刮板式冷凝器的焊接工藝說明書樣本

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除。摘要隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,冷凝器已成為眾多部門中的重要通用機械。在化工生產(chǎn)中,大中型冷凝器應(yīng)用十分廣泛。本次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計題目就是刮板冷凝器的設(shè)計制造與改造。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)今時代,焊接已經(jīng)成功地完成了自身的蛻變。很少有人注意到這個過程何時開始,何時結(jié)束。但它確確實實地發(fā)生在過去的某個時段。我們今天面對著這樣一個事實:焊接已經(jīng)從一種傳統(tǒng)的熱加工技藝發(fā)展到了集材料、冶金、結(jié)構(gòu)、力學(xué)、電子等多門類科學(xué)為一體的工程工藝學(xué)科。而且,隨著相關(guān)學(xué)科技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,不斷有新的知識融合在焊接之中。在機械設(shè)備生產(chǎn)加工過程中,焊接是其主要的生產(chǎn)環(huán)節(jié),本課題圍繞焊接工藝展開設(shè)計。焊接過程中的一整套工藝程序及其技術(shù)規(guī)定。內(nèi)容包括:焊接方法、焊前準(zhǔn)備加工、裝配、焊接材料、焊接設(shè)備、焊接順序、焊接操作、焊接工藝參數(shù)以及焊后處理等。本課題的目的是經(jīng)過對L型刮板式冷凝器的焊接工藝,例如:封頭、筒體、管板、折流板等零部件的焊接工藝設(shè)計,使學(xué)生掌握設(shè)備主體材料的性能及制造工藝規(guī)程設(shè)計方法。培養(yǎng)學(xué)生掌握焊接工藝的知識;能正確的掌握焊接方法,而且系統(tǒng)的整理已學(xué)過的知識;初步掌握綜合分析焊接加工中的可能遇到的問題、金屬材料的因素,并能提出正確的改進(jìn)措施;掌握對金屬材料加工工藝的基本原理和方法。關(guān)鍵詞:刮板冷凝器;焊接AbstractWiththedevelopmentofthenationaleconomy,thecondenserhasbecomealargesectoroftheimportantgeneralmachinery.Inchemicalproduction,largeandmedium-sizedcondenserofaverywiderange.Thegraduationprojectisthesubjectofthedesignscrapercondenserandthetransformationofthedesignandmanufacture.Rapiddevelopmentofscienceandtechnologyinthecontemporaryera,weldinghasbeensuccessfullycompleteditsownmetamorphosis.Veryfewpeoplenotedthatthisprocesswillstart,whentheend.However,itdoesindeedgroundinthepastacertaintime.Today,wefacethisfact:weldingfromatraditionalthermalprocessingtechniquesdevelopedtocollectthematerials,metallurgy,structural,mechanical,electronic,andothercategoriesofscienceandtechnologyasoneofthesubjects.Moreover,withtechnology-relateddisciplinesofdevelopmentandprogress.Productionandprocessingmachineryandequipmentintheprocessofweldingisthemainproductionareas,theweldingprocessstartedonthesubjectdesign