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1、工艺说明书二氧化碳吸收塔设计说明书班级：图号：A2编制：审核：摘要本产品为二氧化碳吸收塔，主要用于化工行业。其外形尺寸为3800*14905(mm)，主要用焊接组装成行，用到16MnR低合金钢，16MnR+0Cr18Ni9Ti复合钢板0Cr18Ni9Ti和1Cr18Ni9Ti四种钢材。吸收塔的设计压力为2.21Mpa,工作温度为1150C,属于二类中压中温压力容器。压力容器主要考虑强度和耐腐蚀性。在焊接时焊缝表面不得有咬边。重要焊缝统一采用对接式坡口，主要焊接缺陷为冷裂纹、未焊透，咬边等。为保证焊接的质量和焊接效率，采用埋弧焊，焊后对容器进行退火处理。关键字：二氧化碳吸收塔、复合钢板焊接、埋弧
2、焊1. 工艺性分析1.1结构特点二氧化碳吸收塔主要由筒体、封头、接管、法兰组成。筒体由三节组成，分另U为3800*2000(mm)一节，材料为16MnR+0Cr18Ni9Ti。3800*2500(mm)三节，材料为16MnR筒体的板厚为28-30mm封头为椭圆形，材料为0Cr18Ni9Ti,变截面筒体长度为2500mm两端直径分别为2400mm和3200mm,材料为16MnR法兰和接管主要用1Cr18Ni9Ti。结构图如下封头材料筒体16MnR图1.1焊接时主要问题是筒体之间的组焊强度合和成分保证问题。在复合钢板焊接时易出现裂纹问题等。1.2材料分析16MnR焊接性分析16MnR是低合金高强钢
3、，属于热轧钢，它主要靠锭、硅的固溶强化提高其力学性能，其含碳量在0.12%0.2%,含锭量在1.2%1.6%,是应用最广的低合金高强结构钢，有较好的韧性，优良的冷成行性和焊接性。屈服强度为343Mpa焊接时一般不必预热。在大厚度、大刚性结构上进行小工艺参数、小焊道的焊接时，有可能出现裂纹，因此在大厚度、低温条件下焊接时，应适当的预热。对于本结构厚度28mm析不需要预热处理。焊接方法能够是焊条电弧焊、埋弧焊、Co?气体保护焊。相同材料之间的焊接焊条选用H08MnA焊剂用HJ431。0Cr18Ni9Ti和1Cr18Ni9Ti焊接性分析0Cr18Ni9Ti和1Cr18Ni9Ti是奥氏体不锈钢，含铭量
4、为18%含镣量为8%10%奥氏体不锈钢焊接性良好，焊接时一般不需采用特殊的工艺措施。但如果焊接材料选用不当或焊接工艺不正确，会产生晶间腐蚀、热裂纹及应力腐蚀开裂。下料不宜用氧乙焕，可采用机械切割和等离子切割。焊前清理将坡口两侧2030的范围用丙酮擦洗，并涂白垩粉，以避免奥氏体不锈钢表面被飞溅金属损伤。0Cr18Ni9Ti焊接埋弧焊焊丝为H06Cr21Ni10焊剂为HJ260。1Cr18Ni9Ti接埋弧焊焊丝为H08Cr19Ni10Ti焊剂为HJ260。主要部件（筒节、封头等）的制造2.1钢板复检设计选用的金属材料是分别为16MnR+0Cr18Ni9Ti复合钢板0Cr18Ni9Ti、1Cr18N
5、i9Ti16MnR钢板四类。在使用前应对钢板进行必要的化学成分复检，还要进行力学性能复检，包括拉伸试验，弯曲试验，脆性试验，断裂试验等。同时也要对材料的表面质量和材料的几何尺寸进行复检。复检合格后，方能进行下一步的生产加工。2.1.2钢板的矫正1）钢材的矫正的原理与目的钢材在搬运和贮存中难免会产生凹凸不平、弯曲、扭曲等变形现象。这种变形如果不予矫正，就会妨碍到后续的划线、下料和切割工作的正常运行，也影响下料的几何尺寸精度和装配焊接的质量。为此在焊接结构制造之前，必须对钢材进行矫正，卷筒钢板在开卷后必须经过矫平才能使用。矫正的基本原理是钢板在外力作用下经过多次重复额变形，使短金属纤维拉长。2）钢
6、材矫正的方法及使用设备具体的矫正方法按操作方法的不同可分为手工矫正、机械矫正和火焰矫正三种。本设计选用CDW43S40*2500mm辐式厚板矫平机。2.2.3钢材的预处理由于钢材表面的油污、锈蚀和氧化皮等都会影响产品的质量。因此，在进行材料划线、下料之前必须先进行表面预处理。工业生产中常见的机械除锈法包括：风动或电动砂轮、钢丝刷、喷丸、喷沙等。其中喷丸是当前工厂应用较多的大面积净化方法之一。本次设计选用的喷丸设备是GYX-3M型钢材预处理装置。该装置进行钢材预处理的工艺过程为：电磁吊上料7车昆道输送7预热7喷丸7清理丸料7喷漆7烘干7轨道输送出料。2.2.毛坯尺寸计算及划线、下料在划线、下料之
