高压储罐的焊接工艺设计

常州机电职业技术学院毕业论文1/47毕业设计（论文）中文摘要随着制造业的不断发展，锅炉以及压力容器在各行各业中被广泛使用，并且因其在生产过程中发挥着越来越重要的作用，使用量也正在逐年攀升。相比于传统的压力容器制造方法，通过焊接的手段生产的压力容器正因为其高的生产效率、低的生产成本逐渐成为压力容器制造业中的主流。但焊接生产过程中有较多的质控点较难把握，影响焊缝质量的因素较多，导致所焊接产品的一次合格率较难有进一步的提升。产品制作工艺说明书中，简要分析了储气罐的构成；根据材料的特点和产品的结构尺寸制作出适合本产品的工艺流程；详细论述储气罐加工、装配、焊接工艺。同时对储气罐制作中容易出现的质量问题进行了分析说明，提出了相应的解决措施。焊接方法选手工电弧焊和埋弧焊；焊接材料选用焊条J857、焊丝H10MnSi和焊剂HJ350。关键词：高压储罐、焊接、工艺设计常州机电职业技术学院毕业论文2/47毕业设计（论文）外文摘要Title：BoilerandpressurevesselweldingmethodcommonlyusedtechnologicalparametersofchoiceAbstract：Withthecontinuousdevelopmentofmanufacturingindustry,boilerandpressurevesselinallwalksoflifeiswidelyused,andbecauseofitsproductionprocessinamoreandmoreimportantrolein,usageisalsoupyearbyyear.Comparedwiththetraditionalpressurevesselmanufacturemethodandbymeansofweldingproductionofpressurevesselsbecauseofitshighproductionefficiencyandlowercostofproductiongraduallybecomethemainstreamofthepressurevesselmanufacturingindustry.Butintheprocessofweldingproductionmoreqcpointisdifficult,theinfluencefactorsonthequalityoftheweldingseammore,leadtotheweldingproductsaqualifiedratemoredifficulttohavethefurtherpromotion.Productmanufacturingprocessinstructions,abriefanalysisofthecompositionofthegastank;thecharacteristicsofthematerialandproductstructuresizetoproduceproductsfortheprocess;detailtankfabrication,assembly,welding.Atthesametimepronetogastankproductionqualityissuesanalysisshows,thecorrespondingmeasurestoresolve.Weldingandsubmergedarcweldingplayerswork;weldingelectrodematerialselectionJ857,wireH10MnSiandfluxHJ350.Keywords：Highpressuretank、Welding、Designoftechnology常州机电职业技术学院毕业论文3/47目录第一章绪论1.1压力容器的应用……………………………………………………41.2压力容器制造技术的发展…………………………………………4第二章高压储罐的常用材料和选择2.1储罐的选材原则……………………………………………………62.2高压储罐的常用钢…………………………………………………72.3主体材料的制备……………………………………………………9第三章高压储罐的结构制造3.1高压储罐的结构参数………………………………………………103.2本课题用钢…………………………………………………………103.3高压储罐板材的制作过程…………………………………………113.4高压储罐的装备……………………………………………………12第四章高压储罐的焊接工艺4.114CrMoVB的焊接性分析………………………………………164.2焊接方法的选择……………………………………………………194.3焊接材料的选择……………………………………………………204.4焊前准备……………………………………………………………234.5坡口的制备及方法…………………………………………………274.6分层焊接……………………………………………………………304.7焊接工艺卡…………………………………………………………40第五章检验5.1无损检验……………………………………………………………415.2高压容器的常见缺陷及处理………………………………………425.3压力实验……………………………………………………………465.4成品验收……………………………………………………………49结论…………………………………………………………………………49致谢……………………………………………………………………………51参考文献………………………………………………………………………52常州机电职业技术学院毕业论文4/47第一章绪论1.1压力容器的应用石油、化工、医药等产品是按照一定的工艺过程，在一定的条件下利用与之相匹配的机械设备生产出来的。随着科学技术的进步和工业生产的发展，特别是国民经济领域持续稳定压力容器已在石油、化工、轻工、医药、环保、冶金、食品、生物工程及国防等工业领域以及人们的日常生活中得到广泛应用，且数量日益增大，大容积的设备也越来越多。