循环氢压缩机入口封头结构分析与制造工艺

循环氢压缩机入口封头结构分析与制造工艺 目 录 1 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 背景 .............................................. 3 2 产品介绍及工艺流程 ..................................... 3 3 技术特性及要求 ......................................... 3 3.1 技术要求: ........................................ 3 3.2 技术特性: ........................................ 3 4 封头制造工艺设计 ....................................... 4 4.1 左封头材料分析 .................................... 4 4.2 左封头结构分析 .................................... 5 4.3 确定左封头的总体生产工艺过程(工艺流程) ............ 6 4.4 封头制造准备 ...................................... 7 4.4.1钢板的检测和保存 .............................. 7 4.4.2 钢板的预处理 ................................. 7 4.4.3 划线 ......................................... 8 4.6 封头的拼接焊接 ................................... 10 4.6.1焊接 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 的选择 ............................... 10 4.6.2 焊接坡口形式 ................................ 10 4.6.3 焊接工艺及焊后处理........................... 11 5(封头成型工艺......................................... 11 5.1 封头的基本加工方法 ............................... 11 5.2 冷热冲压条件 ..................................... 11 5.3 毛坯热冲压的加热过程 ............................. 11 5.5 冲压过程......................................... 12 6. 设备选用及模具设计 ................................... 13 6.1 计算冲压力 ....................................... 13 6.2 模具设计......................................... 13 6.2.1 上模(冲头)其结构及主要设计参数 ............. 13 6.2.2 下模(冲环)其结构及主要设计参数 ............. 14 6.2.3 压边圈结构及设计参数 ......................... 14 7.封头成形后热处理及其检测 .............................. 15 7.1 热处理 .......................................... 15 7.2净化处理 ......................................... 15 7.3 无损检测......................................... 15 8(封头开孔边缘余量的切割 ............................... 15 1 9. 封头与法兰的焊接 .................................... 