1、高压氮气储罐的焊接工艺一，设计背景储罐作为储存设备，主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用，如本设计中的高压氮气储罐，储罐的结构形式主要有卧式储罐、立式储罐和球形储罐，本设计中采用立式储罐。二，材料选择对受内压的筒体，由于其工作介质为氮气，考虑其腐蚀性小，再综合其经济效益考虑，选择16MnR作为材料。元素CSiMnSPCrNi质量分数（%）0.160.361.530.0150.0.140.0030.00616MnR材料性能分析：16Mn钢的基体组织为铁素体+珠光体，是低合金高强钢中应用最广泛的钢，有比较成熟的经验，屈
2、服强度为294343MPa,基本属于热轧的低合金钢，其综合性能、焊接性及加工工艺性能均优于普通碳素钢，且质量稳定，其使用温度在-40450范围内，16Mn钢作为低温压力容器时，为改善低温性能，可以在正火处理后使用。16Mn钢是在低碳钢的基础上加入了少量合金，其加工性能与低碳钢相似，具有较好的塑性和焊接性。由于加入了少量合金元素，其强度增加，淬硬倾向比低碳钢大，所以在较低温度下或刚性大、壁厚结构的焊接时，需要考虑采取预热措施，预防冷裂纹的产生，本设计中板厚62mm,均预热100150。由过程设备设计单层圆筒厚度计算公式得其厚度为54mm，加上钢板负偏差以及腐蚀余量选择厚度为62mm，可达到设计要
3、求。三，技术特性及要求：3.1技术特性：高压氮气储罐材料16MnR,工作压力12.1MPa，属于第三类压力容器，设计压力13MPa，工作温度-12.668，设计温度70，腐蚀裕度1.5mm，焊接接头系数1.0，液压试验压力16.47MPa(卧放)，全容积21.7m3，充装系数1.0，安全阀开启压力13MPa3.2技术要求：1) 设备的施工与验收应符合工程建设标准强制性条文中的相关规定2) 焊接采用电弧焊，焊条型号，低合金钢之间E5016，碳钢间E43033) 焊接接头的形式及尺寸按图要求，角焊缝的焊脚高度为较薄件的厚度，法兰的焊接按相应的法兰标准规定，对接接头与角接接头需全焊透，接管焊缝成形表
4、面均应圆滑过渡，不得有裂纹、咬边、及棱角.4) 壳体钢板按GB6654-1996压力容器钢板及修改单中正火状态供货，且逐张进行超声检测，质量标准应不低于JB/T4730.3-2005中规定的II级，壳体的A类纵向焊接接头制备产品焊接试板，按容规第25条进行材料复验，坡口表面进行100磁粉检测，并符合JB4730.4-2005中规定的I级5) 塔体直线度允差25mm,安装垂直度允差为25mm6) 裙座螺栓孔中心圆直径允差以及任意两孔弦长允差均为2mm7) 壳体用钢板轧制，逐张进行-15夏比(V型缺口)冲击试验（横向），三个试样冲击平均值不得低于20J，允许其中一个试样冲击功小于平均值，但不得小于
5、14J8) 钢管应逐根按JB/T4730.3-2005中I级为合格9) 裙座筒体与底封头的焊接接头必须采用全焊透连续焊，并进行磁粉检测，符合JB/T4730.4-2005中I级为合格10) 设备压力试验合格后对全部焊缝按JB/T4730.4-2005进行磁粉检测，符合I级为合格，复验焊缝总长的2011）热处理后，设备本体不得再行施焊四，焊接工艺设计4.1 焊缝编号及示意图4.2 接管与壳体,封头的焊接（1D,2D,3D）由GB150-1998钢制压力容器规定，接管，人孔，凸缘，补强圈等与壳体连的接头。为D类焊缝。由此选择焊缝类型为D类焊缝。 金属牌号及规格：16MnR 4.2.1 焊接方法的选
