《焊接容器制造》ppt课件

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1、一、 压力容器结构及特点,所谓容器是指用于储存气体、液体和固体原料、中间产品或成品的设备。 本节重点阐述压力容器的制造技术。,第三节 焊接容器的制造,压力容器的定义： 根据压力容器安全技术监察规程(国家质量技术 监督检验检疫总局质技监局锅发(1999)154号)之规 定，凡具备下列三个条件的容器统称为压力容器： 最高工作压力pw0.1MPa(不含液体静压力)； 内直径(非圆形截面指其最大尺寸)0.15m，且容 积V0.025m3； 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于 等于标准沸点液体 。,一、 压力容器结构及特点,1. 压力容器的分类,压力容器的分类方法很多，主要的分类方法如下： 按设

2、计压力（p）分类 可分为四个承受等级，即： 低压容器（代号L）：0.1MPap1.6MPa。 中压容器（代号M）：1.6MPap10MPa。 高压容器（代号H）：10MPap100MPa。 超高压容器（代号U）：p100MPa。, 按综合因素分类 在承受等级分类的基础上，综合压力容器工作介质的危害性（易燃、致毒等程度），可将压力容器分为、和类。 类容器： 一般指低压容器（、类规定的除外）。 类容器： 属于a)中压容器（类规定的除外）； b)易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和储存容器； c)毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器； d)低压管壳式余热锅炉； e)低压的搪玻璃压力容器

3、。,1. 压力容器的分类, 类容器： 属于a)毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和pV大于或等于0.2MPam3的低压容器； b)易燃或毒性程度为中度危害介质且pV大于或等于0.5MPam3的中压反应容器和大于或等于10MPam3的中压储存容器； c)高压、中压管壳式余热锅炉； d)高压容器； e)中压的搪玻璃压力容器； f)移动式压力容器； g)使用抗拉强度规定下限570MPa材料制造的压力容器.,1. 压力容器的分类, 按容器的用途和化工工艺过程的性质分类 可将其分为反应容器、换热容器、分离容器和储运容器，主要有储罐类（包括立式、卧式储罐和球罐等）容器，工业锅炉及气包，石油化学工业中的

4、反应器、反应釜、蒸煮球及合成塔等。 此外，高炉、转炉、洗涤塔和水泥窑炉等结构的焊接壳体及水电站的涡壳，核能、航天及深海探测器的一些特殊的压力壳等，也属于此类结构。 此外，从压力容器安全技术角度可将容器分为固定式容器和移动式容器。,.,1. 压力容器的分类,（4）按焊接容器用途分类 1、贮罐类焊接容器 1）立式圆柱形贮罐（如图5-19） 2）湿式贮气罐 3）干式贮气罐 4）球罐 5）水珠状贮罐 6）卧式圆形贮罐 2、小型工业锅炉及大型电站锅炉汽包 3、化工反应类容器 4、冶金建材、水电等行业所用设备 冶金建材、水电等行业设备中有大量的焊接容器，如高炉、平炉、转炉体(壳)热风炉、洗涤塔、水泥窑炉的

5、炉体、水电站的蜗壳等。 5、特殊用途的焊接容器,2. 压力容器的结构特点 压力容器有多种结构形式，最常见的结构为圆柱形、球形和锥形三种，如图5-1所示。,图5-1 典型压力容器的结构形式,1. 压力容器的分类,下面简单介绍圆柱形容器的结构特点。 筒体 筒体是压力容器最主要的组成部分，由它构成储存物料或完成化学反应所需要的大部分压力空间。当筒体直径较小（小于500mm）时，可用无缝钢管制作。当直径较大时，一般用钢板卷制或压制（压成两块半圆板或数块弧形板）后焊接而成，以卷制筒体多见。 封头 根据几何形状的不同，压力容器封头可分为凸形封头、锥形封头和平盖封头三种。其中凸形封头使用最多，凸形封头包括球

6、形封头和椭圆形封头。 图5-2所示为几种常见的封头结构形式。,1. 压力容器的分类,图5-2 封头的结构形式 a)椭圆封头 b)球形封头 c)带折边锥形封头,1. 压力容器的分类, 法兰 法兰按其所连接的部分分为管法兰和容器法兰。用于管道连接和密封的法兰叫管法兰；用于容器顶盖与筒体连接的法兰叫容器法兰。法兰与法兰之间一般加密封元件，并用螺栓连接起来。 开孔与接管 工艺要求和检修时的需要，在石油化工容器的筒体和封头上开设各种孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出接管，以及安装压力表、液位计、流量计和安全阀等接管开孔。手孔及人孔是用来检查容器内部并用来装拆和洗涤容器内部的装置。手孔直径一般不

