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1、1分汽缸制造与装配工艺设计摘 要：本设计分为焊接结构基础知识、焊接生产过程和焊接产品检验等三个部分，共九章设计内容。第一、二主要介绍汽缸的相关知识，第三、四主要介绍汽缸使用的材料及制作，第五、六、七主要介绍焊接生产前、中、后三过程知识，焊接材料、焊接工艺性审查，这部分内容是本产品设计课题重点，汽缸是锅炉的主要配套设备，用于把锅炉运行时所产生的蒸汽分配到各路管道中去，汽缸系承压设备，属压力容器，其承压能力，容量应与配套锅炉相对应。 关键词：分汽缸；压力容器；承压；焊接；装配；The Design of Cylinder Manufacturing and Aassembily ProcessAb
2、stract: The design is divided into three parts, basic knowledge of welding structure, welding process and welding inspection. It contains nine chapters. The first and second chapter mainly introduce the knowledge of cylinders, the third and fourth chapter are about materials used in cylinders and cy
3、linder production. The fifth, sixth and seventh chapter mainly introduce the whole process of welding production, welding materials, and welding technical inspection. The content of this part is the most important. Cylinder is the main auxiliary equipment of a boiler. It is used to allocate the boil
4、er steam produced during the boiler running to each pipe. Cylinder is a pressure bearing equipment, and its pressure bearing capacity should be corresponding with the auxiliary boiler.Key words: Cylinder ;Pressure vessel ;Pressure welding; assembly; 1 前言1.1 选题研究意义：压力容器是一个涉及多行业、多学科的综合性产品，其建造技术涉及到冶金、机
5、械加工、腐蚀与防腐、无损检测、安全防护等众多行业。压力容器广泛应用于化工、石油、机械、动力、冶金、核能、航空、航天、海洋等部门。它是生产过程中必不可少的核心设备，是一个国家装备制造水平的重要标志。如化工生产中的反应装置、换热装置、分离装置的外壳、气液贮罐、核动力反应堆的压力壳、电厂锅炉系统中的汽包等都是压力容器。随着冶金、机械加工、焊接和无损检测等技术的不断进步，特别是以计算机技术为代表的信息技术的飞速发展，带动了相关产业的发展，在世界各国投入了大量人力物力进行深入的研究的基础上，压力容器技术领域也取得了相应的进展。2分汽缸是锅炉的主要配套设备，用于把锅炉运行时所产生的蒸汽分配到各路管道中去，
6、分汽缸系承压设备，属压力容器，其承压能力，容量应与配套锅炉相对应。分汽缸主要受压元件为：封头，壳体材料等。1.2 国内外研究现状随着金属压力容器行业竞争的不断加剧，大型金属压力容器企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的金属压力容器生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的金属压力容器品牌迅速崛起，逐渐成为金属压力容器行业中的翘楚 1 ！2003-2007 年间，我国金属压力容器行业产值保持高速增长态势，年均复合增长率（CAGR）为 26.4%，2008 年全年金属压力容器企业的总产值估计达 264 亿元，同比增长 1
7、3.90%。2010 年金属压力容器行业产值达到 350 亿元左右的产业规模。2011 年385 亿左右的规模。2011 年 12 月份，我国生产工业锅炉 3.5 万蒸发量吨，同比增长32.74 %。数据显示：2011 年 1-12 月，全国工业锅炉的产量达 41.3 万蒸发量吨，同比增长 28.86%。1.3 分汽缸的设计要求分汽缸不是锅炉本体的一部分，而是一件单独的压力容器，因此有一些与锅炉不同的要求，现说明如下：1分汽缸应符合 GB150-2011 压力容器的要求,它应由具有 压力容器设计单位批准书( 省级主管部门批准，同级劳动部门备案)的单位设计，应由具有省级劳动部门签署的压力容器制造
8、许可证的单位制造。分汽缸出厂应具备齐全的资料。2 原有使用的分汽缸应按省级锅炉压力容器监察机构的要求进行登记和领取使用登记证 。3分汽缸的材料并不一定按锅炉简体材质的要求去选择，可以选用比锅炉筒体材质要求低一些的材料。4分汽缸封头可以采用平端盖(只要强度足够、结构符合要求)。内径不大于 500毫米(mm)的，平端盖和筒体可以用打坡口的角焊。5分汽缸设计压力高于锅炉设计压力的可不装设安全阀，但设计压力低于锅炉设计压力的必须装设安全阀。6分汽缸上应装设压力表。7分汽缸底部应有疏水阀座，以连接疏水阀；疏水阀的前后应有截止阀，并且有与疏水阀并连的检修管路。32 分汽缸的基本知识2.1 汽缸的分类分汽缸
9、也叫分汽包，也有叫蒸汽分配台的。它是蒸汽锅炉必不可少的附属设备。分汽缸的主要功能是分配蒸汽，分汽缸上有多个阀座连接锅炉主汽阀及配汽阀门，以便将分汽缸中蒸汽分至各需要之处。分汽缸还有储存蒸汽、多台锅炉蒸汽并用的作用，此外还有一定的汽水分离能力。常用的分汽缸是圆筒形的，两端有椭球形封头。分汽缸是分集汽缸应用中的一部分，分集汽缸是由分汽缸和集气缸组合而成的一种汽体流量和会集装置。分汽缸是将一路进汽通过一个压力容器分为几路输出的设备，而集汽缸是将进汽通过一个压力容器一路输出的设备，其管理若干的支路管道，分别包括回路和供汽支路，其较大多为 DN350DN/500 不等，用钢板制作。它一方面将主干管的水按