16 10.筒体与封头的焊接 ..................................... 17 10.1筒体与封头的焊接工艺如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 10-1 ..................... 17 10.2. 清理坡口及坡口检查 ............................. 18 10.3 预热处理 ........................................ 18 10.4焊接方法 ........................................ 18 10.5封头与筒体的组焊 ................................. 18 10.6 消氢处理 ........................................ 19 10.7 焊后热处理 ...................................... 19 10.7.1目的 ....................................... 19 10.7.2热处理方法.................................. 19 10.8 焊缝的检验 ...................................... 19 10.8.1 焊缝外观检查 ............................... 19 10.8.2 焊缝的无损探伤 ............................. 20 11 总结 ................................................ 20 2 1 设计背景 随着社会的发展，工业技术更是突飞猛进，无论从种类还是强度上，对容器的要求也越来越高，工业生产中工艺条件越来越复杂，需要各种各样的设备来满足社会的需求，比如一些设备无法对气体和液体的混合物进行压缩，那么流体在进入该容器之前必须对其要进行分离，分液罐正是由于这种需要的需求而生产的设备。它是一种放空气中酸性气液体成分在其中分离并储存的装置。在反应装置后加装分液罐可以大大增加产品分离速率，提高生产效率。因工业生产的需要，分液罐的设计与生产成为工业研究的一项不可缺少的任务。 2 产品介绍及工艺流程 循环氢压缩机入口分液罐是一种放空气中酸性气液体成分在其中分离并储存的装置。在反应装置后加装分液罐可以大大增加产品分离速率，提高生产效率。工艺流程如下:装配底封头?打磨?探伤?堆焊裙座外侧?退火?打磨?探伤?组装上封头?探伤?装焊下端裙座?装焊下接管及附件?探伤?终检?喷砂?测HB?水压试验?探伤?喷砂.清理?油漆.包装.运输。 3 技术特性及要求 3.1 技术要求: 1)本设备应按108061D1130—70—002/N1《容器外行尺寸允许偏差》和 108061D1130—70—002/N5《纯净钢设备制造和验收技术条件》进行制造和验收; 2)本设备外防腐应符合00000—SP—STOP—0205R.3《涂漆规定》的要求; 3)图中所注明筒体和封头的厚度系成品后的最小尺寸; 4)图中所注明的开口外伸高度系指法兰密封面至开孔中心线与设备外壁交点 的距离; 5)合成脱液器支持圈厚度是16mm，材料为Q235-B; 6) 所有与设备壁相焊的附件应在制造厂焊接完毕，并与设备一起热处理; 7)材料表中紧固件的数量不包含备份数量; 8)接管的端面与中心线垂直，偏差不得超过0.5?; 9) 密封面应该光滑，不能有划痕，划线等降低法兰密封和强度的缺陷。 3.2 技术特性: 压力容器等级:三级; 介质名称:油以及含硫污水和氧气; 3 最高(低)工作温度:150?; 工作压力:13.94MPa; 基本风压:750Pa; 地面粗糙度:B类; 设计温度:170?; 设计压力15.2 MPa; 腐蚀余量:6mm; 焊后热处理:是; 焊接接头系数:1.0; 抗震强度:7级; 材料:SA516Cr70(HIC); 执行 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 :68150—1998，108061D1130—70—002/N5 ; 液压试验压力:立试(19.0 MPa)，卧试(19.1 MPa); 4 封头制造工艺设计 4.1 左封头材料分析 Q345R是钢板中的一大类,,容器中板 根据2008年9月1日实施的《GB 713-2008锅炉和压力容器用钢板》的新分类，16Mng和16MnR、19Mng合并为Q345R。