6、择 手工电弧焊的优点焊接设备价格低。可以焊接多种不同的金属，包括最常用的金属和合金。在狭窄空间焊接的场合，采用手工电弧焊比较方便、实用。对于同样的焊接设备，采用不同的电流设置，获得满足使用要求的焊缝。适合各种位置的焊接。与气体保护焊相比，不易受到风的影响。对焊接金属的最大厚度没有限制在大多数天气情况下都可以进行焊接。 手工电弧焊的缺点不适合焊接厚度小于1.5mm的薄板。负载率和总的熔敷效率一般比送丝焊接方法低，当焊条消耗完毕或需要更换焊条时，焊接过程也暂时中断。并非整根焊条都可以充分利用，焊钳中被夹持的部分必须丢弃，一般要浪费2550mm长度的焊条。频繁地更换焊条也增加了焊接缺陷的产生埋弧自动
7、焊的优点是： 生产效率高。埋弧自动焊的生产率可比手工焊提高510倍。因为埋弧自动焊时焊丝上无药皮，焊丝可很长，并能连续送进而无需更换焊条。故可采用大电流焊接（比手工焊大68倍），电弧热量大，焊丝熔化快，熔深也大，焊接速度比手工焊快的多。板厚30毫米以下的自动焊可不开坡口，而且焊接变形小。焊剂层对焊缝金属的保护好，所以焊缝质量好。节约钢材和电能。钢板厚度一般在30毫米以下时，埋弧自动焊可不开坡口，这就大大节省了钢材，而且由于电弧被焊剂保护着，使电弧的热得到充分利用，从而节省了电能；改善了劳动条件。除减少劳动量之外，由于自动焊时看不到弧光，焊接过程中发出的气体量少，这对保护焊工眼睛和身体健康是很有
8、益。埋弧自动焊的缺点是适应能力差,只能在水平位置焊接长直焊缝或大直径的环焊缝。综合考虑，由于进行的是双面焊接，手工电弧焊设备简单，操作方便适合全位焊接的呢个特点，因而内面采用手工电弧焊。而外面为加大熔深，提高生产率，采用埋弧焊。最终确定焊接方法为：手工电弧焊+埋弧焊4.2.2 坡口形式由于焊接厚度为62mm，因而需要开坡口，由于厚度比较厚，若开V型坡口的话，产生叫大的开口，一方面会浪费较多的焊条，而且焊接费时间，若开U型坡口的话，可以减小开口，而且U型坡口有利于焊剂的流入，同时可以减小焊接应力，减少裂纹的产生。因而最终选择U型坡口，具体的坡口形式如下图所示：4.2.3 焊接姿势：平焊4.2.4
9、 焊接材料的选择 1）焊条的选择：焊条的选用主要考虑焊缝的使用性和施焊的工艺性，焊条选择的主要原则有以下几点。(1) 根据被焊金属材料的类型，选择相应焊条种类的大类。如焊接母材是普通低合金钢时，选用结构钢类型的焊条。(2) 根据被焊母材的性能，选用与其性能相同的焊条，或选用熔敷金属与母材化学成分类型相同的焊条，以保证母材性能与焊缝相同。(3) 选择焊条时还要考虑工艺方面，主要是操作方便，易获得优良的焊缝。(4) 从价格考虑，在满足性能及施工要求的前提下，尽量选用熔敷效率高、价格低的焊条，从而提高生产率，降低成本。 2） 焊丝的选择： 药芯焊丝国内应用尚不普遍，活性焊丝主要用于气体保护焊，故选择
10、实芯焊丝。常用的低合金埋弧焊实芯焊丝有以下三类：（1）低锰焊丝（如H08A）：常配合高锰焊剂，用于低碳钢和强度较低的低合金钢焊接（2）中锰焊丝（如H08MnA,H10MnSi）：主要用于低合金钢焊接，并可配低锰焊剂焊接低碳钢（3）高锰焊丝 （如H10Mn2,H08Mn2Si）：用于焊接低合金钢。 3）焊剂的选择：说明: JQ.SJ101是氟碱型烧结焊剂，碱度约为1.8，灰色圆形颗粒，粒度为2.00.28mm（1060目）。焊接时电弧燃烧稳定，脱渣容易，焊接成型美观，熔敷金属具有较高的低温冲击韧性，可交直流两用，直流焊接时焊丝接正极。用途: 配合适当的焊丝（如H08MnA、H10Mn2、H08M
