压力容器设计中的问题及设计优化策略探究.pdf

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1、Ac a d em ic 学术 腐蚀 红硬性和热稳定性 3 模具装配及调试 装配是模具生产中的关键工序 模 具装配质量直接影响产 品的质量 模具 的技术状态和使用寿命 模具的装配工 作包括下面的 内容 3 1 清洗 整理零件 检查数量及零 件是否符合配合基准 3 2 按 图纸工 艺要求装配成组合件及 总体装配 3 3 检查 问隙 保证冲裁 间隙一致性 保证导 向机构的导向精度 以及保证各 相关运动件能够按照模具设计的技术参 数严格进行 模具装配完后 必须经过试冲 才 能 进行 生产 使用 试冲 时要 注 意产 品冲 裁面状态 应根据试冲件中 出现的缺陷 分析其产生 的原 因 设法加 以解决 4

2、 结论 影响精冲模具寿命的因素很 多 从 以 上分析可 以看 出从模具设计 到使用 的全过 程 中 均能提高模具寿命 实践证 明 合 理设计模具结构及形状 采用恰当的模具 制造工艺 热处理工艺 使模具在正常的 条件下工作 均能提高模具的寿命 参考文献 1 张祥林等 高端精冲模具的制造 探 讨 J 塑性 工 程 学报 2 0 1 3 2 0 1 6 8 7 1 2 周开华 简 明精冲手册 国防工 业 出版社 2 0 0 6 作 者简介 王妮莎 1 9 8 3 女 湖北襄阳人 工程师 学 士 主要 研究方 向 P V D涂层 的应用 压力容器设计中的问题及设计优化策略研究 王仲举 0 6 7 0

3、0 0 承德江钻石油机械有限责任公司 河北承德 摘要 改革开放以来 我国经济取得了惊人的成绩 特别是在工业方面发展速度极快 其中压力容器设计同样也在这最近的几 十年里取得了巨大的成绩 不过由于压力容器设计涉及到的层面非常多 我国在这方面的研究起步也相对较晚 所以至今在设计 方面依然存在着一定缺陷 本文研究重点则是通过对设计缺陷进行分析 并在此基础上提出解决这些缺陷的主要措施 压 力容 器在 工业 制造 领域 属于 非常 关键性的零部件 特别是在石油化工领 域更是如此 然而我国研究起步较晚 在 设计方 面 还存在 着 一定 的 问题 加 强 设计阶段的优化 对于提升压力容器的 安全和质量水平将具

4、有非常重要的作用 1 压 力容器设计 的基本要求 1 1 工艺要求 压 力容 器涉 及 到的 工艺 要求 非常严 格 比如壁厚 容积 以及直径大小 使 用温 度 需求 密封 圈结 构和 开 口孔 设计 等同样具有严格要求 满足石油化工领 域的相关规范 1 2使用寿命 的保障 压 力容 器 的使 用环 境相 对 复杂 会 受到 不 同物质 的腐 蚀或 者侵 蚀 另 外压 力容器本身的制造材料也会因为氧化而 出现 老化 问题 对此 设计 人 员往往 要通 过更 加严 格 的设计 提升 压力 容器 的安全 系数 从而 达到 提升 压 力容器 生命 周期 的 目的 1 3确保使用安全 一 般来说 压力

5、容器中所存放 的物 质都具有一定的腐蚀性或者侵蚀性 而 且还 具 有 易燃性 如果 使用 不 当就极 容 易引起火灾 随着存储时间的延长 对 于压 力 容器 的侵蚀 效 果就会 越 加 明显 同时能量也会不断聚集 一旦压力容器 质 量不 好 就 出现 能量 的剧 烈 释放 从 而容 易形成 巨大 的破坏力和摧毁力 1 4提升使用便利性 压力容器设计工艺要求很高 但是 在使用要求方面却需要压力容器具有 良 好 的便 利性 那么 为 了达到 这个 便利 性 24 中国机械 Ma c h i n e Ch i n a 要求 就需要降低压力容器使用的危险 系数 提升压力容器的安全属性 结构 设计简单稳

6、定 不仅能够提升制造和质 检 的便利性 同时也有助于提升设计的 质 量 对于 降低 使用 成本 提 升企 业 的 经 济效应还 具有 一定的效果 2 压力容器设计主要问题分析 2 1 经济性 问题 材料对压力容器的质量和性能 以及 安全性会产生最为直接的影响 选择制 造压力容器 的材料需要综合考虑温度 压力 材料 自身的焊接属性以及不同温 度环境下的加工性能等 还需要考虑材 料 的经济 性 材料 以及 材料 质 量所 占压 力容器 的总体 成本 的 比例最 大 容 积较 大 的容器 压力容 器 的壳体 质 量基 本上 总设 备质 量 的 8成 至 9成 压力 容 器 的 材 料选 择就 需要