.Intheprocessofweldingproceduresandasetoftechnicalrequirements.Include:weldingmethod,solderpre-processing,assembly,weldingmaterials,weldingequipment,weldingsequence,weldingoperation,welding,andweldingprocessparametersaftertreatment.ThepurposeofthisissuethroughtheL-shapedscrapercondenseroftheweldingprocess,suchas:head,cylinder,theplate,baffledandotherpartsoftheweldingtechnologydesignedtoenablestudentstomasterthepropertiesofthemainequipmentandmanufacturingprocessDesignofapointoforder.Trainingstudentstomasterknowledgeofweldingtechnology;cangraspthecorrectweldingmethods,systemsandthecollationofthosewhohavelearnedtheknowledge;preliminarymastercomprehensiveanalysisoftheweldingprocessmightencountertheproblemofmetalmaterials,andtoasktherightimprovement.KeyWords:ScraperCondenser;Welding目錄摘要 41904\h1Abstract 41905\h2第1章引言 41906\h51.1總體概述 41907\h51.1.1冷凝器的構(gòu)造和工作原理 41908\h51.2設(shè)計依據(jù) 41909\h51.2.1刮板式冷凝器供貨途徑 41910\h51.2.2中方供貨部分制造要求 41911\h51.3刮板冷凝器在制造廠組裝,試驗,安裝運輸要求 41912\h61.3.1刮板冷凝器的組裝、試驗和驗收 41913\h61.3.2組焊 41914\h61.3.3連接 41915\h71.3.4試運轉(zhuǎn) 41916\h71.3.5水壓試驗 41917\h71.3.6真空泄露試驗 41918\h71.3.7包裝運輸 41919\h71.4刮板冷凝器的使用廠組裝、試驗要求 41920\h71.4.1組焊及開車前的試驗 41921\h71.4.2系統(tǒng)試驗 41922\h71.4.3設(shè)備保溫 41923\h71.4.4接管種類 41924\h81.5焊接工藝及方法 41925\h81.6本設(shè)計采用的焊接工藝及方法 41926\h10第2章主體材料的主要性能分析 41927\h122.1主體材料0Cr19Ni9和Q235-A的一般性 41928\h122.1.1化學(xué)成分 41929\h122.1.2物理性能 41930\h122.1.3力學(xué)性能 41931\h132.1.4冷熱加工性能 41932\h132.1.50Cr19Ni9的耐腐蝕性 41933\h142.2主體材料的焊接性 41934\h152.2.1Q235-A的焊接性 41935\h152.2.20Cr19Ni9的焊接性 41936\h162.3本章小結(jié) 41937\h19第3章主要零部件的制造工藝 41938\h203.1設(shè)備制造前的準(zhǔn)備工作 41939\h203.1.1凈化 41940\h203.1.2矯形 41941\h203.1.3劃線 41942\h213.1.4切割 41943\h223.2材料的標(biāo)記移植 41944\h233.2.1移植的目的 41945\h233.2.2移植的方法 41946\h233.3筒節(jié)的制造 41947\h233.3.1下料 41948\h233.3.2鋼板的彎曲 41949\h243.3.3筒節(jié)的縱縫的焊接 41950\h253.3.4焊縫的檢查 41951\h253.3.5筒節(jié)校圓 41952\h253.3.6筒節(jié)焊縫的檢查 41953\h253.4封頭的制造 