11、nMoA、H08Mn2MoA等），可焊接多种低合金结构钢，如船体、锅炉压力容器、管道等。可用于多层焊、双面单道焊、多丝焊及窄间隙埋弧焊。焊剂参考成分(%) SPSiO2+TiO2CaO+MgOAl2O3+MnOCaF20.0600.0801525253520301525熔敷金属力学性能 （按GB/T5293-1999） 项目bs5AKV(J)配合焊丝(Mpa)(Mpa)(%)室温0-20-40H08MnA415-550330221501108027H10Mn2480650400221501108027H08MnMoA55065042020907034H08Mn2MoA6207505002090
12、7034配合H10MnSi等焊丝可焊接低碳钢和某些低合金钢（16Mn）结构。故选择 焊剂SJ101根据焊接工艺要求，选用焊条J507，并查常用焊丝焊剂表，选用焊丝H10MnSi焊剂SJ101。1） 工艺要求（1） 预热温度的确定为保证母材的材质不会受到影响而且具有很好的焊接性能，选择预热温度为 130（2）坡口加工：机加工坡口处理方法：为步影响焊接质量，在施焊前应当清除坡口以及母材两侧表面20mm范围内（以离坡口边缘的距离计算）的氧化物，油污，熔渣以及其他由害物质。（3） 层间温度：100-250（4） 清根方法：碳弧气爆并打磨 (5) 焊后热处理及时间根据过程装备制造与检测表5-67得回火温
13、度为580-620，由于厚度为62mm，因此得出热处理时间约为2小时。焊后热处理目的是：a 松弛焊接应力 b 稳定结构形状和尺寸 c 改善母材，焊接接头和结构件的性能2) 工艺顺序 (1) 坡口清理 (2）预热：装配点焊 (3)预热：内面焊条电弧焊（4）预热：外面清根并打磨（5）预热：外面埋弧焊（6）焊后热处理3）焊接规范内面焊接焊条电弧焊1）确定焊条直径由被焊工件的厚度选择焊条直径为5mm2）焊接电流的确定根据焊条直径查过程装备制造与检测表5-15，确定焊接电流为200-270A3） 焊接电压的确定手工电弧焊，焊接电压选择为22-30V，其电压主要由电弧长度决定，电弧长则电弧电压高，反之则电
14、压低。电弧过长则不稳定，熔深浅，熔宽增加，易产生咬边等缺陷，同时空气容易侵入，易产生气孔，飞溅严重，浪费焊条，电能，效率低。生产中尽量采用短弧焊接，电弧长度一般为2-6mm4） 焊接速度V的确定由书本查得焊接线能量约为qv=18KJ/cm;由焊接线能量公式 qv=0.7UI/v 得焊接速度为v=0.7*（2030）*（200270）/18KJcm-1=1520cm/min选择焊接速度约为18cm/min5) 电源种类以及极性的确定由J507焊条对应国标为E5015，即说明熔敷金属抗拉强度为50MPa，焊条适应焊接位置为平焊，药皮类型为低氢钠型，焊接电源为直流反接。6） 焊接层数的确定厚板焊接一
15、般要开坡口，同时采用多层多道焊，每层焊接厚度步超过5mm，手工电弧焊一次最大熔深约为68mm当每层厚度约为焊条直径的0.81.2倍时，生产效率高。由公式n=D/d （此处厚度用D表示）得焊接层数n=62/5=13层7） 焊钳，焊接电缆的确定由过程装备制造与检测表5-9得，选择G325可以满足焊接要求8) 焊工护目遮光镜片选用由过程装备制造与检测表5-11以及焊接电流为200-270A，选择电弧镜片号为11-12；碳弧气爆镜片为12-14 外面焊接埋弧焊选择焊丝直径为5mm以及焊接速度要求选择MZ-1000型焊机 根据手工电弧焊工艺参数的确定方法依次确定各参数如下表格焊接牌号及焊丝焊剂焊丝直径(
16、mm)电源种类及极性焊接电流（A）焊接电压（V）焊接速度（cm/min）J507H10MnSi+SJ1015直流反接400-120032-3622接管与封头，其中各种设计角度及尺寸来源于过程设备设计附表，表B3中内容。筒体的焊接详图如下， （图二）接管与壳体焊缝详图 （图三）接管与底封头焊接详图4.3 各筒节纵向焊缝焊接工艺分析由GB150-1998钢制压力容器规定，圆筒部分的纵向接头，球形封头与圆筒连接的环向接头，各类凸形封头中的所有焊接接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头均属A类焊接接头。因而确定为A类接头，4.3.1工艺要求：1）预热温度 120 2) 坡口加工方法：机加工坡口，并清除