7、小于150mm。直径大于1200mm的容器应开设人孔。开孔部位的强度被削弱，一般应进行补强。 支座 压力容器靠支座支承并固定在基础上。视圆柱形容器的安装位置不同，可采用立式容器支座和卧式容器支座两类。对卧式容器主要采用鞍式支座，对于薄壁长容器也可采用圈座。 上述五大部分即构成了一台压力容器的外壳。,3. 压力容器焊缝规定 在GB150-1998钢制压力容器中规定，压力容器受压元件用钢应具有钢材质检证书，制造单位应按照该质检证书对钢材进行验收，必要时还应进行复检。同时，把压力容器受压部分的焊缝按其所在的位置分为A、B、C、D四类，如图5-3所示。其中，A类焊缝最为重要。,1. 压力容器的分类,图

8、5-3 压力容器上焊缝的分类, A类焊缝 受压部分的纵向焊缝（多层包扎压力容器层板的层间纵向焊缝除外），各种凸形封头的所有拼接焊缝，球形封头与圆柱形筒节连接的环向焊缝以及嵌入式接管与圆柱形筒节或封头对接连接的焊缝均属于此类焊缝。 B类焊缝 受压部分的环向焊缝、锥形封头小端与接管连接的焊缝均属于此类焊缝（已规定为A、C、D类的焊缝除外）。 C类焊缝 法兰、平封头、管板等与壳体、接管连接的焊缝，内封头与圆筒的搭接角焊缝以及多层包扎压力容器层板的纵向焊缝，均属于此类焊缝。 D类焊缝 接管、人孔、凸缘等与壳体连接的焊缝，均属于此类焊缝（已规定为A、B类焊缝的除外）。,二、 薄壁圆柱形容器的制造, 圆柱

9、形容器的结构特点 1.筒体 筒体是压力容器的主要组成部分，对圆柱形筒体 来说，其结构方式又可分为整体式和组合式两种。 整体式筒体 结构形式：单层卷焊、整体锻造、电渣重熔等。 特点：结构简单，制造方便，材料利用率和生产的自动化程度高；用于低压、中压容器上。,二、 薄壁圆柱形容器的制造, 组合式筒体 一般由多层包扎、多层热套、多层绕板等方法来制作；多层包扎容器应用最为广泛。 多层包扎容器 选用1320mm厚钢板卷制内筒再将612mm的 层板预弯成半圆形或瓦块形，用钢丝绳扎紧定位施 焊，使其固定在内筒上，经多层包扎达到设计厚 度，最后将筒节和封头相互组焊成容器。,二、 薄壁圆柱形容器的制造, 多层热

10、套容器 用2550mm的中厚板制作内筒和各外筒，将外 层筒加热膨胀后套入内筒，达到过盈配合，依次套 入各层，直至达到设计厚度。再将筒体与封头组焊 成容器，后经退火热处理，消除套合应力和焊接应 力。,二、 薄壁圆柱形容器的制造,组合式筒体的特点： 同样厚度条件下，比整体式安全性高； 纵焊缝错开分布，单条焊缝缺陷对整体影响 小； 内外筒体中用不同的材料制作，故可节省贵 重材料； 多层容器之厚度不受原材料规格的限制。,二、 薄壁圆柱形容器的制造, 薄壁圆柱形容器的制造 图5-4典型薄壁圆柱形容器结构,二、 薄壁圆柱形容器的制造,薄壁容器一般是指壁厚与直径之比很小的容器。此类容器具有结构成熟、设计理论

11、较完善；工艺 成熟，工艺路线（流程）简单；可利用热处理方法 提高材料的性能等优点。 薄壁容器的制造难点是：焊接变形的控制，尤其 是壳体的波浪变形和焊接区的棱角（失稳变形）； 焊缝质量要求高；重要结构（如航天用壳体等）还 要求很高的密封性。,二、 薄壁圆柱形容器的制造,薄壁卷制容器的生产过程主要有： 1.焊前准备； 2.制定工艺流程； 3.备料加工； 4.装配和焊接； 5.检验及成品加工等。,二、 薄壁圆柱形容器的制造,1.焊前准备 产品加工前应熟悉图纸和技术要求。 压力容器用钢一般均经过各种焊接性试验， 以确定与之匹配的焊接材料和焊接工艺的适应性。 压力容器用钢还应当具有适应各种形式热处 理的

