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河北工程大学毕业论文1河北工程大学毕业论文2第1章绪论1.1焊接技术的发展及其工业地位焊接技术是随着金属的应用而出现的�古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商朝制造的铁刃铜钺�就是铁与铜的铸焊件�其表面铜与铁的熔合线婉蜒曲折�接合良好。春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙�是分段钎焊连接而成的。经分析�所用的与现代软钎料成分相近。战国时期制造的刀剑�刀刃为钢�刀背为熟铁�一般是经过加热锻焊而成的。据明朝宋应星所著《天工开物》一书记载�中国古代将铜和铁一起入炉加热�经锻打制造刀、斧�用黄泥或筛细的陈久壁土撒在接口上�分段煅焊大型船锚。中世纪�在叙利亚大马士革也曾用锻焊制造兵器。古代焊接技术长期停留在铸焊、锻焊和钎焊的水平上�使用的热源都是炉火�温度低、能量不集中�无法用于大截面、长焊缝工件的焊接�只能用以制作装饰品、简单的工具和武器。19世纪初�英国的戴维斯发现电弧和氧乙炔焰两种能局部熔化金属的高温热源�1885�1887年,俄国的别纳尔多斯发明碳极电弧焊钳�1900年又出现了铝热焊。20世纪初�碳极电弧焊和气焊得到应用�同时还出现了薄药皮焊条电弧焊�电弧比较稳定�焊接熔池受到熔渣保护�焊接质量得到提高�使手工电弧焊进入实用阶段�电弧焊从20年代起成为一种重要的焊接方法。在此期间�美国的诺布尔利用电弧电压控制焊条送给速度�制成自动电弧焊机�从而成为焊接机械化、自动化的开端。1930年美国的罗宾诺夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊�焊接机械化得到进一步发展。40年代�为适应铝、镁合金和合金钢焊接的需要�钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。1951年苏联的巴顿电焊研究所创造电渣焊�成为大厚度工件的高效焊接法。1953年�苏联的柳巴夫斯基等人发明二氧化碳气体保护焊�促进了气体保护电弧焊的应用和发展�如出现了混合气体保护焊、药芯焊丝气渣联合保护焊和自保护电弧焊等。1957年美国的盖奇发明等离子弧焊�40年代德国和法国发明的电子束焊�也在50年代得到实用和进一步发展�60年代又出现激光焊等离子、电子束和激光焊接方法的出现�标志着高能量密度熔焊的新发展�大大改善了材料的焊接性�使许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。其他的焊接技术还有1887年�美国的汤普森发明电阻焊�并用于薄板的点焊和缝焊�缝焊是压焊中最早的半机械化焊接方法�随着缝焊过程的进行�工件被两滚轮推送河北工程大学毕业论文3前进�二十世纪世纪20年代开始使用闪光对焊方法焊接棒材和链条。至此电阻焊进入实用阶段。1956年�美国的琼斯发明超声波焊�苏联的丘季科夫发明摩擦焊�1959年�美国斯坦福研究所研究成功爆炸焊�50年代末苏联又制成真空扩散焊设备。近年来�随着国民经济的飞速发展�我国重型机械金属结构制造业取得了令人瞩目的成就。我国不仅是世界钢材消耗大国�也是一个世界机械制造业大国。据国际钢铁协会�IISI�统计�2004年世界钢产量首次达到10.3亿t�用钢量为9.35亿t。我国2004年钢产量为2.72亿t�约占全球钢产量的26��全年用钢量为3.12亿t�占全球钢产量的33��其中1.6亿t应用于焊接结构�约占用钢量的51�左右。而欧美和原苏联焊接结构用钢占其用钢量的60�左右�日本超过70�。由此可见�我们与工业发达国家相比还有一定差距。根据有关调查�在1.6亿t焊接结构用钢中�机械制造业金属结构用钢量约占用钢量的45��钢铁工业的快速发展�给我国焊接行业�尤其是重型机械金属结构行业焊接技术的可持续发展创造了很大的发展空间。