焊接结构课程设计

焊接结构课程设计
焊接结构课程设计

1 前言

本设计是针对《焊接结构学》这门课程所安排的一次课程设计,是对这门课程的一次总结,要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。

设计基本思路:本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素,结合给定的工艺参数,机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序,分别对压力容器的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准,设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件,也有一些设备没有相应标准,则选择合适的非标设备。

各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准,这样让设计有章可循,并考虑到结构方面的要求,合理地进行设计。

2 总体结构分析及计算

2.1 设计计算

2.1.1 筒体及封头的几何尺寸确定

查椭圆形封头标准(JB/T4737-95),初步取DN=1100mm,则与之相对应的椭圆形封头的尺寸如下图:

表2.1 椭圆封头标准

公称直径DN 曲面高度h1 直边高度h2 容积V/m3 1100 275 25 0.1980 假设该容器为圆柱体,则V=π/4*D2*L,得

L=4V/πD2=4×2.5/3.4×1.12=2.63m.

验证:V实际=(L-2h1-h2)*π/4*D2+2×0.1980

=(2.63-0.6)×π/4×1.12+2×0.1980=2.325m2

V实际<V,故不符合要求。

由于封头参数是查询标准的,故

V-2×0.1980=(L-2h1-h2)*π/4*D2

式中:V=2.5,h1=275mm,h2=25mm,D=1100mm.计算得到,

L=2.814m,圆整L=2.9m.

此时计算容积V=2.58 m3

误差分析:w=(2.58-2.5)/2.5×100%=3.2%<5%,在误差允许的范围之内。

2.1.2 筒体壁厚计算

查 《压力容器材料使用手册-碳钢及合金钢》得16MnR 的密度为7.85t/m 3,熔点为1430℃,许用应力[]t

σ列于下表:

表2.2 16MnR 许用应力

钢号

板厚/㎜

在下列温度(℃)下的许用应力/ Mpa

≤20

100 150 200 250 300 16MnR

6~16 170 170 170 170 156 144 16~36

163 163 163 159 147 134 36~60 157 157 157 150 138 125 >60~100

153

153

150

141

128

116

圆筒的计算压力为 3 Mpa,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头,取焊接接头系数为 1.00,全部无损探伤。取许用应力为170Mpa 。

壁厚:

[]792.93

117021100

32D =-???=

-=

c

t

i

c p p φσδ㎜

钢板厚度负偏差25.0C 1=,查材料腐蚀手册得双面腐蚀取腐蚀裕量1C 2=㎜。 所以设计厚度为:

042.1112=++=C C d δδ㎜

圆整后取名义厚度12㎜。 2.1.3 封头壁厚计算 标准椭圆形封头a:b=2:1

封头计算公式 :

[]c

t

i

c p p 5.02D -=

φσδ

计算得δ=9.792mm ,钢板厚度负偏差25.0C 1=。 所以设计厚度为:

999.91=++=C d δδ㎜

圆整后所以设计厚度为:δ=10mm. 可见封头厚度近似等于筒体厚度。 2.1.4 压力试验 水压试验

进行水压试验的目的,主要是在已知的壁厚以及试验压力的情况下,所求得的应力是否在材料的许用应力范围之内,则有:

δ

圆筒

=

φ)(2)]

([C S C S D P i r --+;

δ封头=

φ

)(2)]

(5.0[C S C S Y D P i r --+

式中,r P 为实验压力,Pr=1.2P 设=1.2?2.5=3;则有:

δ

圆筒

=

[]MPa 1.228)

25.211(2)25.211(11006.3

=-?-+?

δ

封头

=

[]MPa 98.203)

25.011(2)25.010(5.0110016.3

=-?-?+??

由此可见水压试验验证时,所求的应力均小于0.9s δ,水压试验符合要求,设计合乎标准。

由以上分析计算可知,设计的基本几何参数如下:(单位:mm )

筒体壁厚

筒体直径

筒体长度

封头壁厚

封头直径

曲边高度

直边高度

11 1100 2300 11 1100 275 25 2.2 附件选择

2.2.1人孔选择

人孔的作用:为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷。

人孔的结构:既有承受压力的筒节、端盖、法兰、密封垫片、紧固件等受压元件,也有安置与启闭端盖所需要的轴、销、耳、把手等非受压件。

人孔类型:从是否承压来看有常压人孔和承压人孔。从人孔所用法兰类型来看,承压人孔有板式平焊法兰人孔、带颈平焊法兰人孔和带颈对焊法兰人孔,在人孔法兰与人孔盖之间的密封面,根据人孔承压的高低、介质的性质,可以采用突面、凹凸面、榫槽面或环连接面。从人孔盖的开启方式及开启后人孔盖的所处位置看,人孔又可分为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔三种。

人孔标准HG21524-95规定PN≥1.0Mpa时只能用带颈平焊法兰人孔或带颈对焊法兰人孔。

容器上开设人孔规定当Di>1000时至少设一个人孔,压力容器上的开孔最好是圆形的,人孔公称直径最小尺寸为φ400㎜。

综合考虑选择水平吊盖带颈对焊法兰人孔(HG21524-95),公称压力PN2.5、公称直径DN450、H1=250、RF型密封面、采用Ⅵ类20R材料、垫片采用外环材料为低碳钢、金属带为0Cr19Ni9、非金属带为柔性石墨、C型缠绕垫。标记为:人孔RFⅥ(W·C-1220)450-2.5HG21524-95总质量为256kg.法兰标准号为HGJ50~53-91,垫片标准号为HGJ69~72-91,法兰盖标准HGJ61~65-91材料为20R,螺柱螺母标准HGJ75-91螺柱材料40Cr螺母材料45,吊环转臂和材料Q235-A·F,垫圈标准为GB95-85材料100HV,螺母标准GB41-86,吊钩和环材料Q235-A·F,无缝钢管材料为20,支承板材料为20R。

尺寸表如下

表2.3 人孔标准尺寸表

密封面型式PN/

Mpa

DN dw×s d D D1 H1 H2

总质量

kg

突面 2.5 450 480×12 456 670 600 250 126

256

人孔补强的计算

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。

补强圈补强是使用最为广泛的结构形式,它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、安全、可靠等优点。在一般用途、条件不苛刻的条件下,可采用补强圈补强形式。但必须满足规定的条件。

压力容器开孔补强的计算方法有多种,为了计算方便,采用等面积补强法,即壳体截面因开孔被削弱的承载面积,必须由补强材料予以等面积的补偿。当补强材料与被削弱壳体的材料相同时,则补强面积等于削弱的面积。补强材料采用16MnR 。 1、内压容器开孔后所需的补强面积

()r et f d -+=12A δδδ

式中 开孔直径:

5.45825.124562=?+=+=C d d i ㎜;

强度削弱系数:

[][]82.0163/133===t

t

n

r

f σσ

壳体开孔处的计算厚度11=δ㎜ 接管有效厚度:

75.1025.112=-=-=C nt et δδ㎜

则 ()

5.5043163

133

175.10112115.458A =-???+?=㎜2 2、有效补强面积即已有的加强面积

壳体开孔后,在有效补强范围内,可作为补强的截面积(包括来自壳体、接管、焊

缝金属、补强元件)

321A A A A e ++= (4.2)

筒体上多余金属面积:

()()()()r e et e f ----=12d -B A 1δδδδδ

有效补强宽度 B=2d

筒体的有效厚度 75.925.111=-=e δ㎜ 所以

()()()

9.527163

1331792.91175.102792.9115.4581=-?-??--?=A ㎜2

人孔接管上多余的面积:

()()r et r t et f C h f h 221222A -+-=δδδ

外侧有效高度:

17.745.458121=?==d h nt δ㎜

内侧有效高度即实际内伸高度 02=h 接管计算厚度:

[]()34.53

113321248032=-??-?=

-=

c

t

n i

c t p

d p φσδ㎜ 所以

()06.658163

13334.575.105.4581222=?-???=A ㎜2

焊缝金属截面积:

14412122

1

2A 3=???