41954\h253.4.1劃線 41955\h253.4.2加熱 41956\h263.4.3沖壓過程簡述 41957\h263.5其它的輔助零件的制造與選擇 41958\h273.5.1法蘭的選擇 41959\h273.5.2人孔的選擇 41960\h273.6本章小結(jié) 41961\h27第4章裝配焊接 41962\h284.1裝配焊接 41963\h284.2筒節(jié)和筒節(jié)的組裝 41964\h294.3筒體和封頭的焊接 41965\h294.4焊接工藝設(shè)備 41966\h304.5本章小結(jié) 41967\h30第5章焊接檢驗及探傷 41968\h315.1焊接檢驗概述 41969\h315.1.1確保焊接結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量 41970\h315.1.2改進(jìn)焊接技術(shù) 41971\h315.1.3降低產(chǎn)品的成本 41972\h315.1.4技術(shù)的廣泛應(yīng)用 41973\h315.2焊接檢驗的具體運作 41974\h315.2.1對鍋爐工作壓力的選擇控制系統(tǒng) 41975\h325.3焊接檢驗中缺陷的規(guī)定 41976\h32第6章總體檢驗 41977\h336.1設(shè)備的外觀檢驗 41978\h336.1.1測量各接管及其它附件的裝配尺寸 41979\h336.1.2設(shè)備的連接尺寸檢驗 41980\h336.1.3特性尺寸檢驗 41981\h336.2水壓試驗 41982\h336.3氣密性試驗 41983\h34第7章壓力容器的油漆、包裝和運輸 41984\h35第8章改進(jìn)手工焊接的工藝控制與操作成本 41985\h36第9章結(jié)論 41986\h38參考文獻(xiàn) 41987\h39致謝 41988\h40第1章引言1.1總體概述1.1.1冷凝器的構(gòu)造和工作原理:冷凝器按其冷卻介質(zhì)不同,可分為水冷式、空氣冷卻式、蒸發(fā)式三大類。本次設(shè)計的刮板冷凝器如圖所示:1.2設(shè)計依據(jù) 1.2.1刮板式冷凝器供貨途徑中方供貨部分:立式容器部分(包括所屬的接管,附件)臥式容器部分(包括所屬的接管,附件)外方供貨部分:攪拌器(包括電機,減速器,附件,端蓋及所屬的接管)、密封液系統(tǒng)(包括密封液儲罐,管件,管道等)以上的兩部分分別制造完畢后在中方制造廠組裝,試驗,檢驗后分解為立式部分和臥式部分發(fā)往使用廠,經(jīng)就位,組裝,試驗后方可使用。1.2.2中方供貨部分制造要求(1)刮板式冷凝器按GB150[鋼制壓力容器]規(guī)范進(jìn)行制造、試驗、驗收。(2)承擔(dān)本設(shè)備的制造的廠商必須具備真空容器的經(jīng)驗和業(yè)績,并具有真空泄露試驗的裝備。(3)本設(shè)備采用鎢極氬弧焊,并遵循JB/T4709-92[鋼制壓力容器焊接規(guī)程]規(guī)定。(4)焊接接頭的形式及尺寸除圖中注明外,按HGJ17-89中的規(guī)定。對焊接縫為DU,角焊縫尺寸按較厚板的厚度,法蘭的焊接相應(yīng)的按法蘭的標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。(5)設(shè)備和真空的焊接應(yīng)該注意如下的問題:①被焊接的接頭必須保證安全焊透,同時應(yīng)該避免可聚集污物的有害的空間。②應(yīng)該盡可能的一次焊接完成,兩次焊接完成會造成有害空間,而且不利于檢查漏。③在有條件的情況下應(yīng)該盡可能的在容器的真空側(cè)焊接。④若焊接需要分兩次進(jìn)行,應(yīng)該保證內(nèi)部的焊接是不漏氣的。為了檢漏起見,在進(jìn)行外部焊接時必須留有鉆孔和塞孔。⑤真空容器的內(nèi)壁與內(nèi)構(gòu)焊縫應(yīng)該是不連續(xù)的,以便讓來自任何溝槽的氣體容易從不連續(xù)處放出,同時此類的結(jié)構(gòu)焊縫不應(yīng)與密封焊縫交叉。設(shè)備制造完畢后要檢查殼體的圓度,具體的要求見表1-1表1-1殼體的圓度要求容器直徑(㎜)立式容器最大偏差值e(㎜)臥式容器最大偏差值e(㎜)(6)由于試壓得需要圖中的接管部分標(biāo)出初始尺寸和最終的尺寸,制造廠必須嚴(yán)格遵照圖紙規(guī)定制造,試驗并發(fā)至使用廠,在設(shè)備就位并與管道相連時才能將多余的部分割除。