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1、 / 摘要本次课题是设计一个15m3的气体缓冲罐,主要包括结构设计和焊接工艺设计两大方面.在结构设计方面：首先根据设计条件确定设计文件,设计文件包括设计压力、设计温度、介质性质、材料的种类与焊接接头系数等,其次对零部件进行设计.零部件的设计包括筒体设计、封头设计、开孔补强、法兰、人孔、支座和吊耳的计算和选择.在完成以上设计后根据设计数据完成总图和零件图的绘制.在制造工艺方面：首先根据图纸完成制造工艺流程设计,其次根据流程重点对筒体、封头的制造和无损检测、水压试验等重点工序进行阐述,最后对筒体和封头纵环缝焊接工艺进行设计,并采用设计的焊接工艺进行试验、对焊接试样进行了力学性能分析.试验结果满足使
2、用要求,证明焊接工艺是合理的,能够成功实现产品的制造.这次设计的主要意义在于锻炼了自己独立分析问题、解决问题的能力.培养了查阅资料、工作细致、认真负责、独立思考、自主创新的能力.并通过此课题的研究来进一步增强低理论知识的掌握以与研究类似问题的能力,为今后的工作打下基础.关键词：气体缓冲罐结构设计焊工艺设计工艺试验ABSTRACTThe project is to design a gas buffer tank 15m3, including structural design and welding technology in two areas.In structural design:
3、First, determine the design documents under design conditions, design documents, including the design pressure and design temperature, medium properties, the types of materials and welded joints coefficient, followed by the design of the parts.The design components include cylinder design, head desi
4、gn, reinforcement, flanges, manholes, supports and lug the calculation and choice. After the completion of the above design data according to the design plans and parts to complete the total mapping.In the manufacturing process: First, complete the manufacturing process based on design drawings, the
5、n according to the process focuses on the cylinder, head of manufacturing and non-destructive testing, pressure testing and other key processes were described, and finally head of the cylinder and the longitudinal girth welding process design and welding process used to test the design on the mechan
6、ical properties of welded samples were analyzed. The results meet the requirement to prove that welding is reasonable to successful products.The main significance of this design exercise its own independent analysis of issues, problem-solving abilities. Develop a data access, work is meticulous, con
7、scientious and responsible, independent thinking, the ability of independent innovation. This topic through research to further enhance the low theoretical knowledge and research similar problems to master the ability to lay the foundation for future work.Key words: gas buffer tank；structural design
8、；welding process design；technology test目录摘要IABSTRACTII1 绪 论12 15M3气体缓冲罐结构设计22.1 设计条件22.2设计文件22.2.1 设计压力22.2.2设计温度32.2.3介质性质42.2.4材料的选择52.2.5焊接接头系数82.3零部件的设计102.3.1筒体设计102.3.2封头的设计122.3.3 配置接管132.3.4开孔补强142.3.5法兰152.3.6人孔172.3.7支座192.3.8吊耳212.4设计小结233 气体缓冲罐的制造工艺243.1气体缓冲罐制造工艺流程图243.2筒节的制造工艺253.2.1备料2
