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1、. . .焊接结构课程设计说明书-气液分离器生产工艺姓名： 班级： 系部： 学号： 指导老师： 2013-2014第二学期目 录摘 要31. 气液分离器概述42. 母材的选择与检验5表2 化学成分表53.罐体制造工艺流程64 筒体的制作工艺75封头压制156 总装配焊接187检验218 涂装及零件图229.参考文献23摘 要本设计编制的是气液分离器的制造工艺，按照在承压等级的基础上，综合压力容器工作介质的危害性（易燃、致毒等程度）进行分类，此容器属于类容器。此容器受压元件材料主要为Q245R，故在讨论Q245R焊接性的基础上对该容器进行制造工艺编制。本产品制造、试验和验收按GB1501998钢
2、制压力容器中的技术条件规定执行。本次设计的气液分离器筒体由426mm14mm2700mm厚的筒体，封头426mm14mm由热压方法获得。本设计首先介绍了气液分离器的结构，并分析了制造本产品的材料如Q245R钢的化学成分、力学性能及焊接性，然后分析了该容器焊接制作工艺流程。文中详细论述了气液分离器加工、装配、焊接工艺。同时对容器制作中容易出现的质量问题进行了分析说明，提出了相应的解决措施。文中重点阐述了装配焊接工艺，包括筒节的纵缝装配焊接、筒节与封头的环缝装配焊接、筒节与筒节的环缝焊接等。如装配方法、焊条、焊剂与焊丝及焊接方法的选择、焊接参数的选取等。并对容器的焊后试验、气密性试验等进行了必要的
3、说明。压力容器是容器的一种，是指最高工作压力0.1MPa，容积25，工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点液体的容器。这类结构大都在一定的温度和压力下工作，且相当一部分结构的工作介质或内部充装物为易燃易爆，或具有强烈腐蚀性，或有毒的物质，一旦发生泄露或者断裂破坏，就可能产生灾难性的后果，造成人民生命财产的严重损失。因此，必须保证该类结构在工作和运行中的安全可靠性，必须按照产品设计的技术要求中专门的技术规范来进行制造生产，严格控制质量，并且要由专设机构来进行监督和检查。世界各国对于压力容器的制造和使用都非常重视，均设有专门机构，制定了详细的技术规范和检查标准。压力容器产业的发展
4、离不开机械、冶金、石油化工、电脑信息、经济管理和安全防护等诸多工程技术的改革创新，或者说它是在多项新材料、新技术、新工艺综合开发的基础上发展的工业产品。在科学技术不断提高的今天，压力容器行业的发展当然也离不开先进技术的使用。气液分离器生产工艺1. 气液分离器概述气液分离器可安装在气体压缩机的出入口用于气液分离，分馏塔顶冷凝冷却器后气相除雾，各种气体水洗塔，吸收塔及解析塔的气相除雾等。气液分离器也可应用于气体除尘，油水分离及液体脱除杂质等多种工业及民用应用场合。1.1结构形式罐体为单层压力容器，见图1。气液分离器示意 图11.2 主要技术参数（见表1）表1 气液分离罐主要技术参数设计压力/MPa
5、6腐蚀裕度/mm1.5卧置试压/MPa设计温度/50焊缝系数0.9地震烈度计算风压保温材料泡沫石棉容积/m29.5操作介质保温层厚度/mm60容器类别类1.3 材料分析（见表2）表2 化学成分表材料CSiMnPSAltQ245R0.200.350.501.000.0250.0150.0202. 母材的选择与检验2.1母材的选择罐体封头板采用Q245R，其力学性能与化学成分见表2和表3。裙座、筋板采用Q235。表2 化学成分表材料CSiMnPSAltQ245R0.200.350.501.000.0250.0150.020表3 力学性能钢板厚度/mm抗拉强度R/(N/)屈服强度R/(N/)伸长率A
6、/%温度/冲击吸收能量KV2/J180弯曲试验 弯曲直径（b35mm）3-16400-52024525031d=1.5a16-36400-52023525031d=1.5a36-60400-52022525031d=1.5a60-100390-51020524031d=2a100-150380-50018524031d=2a2.2 焊接性分析1）16MnDR的焊接性分析16MnDR钢焊接中需注意如何保证焊接接头的低温韧性,以防止低温使用时发生脆性裂纹。根据碳当量计算公式计算出16MnDR的碳当量为0.49%,说明淬硬倾向小,室温下焊接一般不易产生冷裂纹,且硫、磷含量控制较低,所以也不易产生热裂
7、倾向。板厚小于25mm时不需要预热,板厚超过25mm、接头刚性拘束较大或环境温度过低时,可在焊接之前进行预热,预热温度为100150。当板厚大于16mm时,要进行焊后消除应力热处理。为了消除焊接应力,进一步改善焊接接头性能,对气液分离罐进行焊后整体热处理。热处理温度为580640,在600下保温3 h,升温速度不大于200/h,降温速度不大于260/h,随炉自然冷却。2）Q235的焊接性分析Q235的含碳量(0.25%)低，其它合金元素含量也较少，在通常情况下不会因焊接而引起严重的硬化组织或淬火组织，因而适用于各种焊接方法进行焊接，一般而言不需要采用特殊的焊接工艺措施即可得到优质的焊接接头。这