(7)立式容器和臥式容器的制造時必須要保證兩者的軸心線相互垂直。(8)立式部分筒體和臥式部分筒體在制造廠應(yīng)按節(jié)點圖相連接,與攪拌器組裝完畢后進(jìn)行整機試驗。試驗合格后將其分割開,并將連接處按節(jié)點圖加工好焊接坡口,分別包裝發(fā)運至使用廠。(9)設(shè)備制造完畢后,不銹鋼部分清除污垢去油作酸洗鈍化處理,碳鋼部分處表面除銹涂兩道防銹漆。1.3刮板冷凝器在制造廠組裝,試驗,安裝運輸要求1.3.1刮板冷凝器的組裝、試驗和驗收刮板冷凝器在ZIMMER專家的指導(dǎo)下在制造廠進(jìn)行組裝、試驗和驗收。1.3.2組焊按設(shè)計圖紙節(jié)點將中方供貨的外方供貨的部分組焊在一起,端頭采用焊接連接。1.3.3連接外方供貨部分的密封液儲罐用緊固件與中方的供貨部分立式容器上預(yù)置的連接板連接。1.3.4試運轉(zhuǎn)組裝完畢后,手動盤車,軸封處和軸承座處噴乙二醇做潤滑劑,不允許摩擦。時間不得超過5分鐘。1.3.5水壓試驗試運轉(zhuǎn)完畢后夾套部分進(jìn)行水壓試驗,容器部分應(yīng)該做氣壓試驗。按GB150的規(guī)定進(jìn)行。1.3.6真空泄露試驗氣壓試驗合格后,應(yīng)做真空泄露試驗,試驗前應(yīng)用乙二醇對設(shè)備進(jìn)行清洗。泄露試驗的允許泄露量為27。1.3.7包裝運輸試驗完畢后按節(jié)點圖把立式容器部分和臥式容器部分分割開,并將邊緣部分按節(jié)點所示加工好焊接坡口后包裝運輸。攪拌器應(yīng)固定妥當(dāng)(但不允許在容器的內(nèi)壁上焊接任何的物件)。防止在運輸過程中出現(xiàn)變形或損壞的現(xiàn)象。1.4刮板冷凝器的使用廠組裝、試驗要求1.4.1組焊及開車前的試驗設(shè)備運至現(xiàn)場就位按節(jié)點將立式部分與臥式部分組焊好,垂直度允許誤差為高度的1/1000。并按ZIMMER的要求作相應(yīng)的壓力試驗、真空泄露試驗等開車前的相應(yīng)試驗。1.4.2系統(tǒng)試驗軸承潤滑系統(tǒng)、軸承硅油系統(tǒng)及冷卻水系統(tǒng)應(yīng)分別進(jìn)行試驗,各系統(tǒng)的設(shè)計壓力和設(shè)計流量應(yīng)達(dá)到設(shè)計的要求。且無泄露等不良情況。1.4.3設(shè)備保溫設(shè)備臥式部分需要保溫,保溫的厚度為100㎜。1.4.4接管種類刮板冷凝器共有8個接管。分別是:真空泵接管(1),氮氣接管(1),備用接管(1),乙二醇接管(3),出液管(1)。1.5焊接工藝及方法金屬焊接方法有40種以上,主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài),不加壓力完成焊接的方法。熔焊時,熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化,形成熔池。熔池隨熱源向前移動,冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。在熔焊過程中,如果大氣與高溫的熔池直接接觸,大氣中的氧就會氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池,還會在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷,惡化焊縫的質(zhì)量和性能。為了提高焊接質(zhì)量,人們研究出了各種保護(hù)方法。例如,氣體保護(hù)電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣,以保護(hù)焊接時的電弧和熔池率;又如鋼材焊接時,在焊條藥皮中加入對氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧,就能夠保護(hù)焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池,冷卻后獲得優(yōu)質(zhì)焊縫壓焊是在加壓條件下,使兩工件在固態(tài)下實現(xiàn)原子間結(jié)合,又稱固態(tài)焊接。