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1、目录摘 要 1引 言 31. 焊接工艺设计 61.1 母材分析 61.2 产品制作工艺流程图 81.3 焊缝位置分布 91.4 筒节制作工艺 91.5 封头的制作工艺 181.6 装配 221.7 焊接 251.8 附件装配焊接 291.9 焊后热处理 291.10 强度试验 292. 焊接工装设计 322.1 封头冲压模具设计要求 . 322.2 上模设计参数 332.3 下模设计参数 342.4 下模座设计参数 35结 论 36致 谢 37摘要本设计的主要内容为氮气贮罐罐体的制作工艺及工装设计。 罐体 主要由筒节和封头组成，封头选用的材料为 24mm厚的Q345D钢板； 筒节选用的材料为2
2、2mm厚的Q345D钢板。筒体的公称直径是 2800mm。根据压力容器的分类标准，此贮罐属于皿类容器，其制造、 检验和验收符合GB150- 2005之规定。本文在讨论Q345D焊接性的基 础上，详细制定了氮气贮罐容器的制作工艺和封头冲压模具的设计。产品制作工艺说明书中， 简要分析了氮气贮罐的构成、 各部分的 材料及力学性能和制作使用要求；详细论述了该容器的装配焊接工 艺，其中包括封头筒节的加工工艺及装配焊接工艺、 填写零件加工工 艺过程卡、焊接工艺卡等。在制作封头时，根据封头尺寸计算出封头 冲压模具凸模及凹模的具体尺寸。 对产品易出质量问题的环节进行了 分析说明，并提出了一定的解决方案。关键词
3、：氮气贮罐；焊接工艺；冲压模具；筒节卷制AbstractThis dissertation mainly introduces the manufacturing technology and the tooling design of the nitrogen tank body. The head is made from the steel plate of Q345D, with the thickness of 24mm;The cylinder joint, steel plate of Q345D, 22mm. The nominal diameter of the cylind
4、er is 2800mm. According to the standard for classification of the pressure vessel, the tank is called the class III type, and the process of manufacture, test and acceptance all agree with the regulation of GB150-98.This paper formulates the manufacturing technology of the nitrogen tank body and the
5、 design of stamping die of the head in detail, on the basis of a mature discussion of the weldability of Q345D.In the introduction of the manufacture craft, it not only analyzes the constitution, the request of making and employing of the nitrogen tank, but also the material and the mechanical prope
6、rties of each part, the thesis describes the assembly welding procedure of the tank detailedly, including the processing of the cylinder joint of head, the general assembly welding procedure, filling the processing card of parts machining and welding technique, etc. When making the head plate, it is
7、 necessary to calculate the specific dimension of the male mould and the female mould according to the size of the head plate. In this paper, the trouble-spot in links are analyzed and some advisable solutions are proposed.Keywords:nitrogen tank ;welding procedure; stamping die; section rolling tube
8、引言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、机械加工、腐蚀与防腐、无损检测、安全防护等众多行 业。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。 为了生产和使用更安全、 更具有 经济性的压力容器产品，传统的设计、制造、焊接和检验方法已经不 同程度地被新技术、新产品所代替，而冶金、机械加工、焊接和无损 检测等压力容器相关行业的技术进步， 是压力容器行业整体技术水平 提高的前提条件。压力容器钢在