7、遵循 价格 和性 能 的综合 性 另 外可 以通 过优 化 设计工 艺 尽可 能的减少高性能高价格材料的使用 从 而达 到降低成本 的 目的 2 2材料 许用应力跳档 由于压 力容 器对 于 压力 要求 较 高 因此封 头部位厚度相对较厚 对此就需要 在成形时通过减薄量来进行优化 而且压 力容器的简体部位在成型时也会产生减薄 量 对此一些设计人员往往考虑的不够全 面 没有在设计时就考虑这些筒体和封头 的减薄量 而是在生产制造时引入成形减 薄量 导致整个板料 的厚度偏厚 那 么相 应的许用应力就会 降低 为 了解决这个问 题 就 需要设计人员在容器设计时 注重 厚板类材料的许用应力跳档等问题 2

8、 3非标法兰 的设计 问题 目前 颁布 的 压力 容器 法兰 主 要 的适用 范 围为 公称 压力 6 4 M P A 且 对 应 的公称直径要大于等于 8 0 0 m m 另外 国 家颁布的 钢制管法兰 垫片 紧固件 标 准 对 于较 大直 径 的法 拉公称 压 力和 公称直 径 也有着 明确 的要 求 可是 这些 标 准在 实 际执行 过程 中往 往会 超 出上述 标 准 从而 影 响到压 力容 器 的性 能 对 此 就 需要在 设 计法 兰时 要对 结构 尺寸 进 行详细计 算 从而满足 强度 需求 3 压力容器的设计优化 3 1 选用好材料 材料 性 能高低 对 于压 力容 器 的性

9、能 产 生最 为 直接 的影 响 所 以通 过对 材料 的优选 选 择 能够满 足承 压 温 度 以及 焊 接性 能等 要求 的 设备材 料 与此 同时 还 需要 通过 良好 的设 计来 提升 这些 材料 的经济性 以及 安全性 3 2区 别 对 待 在 设计压 力 容器 时 必 须 要针 对具 体 的设 计 需求进 行 区别设 计 应 力 不 同 其 失效 模 式也会 不 一致 而 且 就算 是一 个 应 力 那 么不 同 的部位 也会 产生 不 同 的失 效效 果 压 力容 器涉 及到 的 负荷 众 多 比如容 器 的 内部和 外部 的压 力 自 重 以及温 度差 形成 的盈 利等 这些

10、不 同 的应力一般体现为三种 第一种是初次 应力 第二种就是二次应力 第三种就 是融 合力 初次 应力 和二 次应 力 的综合 应 力 对 此在 设 计压 力容 器 时 需要 结 合 不 同的应 力模 式来 进行 区 分设 计 从 而 提升压力容器的安全和质量 3 3优先强度属性 如 果压 力 容器 需要 承 受力 高 且 体 积大 壁厚 在这种要求性就不能够采 用 Q 2 4 5 R等 传 统碳 素钢 材 料 这 会 导致 壁 厚 增加 影 响体 积 因此 需要选 择 一 些 低合 金钢 等 新型 材料 如果 压力 容器 对 压 力需 求不 高 而且本 身 壁厚 不厚 此 时就可以采用 Q

11、2 4 5 R等传统碳素钢 这能够有效降低成本 区别材料的选择 条件往往以壁厚为 8毫米为界 3 4设计要注重细节 热 处理 工 艺主 要是在 加工 容器 组件 的过 程 中使用 需要 采用 热成 型或 者 冷 成型时 就需要通过 热处理进行应 力处理 对 此 需要 对设 备 的主体 结构进 行 工艺 编 排 从 而依 次进 行加 工 但是 由于涉 及 到的元部件较多 往往会对封头 以及接 管部位 的热处 理欠 考虑 导致 容器 设计 出现 短板 最终 影响 到设 备 的安全 性和 使用 寿命 所 以在设 计时 加 强细节 优化 才 能够 规避 这些问题 总之 压 力容 器设 备对 制造 工