=㎜2 则 96.137414406.6589.527A 321=++=++=A A A e ㎜2

比较的 e A A >

满足以下条件的可选用补强圈补强:刚材的标准常温抗拉强度540≤b σMpa ;补强圈厚度应小于或等于壳体壁厚的1.5倍;壳体名义厚度38≤n δ㎜;设计压力Mpa 4<;设计温度350≤℃。可知本设计满足要求,则采用补强圈补强。

所需补强圈的面积为:

54.365996.13745.50344=-=-=e A A A ㎜2

补强圈的结构及尺寸:为检验焊缝的紧密型,补强圈上钻M10的螺孔一个,以通入压缩空气检验焊缝质量。按照根据焊接接头分类,接管、人孔等与壳体连接的接头,补强圈与壳体连接的接头取D 类焊缝。根据补强圈焊缝要求,并查得结构图为带补强圈焊缝T 型接头,补强圈坡口取B 型(查《化工容器及设备简明设计手册》)。查标准HG 21506-92 得补强圈外径760D 0=,内径()5~3D 0+=d i 则取485㎜。

计算补强圈厚度:

47.8485

25.45854

.36594=-?=-=

i c D B A δ㎜ (4.5) 查标准补强圈厚度取10㎜,计算的补强圈厚度也满足补强圈补强的条件。 查得对应补强圈质量为21.2㎏。 2.2.2 进出料接管的选择

材料:容器接管一般应采用无缝钢管,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45度,可避免物料沿设备内壁流动,减少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。一般情况下,管壁厚不宜小于壳体壁厚的一半,否则,应采用厚壁管或整体锻件,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:当壳体上的开孔满足下述全部要求时,可不另行补强。(1)设计压力小于或等于2.5Mpa。

(2)两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。

(3)接管公称外径小于或等于89㎜。

(4)接管最小壁厚满足以下要求。

表2.4 接管最小壁厚要求

接管公称直径/mm

57

65 76 89

最小壁厚/mm 5.0 6.0

因此热轧无缝钢管的尺寸为φ89×12㎜。钢管理论重量为22.79㎏/m。取接管伸出长度为150㎜。

管法兰的选择:根据平焊法兰适用的压力范围较低(PN<4.0Mpa),选择突面板式平焊管法兰,标记为:HG20592-1997法兰RF(A)80-2.5,其中D=190,管法兰材料钢号(标准号):20(GB711)。根据(欧洲体系)钢制管法兰、垫片、垫片、紧固件选配表(HG20614-1997)选择:垫片型式为石棉橡胶板垫片(尚无标准号),密封面型式为突面,密封面表面为密纹水线,紧固件型式为六角螺栓双头螺柱全螺纹螺柱。

在离筒体底以上250㎜处安装容器出料管,容器内的管以弯管靠近容器底,这种方式用于卧式容器。出料口的基本尺寸以及法兰与进料口相同。

进出料接管满足不另行补强的要求所以不再另行补强。

2.2.3 液面计的设计

液面计的种类很多,常用的有玻璃板液面计和玻璃板液面计。它们都是外购的标准件,只需要选用。玻璃板液面计有三种:透光式玻璃板液面计、反射式玻璃板液面计、视镜式玻璃板液面计。

根据选用表选用:选用反射式玻璃板液面计,标准号HG21590-95,法兰形式及其代号C型(长颈对焊突面管法兰HG20617-97),液面计型号R型公称压力PN4.0,使用

温度0~250℃,液面计的主题材料代号:锻钢(16Mn),结构形式及其代号:普通型(无代号),公称长度为550mm,排污口结构:V(排污口配阀门)。

液面计标记为:液面计CR4.0-Ⅰ-550V

根据筒体公称直径1100㎜选择两个同样的液面计,单个质量为30㎏左右。

液面计接管:无缝钢管GB8163-87热轧钢管,尺寸为φ89×12㎜。

2.2.4安全阀的选择

安装位置:在离右封头切线处600mm处安装一安全阀。

由操作压力决定安全阀的公称压力,由操作温度决定安全阀的使用温度范围,所以由本设计的温度、压力、介质等基本参数可以查得标准型号A21H-40,公称通径DN取20㎜,质量约为80㎏。与安全阀和接管连接的法兰选择突面板式平焊管法兰HG20592-1997法兰RF(A)80-2.5,与壳体连接的接管为无缝钢管GB8163-87热轧钢管,尺寸为φ89×12㎜。

2.2.5排污管的选择

安装位置:在离右鞍座的左侧500mm处安装一个排污管。

选择无缝钢管GB8163-87热轧钢为材料的排污管焊接在容器底部,尺寸为φ89×12㎜。

管端法兰:突面板式平焊管法兰HG20592-1997法兰RF(A)80-2.5,法兰一端连接排污阀(截止阀),型号J41H-40,取公称通径为80㎜,对应质量为44.4㎏。

排污阀的结构是利用装在阀杆下面的阀盘与阀体的突缘部分相配合,一控制阀的启闭。结构较闸阀简单,制造、维修方便。可以调节流量,应用广泛。

2.2.6 鞍座的选择

1、鞍座结构和材料的选取

卧式容器的支座有三种形式:鞍座、圈座、和支腿,常见的卧式容器和大型卧式储罐、换热器等多采用鞍座,它是应用得最为广泛的一种卧式容器支座。置于支座上的卧式容器,其情况和梁相似,有材料力学分析可知,梁弯曲产生的应力与支点的数目和位

置有关。当尺寸和载荷一定时多支点在梁内产生的应力较小,因此支座数目似乎应该多些好。但对于大型卧式容器而言,当采用多支座时,如果各支座的水平高度有差异或地基沉陷不均匀,或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不同,是支座反力难以为个支点平均分摊,导致课题应力增大,因而体现不出多制作的优点,故一般情况采用双支座。 采用双支座时选取的原则如下:

(1)双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁,由材料力学知,当外伸长度A=0.207L 时,跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等,所以一般近似取.2L 0A ≤,其中L 取两封头切线间距离,A 为鞍座中心线至封头切线间距离。 (2)当鞍座邻近封头时,则封头对支座处筒体有加强刚性的作用。为了充分利用这一加强效应,在满足.2L 0A ≤下应尽量使0.5R 0A ≤.

此外,卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩,因此容器两端的支座不能都固定在基础上,必须有一端能在基础上滑动,以避免产生过大的附加应力。通常的做法是将一个支座上的地脚螺栓孔做成长圆形,并且螺母不上紧,使其成为活动支座,而另一支座仍为固定支座。所以本设计就采用这种支座结构。根据设备的公称直径和容器的重量参照鞍座标准JB/T4712-1992选取鞍座结构及尺寸。鞍座的材料(除加强垫板除外)为Q235-A·F ,加强垫板的材料应与设备壳体材料相同为16MnR 。 2、容器载荷计算

筒体的质量1m :,筒体长度加上封头的直边长度为2.3m+0.025×2m=2.35m,16MnR 的密度为7.85t/m 3

,则1m =7.85×2.35×π×1.1×11kg=701kg 。

封头的质量2m :根据封头的名义厚度查得2:1标准椭圆形封头理论质量为112.69kg 。 水压试验时水的质量3m :由常用压力容器手册查得公称直径1100mm 厚10mm 的标准椭圆封头的容积为0.19803m ,则容器容积为:

58.2D *D )h2-2h1-L 4

1980.02V V V =+?=+=(筒体封头π

3m

(4.6)

水重 3m =2.58×1000=2580㎏。

附件的质量4m :人孔重256kg,人孔补强重21.2kg,进出料管约100kg,两个液面计共60kg,安全阀80kg,排污阀44.4kg,再加上与阀门相接的接管重量,附件总质量约为600kg.

所以设备总质量为4106.4kg.即41.064kN 。 3、鞍座选取标准

查得公称直径为1100mm 的容器选择轻型(A),120°包角、焊制、六筋、带垫板,高度为200mm 的鞍座,允许载荷Q:145kN>41.064kN,为使封头对鞍座处的圆筒起加强作用,可取m .5R 0A ≤,则选A=250mm 。左鞍座标记为JB/T4712-1992 鞍座 A1100-F.右鞍座标记为JB/T4712-1992 鞍座 A1100-S.