9、国民经济中广泛使用，范围适用于机械、石油、石 化、航天、核能等近 20 个行业。压力容器钢的分三大系列。一是低 合金高强度钢板。 该钢是压力容器应用范围最广、 使用量最大的一个 钢种， 2005年使用量超过 80 万吨。目前，国家提出石油储罐用钢板 国产化的目标，石化企业、储油站已大量选用国产钢板建造 10 万立 方米大型石油储罐。 近期我国大型石油储罐用钢板将可全面实现国产 化。二是低温用钢板。它是低温压力容器中使用量最大的一个钢种， 广泛应用于制造单层卷焊容器、球形容器等。在近阶段，低温压力容 器钢板的重点工作是提高部分钢板的低温冲击功指标。 三是中温抗氢 用钢板。此钢在我国的钢板生产与钢
10、锻件生产方面与先进国家存在着 较大差距，中温抗氢用钢板的国产化工作任重道远。在压力容器建造的初期， 产品建造的目的是为满足本国相应工业 的需求，压力容器的生产技术也是以本国的基本生产条件为基础。 生 产技术的总结和统一安全质量的要求， 使得国家依据自己的生产技术 和管理要求制订出了适合于本国国情的相应安全法规和技术标准体 系。安全法规和技术标准水平的先进性如何， 应体现在安全法规和技 术标准是否能有效地保证压力容器产品的安全性和经济合理性， 是否 体现了代表时代的技术手段的应用，是否能推动行业的技术进步。随着全球经济一体化的逐步发展， 承压设备法规和标准的国际化 趋势已经越来越明显。欧洲标准化
11、委员会（CEN）现正在采取积极行 动，试图将现有的欧洲标准上升为国际标准。 美国和日本等一些国家 为了争夺国际市场， 也在采取积极的措施加速国际标准的制订。 本届 秘书处设在美国的 ISO/TC11 已多次召开会议，并已经提出了 ISO 15386 国际锅炉压力容器标准草案。 其目的是建立一个承压设备的通 则，用以保证承压设备的安全使用， 消除各国标准中可能出现的技术 壁垒，在相互标准认可的基础上， 实现承压设备产品的全球自由贸易。随着我国加入世贸组织， 我国的压力容器行业已经不可避免地面 临国际市场的激烈竞争。 在新形势下， 压力容器生产厂家应充分认识 自身的优势与不足，改变观念，实行国际压
12、力容器生产的通行做法， 使产品早日走出国门。近年来，压力容器制造业在装备投资中，焊接设备的比例占了 40%以上。正由于这些先进高效焊接设备和工艺的采用，使压力容器 制造技术有了很大的提高和发展。 就具体的压力容器焊接而言， 焊条电弧焊的比例已逐步缩小，埋弧自动焊、氩弧焊、 CO2 气体保护焊、 混合气体保护焊、 等离子焊、 真空电子束焊等先进的工艺技术已大量 或逐步得到采用。 这对于稳定地提高压力容器焊接质量， 提高压力容 器制造工艺水平，无疑将起到很大推动作用。在厚板成形方面，一些大型制造厂都添置了大型卷板机和压弯 机，使厚壁板焊结构的压力容器生产得到了实现。 对于特大厚度的压 力容器采用锻
13、制筒节进行组焊的技术日趋成熟。 封头成形已具有整体 冲压成形， 分瓣成形和旋压成形各种工艺能力， 特别是一大批封头专 业制造厂的出现， 为压力容器制造的社会分工和专业化生产奠定了良 好的基础。在无损检测方面，除去常规的 X 光射线检测设备外，不少厂为 生产厚壁压力容器都购置了直线加速器。连续成像的 X 光射线检测 设备已应用于生产， 智能化和可记录的超声检测仪已研制出并得到应 用。这都为压力容器的制作奠定了良好的基础据不完全统计， 我国以焊接为主要加工技术 （或焊接对其产品质 量具有关键影响的）的企业数量达 7000 多家。这部分企业广泛分布 在锅炉、压力容器、发电设备、核设施、石油化工和管道
14、等行业中。 这些企业在我国工业经济建设中影响深、 涉及面广、 具有举足轻重的 影响和作用。本论文将焊接技术和氮气贮罐罐体制造相结合， 根据罐体特点制定了 全套的、合理的氮气贮罐罐体制造工艺。1.焊接工艺设计1.1母材分析本设计产品选用的母材是 Q345D钢，它是一种专门制造压力容 器的低合金高强钢。它具有良好的综合力学性能、焊接性能、加工工 艺性能及低温冲击韧性。中温（450C以下）及低温力学性能优于 Q235, 15, 20等碳素钢，是一种十分成熟的钢种，质量稳定，可在 -40400C场合使用。在石油化工设备、锅炉、压力容器中Q345D钢的板材、钢管及锻件均有广泛应用，并分别纳入多种材料标准
15、。1.1.1母材的化学性能分析Q345D钢是一种较常用的低碳低合金压力容器用钢。常规化学成 分如表1所示，以Mn为主要合金元素，以热轧状态交货，某些厚板需 经正火热处理。Q345D钢在热轧状态下具有较高的强度和韧性及良好 的焊接性。表1 Q345D钢的化学成分（%）钢种技术标准CSiMnPSQ345DGB6654-960.200.20-0.551.20-1.600.0350.0301.1.2母材的力学性能分析Q345D钢的屈服强度为340MPa。它为压力容器的专用钢板，具有良好的综合力学性能。其主要力学性能如表 2所示。表2 Q345D钢力学性能钢种技术标准规格/ mm拉伸试验冲击试验冷弯试验抗拉强度少 /MP a屈服强度（js /MP a伸长 率55/%温 度/CAkv/J（横向）180oQ345DGB6654616510640 345 210 31d =2 a 16 36490620 325d =3 a1.1.3母材的焊接性分析Q345D特点是焊接热影响区具有不同程度的淬硬倾向，焊缝和热影响区对冷裂纹都比较敏感。电弧焊时，各种冷却速度下都可能在热 影响区形成马氏体组织，钢中碳和合金元素的含量越高，热影响区的 淬硬倾向就越大，同时金相组织中的马氏体组织的比例