常見的壓焊工藝是電阻對焊,當(dāng)電流經(jīng)過兩工件的連接端時,該處因電阻很大而溫度上升,當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時,在軸向壓力作用下連接成為一體。各種壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程,因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p,和有害元素侵入焊縫的問題,從而簡化了焊接過程,也改進(jìn)了焊接安全衛(wèi)生條件。同時由于加熱溫度比熔焊低、加熱時間短,因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料,往往能夠用壓焊焊成與母材同等強度的優(yōu)質(zhì)接頭。釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料,將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度,利用液態(tài)釬料潤濕工件,填充接口間隙并與工件實現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散,從而實現(xiàn)焊接的方法。焊接時形成的連接兩個被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側(cè)在焊接時會受到焊接熱作用,而發(fā)生組織和性能變化,這一區(qū)域被稱為熱影響區(qū)。焊接時因工件材料焊接材料、焊接電流等不同,焊后在焊縫和熱影響區(qū)可能產(chǎn)生過熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象,也使焊件性能下降,惡化焊接性。這就需要調(diào)整焊接條件,焊前對焊件接口處預(yù)熱、焊時保溫和焊后熱處理能夠改進(jìn)焊件的焊接質(zhì)量。另外,焊接是一個局部的迅速加熱和冷卻過程,焊接區(qū)由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮,冷卻后在焊件中便產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。重要產(chǎn)品焊后都需要消除焊接應(yīng)力,矯正焊接變形?，F(xiàn)代焊接技術(shù)已能焊出無內(nèi)外缺陷的、機械性能等于甚至高于被連接體的焊縫。被焊接體在空間的相互位置稱為焊接接頭,接頭處的強度除受焊縫質(zhì)量影響外,還與其幾何形狀、尺寸、受力情況和工作條件等有關(guān)。接頭的基本形式有對接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。對接接頭焊縫的橫截面形狀,決定于被焊接體在焊接前的厚度和兩接邊的坡口形式。焊接較厚的鋼板時,為了焊透而在接邊處開出各種形狀的坡口,以便較容易地送入焊條或焊絲。坡口形式有單面施焊的坡口和兩面施焊的坡口。選擇坡口形式時,除保證焊透外還應(yīng)考慮施焊方便,填充金屬量少,焊接變形小和坡口加工費用低等因素。厚度不同的兩塊鋼板對接時,為避免截面急劇變化引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中,常把較厚的板邊逐漸削薄,達(dá)到兩接邊處等厚。對接接頭的靜強度和疲勞強度比其它接頭高。在交變、沖擊載荷下或在低溫高壓容器中工作的聯(lián)接,常優(yōu)先采用對接接頭的焊接。搭接接頭的焊前準(zhǔn)備工作簡單,裝配方便,焊接變形和殘余應(yīng)力較小,因而在工地安裝接頭和不重要的結(jié)構(gòu)上時常采用。一般來說,搭接接頭不適于在交變載荷、腐蝕介質(zhì)、高溫或低溫等條件下工作。采用丁字接頭和角接頭一般是由于結(jié)構(gòu)上的需要。丁字接頭上未焊透的角焊縫工作特點與搭接接頭的角焊縫相似。當(dāng)焊縫與外力方向垂直時便成為正面角焊縫,這時焊縫表面形狀會引起不同程度的應(yīng)力集中;焊透的角焊縫受力情況與對接接頭相似。角接頭承載能力低,一般不單獨使用,只有在焊透時,或在內(nèi)外均有角焊縫時才有所改進(jìn),多用于封閉形結(jié)構(gòu)的拐角處。