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1、材料工程设计报告学生姓名学号教学院系专业年级指导教师完成日期2014年1月10日设计任务书设计题目：0.5m3的立式压缩空气储罐已知工艺参数如下：介质：空气设计压力：0.5MPa使用温度：0-100几何容积：0.5 m3规格：600*6*2050设计要求： （1）根据给定条件确定筒体内径、长度、封头类型等，然后确定有关参数（容器材料、许用应力、壁厚附加量、焊缝系数等）（2）进行焊接接头设计，附件设计等。（3）撰写说明书，按照设计步骤、进程，科学地安排设计说明书的格式与内容叙述简明1、设计数据4 2、容器主要元件的设计52.1封头的设计2.2人孔的选择2.3接管和法兰3、强度设计831水压试验校
2、核3.2圆筒轴向应力弯矩计算4、 焊接结构分析 1041储气罐结构分析4.2零件工艺分析4.3焊缝位置的确定5、 焊接材料与方法选择115.1母材选择5.2焊料选择5.3焊接工艺及技术要求6、焊接工艺工程126.1焊前准备6.2 储罐的安装施工顺序6.3装配与焊接6.4质量检验、修整处理、外观检查6.5 焊缝修补7、焊接工艺参数158、焊接工艺设计心得体会169、参考文献16 1.设计数据表1-1序号名 称指 标1设计压力MPa1.02设计温度1003最高工作压力MPa1.04最高工作温度所以水压试验合格。3.2圆筒轴向应力弯矩计算圆筒的平均半径=/2 +/2=600/2+4/2=302mm
3、(3-3)鞍座反力F=mg/2=13.02kN。 (3-4)1圆筒中间截面上的轴向弯矩如图3-1：根据JB/T 4731-2005中式7-2，得： = =1.47N (4-5) 2鞍座平面上的轴向弯矩根据JB/T 4731-2005中式7-3，得： =-21700220=-5.25Nmm 4焊接结构分析41储气罐结构分析储气罐属于一类压力容器，它是由钢制气瓶(以下简称钢瓶)、多孔性填料、溶剂、溶解乙炔及附件等组成。钢瓶按照国家劳动部颁布的气瓶安全监察规程和GBS100 钢质焊接气瓶设计、制造和检验，在制造过程中对焊接质量的要求很高。根据国家劳动部1993年颁布的储气罐安全监察规程及GBl163
4、8-89溶解乙炔气瓶的规定钢瓶主体材料必须采用平炉、电炉或氧气转炉抬炼的镇静钢，以获得良好的成形和焊接性能。42 零件工艺分析如零件图所示，其结构不复杂，是大量生产，体积适中，应选用焊接。焊接制造该零件的过程中，虽然零件结构简单，在焊接过程中，主要考虑是零件的氧化。上、下封头拉伸成型后，因开口端变形大，冷变形强化严重，加上板材纤维组织的影响，在残余应力作用下很容易发生断裂。为防止裂纹产生，拉伸后应进行再结晶退火。为了减少焊接缺陷，焊件接缝附件必须严格清理铁锈、油污；为去除残余应力并改善焊接接头的组织与性能，瓶体焊接后应该进行整体正火处理，至少要进行去应力退火。43 焊缝位置的确定有关锅炉、压力
5、容器规程中对焊缝的数量和布置做了具体的规定（1）筒体拼接时，筒节的长度2000mm；每节筒体，纵向焊缝的数量：筒体内径i=600mm，拼接焊缝1条；相邻筒节的纵向焊缝应相互错开，两焊缝中心线间的外圆弧长不得小于钢板厚度的3倍，且不得小于100mm。（2）封头应尽量用整块钢板制成。封头、的内径i=600mm，拼接焊缝不多于1条；封头拼接焊缝离封头中心线距离应不超过0.3i，并不得通过扳边人孔，且不得布置在人孔扳边圆弧上；管板上整条拼接焊缝不得布置在扳边圆弧上，且不得通过扳边孔；由中心圆板和扇形板组成的凸形封头，焊缝的方向只允许是径向和环向的。径向焊缝之间的最小距离应不小于壁厚的3倍，且不小于100mm。 （3）受压元件主要焊缝及其邻近区域，应避免焊接零件。如不能避免时，焊接零件的焊缝可穿过主要焊缝，而不要在焊缝及其邻近区域中止。（4）开孔、焊缝和转角要错开。开孔边缘与焊缝的距离应不小于开孔处实际壁厚的3倍，且不小于100mm。在凸形封头上开孔时，孔的边缘与封头周边间的投影距离应不小于封头外径的10。开孔及焊缝不允许布置在部件转角处或扳边圆弧上，并应离开一定距离。5焊接材料与方法选择5.1母材选择根据容器的工作条件确定对材料和制造工艺的要求。对于一般容器重量大小不是主要问题，所以用焊接性好的低碳钢或低合金结构钢。本设计选用Q235-A,其化学成分和
