【正文】 車制造業(yè)，其次是航空航天、車輛和造船業(yè)，而大部分中小企業(yè)，受到投資成本的限制，對焊接自動(dòng)化呈現(xiàn)可望而不可及的態(tài)度。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的根本原因是國內(nèi)勞動(dòng)力成本低廉，多個(gè)焊工同時(shí)焊接一條焊縫，自動(dòng)化焊接設(shè)備的效率并不占有優(yōu)勢，除非要求焊接質(zhì)量一致性比較高的情況下，不得不采用自動(dòng)化焊接設(shè)備。況且，自動(dòng)化系統(tǒng)的使用和維護(hù)， 還提高了操作人員的知識水平的要求以及焊接工件裝配精度的要求口。 球罐自動(dòng)化焊接技術(shù)的進(jìn)展 我國大型球罐的現(xiàn)場自動(dòng)焊接，于 80 年代在石化行業(yè)進(jìn)行了試驗(yàn)性研究，但由于焊接設(shè)備與焊絲等問題而延誤了該項(xiàng)研究。 90 年代初隨著改革開放球罐建造量劇增，又重新立項(xiàng)對其進(jìn)行開發(fā)與應(yīng)用研究。中國石化總公司第三建設(shè)公司自 1993 年 8 月率先將自保焊和氣保焊自動(dòng)化焊接工藝技術(shù)進(jìn)行工藝開發(fā)。并在球殼的縱縫、環(huán)縫、仰焊位置進(jìn)行試驗(yàn)及焊接工藝評定，于 1993 年 12 月正式在球罐中采用全位置自動(dòng)焊接。 1993年 12 月至 1994 年 5 月，完成了鎮(zhèn)海煉化股分有限公司的 5 臺容積為 1000 m3球罐； 1994年 10 月至 1995 年 3 月，又完成了蘇州液化汽公司兩臺 1000 m3液化石油氣球罐自動(dòng)焊；1996 年 3 月至 1996 年 9 月，完成了鎮(zhèn)海煉化公司的 4 臺容積為 4000 m3球罐的全位置自動(dòng)焊，這是我國目前建造的最大的全自動(dòng)焊球罐； 1996 年 12 月至 1997 年 3 月又完成了蘇州兩臺 1000 m3球罐的全位置自動(dòng)焊。上述十三臺球形貯罐均系整體組裝，除節(jié)管、人孔法蘭、柱腿焊縫等附件焊縫外，全部縱縫、橫縫均為自動(dòng)焊接成形，并經(jīng)建設(shè)單位、勞動(dòng)監(jiān)察、設(shè)計(jì)等 部門確認(rèn)驗(yàn)收、投入運(yùn)行；一次焊接合格率達(dá) 95%以上，最高達(dá)到 %，為我國大型球罐現(xiàn)場全位置自動(dòng)焊技術(shù)開創(chuàng)了良好的前景。 在開發(fā)研究大型球罐全位置自動(dòng)焊接工藝技術(shù)的實(shí)踐過程中，可以看到、只有著重沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 解決焊接設(shè)備、焊接材料、焊接工藝三方面的問題才能順利實(shí)現(xiàn)球罐全位置啟動(dòng)焊。 課題主要內(nèi)容 1 球罐材料的選用； 2 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 3 球罐的強(qiáng)度計(jì)算； 4 工廠制造及現(xiàn)場組裝； 5 球罐的焊接； 6 球罐的檢查。 課題研究方案 本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)容積為 3000m3，工作壓力為 的球罐，介質(zhì)為 液氨 ，球罐的材料為 Q345R 鋼，支柱材料選用 Q235B 鋼。 本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：球罐的幾何尺寸的計(jì)算與校核、受壓元件的選擇與校核、焊接工藝的設(shè)定、焊接設(shè)備的選擇、焊接工藝卡片的編寫、材料的準(zhǔn)備、裝配的設(shè)計(jì)、氣密性試驗(yàn)和無損探傷的設(shè)計(jì)，最后完成整個(gè)裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)。 通過對 Q345R 和 Q235B 的焊接性的研究和分析，選擇手工電弧焊進(jìn)行容器的焊接。手工電弧焊的焊條選用 J507 和 J427。根據(jù)材料和焊接位置合理的選擇焊接工藝參數(shù)以及設(shè)計(jì)坡口形式。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 2 3000m179。球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3000m179。球罐的參數(shù) 主要技術(shù)參數(shù) （一） 設(shè)計(jì)溫度 儲(chǔ)罐放在室外，設(shè)計(jì)溫度 20~40℃。 （二） 設(shè)計(jì)壓力 罐內(nèi)儲(chǔ)存 液氨 ，取設(shè)計(jì)壓力 P=。 (三 ) 焊縫系數(shù) ? 球罐進(jìn)行 100%的無損探傷 ,取焊縫系數(shù) ? = 球罐用鋼的基本要求分析 材料是球罐設(shè)計(jì)、制造的基礎(chǔ)，材料的性能和質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著球罐的質(zhì)量和安全使用。在球罐的設(shè)計(jì)參數(shù)中指定存儲(chǔ)的介質(zhì)為液氨 ，設(shè)計(jì)溫度為 20~40℃。 需以《 GB123372020 鋼制球形儲(chǔ)罐》和《 GB1502020 鋼制壓力容器》為設(shè)計(jì)依據(jù)，在以安全為原則的基礎(chǔ)上綜合考慮經(jīng)濟(jì)適用性、產(chǎn)品質(zhì)量、施工建造可行性、國內(nèi)現(xiàn)有的建造技術(shù)等方面的因素選用球罐材料 。 