焊接產(chǎn)品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕,對于交通運輸工具來說能夠減輕自重,節(jié)約能量。焊接的密封性好,適于制造各類容器。發(fā)展聯(lián)合加工工藝,使焊接與鍛造、鑄造相結(jié)合,能夠制成大型、經(jīng)濟(jì)合理的鑄焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu),經(jīng)濟(jì)效益很高。采用焊接工藝能有效利用材料,焊接結(jié)構(gòu)能夠在不同部位采用不同性能的材料,充分發(fā)揮各種材料的特長,達(dá)到經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)。焊接已成為現(xiàn)代工業(yè)中一種不可缺少,而且日益重要的加工工藝方法。在近代的金屬加工中,焊接比鑄造、鍛壓工藝發(fā)展較晚,但發(fā)展速度很快。焊接結(jié)構(gòu)的重量約占鋼材產(chǎn)量的45%,鋁和鋁合金焊接結(jié)構(gòu)的比重也不斷增加。未來的焊接工藝,一方面要研制新的焊接方法、焊接設(shè)備和焊接材料,以進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和安全可靠性,如改進(jìn)現(xiàn)有電弧、等離子弧、電子束、激光等焊接能源;運用電子技術(shù)和控制技術(shù),改進(jìn)電弧的工藝性能,研制可靠輕巧的電弧跟蹤方法。另一方面要提高焊接機械化和自動化水平,如焊機實現(xiàn)程序控制、數(shù)字控制;研制從準(zhǔn)備工序、焊接到質(zhì)量監(jiān)控全部過程自動化的專用焊機;在自動焊接生產(chǎn)線上,推廣、擴(kuò)大數(shù)控的焊接機械手和焊接機器人,能夠提高焊接生產(chǎn)水平,改進(jìn)焊接衛(wèi)生安全條件。1.6本設(shè)計采用的焊接工藝及方法對不銹鋼最常見的焊接方法是手工焊(MMA),其次是金屬極氣體保護(hù)焊(MIG/MAG)和鎢極惰性氣體保護(hù)焊(TIG).雖然這些焊接方法對不銹鋼工業(yè)的大多數(shù)人而言是熟悉的,可是我們認(rèn)為這個領(lǐng)域值得深入探討.1、手工焊(MMA):手工焊是一種非常普遍的、易于使用的焊接方法.電弧的長度靠人的手進(jìn)行調(diào)節(jié),它決定于電焊條和工件之間縫隙的大小.同時,當(dāng)作為電弧載體時,電焊條也是焊縫填充材料.這種焊接方法很簡單,能夠用來焊接幾乎所有材料.對于室外使用,它有很好的適應(yīng)性,即使在水下使用也沒問題.大多數(shù)電焊機能夠TIG焊接.在電極焊中,電弧長度決定于人的手:當(dāng)你改變電極與工件的縫隙時,你也改變了電弧的長度.在大多數(shù)情況下,焊接采用直流電,電極既作為電弧載體,同時也作為焊縫填充材料.電極由合金或非合金金屬芯絲和焊條藥皮組成.這層藥皮保護(hù)焊縫不受空氣的侵害,同時穩(wěn)定電弧.它還引起渣層的形成,保護(hù)焊縫使它成型.電焊條即可是鈦型焊條,也可是緘性的,這決定于藥皮的厚度和成分.鈦型焊條易于焊接,焊縫扁平美觀.另外,焊渣易于去除.如果焊條貯存時間長,必須重新烘烤.因為來自空氣的潮氣會很快在焊條中積聚.2、MIG/MAG焊接:這是一種自動氣體保護(hù)電弧焊接方法.在這種方法中,電弧在保護(hù)氣體屏蔽下在電流載體金屬絲和工件之間燒接.機器送入的金屬絲作為焊條,在自身電弧下融化.由于MIG/MAG焊接法的通用性和特殊性的優(yōu)點,至今她依然是世界上最為廣泛的焊接方法.它使用于鋼、非合金鋼、低合金鋼和高合金為基的材料.這使得它成為理想的生產(chǎn)和修復(fù)的焊接方法.當(dāng)焊接鋼時,MAG能夠滿足只有0.6mm厚的薄規(guī)格鋼板的要求.這里使用的保護(hù)氣體是活性氣體,如二氧化碳或混合氣體.唯一的限制是當(dāng)進(jìn)行室外焊接時,必須保護(hù)工件不受潮,以保持氣體的效果.3、TIG焊接:電弧在難熔的鎢電焊絲和工件之間產(chǎn)生.這里使用的保護(hù)氣體是純氬氣,送入的焊絲不帶電.焊絲既能夠手送,也能夠機械送.也有一些特定用途不需要送入焊絲.被焊接的材料決定了是采用直流電還是交流電.采用直流電時,鎢電焊絲設(shè)定為負(fù)極.