具体尺寸如下表:

表2-5 鞍座标准尺寸表

公称直径DN 底板

腹板

筋板

L1 b1 δ1

δ2

L3 b2 b3 δ3

1100 880 170

10

6 185 140

180

6

鞍座高度h 垫板 螺栓连接间距

弧长 b4 δ4

e

660 250

1290

270

6

40

其鞍座如图所示:

4、鞍座强度校核 鞍座腹板的水平分力:

F K F 9S =

查得鞍座包角120°对应系数 204.0K 9= 支座反力:

kN mg

532.202

F ==

鞍座腹板有效界面内的水平方向平拉应力:

re

r b b δσ+=

0S S

9H F

-S H 计算高度,取鞍座实际高度和3

m

R 两者中的较小值,mm

-0b 鞍座腹板厚度,mm

-r b 鞍座腹板有效宽度,取垫板宽度4b 与圆筒体的有效宽度e m R b b δ56.12+=两

者中的较小值,mm

-re δ鞍座垫板有效厚度,10mm 则 Mpa b b re r 815.36

1831000

532.20204.0H F 0S s 9=???=+=

δσ

应力校核:鞍座材料Q235-A·F 的许用应力[]Mpa sa 125=σ,则

[]pa sa M 333.833

2

=σ []sa σσ3

2

9≤

3 材料选用与焊接性分析

3.1 材料选用

压力容器用钢作为一种受压部件的结构材料,必须在承受压力时具有足够的稳定性,也就是说具有足够的力学性能,包括抗拉强度、塑性、韧性。其次,钢材应具有良好的冷成型加工和热成型加工性能。第三,压力容器用钢应具有良好的焊接性。第四,压力容器用钢还具有适应各种热处理的特性。其基本性能包括对强度性能、塑性、冲击韧度、变形性能、耐蚀性的要求。

在低合金高强钢中,用得最多的是16MnR。16MnR是普通低合金钢,是锅炉压力容器的专用钢,强度较高,塑性韧性较好。根据筒体强度校核,所选筒体材料的许用应力>137.5Mpa,根据下表2-1列出的16MnR在不同难后以及不同温度区间的许用应力值,选择16MnR作为此次设计的制造筒体和封头材料。

表3-1 16MnR在不同班后不同温度下的许用应力钢号板厚/㎜

在下列温度(℃)下的许用应力/ Mpa

≤20100 150 200 250 300

16MnR 6~16 170 170 170 170 156 144 16~36 163 163 163 159 147 134 36~60 157 157 157 150 138 125 >60~

100

153 153 150 141 128 116

16MnR的化学成分如下表2-2所示:

表3-2 16MnR的标准化学成分牌号化学成分(质量分数%)

C Mn Si P S

16MnR ≤0.20 1.20—1.60 0.20—0.55 ≤0.035≤0.030 3.2 材料的焊接性分析

16MnR的C当量CE=w(C)+1/6w(Mn)(%)<0.4%,一般认为CE≤0.4%时,在焊接过程中基本无淬硬倾向,冷裂纹敏感小。

16MnR由于含碳量低,而含Mn量较高,因此w(Mn)/w(S)能达到要求,具有较好的抗热裂纹性能。

钢中的Cr,Mo元素及含量对消除应力裂纹(SR)的产生影响很大,由于16MnR 中的含Cr,Mo元素很小,故消除应力裂纹倾向很小。

4 焊材与焊接方法分析

查阅《钢制压力容器焊接工艺》第2版力容器制造中常用的碳钢焊条的熔敷金属标准化学成分和力学性能,,酸性J422碳钢焊条只能用于压力容器的非受压件的焊接,如鞍座和支撑的结构件。受压部件的主焊缝,包括接管焊缝和加强圈必须采用低氢型焊条,如J506,J506H,J507,J507H等。对于厚壁高压容器壳体的焊接,最好采用J507H。

由于压力容器壳体的形状,主要的焊接方法应该选为手工电弧焊和埋弧焊。查阅《钢制压力容器焊接工艺》第2版107页常用压力容器焊接材料选用表,选择焊接材料如下表3-1所示:

表4-1 常用压力容器焊接材料选用表

适用钢号焊条电弧焊埋弧焊

16MnR

型号牌号型号牌号E5016 J506 H08MnA HJ431 E5015 J507 SJ301

焊接方法选择:根据16MnR的抗拉强度=490Mpa和屈服点=325Mpa选择E50系列(强度要求:≥490Mpa;≥400Mpa)的焊条,型号为E5015,是铁粉钛型药皮(药皮成分:氧化钛30%,加铁粉),适用于全位置焊接,熔敷效率较高,脱渣性较好,焊缝表面光滑,焊波整齐,能焊接一般的碳钢结构。

5 焊接生产的备料工艺

5.1 钢材的预处理

钢材的预处理是对钢板、型钢、管子等材料在画线下料之前进行矫正及清理、表面防护等表面处理工作的总称。预处理的目的是为后序加工做好准备。

5.1.1 钢材的矫正

矫正是使材料在加工之前保持一种力学性能良好、有利于零件加工的平直状态。钢材的矫正是钢材进行加工并保证加工质量的前提和基础。钢材的矫正方法分为手工矫正、机械矫正、火焰矫正和高频热点矫正四种。本容器结构所选用的钢材厚度是52mm,属于厚板,所以选用机械矫正的方法矫正。

5.1.2 钢材的表面清理

钢材的表面清理,就是清除钢材和零件表面上的锈、油污和氧化物等的一道工序。为防止零件加工过程中再一次被污染,有些零件在表面清理后还要喷保护底漆。常用的表面清理方法有机械除锈法、化学除锈法和火焰除锈法。本容器选用机械除锈法进行清理。

5.2 画线、放样与下料

5.2.1 画线

画线是根据设计图纸上图形和尺寸,准确的按1:1的比例在待下料的零件表面上画出加工界限的过程。画线的作用是确定零件各加工表面的加工位置和余量,使零件加工时有明确的标志;还可以检查零件毛坯是否正确;对于有些误差不大,但仍属不合格的毛坯,可以通过借料得到挽救。画线的精度一般要求在0.25~0.5mm范围内。

5.2.2 放样

放样又叫落样或放大样。它是根据工作图的要求,用1:1的比例,按正投影原理,把构件画在样台或平板上,画出图样。此图叫做实样图,又叫放样图。画放样图的过程

叫做放样。对于不同行业,如机械、锅炉、船舶、车辆、化工、冶金、飞机制造等,其放样工艺各具特色,但就其基本程序而言,却大体相同。 5.2.3 下料

下料就是用各种方法将毛坯或工件从原材料上分离下来的工序。一般把下料分为手工下料和机械下料。常用的下料方法主要有:剪切、气割、冲裁、锯割、砂轮切割、克切等。 1、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:

()L D L D L i m ?+=?-=-S ππ L=πDN -△L 式中:L :筒节展开式,mm D :-筒节外径,mm △L :钢板伸长量,mm

通常 △L=(0.10~0.12)πDN δ/(DN-2δ)=3.52mm

所以将数据带入公式可得:L=3.14?5500-18=17252mm≈3.52m

由于单个筒节是由两个半圆筒焊接而成的,因此筒节下料单个钢板的长度为:1760mm , 取钢材宽度为1150mm ,所以其具体尺寸为(长?宽?高)1760?1100?11mm 。筒节钢板的下料选择机械剪切下料。常用的机械剪切下料多采用圆板剪和龙门剪板机,而以龙门剪板机的应用最为广泛,通常只能做直线剪切。本次选择的剪板机的型号为:Q11—50 x3200型。 2、 封头的下料 封头由一些厂家制造。

5.3 弯曲与成形

将坯料弯成所需形状的加工方法为弯曲成形,简称弯形。弯形根据坯料温度可分为冷弯和热弯;根据弯形的方法分为手工弯形和机械弯形。在焊接结构制造中,80%~90%的金属材料需进行弯曲与成形加工,例如:压力容器、各种石油塔、罐、球形封头及锅炉的锅筒和管子等。

5.3.1 筒体的卷制成形

圆筒形和圆锥形构件,都是采用不同厚度的钢板卷制而成。卷制成形通常在三辊筒或四辊筒卷板机上进行的,实际上是一种弯曲工艺。卷筒可以分为热卷和冷卷。通常对厚度小于60mm的钢板可采用冷卷;本次设计的容器筒体钢板厚度为11mm,因此选择冷卷。

5.3.2 封头的冲压成形

封头成型法主要有冲压成型法、旋压成型、爆炸成型等三种方法。冲压成型就是用水压机或油压机借助冲模把毛坯冲压成所需形状。其成型质量好,生产效率高适用于批量生产。由于冲压过程毛坯塑性变形较大,对于壁厚较大或冲压深度较大的封头,为了提高材料变形能力,保证封头成型质量,一般都采用热冲压成型。由于本次所选用的封头壁厚为10mm,壁厚较小,因此封头的冲压成形选用热冲压一次冲压成形。

