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1、击第石油火浮材料工程设计报告学生姓名教学院系专业年级指导老师完成日期2014年1月10日设计任务书设计题目：O.5m3的立式压缩空气储罐已知工艺参数如下：介质：空气设计压力:0.5MPa运用温度：O-100oC几何容积：0.5m3规格：600*6*2050设计要求：(1)依据给定条件确定筒体内径、长度、封头类型等，然后确定有关参数(容器材料、许用应力、壁厚附加量、焊缝系数等)(2)进行焊接接头设计，附件设计等。(3)撰写说明书，依据设计步骤、进程，科学地支配设计说明书的格式与内容叙述简明1、设计数据42、容器主要元件的设计51. 1封头的设计2. 2人孔的选择3. 3接管和法兰3、强度设计84
2、. 1水压试验校核5. 2圆筒轴向应力弯矩计算4、焊接结构分析106. 1储气罐结构分析7. 2零件工艺分析4. 3焊缝位置的确定5、焊接材料与方法选择115. 1母材选择5. 2焊料选择8. 3焊接工艺及技术要求6、焊接工艺工程128.1 焊前打算8.2 储罐的安装施工依次9. 3装配与焊接6.4质量检验、修整处理、外观检查6.5焊缝修补7、焊接工艺参数158、焊接工艺设计心得体会169、参考文献161 .设计数据表1-1序号名称指标1设计压力MPa1.02设计温度1003最高工作压力MPa1.04最高工作温度1005工作介质压缩空气6主要受压元件的材料Q235-A7焊接接头系数0.858腐
3、蚀裕度mm2.09全容积0.510规格600*6*2050主要元件材料的选择：全容积为0.5m3的立式压缩空气储罐，焊接系数为0=0.85,依据HGT3154T985立式椭圆形封头贮罐系列表6。设计压力PC=1.IMPa,此储罐的最高工作温度为100,圆筒材料为Q235-A。圆筒的厚度6mm,查GB150T998中表4T,可得：疲惫极限强度。b=375a,屈服极限强度。s=235MPa,在90时近似取为100时的。t=113MPa进出料接管的选择材料：容器接管一般应采纳无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管，采用无缝钢管标准GB8163-87。材料为16MnR。结构：接管伸进设备内切成4
4、5度，可避开物料沿设备内壁流淌，削减物料对壁的磨损与腐蚀。接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考虑上述要求外，还需考虑焊接方法、焊接参数、加工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。一般状况下，管壁厚不宜小于壳体壁厚的一半，否则，应采纳厚壁管或整体锻件，以保证接管与壳体相焊部分厚度的匹配。不需另行补强的条件：当壳体上的开孔满意下述全部要求时，可不另行补强。设计压力小于或等于2.5Mpao两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。接管公称外径小于或等于89mm。接管最小壁厚满意以下要求。手孔的选择依据HG/T21531-2005T回转盖带颈对焊法兰手孔，查表3-3,选用凹凸面的法兰
5、，其明细尺寸见下表：表2-2手孔尺寸表单位：nun密封而型式凹凸而MFMD300423.5d。30公称H力PNMPa0.50250b228螺柱数量8公称首径DN250H180A385螺母数量164xs1596H89.5B175螺柱尺寸M24*120d146.4b281.250总质量kg34.1开孔补强结构：压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整体锻件补强三种。补强圈补强是运用最为广泛的结构形式，它具有结构简洁、制造便利、原材料易解决、平安、牢靠等优点。在一般用途、条件不苛刻的条件下，可采纳补强圈补强形式。2容器主要元件的设计2.1 封头的设计从受力与制造角度分析，球形封头是
6、最志向的结构形式，但其缺点是深度大，冲压较困难;而椭圆形封头深度比半径小，易于冲压成型，是目前低压容器中用的较多的，故采纳标准椭圆形封头，各参数与筒体相同,则封头的设计厚度也为6mm压缩空气气储罐应设置排污口，进气口，出气口，手孔，压力表口，平安阀口封头尺寸：2.2 接管设计1.1进气管6273X6接管采纳6273X6的无缝钢管，伸出长度为20OnIm。本储罐的设计压力为IMpa,设计温度为100C,板式平焊法兰可满意此要求，由于设计压力为IMpa,所以选2.5Mpa等级的板式平焊凸面法兰。法兰标记为：DN100-PN2.5RF1.2 出气管6108X5；采纳108X5的无缝钢管，内伸长度为I
7、omm,钢管弯制R100mm的圆弧。配用板式平焊凸面法兰。法兰标记：DN100-PN2.5RF1.3 排污管638X3采纳Q235A号钢无缝钢管，内伸IOnln,弯制RlOOnlm的圆弧。配用板式平焊凸面法兰。法兰标记：DN30-PN2.5RF1.4 平安阀接管157X5的无缝钢管。平安阀尺寸由平安阀泄放量确定。本贮罐选用，配用板式平焊凸面法兰。接管伸出筒体外200nm0法兰为标记：DN150-PN2.5RF1.5 压力表接管，采纳管螺纹接管。配用凸面螺纹法兰。法兰为：DN15-PN2.5RF2. 3接管和法兰压缩空气气储罐应设置排污口，进气口，出气口，手孔,，温度计口，压力表口，平安阀口。查