Q345R是普通低合金钢(化学成分如表4-1),是锅炉压力容器常用钢材，交货状态分:热轧或正火，属低合金钢。性能与Q345(16Mn)的(16mm钢板的屈服强度大于345Mpa)性能相近，抗拉强度为510-640之间(如表4-2)，伸长率大于21%，零度V型冲击功大于34J。Q345R工艺参考标准GB713-2008。 Q345R钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于低合金高强度钢板Q345(16Mn)钢，除抗拉强度、延伸率要求比Q345(16Mn)钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。 Q345R特点 Q345R钢板是屈服强度为265-345MPa级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于低合金高强度钢板Q345(16Mn)钢，除抗拉强度、延伸率要求比Q345(16Mn)钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。 表4-1 Q345R化学成分 牌号 化学元 素(质量 分数)/% 4 C Si Mn Cr V P S Alt 续表4-1 1.20-1.Q345R ?0.20 ?0.55 ?0.025 ?0.015 ?0.020 60 Als可以代替Alt，应不小于0.015% 表4-2 Q345R力学性能 180?弯曲钢板公称抗拉强度屈服强度冲击吸收试验 弯曲 伸长率A/% 温度/? 厚度/mm R/(N/?) R/(N/?) 能量KV2/J 直径 (b?35mm) 3-16 510-640 ?345 ?21 0 ?34 d=2a >16-36 500-630 ?325 ?21 0 ?34 d=3a >36-60 490-620 ?315 ?21 0 ?34 d=3a >60-100 490-620 ?305 ?20 0 ?34 d=3a >100-150 480-610 ?285 ?20 0 ?34 d=3a >150-200 470-600 ?265 ?20 0 ?34 d=3a 4.2 左封头结构分析 循环氢压缩机入口分液罐左半球形封头采用厚板冲压成形，结构为半球形，材料选择为与筒体相同的材料——Q345R。由于循环氢压缩机入口分液罐是在高温、高压、临氢及硫和硫化氢介质条件下使用的，因此决定了该设备在使用过程中将会出现:氢腐蚀、氢脆、高温高压硫化氢腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂等问题。 5 图4-1 左封头结构形式图 半球形封头是由半个球壳构成的，示意图见图4-1。受内压的球形封头的计算壁厚与球壳相同。虽然球形封头壁厚可较相同直径与压力的圆筒壳减薄一半。 作中，为了焊接方便以及降低边界处的边缘压力，半球形封头常和筒体取相同的厚度。 受外压的球形封头的厚度设计，计算步骤同椭圆形封头。 4.3 确定左封头的总体生产工艺过程(工艺流程) 封头的总生产工艺过程如表4-3所示 表4-3 左封头总体生产工艺过程 序号 工序名称 工序说明 原材料检验、打砂净化、超声波探伤、标志移植、气割下料、刨削拼板接缝1 准备 直边 2 车 预组合并在大型立车上夹紧，车削外圆边缘坡度; 刨床上精加工拼接焊缝坡口; 3 刨 坡口表面100%MT，JB/T4730.4中?级合格; 组对时在特制的装有预热装置的场地上进行。预热温度?200??检验，包括4 组对拼接 焊缝的PT、X光射线探伤以及焊缝及热影响区的硬度试验);打磨焊缝与母材 齐平。 5 热冲压 6 热处理，检正火+回火(带焊接试板) 测定成形后球壳各部位实测厚度?焊缝及热影响6 测、加工 区内外表面MT试板机械性能试验、精加工环向端面 7 车 在立车上加工人孔开孔与人孔法兰的焊接坡口，检验坡口合格 8 组对、焊接 与法兰孔锻件组对?焊条点焊固定(预热)?