不銹鋼罐焊接工藝的研究畢業(yè)論文

,畢業(yè)設(shè)計(jì)論文學(xué) 院 材料科學(xué)與工程學(xué)院 學(xué)生姓名 專 業(yè) 金屬材料工程 學(xué) 號(hào) 年 級(jí) 2010 級(jí) ,指導(dǎo)教師 劉曉波 教務(wù)處制表二 一 四 年 4 月 24 日1201 不銹鋼罐的焊接工藝研究專業(yè)：金屬材料科學(xué)與工程學(xué)生：高浩然 指導(dǎo)教師：劉曉波摘要：無論在日常生活中，還是工業(yè)生產(chǎn)中，球罐都是一種很重要的生產(chǎn)生活工具。伴隨著全球工業(yè)化和設(shè)計(jì)水平的提高，球罐的生產(chǎn)制造水平也在不停的改善。在石化，石油，天然氣，危險(xiǎn)溶劑轉(zhuǎn)移等相關(guān)領(lǐng)域都有很重要的應(yīng)用。但是由于球罐經(jīng)常為貯藏轉(zhuǎn)移一些危險(xiǎn)物品，因此它對(duì)鋼材以及焊接工藝要求非常的高。從鋼板壓制，下料，焊接以及后熱處理和探傷都需要嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 在本設(shè)計(jì)中，我們嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì) 1000mm*35mm 進(jìn)行焊接設(shè)計(jì)，并解決生產(chǎn)過程中復(fù)雜的問題。以及生產(chǎn)后及無損檢測(cè)和熱處理等，保證球罐的安全使用。在本次的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，分成了兩個(gè)部分：第一個(gè)部分為介紹部分，包含了國(guó)內(nèi)外球罐的工程應(yīng)用以及研究現(xiàn)狀，以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)和本次試驗(yàn)所用材料的介紹；第二個(gè)部分為球罐的設(shè)計(jì)，包括球罐的實(shí)體結(jié)構(gòu)圖，殼體組裝以及焊接工藝的設(shè)計(jì)。本球罐采用 0Cr18Ni9Ti 不銹鋼，設(shè)計(jì)尺寸為 1000mm*35mm，支柱采用赤道正切形式連接支柱，有較好的支撐和防震效果。關(guān)鍵詞：球罐 組裝 焊接 熱處理 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2Study 201 stainless steel tank welding processProfessional: Metallic Materials Science and Engineering Student: Gao Haoran Supervisor: Liu XiaoboAbstrac：Whether in daily life, or industrial production, tank production is a very important tool life. With the increase in global industrialization and design levels, tank manufacturing levels are constantly improved. In related fields of petrochemical, oil, gas, hazardous solvents metastasis has very important applications. However, due to the transfer of some of the storage tank as often as dangerous goods, steel and welding process and therefore it requires very high. Pressed steel, cutting, welding and heat treatment and testing are required in strict accordance with national standards.In this design, we strictly in accordance with national standards, 1000mm * 35mm welded design, production process and solve complex problems. And post-production and non-destructive testing and heat treatment to ensure the safe use of spherical tanks. In this experimental design, divided into two parts: the first part is the introduction part, the application contains the status of the project and the research abroad tank, and the introduction of the relevant foreign tests and materials used; s two sections of tank design, including physical structure of tank, the housing assembly and welding process design. The tank using 0Cr18Ni9Ti stainless steel design size 1000mm * 35mm, pillars form the connection using the equator tangent pillar, better support and shock effect.3目錄1.