17、油锈 3）层间温度：100-250 4）后热温度及保温时间：250-300*2hr5）清根方法：碳弧气刨并打磨6）焊接接头如图示： （图四）筒体纵向焊接接头详图4.3.2工艺顺序：1.清理坡口，并进行磁粉检测（MT） 2预热，并进行装配点焊 3预热，内部进行埋弧焊 4预热，外部清根并打磨，进行MT检测 5预热，外部进行埋弧焊 6焊后热处理 4.3.3焊接规范：焊接牌号及焊丝焊剂直径（mm）电源类型及极性焊接电流A焊接电压V焊接速度cm/min内面手工电弧焊J507H10MnSi5直流反接200-27022-2618外面埋弧焊J507H10MnSi5直流反接400-100032-36224.4
18、各筒节环向焊缝焊接工艺分析由国标150-1998钢制压力容器规定，壳体部分的环向焊接接头，锥形封头与接管连接的接头等均属于B焊头,已经规定的除外。因而经确定筒节环向焊缝为B类焊缝。4.4.1工艺要求：（前面已经详细叙述过确定过程，不再赘述）1）预热温度 120 2) 坡口加工方法：机加工坡口，并清除油锈 3）层间温度：100-250 4）后热温度及保温时间：250-300*2hr5）清根方法：碳弧气刨并打磨6）焊接接头如图所示：4.4.2工艺顺序： 1. 清理坡口，并进行磁粉检测（MT） 2预热，并进行装配点焊 3预热，内部进行埋弧焊 4预热，外部清根并打磨，进行MT检测 5预热，外部进行埋弧
19、焊 6焊后热处理 4.4.3 焊接规范：焊接牌号及焊丝焊剂直径（mm）电源类型及极性焊接电流（A）焊接电压V焊接速度cm/min内面手工电弧焊J507H10MnSi5直流反接200-27022-2618外面埋弧焊J507H10MnSi5直流反接400-100032-36224.5 焊后热处理工艺参数1）热件入炉或出炉时的温度不得超过400，但对厚度差较大、结构复杂、尺寸稳定性要求较高、残余应力值要求较低的被加热件，其入炉或出炉时的炉内温度一般不宜超过300。2）升温至400后，加热区升温速度不得超过（5000/s）/h，且不得超过200/h，最小可为50/h。3）温时，加热区内任意5000mm
20、长度内的温差不得大于120。4）温时，加热区内最高与最低温度之差不宜超过65。5）温保温期间，应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化。6）炉温高于400时，加热区降温速度不得超过(6500/s)/h，且不得超过260/h，最小可为50/h。7）焊件按1）炉温度出炉后应在静止空气中继续冷却五，心得体会 通过这次生产实习，为这次课程设计提供了依据以及很好的实践基础，在 生产实习当中，我们学到了很多理论以外的东西，通过这次课程设计使理论与实际相结合起来，当然，在这过程当中也遇到了不少麻烦，幸亏有老师的指导才得以在半个月当中将其圆满完成，虽然这个过程很累，但也给自己增添了不少知识。 参考资料：1，化工
21、出版社，过程装备制造与检测，邹广华、刘强、龙占云。2007年8月2，化工出版社，过程设备设计，郑竟洋、董其伍、桑芝富。2007年6月3，高等教育出版社，工程材料，2005年7月4，中国焊接资源网() 目录 一，制造背景21.2设计参数21.3技术要求31.4储气罐的结构分析41.4.1筒体结构分析4二，筒体材料5三筒体具体制造工艺51.材料的进厂入库检测52. 放样，划线与号料72.1筒节下料83，简体的卷制成形94，筒节坡口加工与焊接104,1.1简体纵焊缝坡口加工104,1.2简体环焊缝坡口114,1.3 焊接115，校圆126，检测147，组对148，焊接159，检测16四，心的体会16