例如，生产尿素就需要与之配套的合成塔、换热器、分离器、反应器、储罐等压力容器；加工原油就需要与原油生产工艺配套的精馏塔、换热器、加热炉等压力容器；此外，用于精溜、解析、吸收、萃取等工艺的各种塔类设备也为压力容器；用于流体加热、冷却、液体汽化、蒸汽冷凝及废热回收的各种热交换器仍属于压力容器；石油化工中三大合成材料生产中的聚合、加氢、裂解等工艺用的反应设备，用于原料、成品及半成品的储存、运输、计量的各种设备等都是压力容器。据统计，化工厂中80%左右的设备都属于压力容器的范畴。压力容器种类多，操作条件复杂，有真空容器，也有高压超高压设备和核能容器；温度也存在从低温到高温的较大范围，处理的介质大多具有腐蚀性，或易燃、易爆、有毒，甚至剧毒。这种多样性的操作特点给压力容器从选材、制造、检验到使用、维护以致管理等诸方面造成了复杂性，因此对压力容器的制造、现场组焊、检验等诸多环节提出了越来越高的要求。压力容器涉及多个学科，综合性很强，一台压力容器从参数确定到投入正常使用，要通过很多环节及相关部门的各类工程技术人员的共同努力才能实现。1.2压力容器制造技术的进展随着科学技术的发展，压力容器制造技术的水平越来越高，其制造进展主要表现在四个方面。1.压力容器向大型化发展大型化的压力容器可以节省材料、降低投资、节约能源、提高生产效率、降低生产成本。目前板焊结构形式的煤气化塔厚度达200mm，其内径为9100mm，单台质量已达2500t；现在年产30万吨合成氨和52万吨尿素装置的四个关键设备均已实现国产化。炼油处理装置也由250X104t/a原油提高到1000X104t/a常州机电职业技术学院毕业论文5/47原油的处理能力。液化石油气、化工原料气储运中，卧式储罐已能生产φ7400mmX38mmX7400mm，单台设备达600t的设备。在核电设备的生产中，已能生产总重达380t的350MV核反应堆压力容器，以及总重达345t的1000MV核电蒸汽发生器。为了适应大型容器的制造，其制造装备也得到了迅猛发展。目前，单台吊车的起吊质量已达1200t，水压机在6000t以上，卷板机在4000t以上，冷弯最大厚度达380mm，宽6m,热冲压封头直径达4.5m，厚度达300mm。重型旋压机可加工直径为7m，厚165mm的椭圆形封头。2、压力容器用钢的发展由于压力容器的大型化以及生产过程中的工艺条件越来越苛刻，导致对压力容器用钢的要求日益严格，因而促使材料技术不断发展，在要求钢材强度越来越高的同时，还要求改善钢材的抗裂性和韧性指标。通过降低含碳量和增加微量合金元素来保证强度，同时通过提高冶炼技术以降低杂质来保证抗裂性和韧性。目前日本的冶炼技术己能使磷含量降低到0.01％下，硫含量降低到0.002％以下。随着冶炼技术的不断发展，出现了大线能量下焊接性良好的钢板，且复合钢板的使用也越来越普遍。随着加氢工艺技术，特别是煤加氢液化工艺的发展，钢的抗氧能力，抗蠕变性能，最高使用温度限制及抗拉强度已不能满足要求，因此近年来国外相继开发了新型的Cr-Mo-V抗氢钢。为在一些腐蚀环境中保证压力容器的安全使用，双向不锈钢，Ni基不锈钢、哈氏合金等材料的应用越来越多。3、压力容器制造方法的发展传统的压力容器制造方法主要有锻造式、卷焊式、包扎式、热套式等方法，1981年德国首次推出了焊接成形技术的新方法，采用多丝埋弧焊法制造压力容器。这一新技术出现，在原铸、锻、轧三种传统制造方法基础上增加了第四种制造方法——焊接制造。4.焊接新材料、新技术的产生和应用为了提高高强度钢的断裂韧性，必须降低焊缝中氢的含量，因此超低氢材料的研制和使用受到了容器制造厂家的关注。日本神钢公司研制的UL系列超低氢焊条，使用时止裂温度可降低25-50。C，同时它的吸湿性很小，管理也很简便。我国压力容器用钢从单纯的碳钢过渡到普通低合金钢，进而发展到低温钢、高强常州机电职业技术学院毕业论文6/47度钢和特殊钢，目前已能利用Cr-Mo-V抗氢钢制造出加氢反应器。此外，自动焊接技术和焊接机器人使大型容器的焊缝实现了自动化，提高了焊接质量和效率，降低了工人的劳动强度。在自动焊接设备方面，出现了跟踪焊缝系统的自动焊机。并能用数控技术来控制焊接参数，用工业电视监视焊接过程等。热处理方式也出现了轻型加热炉，淬火工艺也出现了喷淋式和浸人式方法，退火出现了内部燃烧和局部加热退火。工频电加热、电阻加热和红外线加热等局部加热方法也得到广泛应用。第二章高压储罐的常用材料和选择2.1储罐的选材原则(1)强度要求压力容器在工作过程中，需要承受压力和其他载荷，所用材料强度应能满足其使用要求。材料的强度指标是确定压力容器壁厚的依据，但钢材的各项力学性能具有相互联系和相互约束的机制，因此，选材时不能单纯地考虑强度指标，而且还要考虑材料的塑性、韧性、耐蚀性等指标。材料的强度过低，势必造成材料厚度增大，但无原则地选用高强度的材料，将会带来材料和制造成本的提高以及抗脆性能力的降低。在满足强度的条件下，尽量选择塑性和韧性比较好的材料;对于有特殊要求的高温、高压、有氢介质的压力容器，选择材料时除考虑蠕变极限和持久极限外，还要考虑抗氢腐蚀和氢脆的影响。(2)塑性、韧性要求在压力容器的结构上不可避免地存在小圆角和缺口结构；在焊接中也不可避免地存在气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等缺陷。使用过程中由于压力、温度等存在波动，势必造成出现交变载荷，导致存在缺陷的地方产生应力集中而使缺陷出现扩展的趋势，因此要求材料有较好的塑性，以减少缺陷延展的趋势。由于压力容器制造过程中几乎都采用冷(热)弯成形和焊接结构，因此要求所选材料应具有较好的冷(热)加工性能和塑性，按GB150-1998的规定，压力容器材料的塑性δ5在15%~20%以上，并且还要考虑含碳量，一般碳的含量不超过0.2％。(3)制造工艺性压力容器的壳体都是通过一定的热变形或冷变