8、HG/T20592-2009钢制管法兰中表8.23-3PN带颈对焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。查HG/T20592-2009钢制管法兰中附录D中表D-5,得各法兰的质量。查HG/T20592-2009钢制管法兰中表3.2.2,法兰的密封面均采纳MEM（凹凸面密封）。表2-3选择工艺接管外伸长度工称尺寸连接尺寸标准形式用途或名称200100PNl.6DN200HG20592-97RF出气口200100M16l.5YB231-70RF进气口15040PNl.6DN32HG20592-97RF平安阀口10025M20l.5YB231-70RF压力表口200150RF手孔1002
9、531YB231-70RF排污口压力容器焊接接头的分类A类接头：圆柱形壳体简节的纵向对接接头，球形容器和凸形封头瓜片之间的对接接头,球形容器的环向对接接头，与筒体封头之间的对接接头，大直径焊接三通支管与母管相接的对接接头。B类接头：圆柱形、锥形筒节之间的环向对接接头，接管与筒节间及其与法兰相接的环向对接接头，除球形封头外的各种凸形封头与筒身相接的环形接头。C类接头：法兰、平封头、端盖、管板与简身、封头和接管相连的角接接头，内凹封头与简身间的搭接接头以及多层包扎容器层板间纵向接头等。D类接头：接管、人孔圈、手孔盖、加强圈、法兰与简身及封头相连接的T形或角接接头。63.强度设计3.1 水压试验校核
10、PrX试验压力=1.25P=1.250.5=0.625Mpa(3-1)圆筒的PT(DYe)M25X(600T)T2&24薄膜应力=46.5625Mpa(3-2)叫0.9=0.90.85275=210.375MPa即O.90J所以水压试验合格。3. 2圆筒轴向应力弯矩计算圆筒的平均半径R.=D,2+2=6002+42=302mm(3-3)鞍座反力F=mg2=13.02kNo(3-4)1圆筒中间截面上的轴向弯矩如图3-1：依据JB/T4731-2005中式7-2,得:21700X215032150-1502)215()24ISO4X2202150(4-5)2鞍座平=1.47IO4N,11h11面上
11、的轴向弯矩依据JB/T4731-2005中式7-3,得:-FA220i（3O42-15O2）1_1-21502xygx215014zz3215J10s.=-21700220=-5.25Nmm4焊接结构分析4. 1储气罐结构分析储气罐属于一类压力容器，它是由钢制气瓶（以下简称钢瓶）、多孔性填料、溶剂、溶解乙块及附件等组成。钢瓶依据国家劳动部颁布的气瓶平安监察规程和GBSlOO钢质焊接气瓶设计、制造和检验，在制造过程中对焊接质量的要求很高。依据国家劳动部1993年颁布的储气罐平安监察规程及GB11638-89溶解乙块气瓶的规定.钢瓶主体材料必需采纳平炉、电炉或氧气转炉抬炼的冷静钢，以获得良好的成形
12、和焊接性能。4. 2零件工艺分析如零件图所示，其结构不困难，是大量生产，体积适中，应选用焊接。焊接制造该零件的过程中，虽然零件结构简洁，在焊接过程中，主要考虑是零件的氧化。上、下封头拉伸成型后，因开口端变形大，冷变形强化严峻，加上板材纤维组织的影响，在残余应力作用下很简洁发生断裂。为防止裂纹产生，拉伸后应进行再结晶退火。为了削减焊接缺陷，焊件接缝附件必需严格清理铁锈、油污；为去除残余应力并改善焊接接头的组织与性能，瓶体焊接后应当进行整体正火处理，至少要进行去应力退火。4. 3焊缝位置的确定有关锅炉、压力容器规程中对焊缝的数量和布置做了详细的规定（1）筒体拼接时，筒节的长度200Omn1；每节筒
13、体，纵向焊缝的数量：筒体内径Di=600mm,拼接焊缝1条；相邻筒节的纵向焊缝应相互错开，两焊缝中心线间的外圆弧长不得小于钢板厚度的3倍，且不得小于100mn1。（2）封头应尽量用整块钢板制成。封头、的内径Di=600mm,拼接焊缝不多于1条；封头拼接焊缝离封头中心线距离应不超过03Di,并不得通过扳边人孔，且不得布置在人孔扳边圆弧上；管板上整条拼接焊缝不得布置在扳边圆弧上，且不得通过扳边孔；由中心圆板和扇形板组成的凸形封头，焊缝的方向只允许是径向和环向的。径向焊缝之间的最小距离应不小于壁厚的3倍，且不小于100mnio（3）受压元件主要焊缝及其邻近区域，应避开焊接零件。如不能避开时，焊接零件
14、的焊缝可穿过主要焊缝，而不要在焊缝及其邻近区域中止。（4）开孔、焊缝和转角要错开。开孔边缘与焊缝的距离应不小于开孔处实际壁厚的3倍,且不小于100mmo在凸形封头上开孔时，孔的边缘与封头周边间的投影距离应不小于封头外径的10%。开孔及焊缝不允许布置在部件转角处或扳边圆弧上，并应离开肯定距离。5焊接材料与方法选择5. 1母材选择依据容器的工作条件确定对材料和制造工艺的要求。对于一般容器重量大小不是主要问题，所以用焊接性好的低碳钢或低合金结构钢。本设计选用Q235-A,其化学成分和力学性能如下。化学成分钢号CMnSiSPQ235-A0.10.220.300.650.120.300.0500.045力学性能钢号板厚mm抗拉西度Ob/Mpa屈服强度。S/Mpa试验涵度/缺口无式Q235-A4375