5.4 焊接接头设计

焊接接头的设计应遵循以下原则:

1)尽可能减少焊缝数量

2)合理安排焊接位置

3)焊缝应避免过密或交叉

4)焊缝应尽量避开最大应力或应力集中处

5)焊缝应尽量避开加工面

6)不同厚度工件焊接应注意平滑过渡

焊接结构课程设计—压力容器分解

前言1第1部分储罐设计分析2第1章储罐总体分析2 1.1 储罐基本设计要求2 1.2 储罐材料2 1.3储罐用钢板3 1.4 配用锻件5 1.5 配用螺栓、螺母5第2章储罐罐底设计6 2.1 储罐罐底板尺寸6 2.2 罐底结构7第3章罐壁结构设计10 3.1 罐壁的排板与连接10 3.2 罐壁厚度11 3.3 罐壁加强圈12第4章罐顶结构设计13第2部分储罐的焊接工艺分析14第5章压力容器的焊接接头14 5.1 压力容器焊接接头的分类14 5.2 圆筒形容器焊接接头的设计15第6章压力容器的焊接方法17 6.1 熔化极氩弧焊17

CO气体保护焊17 6.2 2 6.3埋弧焊19第7章压力容器的焊接工艺21第3部分储罐的组装与检验22第8章储罐的安装施工顺序22 8.1储罐底板的焊接顺序22 8.2储罐壁板的焊接顺序22 8.3储罐固定顶的焊接顺序23第9章储罐焊缝的检验与修补24 9.1焊缝检测24 9.2焊缝修补25设计体会26参考文献27

前言 大型油气储罐是油气产品储存运输最方便、廉价的方式之一。储罐的形式可跟据盖顶的样式不同分为浮顶式储罐(包括气柜)和固定顶式储罐(包括内浮顶式储罐),而固定顶式储罐又包括锥顶式储罐和拱顶式储罐两种。目前原油的储罐使用中浮顶式储罐在不断减少,液化气储运主要是球罐和立式筒形低压储罐。 常用的几种灌顶形式为双子午线网客机构拱顶、辐射网壳结构拱顶、短程线网壳结构拱顶和梁柱支撑结构拱顶,见图1。 本次课程设计主要讨论立式固定顶筒形钢制焊接储罐的施工工艺。其中包括储罐的材料选择、加工工艺路线选择、相关组件形式选择、机械加工装配、施焊成型、焊后检测调试等相关生产内容。

钢结构焊接方案

丰台区成寿寺B5地块定向安置房项目钢结构焊接方案 北京建谊建筑工程有限公司 二0一六年五月

编制人:审核人:审批人:编制时间:

目录 一、编制依据 (3) 二、工程概况 (4) 三、施工准备 (5) 四、施工方法 (6) 五、质量检验及控制 (16) 六、注意事项 (18) 一、编制依据 本施工方案主要编制依据如下: 1.1业主提供本项目相关的图纸

1.2现行有关技术规范、标准 相关规范规程 二、工程概况

建筑面积30379m2建筑高度49.05米 结构形式 钢管混凝土框架- 组合钢板剪力墙结构 抗震强度8度抗震建筑层数地下三层,地上9层、12层、16层、9层 使用功能住宅+配套服务质量标准合格 文明施工目 标 北京市绿色安全 文明工地 开工日期2016年2月18日地下总工期510日历天竣工日期2017年6月30日 三、施工准备 3.1主要机具设备 CO2焊机普通焊机角磨机 3.2 材料准备 焊材选用见下表: 序号焊接方法 母材和焊接材料 Q345B(母材) 1手工焊E5015 2CO2气保焊ER50-6

CO2焊丝 3.3焊接管理 (1)焊工管理 1)所有焊工须持有所需有效焊工证、上岗证才能上岗。 2)局部返修两次或一次返修量较多的焊工,暂停施焊工作,经重新培训、考核后方可上岗。 3)焊前对焊工进行工艺交底,使焊工掌握具体焊接工艺,如焊材选用、焊接规范、焊接顺序等。工艺确定后,焊工要严格执行。 (2)焊材管理 1) 焊材入库 重要钢结构采用的焊接材料应进行抽样复验,复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求。焊材有齐全的材质证明,并经检查确认合格后入库。 2) 焊材发放 焊材由专人发放,并作好发放记录。记录中包括焊材生产批号,施焊焊缝部位等。 3.4作业条件 (1)焊接缝焊接区域两侧需要将油污、杂物、铁锈等清除干净。 (2)手工电弧焊现场风速大于8m/s时,采取有效的防风措施后方施焊。雨、雪天气或相对湿度大于90%时,采取有效防护措施后方

钢制焊接常压容器

一、钢制焊接常压容器 JB/T4735—1997 一、概述 本标准属推荐性行业标准,即非强制性标准。而GB150,151均属于强制性标准。 1、适用范围——本标准适用于符合下表所列条件的容器 2、不适用范围 ①直接受火焰加热的容器。 ②受核辐射作用的容器。 ③盛装毒性为极度或高度危害介质的容器。 ④直接埋入地下的容器。 ⑤可升降式气柜。 ⑥经常搬运的容器。 ⑦计算容积小于500L的容器。 说明: JB/T 4735规定不允许介质为高度或极度毒性介质,或者说:容器的介质为高度或极度毒性将必须按GB150进行设计;即提高设计压力,提高制造和检测要求。 3、JB/T 4735与GB150除适用与不适用范围不同外,还有许多方面存在差异,现举几个常见适用与不适用范围差别如下: ①材料方面 对于碳素钢,低合金钢不论板材、管材、锻件、紧固件等其安全系数取值不同,故许用应力值也不同,其中GB150偏于安全。如部分材料在常温状态下的许用应力。 ②焊接接头系数 A.双面焊或相当于双面焊的单面焊 100% RT、UT 取Φ=1 局部RT、UT 取Φ=0.85 不探取Φ=0.7 B.带垫板的单面焊 100% RT、UT 取Φ=0.9 局部RT、UT 取Φ=0.8

不探 取Φ=0.65 C. 单面焊 局部 RT 、UT 取Φ=0.7 不探 取Φ=0.6 D. JB/T 4735中,立式大型储罐的纵向接头并经局部无损检测的全焊透结构,焊接接头系数取0.9。 E. 此外 双面搭接 Φ=0.55 双面角接 Φ=0.55 单面角接 Φ=0.5 ③ 压力试验及试漏方面 GB150——只有液压和气压试验及气密性试验。 JB/T 4735——除液压(不小于0.1MPa)、气压试验外,可根据具体情况作气密、盛水、煤油渗透、,皂液试漏,真空箱试漏等代替压力或检漏试验。 二、圆筒形容器 1. 内压圆筒——适用于受内压和/或液柱静压力作用下圆筒厚度的计算 A. 圆筒计算式比较 JB/T 4735 GB150 []φ σδ??= t c D P 21 []c t c P D P -??= φσδ21 圆筒计算应力 c c t D P δσ21?= c e c t D P δδσ2)(1+?= B. 外压圆筒和外压球壳,以及各种凸形封头,无折边锥形封头同GB150。 说明:常压容器由于压力很低,其破坏形式已不因强度不足而破坏,而是刚度不足发生失稳而塌陷。设计的主要问题是结构的处理和用材的合理。 三、立式圆筒形储罐 1. JB/T 4735—97中立式圆筒形储罐的范围: ① 设计压力 P D =-500pa~2000pa 即 P D =-50mmH 2O~200mmH 2O 当设置呼吸阀时: P D =1.2倍排放或吸入压力,且不超过以上规定。 ② 设计温度范围: -20℃<T D ≤250℃ ③ 容积范围: V=20~10000m 3 2. 立式储罐的种类和特点 ① 固定顶储罐 A. 锥顶储罐——罐顶为正圆锥体。 a. 自支承式锥顶——常用于直径不大的场合,锥顶载荷靠锥顶板周边支承在罐壁上。 b. 支承式锥顶——锥顶支承在中间立柱与其相连的支承梁上,梁的另一端与支承圈相连。通常 也可将梁焊在锥顶上表面,以此增加锥顶刚度。

