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课程设计(论文)-卧式储罐焊接结构和工艺设计

发布时间:2021-02-16 20:20

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  1 产品介绍工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备,称压力容器。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外,还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质等原因,容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前,世界各国均将其列为重要的监检产品,由国家指定的专门机构,按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。为保证压力容器的安全使用,在制造时就必须按照有关标准、规范,对压力容器的原材料和加工制造过程进行严格的质量检验,因此,对投入运行的压力容器也需要进行定期检验。压力容器的检验内容主要有:对材料的化学成分和力学性能的常规理化检验;对焊接接头的各种性能检验;对压力容器各部分存在的各类缺陷的无损检测;用高于操作压力的液体对容器进行耐压试验等。质量检验在压力容器制造过程中占重要的地位。在有些反应堆压力容器的生产周期中,有一半的时间都是用于质量检验。筒体是圆筒形压力容器的主要承压元件,它构成了完成化学反应或储存物所需的最大空间。筒体一般是由钢板卷制或压制成型后组装焊接而成。当筒体直径较小是,可采用无缝钢管制作。对于即轴向尺寸较大的筒体,采用环焊缝将几个筒节拼焊制成。根据筒体的承载要求和钢板厚度,其纵焊缝和环向焊缝可采用开坡口或不坡口的对接接头。对于承受高压的厚壁容器筒体,除了采用单层厚钢板制作外,也可以采用层板包扎、热套、绕带或绕板等工艺制作多层筒体结构。封头即是容器的端盖。根据形状的不同,分为球形封头、椭圆形封头、蝶形封头和平板封头等结构形式。2 结构计算本次设计的容器为卧式压力容器,其容积为 。结构设计为筒体和椭圆封头。310m2.1 筒体长度的计算 设筒体直径为 D, 筒体长度为 H=2D, 选用标准椭圆封头, 则其体积可表示为: 1022423321  ihRDVV 由此可求得 。m80由以上尺寸将筒体分为三段式,其中每一段的长度为 ,筒体为两瓣组焊而成。m2.12.2 容器壁厚的计算筒体壁厚计算公式为: 1 mPDcti 2053.8.0713622式中: 为设计压力,根据压力容器设计标准在本试验中其值为cP MPa.为材料的许用应力t本次所用材料为 1Cr17 其屈服极限为 ,抗拉强度极限为205sMPa450b7.1365.20sMPa4b在式中选用 作为本材料的许用应力。 s双面含或相当于双面焊的全焊透对接焊缝100%无损检测 =1.0局部无损检测 =0.85不做无损检测 =0.70单面焊的对接焊缝,沿焊缝根部有紧贴的垫板100%无损检测 =0.9局部无损检测 =0.8单面焊的环向对接焊缝(无垫板)局部无损检测 =0.7不做无损检测 =0.6此容器选择焊接方法为双面全焊透,局部无损检测,因此焊缝系数选择为 0.85。 实际厚度公式为: c1为附加壁厚其值为:c2为板材厚度偏差取为 , 为材料腐蚀裕量,本结构为微腐蚀其取值为 。36选71 mc m2因此筒体实际厚度为: m3102.3 封头厚度计算椭圆封头壁厚计算公式为:  mpDKscti 2053.08.7136215.021 式中 K=1;实际厚度为: msS212.4 标准件的选择2.4.1 椭圆封头的选取以内径为公称直径选取封头,由计算得到的封头的设计内径为 D=1800 ,根据mJB/T 4737—95 椭圆封头标准选取椭圆封头如下图:封头结构示意图(图 1)其参数见下表:直径 Di 厚度 δ 高度 h1 高度 h2 质量 m1800 23 450 50 900表(一)2.4.2 支座的选择:卧式容器用支座支撑。其中主要有鞍式支座、圈式支座和腿式支座三种。按座的结构和尺寸,除特殊情况需要另设计外,一般可根据设备的工程直径选用标准形式支座,目前常用的鞍式支座标准为 JB/T4712——92。因为卧式贮运罐对于卧式贮运罐,除了考虑容器重量在壳体上引起的弯曲应力,所以,即使选用标准鞍座后,也要对容器进行强度和稳定习性的校核。一般卧式容器最好采用双支座。根据容器的公称直径 DN=1800 和鞍式支座标准(JB/T 4712——92)选取支座结构如下图所示:支座结构示意图(图 2)其具体数据为:鞍座高度 250 底板总长 L1:1280 筋板厚度 8包角角度 120 垫板厚度 8 底板厚度 12垫板弧长 2100 腹板厚度 10 螺栓间距 11202.4.3 视镜的选择:视镜的标准结构采用带颈和不带颈两种。不带颈视镜结构简单,便于窥视,但缺乏制造经验,容易引起视镜焊后密封面变形,另外在不宜把视镜直接焊在设备上时,也有带颈视镜供选用。本容器上为带颈视镜(HGJ 502-86).其结构简图如下所示:视镜结构示意图(图 3)3 焊接结构制造工艺3.1 材料的进厂入库检验结构材料和焊接材料验收合格后,应按企业标准,分别存放在金属材料库和焊接材料库。金属材料主要存放各种钢材、有色金属和外购铸、锻件等,不允许露天堆放。不锈钢板、钢管和有色金属材料,应分别单独存放并妥善保管。3.1.1 结构材料预处理 钢材进入车间加工之前进行表面预处理是金属结构制造中最重要的首道工序。一搬钢材经过预处理比手工或风动钢丝刷清理钢材耐腐蚀寿命要长 5 倍多。钢材的预处理有机械除锈和化学除锈方法两种。本容器选用 GYX-3M 钢材预处理装置。利用抛丸机械除锈的先进大型设备,钢材经此处理,并经喷保护底漆,烘干处理等工序后,既可保护钢材在生产和使用过程中不再生锈,又不影响机械加工和焊接质量。矫正是利用材料的塑性变形能力,在力的作用下,使工件得到正确形状的过程。钢材的的矫正分手工、机械、火焰等三种矫正方法。本容器结构所选用钢板厚度为 23mm,属于厚板。选用矫正方法为机械矫正,选用矫正机型号为:CDW43S(25x2500) ;其具体参数见下表:最大矫平厚度最大矫平宽度最小矫平厚度板材屈服点工作辊辊距工作辊直径工作辊辊数矫平速度主电动机功率25 2500 6 360 250 230 9 7 90CDW43S 板材矫平机数据(表二)3.2 放样、划线与号料放样、划线与号料是决定焊接坯料形状与尺寸公差的重要工艺,亦是焊接结构过程主要质量控制点之一。放样是在制造金属结构之前,按照设计图样,在放样平台上用 1:1 的比例尺寸,划出结构或者零件的图形和平面展开尺寸。号料和划线采用划针或者磨尖的石笔、粉线 筒节下料筒节的划线是在钢板上划出展开图。筒节的展开计算比较简单,即以筒节的平均直径为基准。由于钢板在卷板机上弯卷是受辊子的碾压,厚度会减薄,长度会伸长。因此,下料尺寸应比计算出来的尺寸短一些。筒节展开长按下式计算: LDLim-S式中 筒节展开式,m筒节平均直径, m筒节内径,i板厚,

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