緒論 .51.1 不銹鋼球罐概述 .51.2 不銹鋼球罐工程應(yīng)用和研究現(xiàn)狀 .52.設(shè)計(jì)任務(wù)介紹： .72.1 壓力容器的分類： .73 鋼制球罐制造工序介紹 .84鋼制球罐的缺陷分析 .94.1 制造中產(chǎn)生的裂紋 .95制造過程中鋼制球罐的質(zhì)量控制 .95.1 鋼材檢驗(yàn)： .95.2 球罐成型方法簡(jiǎn)述： .96、鋼制球罐的焊接工藝設(shè)計(jì) .106.1 施焊環(huán)境 .106.2 焊前準(zhǔn)備 .106.3 焊接工藝 .106.4 消除應(yīng)力處理 .117球罐焊接設(shè)計(jì)依據(jù) .1147.1 設(shè)計(jì)依據(jù) .117.2 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .117.3 球罐殼體材料 .147.4 球瓣壓制成型 .147.5 球瓣坡口加工 .157.6 球瓣外形檢測(cè) .167.7 球罐殼體組裝 .178球罐焊接工藝 .188.1 施焊環(huán)境 .188.2 焊接方法及焊接材料的選擇 .188,3 球罐施焊要點(diǎn) .188.4 焊前坡口的清理和檢查 .208.5 焊前預(yù)熱 .208.6 后熱處理 .208.7 球罐焊接 .209焊后檢測(cè) .289.1 外觀檢測(cè) .289.2 球罐密封性檢驗(yàn) .299.3 球罐無損探傷 .29參考文獻(xiàn)： .3051.緒論1.1 不銹鋼球罐概述球罐是一種 用來貯存和運(yùn)輸液態(tài)或存放各種物料的容器，主要用于石油煉制工業(yè)以及石油化工業(yè)中。本文涉及的球罐由于介質(zhì)因素，所選材料為不銹鋼，因?yàn)椴讳P鋼球罐有許多優(yōu)點(diǎn)，如：不銹鋼罐有很強(qiáng)的耐腐蝕性，不會(huì)受到外界的空氣和水中余氯的腐蝕，并且其密封性好，可以杜絕外界空氣和其他有害物質(zhì)的污染，而且不用經(jīng)常清洗不銹鋼罐。相比其他材質(zhì)，不銹鋼制成的鋼罐重量輕、質(zhì)地好，也可以制作成各種形狀。因此，不銹鋼球 罐用途非常廣泛。1.2 不銹鋼球罐工程應(yīng)用和研究現(xiàn)狀球罐是在 19 世紀(jì)末被發(fā)明的一種貯存容器，自從它問世以來，就一直受到各國(guó)重視。早期用鉚接結(jié)構(gòu)制作的球罐只能用來貯存低壓氣態(tài)介質(zhì)， 因此，實(shí)用性不強(qiáng)，發(fā)展速度緩慢。但是，二戰(zhàn)后，由于焊接技術(shù)的飛速發(fā)展，由低壓、常溫等氣體貯藏慢慢發(fā)展到對(duì)中、高壓甚至低溫液化氣體的貯藏與運(yùn)輸，并且在向大型化方向發(fā)展。因?yàn)榍蚬薜某叽缂哟螅斐珊附与y度上升。球罐內(nèi)部環(huán)境惡劣，對(duì)技術(shù)要求高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，更加影響了球罐的焊接效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，現(xiàn)在廣泛采用的自動(dòng)焊技術(shù)，可以大幅度地提高球罐組焊效率和產(chǎn)品質(zhì)量，非常顯著降低焊生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。20 世紀(jì) 70 年代 ，前蘇聯(lián)、德國(guó)、日本等將埋弧自動(dòng)焊應(yīng)用到球罐工業(yè)，但是埋弧自動(dòng)焊收到位置限制，很難進(jìn)行大型球罐的焊接，因此日本便采取了不同形式的坡口和 MIG 焊接等方法。我國(guó)大型球罐自動(dòng)焊研究開始于20 世紀(jì) 80 年代并且逐漸運(yùn)用于工業(yè)制造當(dāng)中，并且取得了智能型全位置球罐焊接機(jī)器人等研究成果。本文所涉及的材料為 201 不銹鋼，這是一種具有一定耐酸、耐堿性能，密度高、拋光無氣泡、無針孔等特點(diǎn)，是生產(chǎn)各種表殼、表帶底蓋優(yōu)質(zhì)材料等。主要用于做裝飾 管、工業(yè)管道、以及某些淺拉伸的制品等。