中压容器焊接工艺设计方案说明书

焊接工艺课程设计任务书

内部或外部承受气体或液体压力,并对安全性有较高要求的密封容器。早期主要用于化学工业,压力多在10兆帕以下。合成氨和高压聚乙烯等高压生产工艺出现后,要求压力容器的压力达100兆帕以上。随着化工和石油化工等工业的发展,压力容器的工作温度范围越来越宽,容量不断增大,有些还要求耐介质腐蚀。20世纪60年代开始,核电站的发展对反应堆压力容器提出了更高的安全和技术要求,从而促进了压力容器的进一步发展,广泛应用于各工业部门。压力容器主要为圆柱形,也有球形或其他形状。根据结构形式,可分为多层式压力容器,绕板式压力容器、型槽绕带式压力容器、热套式压力容器、锻焊式压力容器和厚板卷焊式压力容器等。大多数压力容器由钢制成,也有的用铝、钛等有色金属和玻璃钢、预应力混凝土等非金属材料制成。压力容器在使用中如发生爆炸,会造成灾难性事故。为了使压力容器在确保安全的前提下达到设计先进、结构合理、易于制造、使用可靠和造价经济等目的,各国都根据本国具体情况制定了有关压力容器的标准、规范和技术条件,对压力容器的设计、制造、检验和使用等提出具体和必须遵守的规定。

第一章中压容器结构设计 1.1 容器DN的确定 (4) 1.2 容器壁厚n的计算 (4) 1.3容器封头的设计 (4) 1.4 容器筒体长度H的计算 (4) 第二章中压容器附件的设计 2.1人孔的设计 (5) 2.2 视镜的设计 (6) 2.3 进液口、出液口、液面计的设计 (7) 2.4 容器支座的设计 (8) 第三章中压容器焊接生产的备料工艺 3.1 钢材的预处理 (9) 3.2 画线、放样与下料 (9) 3.3 弯曲与成形 (10) 3.4 焊接接头的设计 (11) 第四章部件装配与焊接工艺 4.1 材质1Cr15的分析 (15) 4.2 筒节的装配与焊接 (16) 4.3 筒体与封头的装配和焊接 (17) 4.4 人孔的装配与焊接 (18) 4.5 工艺接管的装配与焊接 (19) 4.6 视镜的装配与焊接 (20) 4.7 支座组焊 (21) 第五章焊接变形矫正 (22) 第六章致密性检验 6.1水压实验 (23) 6.2 气压实验 (23) 6.3 产品焊接试板的力学性能检验 (23) 第七章成品涂装和包装入库 (24) 参考文献 (25) 第一章中压容器结构设计

压力容器焊接设计说明书

焊接工艺说明书 一.零件的名称及批量 名称:压力容器1 批量:100件/年 二.零件的作用 分部件名称:1.瓶体; 2.瓶嘴; 三.零件的工艺分析 (一).结构分析:1.金属材料的焊接性 2.金属材料的选择及利用 3.划分结构 的零部件 4.焊接的结构形式 5.焊缝布置 6.装配焊接顺序; (二).方法分析:1.从焊接材料分析选择焊接方法 2.从焊接方法直接考虑; (三).缺陷分析: 1.材料焊接性 2.焊接应力 3.焊接变形。 四.确定毛坯的制造形式 1.瓶体上部:产量100件,由于加工面只存在圆弧面和平面,结构较为简单,可 使用拉深成型并冲孔; 2.瓶体下部:产量100件,直接由板材拉深成型; 3.瓶嘴:产量100件,拉深成型并车内螺纹。 五.零件的焊接工艺分析 (一).结构分析 1.金属材料的焊接性金属材料的焊接性包括两个方面的内容:一是焊接接头产生工艺缺陷的倾向,尤其是出现给中裂纹的可能性;二是焊接接头在使用中的可靠性,包括焊接接头的机械性能及其他特殊性能。 2.金属材料的选择及利用

焊接母材选择20钢。如上图所示,可以看到20钢的化学成分及抗拉强度σ b 、抗压强度σs、延伸率δ等机械性能。同时根据碳当量法:C egu =C+Mn/6+1/5 (Cr+Mo+V)+1/15(Ni+Cu)来估算及测定该碳钢的焊接性。当C egu ≤0.4%时,钢 材的淬硬性倾向不明显,可焊性优良,焊接时不需要预热。由计算可得,20( C egu )≤0.4%。 3.划分结构的零部件 零件整体为支座,依据结构和焊接位置可将其划分为三个分部件,为:瓶嘴、瓶体上部、瓶体下部。具体可由补绘的CAD部件图中查看。 4.焊接的结构形式 在此零件的焊接工艺中,焊缝的接头形式主要是不开坡口的角接接头以及对接接头。对接接头不开坡口,因为压力容器壁薄,不易开坡口。焊接时应尽量减少焊缝金属的填充量,便于装配和保证焊接接头的质量,应尽量考虑下列几条原则: (1)是否能保证焊接焊透; (2)应尽量可能的提高生产率,节省填充金属; (3)焊后焊件变形应尽可能小。 5.焊缝布置 该零件的焊缝主要形式为环缝平焊,因有的焊缝位于底面和侧边,应考虑使用翻转架和支撑板。支板垂直焊接于横底板正中,其焊缝位于支板与横底板两接触边;横底板和下底板的焊接为四条焊缝,两条角焊缝,两条对接焊缝,两块下底板分别焊接于横底板下,并与两端对齐。 6.装配焊接顺序 焊接顺序为:①瓶体上部-瓶嘴;②主环缝(瓶体上部-瓶体下部);(二).方法分析 焊接母材为20钢,属于低碳钢,其塑性好,含碳及其他合金少,淬硬倾向小,具有良好的焊接性能,一般不需要进行焊前预热和焊后热处理。几乎可采用所有的焊接方法进行焊接,且都能够保证焊接接头的良好质量。常用的焊接方法是手工电弧焊、埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊和电渣焊等。由于工件产量小,整体形状不大且较为简单,因此选用焊接方法较为简单的手工电弧焊或者二氧化碳气体保护焊。在此,具体选用手工电弧焊和埋弧自动焊。 六.零件的焊接工艺确定

7 压力容器焊接接头设计

7 压力容器焊接接头设计 焊接接头由焊缝金属、热阻碍区及相邻母材三部分组成。在压力容器、锅炉和管道等过程设备中,焊接接头不仅是重要的连接元件,而且与所连接部件一起承担工作压力、其它载荷、温度和化学腐蚀介质的作用。焊接接头作为整个受压部件或承压设备不可分割的组成部分,对运行可靠性和工作寿命起着决定性的阻碍。因此,焊接接头的正确设计关于保证产品的质量具有十分重要的意义。 7.1 焊接接头设计基础 7.1.1 焊接接头的差不多类型与特点 焊接接头要紧起两个作用:一是连接作用,即把被焊件连成一个整体;二是承力作用,即承担被焊工件所受的载荷。焊接与被焊工件并联的接头,焊缝仅承担专门小的载荷,即使焊缝断裂,结构也可不能赶忙失效,这种接头中的焊缝称为联系焊缝,如图7-1a所示。焊缝与被焊工件串联的接头,焊缝承担全部载荷,一旦焊缝断裂,结构会赶忙失效,这种焊缝称为承载焊缝,如图7-1b所示。设计时联系焊缝不一定要求焊透或全长焊接,也不必运算焊缝强度,而承载焊缝必须运算强度,且必须采纳全熔透焊接。过程设备中常用的典型焊接接头类型有对接接头、T形或十字接头、搭接接头和角接接头等,如图7-2所示。 (a) (b) 图7-1 联系和承载焊缝 a)联系焊缝b)承载焊缝 对接接头较其它接头受力状况好,应力集中程度小,焊接时易保证质量,是优先广泛应用的接头。关于不同厚度的焊件,为了保证焊透,大多都要把焊件的对接边缘加工成各种形式的坡口。对接接头焊前对工件的边缘加工和装配要求较高。通常设备壳体上的纵、环焊缝均为对接接头。 T形及十字形接头能承担各种方向的力和力矩,其接头亦有不同类型,有不焊透和焊透的,有不开坡口和开坡口的。不开坡口者通常均为不焊透

焊接结构课程设计压力容器模板

焊接结构课程设计 压力容器

前言1第1部分储罐设计分析2第1章储罐总体分析2储罐基本设计要求2储罐材料2 1.3储罐用钢板3 配用锻件5配用螺栓、螺母5第2章储罐罐底设计6储罐罐底板尺寸6罐底结构7第3章罐壁结构设计10罐壁的排板与连接10罐壁厚度11罐壁加强圈12第4章罐顶结构设计13第2部分储罐的焊接工艺分析14第5章压力容器的焊接接头14压力容器焊接接头的分类14圆筒形容器焊接接头的设计15第6章压力容器的焊接方法17熔化极氩弧焊17 CO气体保护焊17 2