22、一，制造背景1.1液化石油气，英文名称： Liquefied petroleum ges，主要成分： 乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。随着石油化学工业的发展，液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。用液化石油气作燃料，由于其热值高、无烟尘、无炭渣，操作使用方便，已广泛地进入人们的生活领域。此外，液化石油气还用于切割金属，用于农产品的烘烤和工业窑炉的焙烧等。而液化石油气储罐是具有较大危险性的储存容器，一旦出现问题，将给人民的生命、财产带
23、来极大的损失。吉林、西安等地的液化气储罐事故给人们以深刻的教训。为了保证液化石油气储罐的安全运行，避免事故发生，必须从个方面严格把关，其中，筒节的制作过程是关键中的关键。产品名称： 40M3液化石油气卧式储罐产品类别： 三按照特种设备安全监察条例的规定，该台产品经制造单位监督检验，安全性能符合 压力容器安全基数监察规程，GB150-1998 钢制压力容器标准及设计图样的规定。1.2设计参数技术特性表 容器类别类三设计压力 MPa1.86设计温度 -1950最高工作压力MPa1.86水压试验压力MPa2.33气密性试验压力MPa1.86焊接接头系数1腐蚀余量量 mm2操作介质液化石油气充装系数0
24、.9设备容积 立方米401.3技术要求 （1）本设备按照GB150-1998钢制压力容器进行制造，检测与验收，并接受压力容器安全技术监察规程的监督。 （2）制造筒体、封头、人孔接管、用16MnR钢板符合GB6654-1996及第二次改造通知单的规定，人孔法兰盖用钢板正火状态供货。帯颈对焊法兰、接管用16MnR应符合JB4726-2000，壳体用16MnR钢板应逐张进行冲击试验，方法按照GB/T229的规定，三个试样的平均值大于等于54J。 （3）设备焊接工艺规程按照JB/T4709-2000，焊接工艺评定按照JB4708-2000.所有角接接头的焊接表面须打磨圆滑过渡。 （4）设备中每条A、B
25、类焊接接头应进行100%射线检测，按照JB/T4730.2-2005的规定，二级合格。所用D类焊剂接头、DN250的接管与法兰的B类焊接接头及所有与承压件相焊接的角接接头，应进行100%表面磁粉检测，按照JB/T4730.4-2005的规定，一级合格。 （5）设备应进行整体焊后消除应力热处理，热处理后不得在设备本体上进行施焊。 （6)最终热处理后，对设备中A。B、D类焊接接头进行硬度检测，其硬度应小于等于200HB。检测数量按照每条A、D类焊接接头测一组，每条B类焊接接头每隔120度测一组，每组包括母材、热影响区和焊缝各一处。 (7）未注明角接接头焊脚高度均等于两相焊件中之较薄件的厚度，且须为
26、连续焊。 （8)设备制造完毕后进行水压试验。水压试验应力见技术要求表。水压试验合格后应将积水排净吹干。 (9）水压试验合格后，应进行气密性试验，试验应力见技术特性表。 （10)设备制造完毕后除锈涂铁红醇酸底漆一遍，再涂银粉醇酸清漆一遍，沿罐体水平中心线用红漆刷一道红色色带，宽度为150mm，在筒体两侧的重心处用红色油漆喷印重新标志，应在重心标志上方喷印LPG字样，重心标志的左侧喷应严禁烟火字样，右侧喷应禁止施焊的字样，标志、字样高度不得小于200mm。 (11)设备的油漆、包装、运输按照JB/T4711-2003压力容器涂覆与运输包装的规定。 (12)本储罐安装时，其纵轴应向排污方向倾斜千分之
