā)出的氣體量少這對保護焊工眼睛和身體健康是很有益 埋弧自動焊的缺點是適應(yīng)能力差只能在水平位置焊接長直焊縫或大直徑的環(huán)焊縫 綜合考慮由于進行的是雙面焊接手工電弧焊設(shè)備簡單操作方便 適合全位焊接的呢個特點因而內(nèi)面采用手工電弧焊而外面為加大熔深提高生產(chǎn)率采用埋弧焊最終確定焊接方法為手工電弧焊埋弧焊 坡口形式 由于焊接厚度為 62mm 因而需要開坡口由于厚度比較厚若開 V 型坡口的話產(chǎn)生叫大的開口一方面會浪費較多的焊條而且焊接費時間若開 U 型坡口的話可以減小開口而且 U 型坡口有利于焊劑的流入同時可以減小焊接應(yīng)力減少裂紋的產(chǎn)生因而最終選擇 U 型坡口具體的坡口形式如下圖所示 焊接姿勢平焊 焊接材料的選擇 1 焊條的選擇焊條的選用主要考慮焊縫的使用性和施焊的工藝性焊條選擇的主要原 則有以下幾點 1 根據(jù)被焊金屬材料的類型選擇相應(yīng)焊條種類的大類如焊接母材是普通低合金鋼時選用結(jié)構(gòu)鋼類型的焊條 2 根據(jù)被焊母材的性能選用與其性能相同的焊條或選用熔敷金屬與母材化學(xué)成分類型相同的焊條以保證母材性能與焊縫相同 3 選擇焊條時還要考慮工藝方面主要是操作方便易獲得優(yōu)良的焊縫 4 從價格考慮在滿足性能及施工要求的前提下盡量選用熔敷效率高價格低的焊條從而提高生產(chǎn)率降低成本 2 焊絲的選擇 藥芯焊絲國內(nèi)應(yīng)用尚不普遍活性焊絲主要用于氣體保護焊故選擇實芯焊絲常用的低合金埋弧焊實芯焊絲有以 下三類 1 低錳焊絲如 H08A 常配合高錳焊劑用于低碳鋼和強度較低的低合金鋼焊接 2中錳焊絲如 H08MnAH10MnSi主要用于低合金鋼焊接并可配低錳焊劑焊接低碳鋼 3 高錳焊絲 如 H10Mn2H08Mn2Si 用于焊接低合金鋼 3 焊劑的選擇 說明 JQSJ101 是氟堿型燒結(jié)焊劑堿度約為 18 灰色圓形顆粒粒度為 20～028mm10～ 60 目焊接時電弧燃燒穩(wěn)定脫渣容易焊接成型美觀熔敷金屬具有較高的低溫沖擊韌性可交直流兩用直流焊接時焊絲接正極 用途 配合適當(dāng)?shù)暮附z如 H08MnAH10Mn2H08MnMoAH08Mn2MoA 等可焊接多種低合金結(jié)構(gòu)鋼如船體鍋爐壓力容器管道等可用于多層焊雙面單道焊多絲焊及窄間隙埋弧焊 焊劑參考成分 S P SiO2TiO2 CaOMgO Al2O3MnO CaF2 ≤ 0060 ≤ 0080 1525 2535 2030 1525 熔敷金屬力學(xué)性能 按 GBT52931999 項目 σ b σ s δ 5 AKV J 配合焊絲 Mpa Mpa 室溫 0 20℃ 40℃ H08MnA 415550 ≥ 330 ≥ 22 ≥ 150 ≥ 110 ≥ 80