埋弧焊19第7章压力容器的焊接工艺21第3部分储罐的组装与检验22第8章储罐的安装施工顺序22储罐底板的焊接顺序22储罐壁板的焊接顺序22储罐固定顶的焊接顺序23第9章储罐焊缝的检验与修补24焊缝检测24焊缝修补25设计体会26参考文献27

前言 大型油气储罐是油气产品储存运输最方便、廉价的方式之一。储罐的形式可跟据盖顶的样式不同分为浮顶式储罐( 包括气柜) 和固定顶式储罐( 包括内浮顶式储罐) , 而固定顶式储罐又包括锥顶式储罐和拱顶式储罐两种。当前原油的储罐使用中浮顶式储罐在不断减少, 液化气储运主要是球罐和立式筒形低压储罐。 常见的几种灌顶形式为双子午线网客机构拱顶、辐射网壳结构拱顶、短程线网壳结构拱顶和梁柱支撑结构拱顶, 见图1。 本次课程设计主要讨论立式固定顶筒形钢制焊接储罐的施工工艺。其中包括储罐的材料选择、加工工艺路线选择、相关组件形式选择、机械加工装配、施焊成型、焊后检测调试等相关生产内容。

第1部分储罐设计分析 第1章储罐总体分析 储罐基本设计要求 由石油化工立式筒形钢制焊接储罐设计规范SH 3046-1992, 储罐的设计条件不得少于以下内容: (一)地震设防烈度、风载、雪载等气候条件及地质条件; (二)储罐的操作温度及操作压力( 正负压) ; (三)介质的种类及密度; (四)腐蚀裕量; (五)储罐的容积; (六)灌顶形式; (七)开口接管尺寸、形式、数量及法兰规格; (八)附件的安装位置。 对于固定顶式储罐, 设计压力范围一般为-490Pa~6000Pa, 设计温度不超过250°C, 而最低设计温度应大于-2°C。 储罐材料 储罐用钢的选择必须考虑到储罐的使用条件, 材料的焊接性能、加工制造工艺以及经济的合理性. 由液化石油气钢瓶国标GB 5842- 一般规定钢瓶主体( 指筒体、封头等受压元件) 材料, 必须采用平

《焊接结构》课程设计指导书.

焊接结构课程设计指导书 机电工程系 洛阳理工学院

目录 前言 (2) 一.课程设计的性质和目的 (3) 二.课程设计的基本任务 (3) 三.课程设计的基本要求 (3) 四.课程设计的基本步骤 (4) 五.课程设计说明书要求 (4) 六.课程设计内容简介 (4) 七.附录 (6)

前言 课程设计是焊接结构生产课程教学的最后一个环节,是对学生进行全面系统的训练。课程设计可以让学生将学过的零碎知识系统化,真正地把学过的知识落到实处,进一步激发学生学习的热情,因此课程设计是必不少的,是非常必要的。 但是,在教学实践中,一方面,我们感到学生掌握的理论知识和实践知识有限;另一方面课程设计的时间有限。要想学生在规定时间内,运用自己有限的知识去独立完成某一焊接结构的全部设计是不现实的。因此,在两周的课程设计时间内,除了让每个学生清楚地了解焊接结构的整个设计、装配过程外,更应该注重焊接结构设计的某一细节,完全弄懂、弄透,能够达到举一反三的目的,从而培养学生设计焊接结构的初步能力。 基于以上认识,作者编写了《焊接结构课程设计指导书》。 编者

一、课程设计的性质、目的 焊接作为先进制造技术的重要组成部分,在国民经济的发展和国家建设中发挥了重要的作用。焊接技术在航空航天、核能、船舶、电力、海洋钻探、高层建筑等领域得到了广泛的应用。焊接结构是焊接技术应用于工程实际产品的主要形式,也是在许多部门中应用最为广泛的金属结构。焊接结构学作为焊接专业基础课,对学生的专业知识和技能的培养具有重要的作用。《焊接结构》课程设计是在完成焊接结构理论教学课程后,进行的综合运用所学基本知识和技能的一个非常重要的教学环节。本周开展了焊接结构学的课程设计,主要目的:进一步加深学生对焊接结构学理论知识的回顾和焊接结构在实际生产中的应用; 通过本次课程设计,使学生将理论知识与实际的焊接构件设计相结合,培养学生的理论联系实际的能力; 本次课程设计可以采用计算机绘图和手工试图,使学生加深绘图要点和培养计算机绘图技能; 通过本次课程设计培养学生的查阅技术资料、团队协作和独立创新能力。 二、课程设计的主要内容和基本任务 了解焊接结构、工况环境、制造过程的特点,掌握焊接结构的整体设计、焊接工艺规程、焊接工艺卡的编制要领。最终能根据实际需要独立研究设计相应的焊接结构,制定相关的焊接工艺。设计主体可以是梁柱桁架类和压力容器结构,对选择构件进行结构的设计,焊接接头(对接、搭接、T形和角接头)合理性分析,对相关接头的强度进行简单的计算,对易产生的应力应变特征进行分析,绘制部分结构的草图,最后绘制一张A1焊接结构图纸,并编写课程设计说明书一份。 三、课程设计的基本要求 熟悉焊接结构(梁柱桁架类和压力容器结构)的结构特点,了解焊接结构(梁柱桁架类和压力容器)各部分的受力及运行状态、结构特点以及影响制造工艺的因素并能按实际情况具体制定相应的工艺流程卡和工艺卡(具体要求见附录)。 具体要求: 1) 要充分认识课程设计对培养自己的重要性,认真做好设计前的各项准备工作; 2) 既要虚心接受老师的指导,又要充分发挥主观能动性。结合课题,独立思考,努力钻研,勤 于实践,勇于创新;

第15章压力容器的焊接结构(精)

第15 章压力容器的焊接结构 (Welded structure of pressure vesse)ls 本章重点讲解内容: (1)理解焊接接头的定义、接头形式的类型、坡口形式的类型以及焊缝形式的概念; (2)掌握GB150-98 对压力容器焊接接头的分类; (3)熟悉焊接接头缺陷以及检验方式。 第一节焊接接头及其分类 钢制化工容器及设备一般用熔焊方法制造。焊接质量的高低与焊接结构是否合理有密切关系。因此选择合理的焊接结构具有重要意义。 1、焊接接头(welded joints) 定义:指两个零件或者一个零件的两个部分在焊接连接部位处的结构总称。全面描述一个焊接接头应包括:接头形式、坡口形式和焊接形式。 (1)接头形式(types of welded joints ):焊接接头中两个相互连接零件的相对位置关系。有对接焊、角接焊、丁字接焊与搭接焊。 对接焊:两个相互连接零件在接头处的中面基本处于同一平面或者同一曲面内; 角接焊、丁字接焊;两个相互连接零件在接头处的中面相互垂直或者相交于一个角度 图(b)。 搭接焊两个相互连接零件在接头处的中面有部分相互重合在一起,他们的中面 相互平行。 图1 接头的三种形式 2)坡口形式: 如图2 所示五种基本形式。

为了确保焊缝的质量,应尽量采用等厚度对接。厚度在6mm 以下的对接缝可以不开坡口。板厚度大于6 ㎜时,为了防止焊缝出现焊不透的现象,根据不同板厚,开不同形式的坡口。 ?采用单面坡口原则: 对于容器内空间过小,无法从内部进行焊接时的焊缝,采用单面坡口。板厚s<2Omm 时 用V 型坡口,S>2Omm 时用U 型坡口。 ?采用双面坡口原则: 当两面都可以进行焊接时,为了保证焊缝质量,要采用双面坡口。s=20~40mm 时用对称X 型,s=30~6Omm 时用对称U 型。 必须注意, 自动焊和手工焊对于板厚的适用范围和坡口尺寸均不相同,设计时可参考“GB985—88”气焊、手工焊电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸,“GB986—88” 埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸。 ?衬垫板的对接焊缝 当容器内侧无法进行焊接而采用单面坡口时,为了保证焊缝根部焊透,常采用带垫板的对接焊缝,以提高焊缝质量,垫板材料可用钢或紫铜。应注意垫板与焊接件的密合,焊后最好将垫板拆除,但却不一定都能做到。 ?不等厚钢板的对接焊缝 在不等厚钢板对接时,应将厚板削薄,使对接处的厚度相同。当薄板厚度s23 ㎜或s2>lOmm, s1-s2>0.3s2 或s1-s2>5 ㎜时,均应按图的要求,削薄厚板边缘。 (3)焊缝形式定义:表明焊接接头中熔化面间的关系。与接头形式有区别。 对接焊缝由两个相对的熔化面及其中间的焊缝金属组成; 角接焊缝由相互垂直或者相交为某一角度的两个熔化面及呈三角形断面形状的焊缝金 属所构成。 组合焊缝是由对接焊缝和角焊缝组合而成的焊缝。