球罐用鋼選擇主要從兩方面考慮：一是技術(shù)性和安全性，即加工及使用性能，選擇原則是在滿足強(qiáng)度要求的前提下，應(yīng)保證良好的成型性、優(yōu)良的焊接性能、足夠高的缺口韌性值和長期可靠的使用性能；二是經(jīng)濟(jì)性，即應(yīng)在確保安全的前提下經(jīng)濟(jì)合理，因?yàn)殇摬牡膬r(jià)格在球罐投資上占有較大的比例，對球罐用鋼提 出過高的要求，勢必會(huì)增加成本，難以保證經(jīng)濟(jì)性。 球罐用鋼的確定 由于本球罐為常溫球罐，且公稱容積為 3000m179。，根據(jù)我國球罐鋼材實(shí)際生產(chǎn)使用情況等因素確定此次設(shè)計(jì)的球罐球殼采用 Q345R 這種材料 。 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要做到在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)盡可能簡單，使其壓制成型、安裝組對焊接和檢測實(shí)施容易。 本設(shè)計(jì)為常溫球罐，在滿足普通球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求下，還要充分考慮常溫球罐要沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 遵循的設(shè)計(jì)原則。 常溫球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求應(yīng)有足夠的柔性，需充分考慮以下因素 ： 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，減少焊接件的約束程度； 結(jié)構(gòu)各部分截面應(yīng)避免產(chǎn)生過大的溫度梯度； 應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)形狀的突變，接管、 凸緣端部應(yīng)打磨成圓角，使其內(nèi)、外拐角均呈圓滑過渡。 球殼的設(shè)計(jì) 球罐結(jié)構(gòu)型式的選擇 球殼是球罐的主體，球罐設(shè)計(jì)中常用以球殼板組合方案的不同分為橘瓣式和混合式兩種形式。 對于容積等于 3000m179。的球罐，采用混合式球殼有板材利用率高，球殼板制造廠的成本低，運(yùn)輸方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)混合式球殼要比橘瓣式球殼的焊縫總長度短很多，這對于現(xiàn)場施工來說，焊縫的減少就意味著節(jié)省了焊 條，降低了焊接的工作量，縮短了工期，也減少了焊縫的檢測量。并且由于焊縫球罐殼體的薄弱部分，因此，焊縫減少以后也使得球罐的質(zhì)量和安全性有所提高。 綜合考慮以上影響因素，決定本球罐球殼選用混合式排板結(jié)構(gòu)。 混合式結(jié)構(gòu)排板計(jì)算 GBT+172612020 鋼制球形儲(chǔ)罐型式與基本參數(shù)表 2，得： R— 球罐半徑， 9000mm； N— 赤道帶分瓣數(shù)， 24； ? — 赤道帶周向球心角， 15176。； 0? — 赤道帶球心角， 105176。； 1? — 極中板球心角， 21176。； 2? — 極側(cè)板球心角， 9176。； 3? — 極邊板球心角， 18176。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 2．上溫帶板 圖 21 上溫帶瓣片示意圖 弧長 mmRL 16485180 0 ?????? ?? 弦長 mmRL 142 802105s i n900 022s i n2 0 ???????????????? ? 弧長 mmN RB os24 os2 01 ?????????????????? ?? 弦長 mmRB 215s i n2105c os900022s i n2c os2 01 ???????????????????????????? ?? 弧長 mmN RB 2 3 5 524 9 0 0 2 ?????? ? 弦長 mmRB 215s i n900022s i n22 ???????????????? ? 弦長 mmRD o s2105c o s1900022c o s2c o s12 22202 ?????????????????????????????? ?? 弧長 mmRDRD r c s i n90 r c s i n90 ?????????????????? ?? 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 3．赤道帶 圖 22 赤道帶瓣片示意圖 弧長 mmRL 7 0 6 5180 459 0 0 0 ???????? ?? 弦長 mmRL 245s i n900022s i n2 0 ??????????????? ??? ? 弧長 mmN RB os24 os2 01 ???????????????? ???? ?? 弦長 mmRB 215s i n245c os900022s i n2c os2 01 ??????????????????????????? ??? ?? 弧長 mmN RB 235524 2 ?????? ? 弦長 mmRB 215s i n900022s i n22 ???????????????? ? 弦長 mmRD o s245c o s1900022c o s2c o s12 22202 ???????????????????????????? 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