进入21世纪�我国重型机械行业面临新的挑战和机遇�应彻底改善耗能大、耗材高、效率低、工作环境差和自动化程度低的传统焊接产业�促进焊接技术与产业向着优质、高效、节能、低成本、环境友好方面和自动化方向发展�努力将相对人力资源优势转化为科技竞争优势�促进企业进步和产业升级。1.2行业焊接技术现状1.2.1中国大陆情况发展至今�我国的重型机械焊接技术与美国�如P&H公司等�、德国�如西马克公司等�、法国�如奥钢联公司等�、日本�如三菱重工、小松株式会社等�等发达国家间存在很大的差距。目前�这些国家及地区采用焊接结构件的比例日趋增大�其中自动化、机械化的气体保护焊及多丝埋弧焊等高效焊接工艺方法消耗的焊接金属材料约占全部焊材总量的50~70��其焊接生产采用机械化、自动化、高效的焊接工艺方法�带来焊接生产效率高、焊接质量好的效果�国际竞争力强。机械金属结构行业�气体保护焊、双丝埋弧自动焊、龙门焊机、电渣焊等高效焊接工艺方法在大型金属结构制造企业中的应用日趋增多�高效焊接方法完成的金属结构件已占其总重量的50~80�左右�在中小型企业中�CO2气体保护实芯焊丝、埋弧自动焊等方法也得到一定应用。但总体来说�我国重型机械制造中劳动工资低廉的优势正在被生产效率低下、质量成本高昂的巨大差距所抵消�这应引起我们的足够重视。1.2.2成就及产品情况机械金属结构行业主要为国家大型骨干企业和国家重点工程项目提供重型机械装河北工程大学毕业论文4备。行业制造骨干企业如第一重型机械集团有限公司、第二重型机械集团有限公司、太原重型机械集团有限公司、大连重工起重机集团有限公司、中信重型机械有限公司、郑州煤机厂、北京煤机厂、上海振华港口机械公司、齐齐哈尔第二机床厂等�主要制造大型桥式和门式起重机、4~35m3机械式挖掘机、1~6m3液压挖掘机、大型加压气化炉、加氢反应器、大型舞台设备、航天发射塔架、焦炉机械设备、螺旋焊管设备以及大型减速机、提升机、堆取料机、轧钢锻压设备、氧气瓶压机、水泥设备、粉磨、破碎机械、水利、工程机械、液压支柱、港口机械及环保设备等大型设备。1.2.3重型机械金属结构行业用钢我国重型机械金属结构行业大多采用国内外成熟钢种�如Q235系列碳素钢�Q345、Q390系列低合金钢�20g、16MnR压力容器用钢等。近年来�随着国家重点工程的发展和产品结构的调整�焊接用钢的种类品种大幅度提高�随着钢材种类和品种的不断增多�焊接件的年产量大幅度提高。据不完全统计�2005年齐齐哈尔第二机床厂焊接件年产量约为1万吨�第二重型机械集团有限公司约为3万吨�太原重型机械集团有限公司为约5万吨�中信重型机械有限公司突破5万吨�上海振华港口机械公司焊接件年产量高达20万吨左右。焊接结构件以其独特的优势�已取代了铆接结构�替代了铸造结构�成为重型机械行业金属结构设备的主导结构。1.2.4焊接工艺方法机械金属结构行业开始起步一般采用手工电弧焊工艺方法。20世纪50年代开始使用埋弧自动焊和电渣焊工艺方法�主要用于一些厚板对接、工型梁及筒体焊接。近年来�一些大型企业通过技术改造�相继应用双丝埋弧焊、双丝窄间隙埋弧自动焊、龙门式焊机、轧辊埋弧堆焊等先进的焊接工艺方法�以满足产品制造技术要求。我国大型骨干企业焊接技术改造�气体保护焊工艺方法在重型机械金属结构行业得到广泛的应用。可以说气体保护焊工艺方法伴随着重型机械金属结构行业焊接技术的发展而壮大。在我国八十年代后期�为满足国家重点工程大型机械技术装备制造要求�引进国外先进的焊接技术和设备�对大型骨干重型机械企业进行技术改造�我国大型重型机械金属结构制造企业通过与美国、德国、日本等国家的跨国公司合作制造大型金属结构�批量购买国外气体保护焊设备、焊材等器材�并进行焊工培训。我国借助国外气体保护焊成熟技术和生产工艺�形成了我国大型金属结构行业以气体保护焊为主的生产能力�从根本上改变了重型机械金属结构行业的制造技术水平�推动了我国气体保护焊技术的发展。90年代初至今的近十几年时间�以第一届“全国CO2焊接技术推广应用交流会”为契机�我国又分别于2001年和2004年连续举行两届全国CO2焊接技术推广应用交流会�气体保护焊技术在重型机械金属结构行业中推广应用工作持续、稳定、蓬勃发河北工程大学毕业论文5展�气体保护焊技术开发应用能力增强�应用工作从大型机械企业推广到中小企业�而大型重型机械企业的气体保护焊应用也从合作制造产品的生产�推广到普通产品的生产中。