8、种钢材的塑性和冲击性优良,焊接接头的塑性也很好，在焊接时一般不需要预热，控制层间温度和后热，焊后也可不用热处理改善组织。在焊接Q235钢时，应着重注意防止结构拘束应力和不均衡的热应力所引起的裂纹。用电弧焊焊接低碳钢时，为了焊缝金属的塑性、韧性和抗裂性能，通常都是使焊缝金属的碳含量低于母材，依靠提高焊缝中的硅、锰含量和电弧焊所具有较高的冷却速度来达到与母材等强度。因此，焊缝金属会随着冷却速度的增加，其强度会提高，而塑性和韧性会下降。为了防止过快的冷却速度，当厚板单层角焊缝时，其焊角尺寸不宜过小；多层焊时，应尽量连续施焊；焊补表面缺陷时，焊缝应具有一定的尺寸，焊缝长度不得过短，必要时应采用1001
9、50的局部预热。某些焊接方法热源不集中或线能量过大，如气焊和电渣焊等，引起焊接热影响区的晶粒区晶粒更加粗大，从而降低接头的冲击韧性，因此，重要结构焊后往往要进行正火处理。3.罐体制造工艺流程图2是此次罐体内筒体和封头设计的工艺流程图，其他部件制作参照流程图。筒节制造工艺流程图钢板的复检预处理下料 钢板的卷制钢板的对中钢板的预弯边缘加工 纵缝装配焊接矫圆封头制造工艺流程图钢板的复检预处理 加热 边缘加工下料 压制 二次切割总装配焊接工艺筒节间或筒节与封头装配环缝焊接附件装配焊接 无损探伤 消除应力热处理 包装出厂 图2 气液分离罐罐体生产工艺流程图4 筒体的制作工艺4.1备料加工1）钢板的复检钢
10、板在进行加工之前要对其进行复检，所谓的复检就是对钢板进行必要的化学成分、各种力学性能、表面缺陷及外观尺寸的检查。钢板进厂后，要对其附带的料单进行验收。需要查验料单上列出的钢板的化学成分和力学性能。在此基础上还要对钢板进行抽样来做化学成分和力学性能的检验（如拉伸试验、冲击试验等等）。待复检合格后，才能对其进行加工。对于试验所得出的结论与料单不符的钢板，要进行返货。2）钢板的预处理(1) 钢材的矫正 在复检合格之后，要对钢板进行预处理。进厂的钢材可能在轧制、运输、装卸和堆放过程中，由于种种原因可能会产生弯曲、扭曲、波浪等变形。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，
11、而且会影响到成形零件的尺寸和几何形状的精度，从而影响到装配、焊接和整个产品的质量。所以在划线、下料前应予以矫正。所谓矫正就是在外力的作用下给钢板施加一个与原来变形相反的力，以消除弯曲、扭曲、皱折、表面不平等变形，从而获得正确形状的过程。矫正方法有手工矫正、火焰矫正和机械矫正。本设计选用42009辊式中厚板矫平机来对钢板进行矫正。其工作原理如图3所示。 图3多辊矫平机工作原理图1. 导向辊 2. 上支承辊 3. 上工作辊 4. 下支承辊 5. 下工作辊42009辊式中厚板矫平机技术参数如表6所示表6 42009辊式中厚板矫平机技术条件厚度/mm宽度/mm长度/mm温度/辊数辊距/mm640150
12、040002000180006008009360辊径辊长/mm上横梁开口度/mm传动比/i矫平速度/(m/s)主电动机/kw320mm4200240220.30.8125(2) 钢板的表面预处理 钢板的表面预处理主要指清除钢材和零件表面的锈、油污和氧化物等。清理的方法主要有两类：机械法和化学法。机械法包括喷砂和喷丸、磨光机或钢丝刷、砂布打磨、刮光或抛光等。化学法主要是用溶液进行清理。钢材表面的预处理对于提高产品质量、延长产品的寿命、减少环境污染具有重要的意义。本设计采用喷丸的处理方法，因为此方法比较彻底，效率高。(3) 展开 复检合格后，进行矫正、喷丸及喷漆等处理加工，之后进行划线下料。由于内
13、筒为圆柱形回转体，划线前要进行展开，采用计算展开法，考虑壁厚因素，按中径展开。具体展开公式如下： 式中 L筒体毛坯展开长度（mm）； Dg容器公称直径（mm）； 容器壁厚（mm）； s加工余量（包括切割余量、焊接收缩量）（mm）。L=3.14（2600+10）+8=8203.4（mm）筒体展开后，其实就是一块矩形金属板。毛坯宽度为内筒的长度，其大小取决于原材料的宽度和容器上焊缝的分布情况（焊缝不允许十字交叉）。注意，毛坯实际宽度也要包括加工余量（可在某一块板料上加放焊接收缩量）。每边加30mm，两边一共60mm。则8203.4+60=8263.4（mm）。需要钢板规格与数量：9000500016（1张）如图4。(注：图中虚线为选板尺寸，实线为毛坯料尺寸)图4筒体展开图(4) 划线、号料与下料划线后进行下料加工。下料的同时将坡口加工出来，用气体火焰切割机完成此工作。 划线 应根据材料规格进行下料、排版，