预热(?200?)焊接，焊接 9 组对 上封头与筒体组对焊接 4.4 封头制造准备 4.4.1钢板的检测和保存 钢板应逐张按JB/4730.3-2005进行100%UT检测，?级合格涂保护底漆,标记清楚材料种类，分类保存。 4.4.2 钢板的预处理 为了保证钢板有较好的加工性能，需对其进行适当的预处理。该加氢反应器在腐蚀介质的恶劣工作条件下运行，必须对其进行预处理，以形成均匀的金属保护膜，提高其耐腐蚀性能。处理方法有:净化处理，矫形，涂保护底漆等。 (1) 材料的净化 原材料在轧制以后以及运输和库存期间，表面常产生铁锈和氧化皮，粘上油污和泥土。经过划线、切割成型、焊接等工序后，工件表面会粘上铁渣，产生伤痕，焊缝及近缝区会产生氧化膜。这些污物的存在，讲影响设备制造质量，所以必须净化。在设备制造中净化主要有以下目的: ,清除焊缝两边缘的油污和铁锈物，以保证焊接质量。 ,为下道工序做准备，即是下道工序的工艺要求。 ,保持设备的耐腐蚀性。 常用的净化方法有:手工净化、机械净化、化学净化和火焰净化四种。 封头原坯料采用机械净化中的喷砂机除锈。喷砂是大面积去除铁锈和氧化膜的先进方法。它是利用高速喷出的压缩空气流带出来的高速运动的砂粒冲击工件表面而打落铁锈和氧化膜的方法。这种方法主要用于碳素钢和低合金钢的表面除锈。 (2) 矫形 设备制造所用的钢板、型钢、钢管等，在运输和存放过程中，会产生弯曲、波浪变形或者扭曲变形。这些变形直接影响了划线、切割、弯卷和装配等工序的尺寸精度，从而影响了设备的制造质量，有可能造成误差超差而成为废品，所以当材料的 7 变形超过允许范围时必须进行矫正处理。 矫正处理的实质是调整弯曲件“中性层”两侧的纤维长度。最后使全部纤维等长。调整过程中，可以中性层为准，使长者缩短，短者伸长，最后达到与中性层等长。如对弯曲的钢板和型钢施以适当的反向弯曲使之矫形。另外一种方法是以长者为主，把其余的纤维都拉长而达到矫形目的的拉伸法矫形。主要用于断面较小的管材和线材，如有色金属管拉直，但要注意其延伸率。 常用的矫正方法有手工矫形、机械矫形和火焰加热矫形三种。 4.4.3 划线 划线是在原材料或经初加工坯料上划出下料线、加工线、各种位置线和检查线等、划线工序通常包括对零件的展开计算，号料和打标记等一系列操作。 (1) 封头的展开计算 将零件的空间曲面展成平面称为展图，是划线的主要工作环节。 球形封头毛坯尺寸计算，根据面积法进行计算: 相关尺寸:内径d=3646mm; 厚度s=82mm =0mm 外径Da=3646+2?82=3810mm h 采用经验法进行计算 Do=KDm+2h ……(4-1)Do为包括了加工余量的展开直径;K为经验系数 Dm 中性层直径 h 封头的直边高 经查表，由球形封头a:b=1，所以K取1.42 展开直径D0=1.42*(3646+82)+2*0=5293.8mm 取D0=5400mm 所以，内径3646mm半球形封头整体展开尺寸为直径5293.8mm，厚度82mm，来料板宽2220mm，长度11100mm，故三张板可拼接成一个封头毛坯。 (2) 号料 将展开图正式画在钢板上的作业称为号料，号料时应注意以下问题: ? 划线余量 展开得到的尺寸称A，划线时还应考虑以后加工过程的加工余量，故划线尺寸展 A为 划 A=A+?+?+? ……(4-2) 划展割加收 式中?切割余量，与切割方法有关，一般为2-3mm; 割—— ?边缘加工余量，与加工方法有关，一般为5mm; 加—— 8 ?焊缝收缩量，与材料、焊接方法、工件长度、焊缝长度等有关。 收—— 边缘加工余量，加工厚度大于25mm时，边缘加工余量为5mm ;焊接变形量，取3mm;修边余量取12mm;钢板氧气切割加工余量为10mm;焊缝坡口间隙，取1mm 实际用料线尺寸=封头展开直径，焊接变形量-焊缝坡口间隙+修边余量 =5300+3-1+12=5314mm 切割下料尺寸=实际用料线尺寸+边缘加工余量+划线公差(近似取为6mm)=5314+5+6=5325mm ? 排样 样板或零件在钢材上如何排列对钢材的利用率影响很大，应尽可能紧凑的排列，充分利用钢板。由于钢板尺寸的限制，展开零件必须拼焊，公称直径大于2200mm， 拼焊缝不多于两条 因此，选择用三块板拼接成型。 图4-2 封头展开的拼接 小于等于Dg/4, Dg为胚料展开后的公称直径尺 e?3646/4=911 取850mm 采用三张板拼成一个封头毛坯，封头展开形式如图4-2。 