27、三。 (13)固定支座的连接采用一个螺母拧紧；活动支座用两个螺母，第一个螺母不拧紧，与支座的距离为1至3毫米，用第二个螺母锁紧。 (14)本储罐必须在有遮阳和水喷淋装置的条件下适用。 1.4储气罐的结构分析 储气罐的结构 储气罐是一个承受内压的钢制焊接压力容器。在规定的使用温度和对应的工作压力下，应保证安全可靠，罐体的基本结构部件应包括人孔、封头、筒体、法兰、支座。 1.4.1筒体结构分析 筒体材料为16MnR,公称内径为2600mm，长度的6500mm.名义壁厚为18mm。整个筒体是用3个筒节组对拼焊而成，这时的简体有纵环焊缝。，纵焊缝采用埋弧焊方式焊接。查相关标准，焊缝形式采用Y形。其筒节
28、间环焊缝亦可采用U形焊缝。应合理设计筒节坡口形式及尺寸。设计焊缝的相对位置。二，筒体材料 对受内压的筒体，由于其工作介质为液化石油气，考虑其腐蚀性以及易燃易爆，选择16MnR作为材料。三筒体具体制造工艺 1.材料的进厂入库检测 筒体结构材料16MnR，按技术要求符合GB6654-1996及第二次改造通知单的规定验收合格后，应按企业标准入库存放。 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要工序。可增强装备耐腐蚀能力延长其使用寿命。预处理工艺 1， 钢板表面净化钢板的表面净化是钢板预处理一个步骤，运用特定的方法或设备祛除表面的油污、铁锈、杂质、氧化皮等。
29、表面净化的方法大体分两类：机械法和化学法。化学法主要有酸洗、碱洗、盐洗等。机械法主要有砂轮打磨、喷沙、喷丸处理。本钢板选用喷沙作为表面净化的处理方式，除去铁锈和氧化皮。用喷砂法做表面净化，所得钢板质量好，且效率高，但是，粉尘太大，所以一般都是在密闭的喷砂室里进行操作。需要注意的是，近年来钢板出厂时，大都会喷一层防护漆，来避免它的腐蚀，防护漆不影响以后的加工和焊接，此时，表面净化这一工序就可省略。矫形 钢材在轧制、运输、装卸和堆放过程中，由于自重、支承不当或装卸条件不良及其他原因，可能会产生弯曲、扭曲、翘曲、波浪变形及表面不平等变形。当这些变形超过一定程度时，会给尺寸的度量、划线、剪裁及其他加工
30、带来困难，而且会影响到成形后零件的尺寸和几何形状的精度，从而又会影响到装配、焊接和整个产品的质量。所以在划线下料前应予以矫形。钢材在加工过程中，也会由于受力不均等工艺原因和其他原因而使工件产生变形，为不影响下道工序的加工和确保加工质量，也需进行矫形。另外，在装配一焊接之后，工件也会因焊接等原因，产生某些变形，亦需矫形，此为成品矫形。矫形就是使钢材或工件在外力作用下产生与原来变形相反的塑性变形，以消除弯曲、扭曲、皱折、不平等现象，从而获得正确形状的过程。矫形的实质就是将被拉长的纤维缩短或将缩短的纤维拉长，以恢复原状，或是使其他部分的纤维也拉长或缩短，产生与局部纤维相同的变形。从而达到矫形的目的。
31、矫形的方法按操作方法的不同，可分为手工矫形、机械矫形和火焰矫形三种。本设计采用多辊矫平机进行机械矫形。多辊矫板机矫平钢板，是使板料通过矫板机的上下两列辊子之间，在辊子压力的作用下，受到多次反复弯曲，整个钢板得到均匀的拉长，使多种原始曲率逐步趋向一致变为单一，并不断减小，最终得到矫平。 此处采用GYX-3M钢材预处理装置。利用抛丸机械除锈的先进大型机械设备，钢材经此处理，并经喷保护底漆，烘干处理等工序后，即可保证钢材在生产和使用过程中不在生锈，有不影响机械加工和焊接质量。 2， 矫形 钢材在轧制、运输、装卸和堆放过程中，由于自重、支承不当或装卸条件不良及其他原因，可能会产生弯曲、扭曲、翘曲、波浪