气体保护焊设备、焊材、辅件基本实现国内供给�逐渐形成了我国气体保护焊产业。1.3储油罐1.3.1储油罐的分类储油罐是储存油品的容器�它是石油库的主要设备。储油罐按材质可分金属油罐和非金属油罐�按所处位置可分地下油罐、半地下油罐和地上油罐�按安装形式可分立式、卧式�按形状可分圆柱形、方箱形和球形。�1�金属油罐金属油罐是采用钢板材料焊成的容器。普通金属油罐采用的板材是一种代号叫A3F的平炉沸腾钢�寒冷地区采用的是A3平炉镇静钢�对于超过10000m3的大容积油罐采用的是高强度的低合金钢。常见的金属油罐形状�一般是立式圆柱形、卧式圆柱形、球形等几种。立式圆柱形油罐根据顶的结构又可分为桁架顶罐、无力矩顶罐、梁柱式顶罐、拱顶式罐、套顶罐和浮顶罐等�其中最常用的是拱顶罐和浮顶罐。拱顶罐结构比较简单�常用来储存原料油、成品油和芳烃产品。浮顶罐又分内浮顶罐和外浮顶罐两种�罐内有钢浮顶浮在油面上�随着油面升降。浮顶不仅降低了油品的消耗�而且减少了发生火灾的危险性和对大气的污染。尤其是内浮顶罐�蒸发损耗较小�可以减少空气对油品的氧化�保证储存油品的质量�对消防比较有利。目前内浮顶罐在国内外被广泛用于储存易挥发的轻质油品�是一种被推广应用的储油罐。卧式圆柱形油罐应用也极为广泛。由于它具有承受较高的正压和负压的能力�有利于减少油品的蒸发损耗�也减少了发生火灾的危险性。它可在机械�一成批制造�然后运往工地安装�便于搬运和拆迁�机动性较好。缺点是容量一般较小�用的数量多�占地面积大。它适用于小型分配油库、农村油库、城市加油站、部队野战油库或企业附属油库。在大型油库中也用来作为附属油罐使用�如放空罐和计量罐等。球形油罐具有耐压、节约材料等特点�多用于石油液化气系统�也用做压力较高的溶剂储罐。�2�非金属油罐非金属油罐的种类很多�有土油罐、砖油罐、石砌油罐、钢筋混凝土油罐、玻璃钢油罐、耐油橡胶油罐等等。石砌油罐和砖砌油罐应用较多�常用于储存原油和重油。该类油罐最大的优点是节约钢材、耐腐蚀性好、使用年限长。非金属材料导热系数小�当储存原油或轻质油品时�因罐内温度变化较小�可减少蒸发损耗�降低火灾危险性。又河北工程大学毕业论文6由于非金属罐一般都具有较大的刚度�能承受较大的外压�适宜建造地下式或半地下式油罐�有利于隐蔽和保温。但是一旦发生基础下陷�易使油罐破裂�难以修复。它的另一大缺点是渗漏�虽然使用前经过防渗处理�但防渗技术还未完全解决。�3�地下油罐地下油罐指的是罐内最高油面液位低于相邻区域的最低标高0�2m�且罐顶上覆土厚度不小于0�5m的油罐。这类油罐损耗低�着火的危险性小。�4�半地下油罐半地下油罐指的是油罐埋没深度超过罐高的一半�油罐内最高油面液位比相邻区域最低标高不高出2m的油罐。�5�地上油罐地上油罐指的是油罐基础高于或等于相邻区域最低标高的油罐�或油罐埋没深度小于本身高度一半的油罐。地上油罐是目前炼油企业常见的一类油罐�它易于建造�便于管理和维修�但蒸发损耗大�着火危险性较大。基本参数1、压力�常压温度�-19℃�200℃介质�燃料油�石油化工原料等�2、5m³~100m³卧式油罐基本参数和尺寸3、安全�储罐应有壁雷、防静电措施、消防措施�根据工程实际情况由选用单位与环卫措施等统一考虑。4、防腐�储罐内壁防腐措施应根据罐内贮存介质确定�外壁防腐措施根据罐土质确定。5、根据现在容器所造材质及规格不同�主体材质可选用不锈钢、碳钢、低合金钢。最后根据客户要求来设计制造、安装。河北工程大学毕业论文7第2章25cm3储油罐结构的制造工艺2.1储油罐的结构分析本次设计的储油罐属于II类压力容器。工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的密闭容器和分离容器均属压力容器。它在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济设备�称压力容器。目前压力容器在各行业中的应用已十分广泛。贮运容器、反应容器、换热的各个部门都起着重要作用。本储油罐的设计目的是储蓄和运输石油�石油是无毒易爆介质�每个焊缝都必须保