12、艺要 求 极高 而且 自身性能要求特殊 应用环 境也 相对 特殊 所 以设计 人 员需 要遵 循 安全 和质 量第 一 的原 则进 行 只 有这 样 才能 够保 障压 力容 器 的安 全和质 量 确 Ac a d em ic 学术 保人民群众的生命和财产不受损失 参考文献 1 范翠平 曹九玲 压力容器设计 中的常见 问题及 防范策略 J 产 业与科 技论坛 2 0 1 4 0 1 2 张 树 勇 压 力 容 器 设 计 中 的 热 处 理 问 题 分 析 J 科 技 创 新 与 应 用 2 0 1 4 0 7 3 尹 鹤 兵 压 力 容 器 设 计 中 如 何贯彻节能降耗原则 J 科 技致 富

13、向 导 2 0 1 4 0 8 塔式起重机钢结构件的焊接质量影响因素 王淑娟 7 3 3 0 4 0 甘肃省核地质二一二大队 甘肃武威 摘要 由于施工环境恶劣 施工强度高 塔式起重机钢结构件极容易出现质量问题 甚至影响到正常的施工进程 为了确保施 工的有序 安全 应在充分了解影响因素的基础上 采取良好的施工工艺 加强对施焊质量的检查 确保塔式起重机能有效使用 本文首先分析了塔式起重机钢结构 件的可焊性 并根据我厂的实际施工经 验 对塔 式起 重机 焊接 相关 影 响因素 进 行论述 1 钢结构件的焊接质量及其影响因素 塔机结构件的质量要求除了各构件 的材料质量与加工质量外 还有结构件 焊 接接

14、 头 的质量 即各 接头 焊缝 外形 尺 寸及焊缝的内部质量 均应符合有关标 准 与规 范 的要 求 不 得 有咬 边 焊 瘤 夹渣 气孔 未焊透和裂缝等缺陷 拼 装焊接后 各结构件 的形状与位置要求 如 直 线度 平 面度 同轴 度 垂 直度 平行度等 一般应通过拼装焊接工装夹 具来保证 因此焊接工艺是塔机结构制 造 工艺的重 点 2 应对措施 2 1注重预热温度的选择 为了避免焊缝及热影响区出现淬硬 组 织 加 快氢 的逸 出 要对 焊缝 裂纹 进 行 预 热处 理 此 外 预 热还 可 以减缓 焊 缝及热影响区的冷却速度 提高焊接 的 质 量 不过 预热 温度 的选 择 是预 热处 理

15、的 关键 一般 情 况 下 应根 据 板厚 焊 接 的工 艺方 法 母 材和 焊缝 金属 的化 学成 分 接 头 的拘束 度来 选择 适合 的温 度 尽 管在 一 定范 围 内 温度 越 高 裂 纹产 生 的几率 越小 但一 旦超 过最 佳温 度 熔合 区附近 的金属 晶粒就开始粗化 既不利于接头质量的提高 也将要产生 不必要的资金投入 根 据 相 关 文 献 我 们 知 道 预 热 温 度 与 板 厚 含 碳 量 的 关 系 如 图 1 所 示 图 1预热温度与板厚 含碳量的关系 在 图 2中 A B C D g F分别代 表 5中不同厚度的钢板 它们的厚度分别 为 2 5 4 m m 7

16、6 2 m m 1 2 7 m m 1 7 7 8 m m 2 2 8 6 m m 3 0 4 8 m m 经 过 一 些 力 运 算 我 们 可 以推 算 出预 算 温度 的 计 算 公 式 H 1 0 0 0 P 0 1 1 1 8 d 其 中 H预 热 温 度 P含 碳量 d为钢 板板 厚 利用上 述 公 式 只有我 们 只要 钢板 的厚 度 d 和 钢板 的含碳量 P 就 可 以轻易算 出预热温 度 H 值得注 意的是 在焊接 的过程 中 应保证层间温度高于预热温度 裂 纹 加 热 区 图 2 预热 范围图 2 2 注 重预热范围的选择 预热范围的选 择 如图 3 所 示 图 3气刨范 围图 使用 加热 器对 焊缝 裂纹 进行 加热 处 理 时 若 温度 不超过 1 8 0 可利用测温 笔和测 温表 来测 量预 热温 度 实 现对 温 度 的有 效控制 一 般情况下 对于裂纹源的的清除会 采用碳弧气刨法 刨槽深度应和裂纹深度 相适应 U 型坡 口不 得有尖角 刨槽 宽度大于 2 0 m m 并选择适当的气刨范围 在裂 纹连 续或 裂 纹虽不 连续 但两 处 裂纹 D距超过 4

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