焊接结构课程设计压力容器模板

焊接结构课程设计 压力容器 1

资料内容仅供参考,如有不当或者侵权,请联系本人改正或者删除。 、/. — 第 1 部分储罐设计分析 第 1 章储罐总体分析 前言 1.1 储罐基本设计要求 1.2 储罐材料 1.3储罐用钢板 1.4 配用锻件 1.5 配用螺栓、螺母第2章储罐罐底设计 2.1 储罐罐底板尺寸 2.2 罐底结构 第 3 章罐壁结构设计 3.1 罐壁的排板与连接 3.2 罐壁厚度 3.3 罐壁加强圈 第 4 章罐顶结构设计 第 2 部分储罐的焊接工艺分析 第5章压力容器的焊接接头 5.1 压力容器焊接接头的分类 5.2 圆筒形容器焊接接头的设计第6章压力容器的 焊接方法 II

6.1 熔化极氩弧焊错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 III

6.2 CO2气体保护焊6.3 埋弧焊错误!未定义书签错误!未定义书签 第7 章压力容器的焊接工艺错误!未定义书签 第 3 部分储罐的组装与检验错误!未定义书签 第8 章储罐的安装施工顺序错误!未定义书签 8.1 储罐底板的焊接顺序错误!未定义书签 8.2 储罐壁板的焊接顺序错误!未定义书签 8.3 储罐固定顶的焊接顺序错误!未定义书签 第9 章储罐焊缝的检验与修补错误!未定义书签 9.1 焊缝检测错误!未定义书签 9.2 焊缝修补错误!未定义书签 设计体会错误!未定义书签 参考文献错误!未定义书签 IV

焊接结构件设计时应注意的事项

焊接结构件设计时应注意的事项 概括起来讲就是要保证产品的制造合理性、经济合理性、使用安全性。 1.制造合理性方面 ●焊接件应具有好的定位基准——保证组装的可操作性。 ●考虑焊接时操作方便,结构特殊更应考虑焊缝的布置,在设计图1结构中应保 证焊接作业时的最小间距L;在图2中(a)结构设计不合理,(b)结构设计合理。 ●毛坯上与其他件连接的部分应离开焊缝至少3mm。 ●焊缝的位置应使焊接设备的调整次数和工件的翻转次数为最少。 2. 经济合理性方面 ●考虑最有效的焊接位置,以最小量焊接达到最大量效果。 ●在不影响产品性能的前提下,长焊缝尽量采用间断焊缝。 ●根据产品结构特点,尽量设计为平焊、横焊,避免立焊、仰焊。 ●正确选用角焊缝的计算厚度。角焊缝在较小的负载下,不必计算强度,可按经验确 定焊角高度尺寸k,即按连接钢板中较薄的板厚考虑。单面角焊缝k≥0.6δ;双面角焊缝k≥0.3δ。一般k不应超过12mm,根据强度计算k值需大于12mm时,应选择其他形式的焊缝。

●一般情况下尽量不要把焊缝布置在加工面上。 ●根据不同的焊接方法和板厚确定合理的坡口形式:如V形坡口焊缝制备简单,但焊 接工作量大,使焊接成本提高;X形坡口焊缝,但制备较复杂,焊接工作量小,在对接焊缝中可适当选用,在角焊缝中双面角焊缝填充金属小,并能承受较高负载,变形也小,应优先采用。 3.使用安全性方面 ●避免将焊缝设计在应力容易集中的地方,特别是重要部件或承受反复载荷的焊 接件,更应注意这一点。合理布置构件的相互位置,以保证焊接件的刚性。 ●焊缝的根部在避免处于受拉应力的状态。

●直接传递负载的焊接件,采用整体嵌接为好,将工作焊缝转为联系焊缝。 ●箱形焊接结构件应设计为折弯件的拼焊。 ●避免焊缝过分集中,以防止裂纹、减少变形;同时,焊缝间应保持足够的距离。 ●焊接端部产生锐角的地方,应尽量使角度变缓;薄板筋的锐角必须去掉,因为 尖角处易熔化。

超声波焊接接头结构设计

SEE- IN ULTRASONIC SDN. BHD. ( Company No. : 750998 – H ) Lot 25-4-10, Plaza Prima, Batu 4 1/2, Jalan Klang Lama, 58200 Kuala Lumpur, Malaysia. Tel : 03-7982 6466 Fax: 03–7982 6468 Joint Designs for Ultrasonic Welding Perhaps the most critical facet of ultrasonic welding is joint design (the configuration of two mating surfaces). It should be considered when the parts to be welded are still in the design stage, and incorporated into the molded parts. There are a variety of joint designs, each with specific features and advantages. Their selection is determined by such factors as type of plastic, part geometry, weld requirements, machining and molding capabilities, and cosmetic appearance. Butt Joint with Energy Director The butt joint with energy director is the most common joint design used in ultrasonic welding, and the easiest to mold into a part. The main feature of this joint is a small 90" or 60" triangular shaped ridge molded into one of the mating surfaces. This energy director limits initial contact to a very small area, and focuses the ultrasonic energy at the apex of the triangle. During the welding cycle, the concentrated ultrasonic energy causes the ridge to melt and the plastic to flow throughout the joint area, bonding the parts together. For easy-to-weld resins (amorphous polymers such as ABS, SAN, acrylic and polystyrene) the size of the energy director is dependent on the area to be joined. Practical considerations suggest a minimum height between .008 and .025 inch (.2 and .6 mm). Crystalline polymers, such as nylon, thermoplastic polyesters, octal, polyethylene, polypropylene, and polyphenylene sulfide, as well as high melt temperature amorphous resins, such as polycarbonate and polysulfide are more difficult to weld. For these resins, energy directors with a minimum height between .015 and, 020 inch (.4 and .5 mm) with a 60" included angle are generally recommended. The 90" included angle energy director height should be at least 10% of the joint width, and the width of the energy director should be at least 20% of the joint width. Image 1 (to the right) shows a butt joint with a 90" included angle energy director. With thick-walled joints, two or more energy directors should be used, and the sum of their heights should equal 10% of the joint width. To achieve hermetic seals when welding poly-carbonate components, it is recommended that a 60" included angle energy director should be designed into the part. The energy director width should be 25% to 30% of the wall thickness. Image 2 (to the right) shows a butt joint with a 60" included angle energy director. Image 3 (to the right) shows how the ports should be dimensioned to allow for the flow of molten material from the energy director throughout the joint area. With assemblies whose components are mode of identical thermoplastics, the energy director can be designed into either half of the assembly. However, when designing energy directors into assemblies consisting of a part mode of copolymers or terpolymers, such as ABS, and another part made of a photopolymer such as acrylic, the energy director should always be incorporated into the photopolymer half of the assembly. Thermoplastic Assembly Solutions for Every Application:

压力容器设计中焊接接头系数值的选取

压力容器设计中焊接接头系数Υ值的选取 李业勤3 尤爱珍  (宜兴市洪流集团公司)(常州化工设备有限公司) 摘 要 对压力容器设计中几处焊接接头系数Υ值的选取,论述了自己的观点。 关键词 压力容器 焊接接头系数 在学习贯彻GB150-1998、GB151-1999以及国家质量技术监督局《压力容器安全技术监察规程》(下简称《容规》)的过程中,有几处焊接接头系数Υ值的选取易引起争议,为此,笔者谈一下自己的看法,供参考。 1 开孔处计算厚度?计算式中Υ值的选取 GB150-1998中的81511款给出了对内压容器开孔所需补强面积的计算式: A=d?+2??et(1-f r)(1)式中?为开孔处计算厚度。显然,要求取?值,就必需解决开孔处焊接接头系数Υ值如何选取的问题。 当壳体的焊接接头系数Υ=1时,任意开孔处Υ=1。若有人提出,当开孔正好在B类焊接接头上,而B类Υ值又不为1,怎么办?笔者认为,由于B类Υ值不会小于015,不会对开孔处Υ值造成影响。 当壳体Υ值小于1时,开孔处Υ如何选取?这个问题比较复杂,现分析如下: (1)开孔处有效补强范围内,计算截面为母材,此时Υ=1。 (2)开孔处有效补强范围内,计算截面穿过B类焊接接头,由于B类Υ值不小于015,故对计算截面(对圆筒体为轴向截面)而言,其Υ值可取1。 (3)开孔处有效补强范围内,计算截面正好穿过A类焊接接头,而A类Υ值又小于1,例如0185等,笔者认为可仍取1。理由是:根据GB150-1998第10181212c)款以及10181411 b)和10181412b)款,以开孔中心为圆心、115倍开孔直径为半径的圆中所包容的焊接接头应全部检测,射线检测、超声检测合格的级别分别为不低于 级和不低于 级,即与壳体相一致,《容规》亦有同样规定,因此有人认为Υ值应等同于壳体的Υ值。从合理的角度考虑,Υ值取小于1的值,有一定道理,但是,由于设计人员在进行设计计算时是无法预先知道这一情况的,更何况计算截面正好位于A类焊接接头上的情形十分少,如果连这一比较特殊的情形也要分清Υ=1还是Υ<1,对设计人员而言未免太苛刻了。而且,常规设计中采用的等面积补强法本来就是带有经验性的计算方法。因此,笔者认为GB150在今后的修改版中不妨明确开孔处计算厚度?的计算式中Υ=1。当然,为稳妥起见,亦可同时规定避免开孔计算截面位于A类焊接接头上。 2 凸形封头计算厚度?计算式中Υ值的选取 凸形封头在GB150-1998中仅指椭圆形、 3李业勤,男,1949年5月生,高级工程师。宜兴市,214265。 23压力容器设计中焊接接头系数Υ值的选取

焊接结构生产课程设计液化气罐设计

焊接结构生产课程设计液化气罐设计

《焊接结构生产课程设计》 设计项目:煤气罐焊接结构设计 院系:焊接工程系 专业:焊接技术及自动化 姓名:陈毅 学号: 指导老师:宋宝来 目录

第一部分、煤气罐结构组成及特点 (2) 第二部分、煤气罐图纸分析 (6) 第三部分、焊接工艺及装备 (7) 第四部分、焊前准备及焊接参数 (9) 第五部分、煤气罐的检验方法 (11) 第六部分、煤气罐的用途及注意事项 (14) 第七部分、小结与体会 (15) 第一部分煤气罐结构组成及特点 1、煤气罐结构组成: 煤气罐有五部分组成,即套环、阀栏、上壳体、下壳体和下

环(如图31—01)。套环材料为Q235,上、下壳体和筒体材料均为Q345,下环材料为Q235。 图31—01煤气罐外观 2、接头形式: 常见焊接的接头形式有对接、搭接、角接等。 接头形式根据焊件壁厚及形状等特点,可适当地采用对接、搭接或角接。焊接时可根据要求填丝或不填丝。对接接头可采用I

形或卷边接头形式,也可采用开坡口的接头形式,主要是根据板厚来选择适宜的接头形式。I形接头的板厚一般不超过4mm,可根据要求留不同的间隙或不留间隙。厚板可进行填丝焊接,如板较薄或要求无余高时,即可不填丝。不足1mm的薄板,一般采用卷边对接形式。当接头两边的板厚相差较大时,需将板厚的边缘削薄,使两者板边的厚度相当。当板厚大于3mm时,可采用V形坡口对接形式。 采用搭接接头时,两块板的焊接部位要接触良好。角接接头要采用适宜的工装卡具,保证焊后的焊件角度。 由于煤气罐的承压能力要求高,强度大,其各接头形式如图31—02所示的A-A搭接、B-B对接及C-C搭接。

工字梁焊接结构的焊接工艺设计与制造

学生实验报告书 实验课程名称综合实验(二) 典型焊接结构的焊接工艺设计与制造 开课学院材料科学与工程 指导教师姓名 学生姓名 学生专业班级 2011-- 2012学年第 1 学期 实验教学管理基本规范 实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节;实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。为加强实验过程管理,改革实验成绩考核方法,改善实验教学效果,提高学生质量,特制定实验教学管理基本规范。 1、本规范适用于理工科类专业实验课程,文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂 不执行。 2、每门实验课程一般会包括许多实验项目,除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外,其 他实验项目均应按本格式完成实验报告。 3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一定比例。各 部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况,调整考核内容和评分标准。 4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况,在学生离 开实验室前,检查学生实验操作和记录情况,并在实验报告第二部分教师签字栏签名,以确保实验记录的真实性。 5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩,完整保存实验报告。在完成所有实验项目 后,教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册,构成该实验课程总报告,按班级交课程承担单位(实验中心或实验室)保管存档。 6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。

实验课程名称:综合实验(二) 一、实验目的 熟悉低碳钢焊接工艺文件内容,学习和掌握焊接工艺文件的制定;熟悉低碳钢焊接焊前准备和工艺过程,加深理解电弧焊方法的特点、焊接工艺参数对焊缝成形及焊接质量的影响,了解焊接质量的评定方法和过程。 二、实验内容 1、完成规定的典型焊接结构的焊接工艺设计(见图1),母材Q235A; 2、完成典型焊接结构制造; 3、焊接缺陷的分析处理; 4、焊接变形的控制和矫正; 图1 焊接工字梁 其中实验数据为L=500mm,B=80mm,H=120mm,A1=8mm,A2=12mm。 三、实验设备、仪器及耗材 1、主要焊接及切割设备:手工电弧焊机、半自动CO2气体保户焊机、手工及自动切割设备、碳弧气刨设备等; 2、焊接材料:药芯焊丝、实芯焊丝、焊条、CO2气体、氧气、CO2气体、乙炔、碳棒等等; 3、Q235A钢板。 4、各类工具 四、实验要求 1、完成规定结构的制造,翼板至少两块钢板对接,焊接方法自选,焊接工艺自定并实施焊接; 2、用CAD图表述结构尺寸并进行相关焊缝标注;

压力容器焊接结构及工艺设计

综合性实验报告压力容器焊接结构及工艺设计 实验者: 指导老师溜达 班级:o8hanie 学号:10

目录 摘要 (2) 关键字 (2) 前言 1概述 (3) 1.1压力容的分类 (3) 1.2 压力容器的结构特点 (4) 2实验方案及方法 (4) 2.1 材料的选则 (4) 2.2 焊接性能分析 (6) 2.2.1裂纹问题 (6) 2.2.2脆化问题 (7) 2.3 焊接方法及参数的确定 (7) 2.3.1 焊接接头形式 (8) 2.3.2 焊缝坡口的选择 (8) 2.3.4 焊接方法的选择 (10) 2.3.4 焊接材料的选择 (12) 3实验过程 (12) 3.1 焊前准备 (13) 3.2 焊接操作 (13) 3.3 焊后热处理 (13) 3.3 焊缝机械性能检验 (13) 4实验结果与分析 (14) 4.1 焊接接头硬度分析 (15) 4.2 焊接接头机械性能分析 (15) 4.3 焊接接头金相图 (16) 5结论 (18) 6总结 (18) 7 致谢 (18) 8 参考文献 (19)

摘要 目前中国生产的电站锅炉、工业锅炉和各种石油化工容器均为焊接结构,其焊接工作量之大,对焊接质量要求之高居整个焊接结构制造业之首位。目前中国的压力容器制造行业已经能够制造大型、超重型、高压和超高压容器。本文主要介绍压力容器的结构、使用性能、材料的选择、焊接结构与工艺的设计、憨厚的热处理、失效形式等。通过多步骤的实验得出了硬度数据、拉伸图、金相图片等资料,并就实验中出现的问题做了整理和分析,以供参考。 根据工件的工作环境、使用性能可知道工件的力学性能有高强度、好的塑性、韧性和焊接性。根据其工作要求、性能要求、服役条件和经济状况决定零件素需要的材料为16MnR钢。并根据工件的结构、性能要求以及材料确定工件的热处理工艺。 关键词:压力容器、手工电弧焊、坡口、金相图

相关文档
最新文档