6表 1-1：20 不銹鋼的化學(xué)成分、力學(xué)性能、使用范圍如下元素種類 含量碳（C ） 0.15硅（Si ） 0.75錳（Mn） 5.5-7.50鉻（Cr ） 13.5-15.0氮（N） 0.25磷（P） 0.060硫（S） 0.030鎳（Ni） 3.50-5.50%銅（Cu ） 半銅 0.8%高銅 1.5%表 1-2：201 不銹鋼力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度 100,000 to 180,000 psi屈服強(qiáng)度 50,000 to 150,000 psi伸長(zhǎng)率 55 to 60%彈性模量 29,000,000 psi硬度要求 HRB183N/mm2(MPa)密度 280lbs/cubic inch(密度 7.93g/cm3)表 1-3：0Cr18Ni9Ti 化學(xué)成分表元素種類 百分含量C 0.07Si 1.00Mn 2.00P 0.030S 0.030Ni 8.00-11.00Cr 17.00-19.00Ti 5(C%-0.02) C%7表 1-4：201 不銹鋼物理參數(shù)熔點(diǎn) 1398-1454密度 7.85g/cm3彈性模數(shù) (20)199GPa 比熱容 0.51000J/（kg.K）熱導(dǎo)率 0.15100W/（cm.K）比電阻 uN。 m0.73：表 1-5：201 不銹鋼力學(xué)性能室溫力學(xué)性能1080-1130水冷 520 205 40 601080-1100水冷 539-686 221-402 51-71 65.5-77.5高溫力學(xué)性能（1050水冷）試驗(yàn)溫度400 412 108 45 69480 382 98.1 45 69600 333 82.4 39 58700 235 73.5 35 36800 147 68.6 30 2882.設(shè)計(jì)任務(wù)介紹：2.1 壓力容器的分類：對(duì)于壓力容器，我們有不同的分類方法，從使用、制造和監(jiān)檢角度是比較常見的分類手法，有以下幾種按承受壓力的等級(jí)分為：低壓力 容器 、中壓 容器 、高壓力容器以及超高壓 容器按承裝介質(zhì)分為：非易燃、無毒；易燃或有毒；劇毒。根據(jù)工藝過程中不同的作用可將容器分為：反應(yīng)容器：可以在容器中進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)換熱容器：用可以在中間進(jìn)行熱量交換的容器。分離容器：可以讓其中的介質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量交換、氣體凈化，三態(tài)分離。貯運(yùn)容器：用于盛裝液體或氣體物料、貯運(yùn)介質(zhì)或?qū)毫ζ鹌胶饩彌_作用的容器。品種劃分：根據(jù)生產(chǎn)工藝不同過程和不同原理，我們可以，分為反應(yīng) 壓力容器、換熱壓力容器、分離壓力容器、貯存壓力容器?；w劃分如下：反應(yīng)壓力容器（代號(hào) R）：在容器中發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)的壓力容器，如反應(yīng)器、反應(yīng)釜、分解鍋等。熱壓力容器（代號(hào) E）：在容器中發(fā)生熱量交換的壓力容器，如熱交換器、管殼式余熱鍋爐等。分離壓力容器（代號(hào) S）：可以負(fù)責(zé)流體壓力的平衡緩沖以及氣體凈化分離的壓力容器，如、 過 濾器、分離器、集油器等。儲(chǔ)存壓力容器（代號(hào) C，其中 球罐代號(hào) B）：可以用來裝存各種液化氣，氣體，液體等，如各種型式的儲(chǔ)罐。3 鋼制球罐制造工序介紹一般分為原料驗(yàn)收程序、劃線工序、切割工序、除銹工序、機(jī)加工（含包邊等）工序、滾制工序、組對(duì)工序、焊接工序（產(chǎn)品焊接試板） 、無損檢測(cè)程、開孔劃線程序、總檢程序、熱處理程序、壓力試驗(yàn)程序、防腐工序。A 對(duì)原材料的要求：9應(yīng)該通過技術(shù)手段對(duì)我們制造球罐所用的鋼材進(jìn)行檢驗(yàn)，如果板厚較厚，應(yīng)當(dāng)用超聲波對(duì)球罐進(jìn)行探傷。B 球瓣的成型形狀為雙曲面的球殼很難在平面上展開。因此，想保持精確下料困難很大。通常先荒料（近似展開） ，用壓制成型的方法隨后進(jìn)行二次切割。C 球罐的組裝因?yàn)橐獧z測(cè)球殼體的加工質(zhì)量以及安裝的順利程度。根據(jù)組件的大小，我們可以以整球或者半球?yàn)閱挝辉趶S內(nèi)特制的工具架是進(jìn)行預(yù)裝配。3、鋼制球罐的焊接方法球罐組裝的幾個(gè)重要組成部分有組裝方法，焊接設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場(chǎng)施工條件。焊條電弧焊和埋弧焊是最常用的手段，焊條電弧焊運(yùn)用的更為普遍，另外，在特殊情況下球罐焊接也可以用氣電弧焊。4鋼制球罐的缺陷分析4.1 制造中產(chǎn)生的裂紋氫裂裂紋是球罐制造中最主要的“先天性”裂紋，其主要原因有以下幾個(gè)方面：材料的焊接性：國(guó)內(nèi)最常用低合金高強(qiáng)度鋼，這些鋼淬硬傾向比較大，裂紋敏感性比較強(qiáng)。組裝時(shí)的拘束應(yīng)力：因?yàn)榍蚬抻斜容^厚的外