划线完成后，为保证加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清等，在切割线、刨边线、开孔中心及装配线等处均匀打上冲眼，用油漆标明标号、产品工号和材料标记移植等，以指导切割，成型，组焊等后续工序的进行。 4.5 切割及边缘加工 9 按照所划的切割线从原材料上切割下零件毛坯，该工序称为切割，常用方法有机械切割(锯床、圆盘剪板机等)，热切割(氧气切割、等离子切割等)。 边缘加工:首先，按照划线切割余量，消除切割时边缘可能产生的加工硬化、裂纹、热影响区及其他切割缺陷;其次，根据图样规定，加工各种形式，尺寸的坡口，通常加工方法有手工加工，机械加工，热切割加工。 机械切割操作简单，成本低，但其生产效率低，切口精度差，而且不适合用于切割太厚、形状较复杂的钢板，它只适用于切割矩形或棒料。 等离子切割机的特点是切割速度快、切缝狭窄、切口平整、热影响区小、工件变形度低、操作简单，并且具有显著的节能效果。它是用于任何材料的切割，但是它的成本太高。 气割是用可燃气体与氧气混合燃烧的预热火焰，将金属加热到燃烧点，并在氧气射流中剧烈燃烧而将金属分开的加工方法。可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的。气割所用的可燃气体主要是乙炔、液化石油气和氢气等。 综合考虑，选择用气割对钢板毛培进行切割。 4.6 封头的拼接焊接 4.6.1焊接方法的选择 Q345R属于低合金钢，合金元素含量不超过5%，以提高钢的强度，同时保证其具有一定的塑性和韧性，其即可采用手工电弧焊也可采用埋弧电弧焊，由于埋弧自动焊具有熔敷率高，大溶深以及机械自动化操作的优点，适合于大型焊接结构的制造，广泛应用，多用于平焊和平角焊位置，电渣焊焊缝及热影响区过热，晶粒粗化，焊后要进行热处理。在生产中为了减少焊缝中的缺陷，提高生产效率和质量，降低成本，生产中主要采用焊条电弧焊和埋弧焊。此次焊接选测埋弧自动焊，焊剂 型号 pcr仪的中文说明书矿用离心泵型号大全阀门型号表示含义汽车蓄电池车型适配表汉川数控铣床 选择 HJ330 配用焊丝为 Mn-Mo，Mn-Si等焊丝。 4.6.2 焊接坡口形式 当压力容器板厚超过一定厚度是，为保证压力容器的焊缝全部焊透而无缺陷，应将钢板接头处开各种形状的坡口。这些坡口的尺寸和形状取决于被焊材料和采用的焊接方法。常用的对接接头形式:a.直边对接，用于不开坡口的单面焊或背面双面焊;b.单面V形坡口，用于单面焊或背面清根的双面焊;c.，用于手工电弧焊封底的埋弧自动焊或双面埋弧自动焊;d.对称X形坡口，用于双面手工电弧焊或埋弧自动焊;e.单面U形坡口，用于背面手工电弧焊封底的埋弧自动焊或正面手工氩弧 10 焊封底的埋弧自动焊;f.双U形坡口，用于双面埋弧自动焊或双面手工电弧焊;g.单面双V形坡口，用于手工电弧焊或手工氩弧焊封底的埋弧自动焊。由于封头厚度为95mm，故选对称双U形对接坡口 4.6.3 焊接工艺及焊后处理 拼接坡口及焊接顺序如图4-3所示，坡口加工使用龙门刨。为了防止焊接变形，应按图中顺序号1~4进行反翻身焊接。焊接顺序2时要挑焊根。 预热?200?，采用自动埋弧焊，焊丝US-511N、焊剂PF-200。 焊后及时消氢处理，300~350?,2h。100%UT、100%MT，一级合格。 封头内表面焊缝修磨与母材平齐，外表面修磨圆滑。 5(封头成型工艺 5.1 封头的基本加工方法 冲压成形(整体，分片) 旋压成形——椭圆，球形，大尺寸。 滚压成形——锥形 爆炸法——摸索阶段，安全问题。 根据工艺条件和应用范围此次成型采用冲压成型。 5.2 冷热冲压条件 按冲压前毛坯是否线预先加热分为冷冲压和热冲压，依据毛坯的厚度与毛坯料直径之比来选择冷，热冲压(如表5-1)。 表5-1封头冷，热冲压与相对厚度的关系 冲压状态 碳素钢，低合金钢 合金钢，不锈钢 冷冲压 δ/Do?100,0.5 δ/Do?100,0.7 热冲压 δ/Do?100?0.5 δ/Do?100?0.7 82/5400? 100=1.5 ? 0.5，所以选择热冲压。 5.3 毛坯热冲压的加热过程 冲压前，把板坯加热至始锻温度，放在压力机上冲压，到终锻温度时停止冲压，封头毛坯加工热冲压曲线(如图5-1所示)。