32、变形及表面不平等变形。当这些变形超过一定程度时，会给尺寸的度量、划线、剪裁及其他加工带来困难，而且会影响到成形后零件的尺寸和几何形状的精度，从而又会影响到装配、焊接和整个产品的质量。所以在划线下料前应予以矫形。钢材在加工过程中，也会由于受力不均等工艺原因和其他原因而使工件产生变形，为不影响下道工序的加工和确保加工质量，也需进行矫形。另外，在装配一焊接之后，工件也会因焊接等原因，产生某些变形，亦需矫形，此为成品矫形。矫形就是使钢材或工仵在外力作用下产生与原来变形相反的塑性变形，以消除弯曲、扭曲、皱折、不平等现象，从而获得正确形状的过程。矫形的实质就是将被拉长的纤维缩短或将缩短的纤维拉长，以恢复原
33、状，或是使其他部分的纤维也拉长或缩短，产生与局部纤维相同的变形。从而达到矫形的目的。矫形的方法按操作方法的不同，可分为手工矫形、机械矫形和火焰矫形三种。本设计采用多辊矫平机进行机械矫形。多辊矫板机矫平钢板，是使板料通过矫板机的上下两列辊子之间，在辊子压力的作用下，受到多次反复弯曲，整个钢板得到均匀的拉长，使多种原始曲率逐步趋向一致变为单一，并不断减小，最终得到矫平。下图为多辊式矫平机的工作原理图。本设计中，钢材16MnR，板厚为18mm。选用九辊矫正机，其参数情况见下表 矫正机参数表 辊数 辊距 （mm)钢板最小厚度 （mm) 辊径 （mm)最大矫正度 （m/s)主电机最大功率（kw) 9 2
34、50 5 220 0.3 180 应注意的是，不是所有的钢板都能一次矫平，是否容易矫平除与矫平机有关外，还与其本身的性质和厚度有关。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，也是焊接过程中主要的质量控制点之一。 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、粉线作线。 三部分操作内容和步骤：放样，展开、制作样杆样板、在钢材上进行号料。号料尺寸公差是反映钢板的划线、号料划线和号料就是根据施工图样及工艺上的要求，正确地确定一个欲加工零件的配料尺寸和形状，并用划线的
35、方法在钢材上号料，同时标注上必要的加工符号及其他必要内容，用以指导以后各道工序的加工。它直接决定着零件的尺寸和几何形状的精度，而且对以后的装配和焊接工序也有很大的影响。 总体来看，划线和号料大致可以分为以下整个划线工序的最终允许公差，根据GB/T 9019-2001，压力容器公称直径标准的规定，长宽及其他外廓尺寸线为+lmm，超过一米的为L/lOOO，但不超过3mm;中心线、基准线为士0.5mm;正方形或长方形，其对角线Ll-L2之差2mm。应注意的是，放样展开最后获得的尺寸是零件的设计尺寸或者说是零件加工后应得的尺寸，而样板是用来号料的，其外部尺寸应该是零件加工前坯料尺寸，这两者是不一样的。
36、零件的坯料尺寸是由零件展开尺寸、工艺余量和加工余量三部分组成的。工艺余量是零件加工过程中由于工艺条件和工艺因素的影响而造成的尺寸变化和偏差。在焊接结构制造中，主要是焊接收缩量和成型后的修边余量。本设计中，16MnR板厚18mm。 焊缝横向收缩余量为2.1- 2.6mm.(参照过程设备制造与检测-表6-26）。 纵向收缩余量为0.15-0.3mm。 (参照过程设备制造与检测-表6-27)。 加工余量 加工余量主要包含切割余量，边缘加工余量两项。气割时会产生一定宽度的割缝，但是当沿外侧切割时可不考虑工艺余量。切割后尚需进行边缘机械加工，留3 mm的加工余量，号料划线公差图如下图所示。2.1筒节下料