10、需要进行流量分配，保证各区域分支环路的流量满足负荷需要，同时还要将各分支回路的水流汇集，并且输入回水主干管中，实现循环运行。其回水再利用，可达到更节能的效果，可以同时满足供热与制冷的需要，分汽缸并不属于锅炉范畴，它属于压力容器范畴，是一种分离窑器。因此只要分汽缸的内径大于或等于 015m，且容积大于或等于 025m。都应该接受压力容器安全技术监察规程 的监督，其设计、制造及检验也应该按照 GB15o。钢制压力容器的有关规定进行(当公称容积小于450L 的可以参照执行)。其广泛应用于锅炉、中央空调、工业循环冷却水系统、热水系统。分汽缸的结构分别由 20#钢和无缝钢管和 20g 制造，壁厚为 6m
11、m。其尺寸安装配图所示 I 类中压力容器，设计压力为 1.6MPa，最高工作压力 1.4 MPa，工作温度为 0180，设计温度为 200，其主要受压元件：法兰、接管采用20g,制造过程中罐体和封头的焊接均采用埋弧焊焊接。2.2 分汽缸的应用和相关压力容器焊接结构分汽缸主要是和其他压力容器配合使用。在前一节中已做部分介绍，它将主干管的水按需要进行流量分配，它一方面将主干管的水按需要进行流量分配，保证各区域分支环路的流量满足负荷需要，同时还要将各分支回路的主干管中，实现循环运行。其回水再利用，可达到更节能的效果，可以同时满足供热与制冷的需要，其广泛应用于锅炉、中央空调、工业循环冷却水系统、热水系
12、统。还可用于工业中，如，按液体溶沸点的不同分离石油或其他液体分离过程，也用于提纯分离。分汽缸是锅炉的主要配套设备，用于把锅炉运行时所产生的蒸汽分配到各路管道中去，分汽缸系承压设备，属压力容器，其承压能力，容量应与配套锅炉相对应。4压力容器是能够承受一定压力作用的密闭容器，按国家劳动部 2000 年颁布的压力容器安全技术监察规程的规定，其所监督管理的压力容器定义是指最高工作压力P0.1Mpa,容器容积大于或等于 25l，工作介质为气体、液体或最高工作温度高于标准沸点的液体的容器。它主要用于石油化工、能源工业、科研和军事工业等方面，同时在民用工业领域得到广泛应用，如，煤气或液化石油气罐、各种储能器
13、、换热器、分离器以及大型管道工程。2.2.1 压力容器的分类及应用（1）按容器在生产中的作用分类: a）反应压力容器(代号 R):用于完成介质的物理、化学反应。 b）换热压力容器(代号 E):用于完成介质的热量交换。 c)分离压力容器介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离。 d）储存压力容器（代号 C，其中球罐代号 B）：用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质。 注 1：在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的主要作用来划分品种。 （2）按安装方式分类 ： a）固定式压力容器：有固定安装和使用地点，工艺条件和操作人员也较固定的压力容器。 b）移动式压力容器：使用时
14、不仅承受内压或外压载荷，搬运过程中还会受到由于内部介质晃动引起的冲击力，以及运输过程带来的外部撞击和振动载荷，因而在结构、使用和安全方面均有其特殊的要求。 注 2：上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个设计参数或使用状况，还不能综合反映压力容器的危险程度。 压力容器的危险程度还与介质危险性及其设计压力 p 和全容积 V 的乘积有关，pV值愈大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。 （3）按安全技术管理分类: 压力容器安全技术监察规程采用既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危险性以及容器在生产过程中的作用的综合分类方法，以有利于安全
15、压力容器分为三类：1）第三类压力容器，具有下列情况之一的，为第三类压力容器： 5高压容器；中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质） ； 中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且 pV 乘积大于等于10MPam3 ） ； 中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且 pV 乘积大于等于0.5Pam3） ； 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且乘积大于等于 0.2MPam3 ） ；高压、中压管壳式余热锅炉； 中压搪玻璃压力容器； 使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于 540MPa）的材料制造的压力容器； 移动式压力容器，包括铁路罐车（化气体运输（半
16、挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等； 球形储罐（容积大于等于 50m3） ；低温液体储存容器（容积大于 5m3） 。 低温液体储存容器（容积大于 5m3） 2）第二类压力容器，具有下列情况之一的，为第二类压力容器： 中压容器； 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质） ； 低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质） ； 低压管壳式余热锅炉； 低压搪玻璃压力容器。 注：第一类压力容器 ,除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。 可见，国内压力容器分类方法综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素。 压力容器的焊接结构压力容器的结构形式虽然很多，但其最基本的结构是一个密闭的焊接壳体。根据压力容器壳体的受力特点，最适合的形状是球型，但球型容器制造相对比较困难，成本高，因此在工业生产中，中、低压力容器多数采用圆形结构。圆筒形容器由筒体、封头、密封元件、法