取加热温度:950+ 20? 终压额度:?850?，冲压后的热处理温度:870-900?。 11 图5-1 热冲压加热示意图 5.4 压边条件的计算: 采用压边圈是毛坯料只能在压边圈与下模之间滑动，可以防止折皱的产生，而且在有压边圈产生的摩擦力作用下，增加了经向拉应力，也有利于防止封头鼓包的尝试。因此，确定在什么条件下需要采用压边圈是关系到封头质量好坏的重要因素采 用压边圈的条件主要决定与Do，Dn，与δ的关系条件如下公式 : ( (DO-Dn)/ δ?18-20 ……(5-1) 封头冲压后一般最大减薄量为14,15%，所以为保证冲压后封头的尺寸有: (1—15%)?δ=96.5 有δ=96.5mm 所以取封头毛胚厚度为96.5mm 当D0,2000,4000mm时: (D0,Dn),δ ? 18 (D0,Dn),δ = ( 5400-3646 )/96.5=18.2 >18 故需采用压边圈 5.5 冲压过程 ?装料 将封头毛坯对中放在下模上; ?压边圈压紧坯料 开动水压机，液压缸推动上模、压边圈向下移动; 压边圈首先与毛坯接触并压紧坯料。 ?弯曲、胀形 当凸模下降与料坯接触时，下模弯角处料坯开始弯曲，凸模底部少量料坯承受全部变形力，并开始产生胀形。 12 ?胀形、拉伸 随着胀形变形区的扩大，冲压力增大，同时法兰部分料坯开始流动，产生料拉伸变形。 ?成型 毛坯完全通过下模后，封头成型; ?脱模 上模上移，打料杆将包在上模上的封头脱下。 6. 设备选用及模具设计 6.1 计算冲压力 计算冲压力时影响因素较多，且冲压过程是变化的较复杂，目前计算冲压力常用下面公式: 经验公式 P,C Kπ(D0,Dm)δσtb ……(6-1) σtb=345MPa C—压边力影响系数，无压边力C=1，有压边力C=1.2; K—封头形状影响系数，球形封头K=1.4-1.6; D0—封头外径，mm Dw—筒节外径，mm C=1.2，球形封头取K=1.5,查《化工设备用钢》表9-19，封头材料 Q345R，厚度82mm,750?时抗拉强度?为590MPa P=CK? (D0-Dw)S?=1.2?1.5?3.14?【5400-(3646+82)】?82?590=442.4t 封头的冲压成型通常是在50-8000t水压机或油压机上进行，此处选择442.4t的水压机。 6.2 模具设计 6.2.1 上模(冲头)其结构及主要设计参数 ?上模直径Dsm 热冲:Dsm,Dn(1，Ψ) ……(6-2) 材料收缩率Ψ,α??t?100,;(一般取经验值) ……(6-3) ?t——冲压结束温度与室温之差 当Dn>2000时，Ψ%取0.8,0.9，低合金钢α=14.7*10,16 Dsm=3646?(1+0.89%)=3609-3678.4mm ?上模曲面部分高度 Hsm=hn(1+φ)=h2(1+φ)=1823(1?0.9%)=1804-1839 mm 13 ?上模直边高度H0 H1封头高度修边余量，一般为15-40mm,取H1=20 mm — H2卸料板厚度，一般为40-80mm，取H2=50 mm — H3保险余量，一般为40-100mm，取H3=50mm — 所以，H= h1+ H1+ H2+ H3=0+20+50+50=120 mm 6.2.2 下模(冲环)其结构及主要设计参数 ? 上下模间隙a,附加值z热冲压时，z=(0.1-0.2)S=0.18?82=12.3 mm，球形—— 封头取较大值。 a=S+ z=82+12.3=94.3 mm ……(6-4) ?下模内径Dxm Dxm= Dsm+2a+ Sm ……(6-5) Sm下模制造公差，取Sm=2 mm —— Dxm=(3609-3678.4)+2?94.3+2=(3799.6-3869)mm ?下模圆角半径r 根据经验选取，采用压边圈时，r=(2-3)S(mm)=2?82=164 mm ?下模直边高度h1 h1=(40-70)mm，取h1=50 mm ?下模总高度h h=(100-250)mm，取h=200 mm ?下模外径D1 D1= Dxm+(200-400)mm=(3999.6-4269)mm ?下模座 外径D应大于毛坯直径D0，(5400 mm)，高度H= h+(60-100)mm 下口内径D2应比与之配套的最大壁厚封头的下模内径Dxm大(5-10)mm 6.2.3 压边圈结构及设计参数 、 主要尺寸如下:内径Dn= Dxm+(50-80)(mm)=(3849.6-3949)mm 、、、厚度S=70-120 mm，取S=80 mm，外径Dw=D(下模座外径)，5400mm 14 7.