9、53.2.2焊接坡口加工253.2.3筒节卷制成形253.2.4组焊纵缝263.3.封头的制造工艺263.3.1备料263.3.2封头压制成形263.3.3焊接坡口加工273.3.4组焊环缝273.4外观、无损检测283.5水压试验283.6表面处理、油漆包装284焊接工艺部分294.1 16MnR的焊接性分析294.1.1 16MnR焊接接头冷裂纹29 16MnR焊接接头热裂纹294.1.3 16MnR焊接接头热影响区脆化304.2焊接工艺制定304.2.1焊接方法的选择304.2.2焊接材料的选择304.2.3焊接工艺参数的确定314.3 焊接工艺试验314.3.1试验314.3.2试验结
10、果分析314.3.3无损检验31总结33参考文献34致谢351 绪 论随着经济的发展,工业的进步,压力容器已经广泛应用于炼油、化工等工业部门与日常生活中.在炼化行业中,越来越多的新型、高效节能的设备得到应用,许多装置对压力容器的要求非常高,其操作介质多为高温、高压、易燃、易爆、有毒、强腐蚀等,具有相当大的危险性口随着世界各国对海洋资源的开发,为了适应海洋气候、恶劣的环境以与石油加工深度不断增加、操作条件越来越苛刻,对压力容器的要求一也越来越高、越来越严.世界能源危机的出现和军事装备的竞争、核能的开发应用对压力容器提出了新的要求.航天事业更是要求压力容器为其提供坚实的基础. 在压力容器的使用中,
11、小到不足一立方米的气瓶,大到成一千上万甚至几十万、几百万立方米的大型压力容器,都与人们的生活息息相关,稍有不慎,就有可能给人民的生命财产带来灾难性后果.如核泄漏,它不仅使人们的生命受到威胁,而且对周围环境造成毁灭性的污染,并且这些危害还会影响到今后几十年、几百年.这就要求对压力容器的设计、制造、检验、安装、使用、维修、退役等方面都必须提出严格的要求.于是作为龙头的压力容器设计就显得尤为重要了.设计的质量将直接影响到压力容器的质量.因此,对压力容器的设计知识了解是很有必要的.所谓缓冲罐缓就是这样一种装置,主要用于各种系统中缓冲系统的压力波动,使系统工作更平稳,其原理是通过压缩罐内压缩空气来实现,
12、被广泛应用于供水设备和中央空调系统等.它的介质可以是液体,也可是气相或固相的物质.名义上,可以将它分为两类：扰动衰减类和独立运行类.2 15m3气体缓冲罐结构设计2.1 设计条件该分离器用于室内；最高工作压力为：1.8MPa；工作温度为：50；气体介质为：氧气、氩气、氮气；设计使用寿命10年.2.2设计文件压力容器的设计文件包括强度计算、结构设计、施工图和零件图制作.必要时还应包括安装、使用说明书、应力分析报告等.制造工艺设计的其主要内容包括：筒体和封头、接管、法兰等零件的制作工艺流程；整体装配工艺；筒体和封头纵环缝焊接工艺设计；接管与法兰焊接工艺设计；按管与筒体、封头焊接工艺设计. 设计压力
13、由设计条件可知气体缓冲罐的最大工作压力为1.8MPa,根据P0,缓冲罐类型与表2.1确定设计压力.根据使用条件,系统中装有安全阀,所以设计压力为：Pc=1.10P0=1.81.10=1.98MPa,最终设计压力取为Pc=2.0 MPa.表2.1 设计压力的选取1类型设计压力内压容器无安全泄放装置1.0-1.10倍的工作压力装有安全阀不低于等于或梢大于安全阀开启压力装有爆破片取爆破片设计压力加制造范围上限出口管线上装有安全阀低于安全阀的开启压力加上流体从容器流至安全阀处的压力降容器位于泵进口侧,且无安全泄放装置时取无安全泄放装置时的设计压力,且以0.1MPa外压进行校核容器位于泵出口侧.且无安全
14、泄放装置时取下列3者取大值:泵的正常入口压力加1.2倍泵的正常工作扬程泵的最大入口压力加泵的正常工作扬程泵的正常人口压力加关闭扬程即泵出口全关闭时的扬程容器位于压缩机进口侧,且无安全泄放装置时取无安全泄放装置时的设计压力,且以0.1MPa,外压进行校核容器位于压缩机出口侧,且无安全泄放装置时取压缩机出口压力真空容器无夹套真空容器有安全泄放装置设计压力取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa 两者中的小值无安全泄放装置设计压力取0.1MPa夹套内为内压的带夹套真空容器容器没计外压力按无夹套真空容器规定选取夹套没计内压力按内压容器规定选取夹套内为真空的带夹套真空容器容器没计内压力按内压容器规定选取
15、夹套真空设计外压力按无夹套真空容器规定选取一 般设计外压力取不小于在正常工作情况下可能产生的最大内外压力差在规定的允装系数范围内,常温下盛装液化石油气或混合液化石油气指丙烯与丙烷或丙烯、丙烷与丁烯等的混合物的容器介质50C的饱和蒸气压力低于异丁烷50C的饱和蒸气压力时0.79Mpa介质50的饱和蒸气压力高于异丁烷50C的饱和蒸气压力时1.77Mpa介质50C的饱和蒸气压力高于内烷50C的饱和蒸气压力时2.16Mpa两侧受压的压力容器元件一般应以两侧的设计压力分别作为该元件的设计压力.当有可靠措施确保两侧同时受压时,可取两侧最大庄力差作为设计压力注：容器的计算外压力应为设计外压力加上夹套内的设计内压力,且必须校核在夹套试验压力外压下的稳定性.容器的计算内压力应为设计内压力加0.1Mpa,且必须校核