37、 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=Dm-L=(Di+S)-L1+L2+L3式中， L筒节展开式，mm Dm 筒节平均直径，mm Di筒节内径，mm S板厚，mm L1钢板伸长量，mm L2钢板加工余量，mm L3焊缝横向收缩余量, mm 通常 L= (1-K)Dm K修正系数，K=0.9931-0.9960 综合考虑L2 取5mm 所以将数据带入公式可得： L=8204m 由于整个筒体是用3个筒节组对拼焊而成，因此
38、筒节下料单个钢板的长度为：具体尺寸为（长x宽高）：8204x2170x 18mm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 Q11-50x3200型剪板机 参数最大板厚最大板宽板料强度喉口深度剪切角度可剪次数 行程次数飞轮转速刀片长度50320049070054/Min8/Min82r4200 3，简体的卷制成形 筒节的弯卷成型是用钢板，在卷板机上弯卷而成的。根据钢板的材质，厚度弯曲半径，卷板机的形式和能力，在实际弯卷过程中分为冷卷和热卷。本设计中钢板为18
39、mm厚的16MnR。根据： =/2Rm (1-Rm/Ro)100% (单向拉伸） 式中 弯卷变形率 ，100%; 钢板名义厚度，mm; Rm 筒节中性层半径，mm; Ro 钢板弯曲前的中性层半径，mm 代入数值计算的=0.69%3%（16MnR单向拉伸是的临界变形率）故此处选择冷卷，卷制成形通常在三辊筒或四辊筒卷板机上进行的。 所选卷板机型号为：CDWII-(数控制上调式)40x4000。 对称式三辊卷板机CDWII 参数 规 格 最大宽度最大厚度 上辊直径 /mm 下辊直径 /mm下辊中心距 /mm 主电动机功率 /kW 404000 550 530 610 80 根据 Dmin=d1+(0
40、.15-0.20)d1 式中 d1 卷板机的上辊直径 计算得 Dmin=600mm2600mm故可知所选卷板机满足要求。 钢板在卷板机上卷制时，钢板的两端总有一段长为a的直边无法卷制，其长度取决与两下辊的中心距。为消除此剩余直边，在钢板卷圆钱应作板边预弯曲。通常采用水压机在专用模具上预弯。4，筒节坡口加工与焊接 焊接接头坡口形状和几何尺寸的设计，应遵循以下原则：(1)保证焊接质量(2)坡口加工简易(3)便于焊接加工(4)节省焊接材料按焊接技术要求加工坡口，坡口两侧30mm范围内清理污物，然后按焊接工艺施焊；4,1.1简体纵焊缝坡口加工 简体是由钢板卷制而成，其边缘部分由于变形和冷作硬化作用其性
41、能已发生变化，不能满足设计要求，应此需将此区域除去。筒节卷制成形后，按图样规定的筒体名义直径测量简节的实际周长，并划二次线，割去余量后按焊接工艺要求加工坡口。 简体的纵缝的焊接采用埋弧焊，根据埋弧焊坡口加工要求其坡口形式为V形坡口，具体尺寸如下： 纵缝对接坡口根据具体尺寸，可选择氧气切割加工坡口，氧气切割的加工方法具有设备简单投资费用少，操作灵活方便的一系列特点，切割质量好。4,1.2简体环焊缝坡口 压力容器筒身环焊缝坡口形式，取决于其壁厚及所选用的焊接工艺方法。对于薄壁容器，壳体环焊缝多采用V形坡口；而对于厚壁容器壳体环焊缝，为了减少焊缝的横截面，通常采用U形坡口。对于此次所设计的容器，属于厚壁型。其环焊缝包括简节对接焊缝和简体与封头的对接焊缝，都采用相同的坡口形式。如下图： 环焊缝坡口示意图 该类型坡口也可采用气割工艺加工，气割加工币机械方法加工效率高，周期短，且不需要投资高的机床设备。U形坡口的下部有圆弧段在具体加工过程中，铁的氧化反应不能像一般气割时那样垂直向下，当达到一定深度后应转向侧面方向。