封头成形后热处理及其检测 7.1 热处理 热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。 整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。 钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随工件体积的膨胀,工件各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。不锈钢封头组织应力变化的最终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力相反。组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度,形状，材料的化学成分等因素有关。只不过热应力在组织转变以前就已经产生了不锈钢封头，而组织应力则是在组织转变过程中产生的,在整个冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果,就是工件中实际存在的应力。这两种应力综合作用的结果是十分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加,两个应力应有一个占主导因素,热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉,表面受压。组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。 7.2净化处理 采用喷丸喷砂等工艺对热处理完的封头进行处理为后续检测做准备 7.3 无损检测 封头是主要受压元件应进行100%探伤，即100%RT,100%UT检测。 对该整体冲压成形的半球形封头对接焊缝可进行局部射线或超声检测。 8(封头开孔边缘余量的切割 为了连接法兰，在封头上要开孔，这些孔可以先划好线然后用气割切出。首先在封头上找孔中心，划好中心线并用色漆写上中心线编号，按图纸画出接管的孔，在 15 中心和圆周上打冲印，然后切出孔，同时切出焊接坡口。取其孔径为200m，直径在150-300 mm之间，偏差为-0.5-2.0mm;开孔可以用手工气割或机械化气割。 用封头切割机来切割封头的边缘余量，工作过程如下:封头置于转盘上并随之转动;机架上装有割枪固定设备，装有弹簧使滚轮紧靠在封头外侧，以控制割嘴与封头之间间隙不会随封头椭圆变化而影响切割。 放置封头时，一定要注意放正，让转盘的回转轴尽量和封头的回转轴重合，割前应按照封头的规格、直边尺寸划好切割线，并检查保证割距在整个圆周上正冲切割线。 9. 封头与法兰的焊接 封头与法兰孔的焊接工艺如表9-1所示 表9-1 法兰孔焊接工艺 焊接过程 检验要求 清理坡口及坡口检查 100%MT JB/T4730-2005 1 I级 2 预热、组对、点焊 3 外口SAW焊满 目测、外观 里口碳弧气刨清根、打磨; 100%MT JB/T4730-2005 I4 级 5 里口SMAW焊满 100%RT JB/T4730-2005 消氢处理300~350?/2h ?级 6 100%UT JB/T4730-2005 I 级 100%MT JB/T4730-2005 I焊缝表面平滑过渡，焊缝余高0~0.5mm. 7 级 100%UT JB/T4730-2005 I随整体热处理 级 8 100%MT JB/T4730-2005 I 级 9 测硬度(母材、焊缝、热影响区各一组) HV10?240 100%MT JB/T4730-2005 I水压试验后 10 级 烘烤保温速度 焊接规格电流 电压 层次 焊材牌号 温(cm/min时间方法 mm (A) (V) ) 度? h SMA J 427 φ4 160~180 22~25 350 2 W SAW HJ350 φ4 500~600 30~34 预热温度?200? 16 封头与法兰的焊接示意图如图9-1所示 图9-1 法兰与封头的焊接示意图 10.