7、前应先选取制作筒体钢板的尺寸规格。由于筒体为圆柱形回转体，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。壳体的展开公式：L(Dg)Sl&(2-1)L、Dg为壳体毛坯展开长度(mm、为容器公称直径(mm3、Si、S2为容器壁厚(mm)、加工余量(mm)、修边余量(mm将数据带入公式2-1得：L=3.14(3200+28)+28+50=10314mm壳体的展开长度就是选用板材的长度，根据钢板规格及考虑加工余量，下料时每边需预留出修边余量约50mm根据以上计算，选择制作筒节的板材为：16MnR+0Cr18Ni9Ti复合钢板28mm25003000土1320135不大丁壁厚的10%
8、,且不超过2mm2.3.2封头的冲压1）坯料加热在封头冲压过程中，板料的变形很大，若在冷态下冲压，不但需要较大功率的压力机，而且会使成形后的封头产生严重的冷作硬化，甚至形成裂纹。为保证封头的质量，提高材料的变形能力，多采用热冲压。热冲压时钢板的加热温度在9501100C之间，这取决于坯料出炉装料过程的时间长短、压力机的能力大小、过高温度对材料性能的影响等因素。2)压延力计算Fek(DpDg)s；(2-3)其中：e-压边力影响系数，有压边时e=1.2;K封头形状影响系数，椭圆形封头K=1.2;Dp-坯料直径(mmb-材料的高温抗拉强度(MPas-坯料板厚(mmDg公称直径(mm代入数据：F=1.
9、2X1.2X3.14X(4373-3200)X28X400=50402973(t)2.3.3二次切割封头在制作过程中为了防止因压偏而造成产品的报废，在下料的时候多留出一些余量，封头冲压完成之后需将多余部分切掉。把冲压好的封头放在焊接回转台上，找出封头的中心，将封头定位进行二次划线，然后进行切割，并开出坡口。2.5装配焊接工艺在焊接结构制造中，装配和焊接是两道重要工序，它们占全部加工时间的3070%装配和焊接对焊接产品质量影响极大，因此在焊接结构生产中，正确地设计、选用各种工装夹具将工件准确定位并夹紧，用各种变位机械实现焊件、焊机或焊工位置改变的机械化、白动化，可大大缩短装配、焊接时间，保证产品
10、的装配精度和焊接质量，充分发挥焊接设备能力，扩大其使用范围。1)定位焊为了固定焊件的相对位置和防止变形，需要对焊件进行定位焊。定位焊采用焊条电弧焊。定位焊的相关参考数据见表2-7表2-716MnR相关定位焊参考2数据焊件厚度/mm定位焊问距/mm定位焊缝长度/mm焊点局度/mm10200210203058定位焊焊接工艺参数的选择因定位焊为断续焊，焊件温度比正常焊接时要低，热量不足容易产生未焊透，故电流应比正常焊接电流大。定位焊后应尽快焊接，避免中途停顿和间隔时间过长。其工艺参数如表2-8所示。表2-8焊条电弧焊接工艺参数焊接材料焊条直径(mm)焊接电流(A)电流种类E50165250直流反接焊
11、接设备选用焊机型号ZXG-3002)纵缝的焊接为防止纵缝装配后在吊运和存放过程中筒节产生变形而影响它的圆度，可在筒内焊上临时支撑。纵缝焊接时要备有焊接试板。纵缝的焊接顺序是先内后外。筒体的内、外纵缝焊接时，分别将焊机置于筒体内、外端的钢轨道上，由焊机白动行走进行焊接。其焊接工艺如下：焊前准备：筒体a坡口加工本筒体壁厚为28mm开双面X形坡口，其坡口形式如图2-11所示。选用刨边机加工坡口，当坡口处有残留渣迹和残余变形时，要用砂轮打磨平滑和矫正平齐。筒体复合板间坡口16Mn间坡口b清理在焊接前应清除待焊部位及其周围的油锈和污物等杂质。可采用机械法，如用磨光机。c引弧板和收弧板的配备施焊以前要配备引弧板和收弧板，板的厚度和化学成分要与母材一致，板的长度不得小于150mm宽度不得小于50mmd焊接材料的烘干焊剂需在300400C下烘干2小时；焊条在400450C下烘干2小时。焊接工艺参数定位焊后，需检查装配及定位焊接质量。然后用埋弧焊进行焊接。其工艺参数如表2-9所示表2-9埋弧焊焊接工艺参数焊接材料焊丝直径(mm)焊接电流(A)电弧电压(V)焊接速度(m/h)焊丝