12、特性。 沸腾钢一般不允许作为压力容器用钢。 所有焊接工艺规范参数均应由焊接工艺评定 来确定。,二、 薄壁圆柱形容器的制造,2.制定工艺流程图 典型产品的工艺流程一般如图5-5所示。 值得注意的是，除了无损探伤外，其实每个生产 环节也都应贯穿着质量控制（检验）工作。另外， 封头直径较小时，可用一块钢板制成，无需拼接工 艺。,二、 薄壁圆柱形容器的制造,图5-5 典型单层卷制薄壁容器生产工艺流程图,二、 薄壁圆柱形容器的制造,3. 备料加工 备料加工就是各种零、部件毛坯料的准备过程。 筒节的备料加工 首先应对所用母材进行复检，内容包括化学成 分、各种力学性能、表面缺陷及外形尺寸（主要是 厚度）的检

13、验。一般采取抽检的方法，抽检的百分 比由容器的种类决定。 钢板的选用、复检内容和比例，请参阅GB150 1998之“4 材料”部分的规定。,二、 薄壁圆柱形容器的制造,划线前要进行展开，可采用计算展开法，考虑壁 厚因素，一般按中径展开。具体展开公式如下： 式中 L筒节毛坯展开长度（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、刨边余量和 焊接收缩量等）（mm），如两侧均需刨边，则取 10mm15mm。,二、 薄壁圆柱形容器的制造,划线后进行下料加工。 薄板和宽度较小的毛坯料可用剪板机剪切下料；中厚板（8mm30mm ）的低碳钢和低合金钢 板多采用气体火焰切

14、割。 奥氏体不锈钢板和铜、铝等有色金属及其合金， 则需采用等离子弧切割。,二、 薄壁圆柱形容器的制造,现在，由于数控切割机的普及，实际上人工划线 工序已被省略，只需将尺寸数据输入数控切割机即 可完成划线工序的工作。 毛坯料切割好后，要进行坡口的加工，一般采用 刨边机完成此工作。,二、 薄壁圆柱形容器的制造, 封头的备料加工 母材的复检合格后，进行划线下料。 倘若封头毛坯直径较大，由于板材宽度的限制， 需进行毛坯料的拼接，要求拼接焊缝必须焊透。,二、 薄壁圆柱形容器的制造,4. 成形加工 筒节的卷制 可选用三辊或四辊卷板机，对已加工好的筒节毛 坯料进行卷制加工。 对厚度超过20mm的高强钢可考虑

15、热卷。要保证 筒节的卷制质量，不可以产生错口、鼓形、锥形及 椭圆等缺陷。,二、 薄壁圆柱形容器的制造, 封头的成形 封头的成形方法主要有三种，即： 借助于胎、模具的冲压成形； 旋压成形； 爆炸成形。 以使用冲压成形（也称压制或压延）方法具多。,二、 薄壁圆柱形容器的制造,对于直径3000mm左右的低碳钢和低合金钢中厚 板封头，常采用1000t1500t四柱式液压机进行压 制。 考虑到常温下压制（冷压）时母材变形抗力较大 等因素，多采用加热后压制（热压）的方法来加工 封头，加热温度为母材金属的 线以上。 封头压制成形后，进行二次划线，并借助于焊接 回转台进行二次切割。经验收合格后待装配。,二、

16、薄壁圆柱形容器的制造,5. 筒节纵缝装配焊接 筒节卷制完成后，进行纵焊缝的装配焊接。 筒节纵缝的装配 筒节的装配一般在V形铁或焊接滚轮架上进 行，若成批生产，可设计或选用专门的装配装置来 提高生产率。,二、 薄壁圆柱形容器的制造, 通过采用夹具保证纵缝边缘平齐，且沿整个 长度方向上间隙均匀一致后，可进行定位焊，定位 焊多采用焊条电弧焊，焊点要有一定尺寸，且焊点 间距应在200300mm左右。 为防止纵缝装配后在吊运和存放过程中筒节 产生变形而导致不圆度，往往可在筒内点焊临时支 承。,二、 薄壁圆柱形容器的制造, 筒节纵缝的焊接 对重要容器，纵缝焊接时要备有焊接试板。 为提高焊接生产率，对结构钢母材制造的筒节常 用埋弧焊。 中厚板对接焊缝通常有以下几种具体的焊接方 法：,二、 薄壁圆柱形容器的制造, 无衬垫