筒体与封头的焊接 10.1筒体与封头的焊接工艺如表10-1 表10-1 筒体与封头的焊接 焊接过程 检验要求 1 坡口表面检查 100%MT JB/T4730-2005 I级 2 清理坡口、组对、预热，点焊 检查 外口SMAW封底+埋弧自动焊焊接并磨平， 3 (CMA-96MB/US-511N/PF-200) 4 里口清根、打磨 100%MT JB/T4730-2005 I级 5 里口SMAW焊满， 及时消氢处理，300~350?/2h 100%UT JB/T4730-2005 I级 6 100%MT JB/T4730-2005 I级 7 焊后热处理650-680?/3.5h 层规格速度 烘烤温保温时焊接方法 焊材牌号 电流(A) 电压(V) 次 mm (cm/min) 度? 间h 17 SMAW J427 φ4 160~210 23~24 350 2 SAW HJ350 φ4 700-750 30~34 350 2 10.2. 清理坡口及坡口检查 焊接前清理焊道两侧20mm范围内氧化物，油，锈等污物。 10.3 预热处理 焊前采用履带式电热带对整条焊缝进行预热，预热宽度为坡口两侧各不小于200mm范围。履带放置在外侧焊缝处，内侧用岩棉进行保温。预热过程随时用远红外测温仪测温，保证预热温度的均匀性，温度升至200摄氏度后断电进行焊接。 10.4焊接方法 首先采用手工电弧焊进行点焊，然后采用埋弧自动焊分层焊接，焊接参数严格执行焊接工艺评定结果，并严格控制焊接热输入，每条焊缝要一次焊完，中间不得停留，并严格控制道间温度不低于200摄氏度，否则应重新进行加热。 10.5封头与筒体的组焊 封头与筒体的组合焊缝如图10-1所示。与筒节之间组对焊接顺序、焊接材料、工艺参数，检测方法等基本相同。其焊接顺序也是:1-2-3-4-5-6 手工电弧焊选用牌号J427 型号E4315 的焊条，焊条直径Ф4 焊接电流 160-210A 直流焊接 图10-1筒体封头焊接顺序 埋弧自动焊选用焊剂型号HJ350 焊丝Mn-Mo型 焊丝直径Ф4 焊接电流 18 700-750A 10.6 消氢处理 焊缝焊完后立即进行(250-300)摄氏度×2h的消氢处理，以降低扩散氢含量，并促使焊缝晶界的有害杂质进一步弥散，减少因S，P杂质偏析而导致的裂纹，同时降低焊接接头硬度，提高焊接接头的冲击韧度，避免延迟裂纹的产生。 10.7 焊后热处理 焊后热处理，是对压力容器进行整体或局部均匀加热至金属材料相变点以下，保 图10-2整体热处理曲线 2所示。 持一定的时间，然后均匀冷却的过程整体热处理曲线如图10- 10.7.1目的 ?松弛焊接残余应力 ?稳定结构形状和尺 ?改善母材、焊接接头和结构件的性能 ?有利于氢等有害气体扩逸出等。 10.7.2热处理方法 炉内整体热处理 特点:温度均匀，易于控制;应力消除和性能改善最有效但投资大。 10.8 焊缝的检验 10.8.1 焊缝外观检查 ,焊缝余高:封头全部A、B类焊缝均采用埋弧自动焊,根据封头壁厚为82mm;内、外焊缝的熔深基本相同,要求焊缝余高?4mm。 19 ,焊缝表面缺陷:焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷,并不允许有焊渣和飞溅物。 ,焊缝的几何形状: C、D类焊缝应有圆滑过渡至母材的几何形状。 10.8.2 焊缝的无损探伤 封头与筒体拼接处为A类焊缝应进行100%射线检测或超声波检测。 11 总结 此次课程设计，我自己受益匪浅，熟悉了压力容器设计制造的总的大体流程，首先要了解所要设计的压力容器，知道它的用途及使用厂家提出的要求等，其次要进行强度计算，然后确定重要结构的结构参数，然后是制造工艺，检测方法的选择，最后是压力试验及调试。第二、进一步了解了压力容器的国家标准，如《GB150》、《GB151》。第三、了解了企业里的一些状况，对我的求职就业有很大的帮助。 参考文献 [1]《过程设备制造工艺》——王文友等 编 中国石化出版社 2009-6-1 [2]《过程装备与制造检测》-—邹广华，刘强 编著 化学工业出版社 2011-1-23 [3]《过程设备安全管理与检测》—戴光，李伟等主编 化学工业出版社 2005-4-1 [4] GB150--199压力容器安全监测规程 GB150---1998 [5]《焊接连续凌雀转变图》——-王宗杰编 化学工业出版社 2005-7 20