因為它有很深的焊透能力,對于不同種類的鋼是很合適的,但對焊縫熔池沒有任何”清潔作用”.TIG焊接法的主要優(yōu)點是能夠焊接大材料范圍廣.包括厚度在0.6mm及其以上的工件,材質(zhì)包括合金鋼、鋁、鎂、銅及其合金、灰口鑄鐵、普通干、各種青銅、鎳、銀、鈦和鉛.主要的應(yīng)用領(lǐng)域是焊接薄的和中等厚度的工件,在較厚的截面上作為焊根焊道使用.第2章主體材料的主要性能分析本設(shè)備的主體材料主要包括三個方面:筒體材料、封頭材料、主要部件材料,其材料主要選用0Cr19Ni9和Q235-A,由于材料的特殊性和焊接工藝的要求,在設(shè)備的設(shè)計之前,必須對主體材料的主要性能有必要充分的了解和把握,以便現(xiàn)場人員能夠順利的施焊制造。另外,對焊接新充分的了解還能夠使工作人員對一些重要的部位的焊接格外的注意,使產(chǎn)品的合格率有更好的保障。2.1主體材料0Cr19Ni9和Q235-A的一般性2.1.1化學(xué)成分主體材料的化學(xué)成分見表2-1表2-10Cr19Ni9和Q235-A的化學(xué)成分(%)技術(shù)要求鋼號CSiMnSPCrNiGB4238-840Cr19Ni9GB700-88Q235-A2.1.2物理性能主體材料的物理性能見表2-2表2-20Cr19Ni9和Q235-A的物理性能鋼號℃)℃)℃)定壓比熱容0Cr19Ni913.8118.2701398~14540.50Q235-A57.812.2150.481由表2-2能夠看出,0Cr19Ni9的導(dǎo)熱系數(shù)較低,約為Q235-A的1/3,線膨脹系數(shù)約比后者大50%,電阻率約為Q235-A的5倍。在相同的焊接規(guī)范下,0Cr19Ni9被加熱至600℃以上的區(qū)域就大得多;加之0Cr19Ni9的熔點較低,形成的熔池體積必然大,從而易開形成粗大的焊縫金屬組織。同時它的線膨脹系數(shù)較大,加之低的導(dǎo)熱性造成較大溫差,使它易于產(chǎn)生較大的應(yīng)力和變形,而殘余應(yīng)力的存在正是焊接裂紋和應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件之一,另外0Cr19Ni9低的導(dǎo)熱性和高的電阻率表明:0Cr19Ni9的焊接線能量一般要求比Q235-A低,而且它能夠用較低的電流進(jìn)行各類電阻焊。Q235-A是使用時間較長,范圍較廣的一種成熟的鋼種,它的各方面性能均很好。[2]2.1.3力學(xué)性能了解材料的力學(xué)性能對制定制造和焊接工藝有極其重要的作用,在工程實際中我們一般只關(guān)心力學(xué)參數(shù)中的有限的幾個而不是全部,因此在下面所列的力學(xué)性能表中我們只給出了本設(shè)備要求的例如曲阜極限、強度極限和硬度等幾項指標(biāo)。具體的參數(shù)的列表見表2-3、表2-4。表2-30Cr19Ni9的力學(xué)性能技術(shù)條件熱處理狀態(tài)拉力實驗硬度實驗HBHRBHVGB4238-841010~1150℃快冷4018790200表2-4Q235-A的力學(xué)性能技術(shù)條件拉伸實驗(不小于)冷彎實驗縱向?qū)嶒灆M向?qū)嶒瀊=2a180°GB700-88235375~40026d=ad=冷熱加工性能一般的情況下,金屬材料的冷加工性能和熱加工性能是有很大的區(qū)別的,了解這些性能對設(shè)備的制造者來說是十分必要的。了解材料的一般的冷熱加工性能才能更深的了解材料的鍛造性能、焊接性能、切削加工性能、彎曲性能,這些性能對制訂起到基礎(chǔ)性的作用。冷加工性能不銹鋼板的彎曲變形由于冷加工硬化現(xiàn)象比較嚴(yán)重,因此隨著變形度的增加,硬化后的硬度指標(biāo)會迅速升高,而塑性會迅速下降。不銹鋼的這種冷作硬化一方面會由于晶格破碎引起內(nèi)應(yīng)力的增加。另外一方面與冷變形引起馬氏體的析出有關(guān)。對于18-8型不銹鋼來說,冷變形引起的馬氏體的析出尤為明顯,當(dāng)變形度為10%時,即可觀察到鋼中馬氏體的析出,此后隨著變形度的增加,馬氏體的析出量也隨著增加。因此在奧氏體不銹鋼的各類鋼中,18-8型不銹鋼的冷作硬化現(xiàn)象也更為突出。金屬在塑變加工時,其真實應(yīng)力的經(jīng)驗公式為:其中C——塑性系數(shù)或稱強度系數(shù)(Mpa)——應(yīng)變N——硬化系數(shù)材料的加工硬化特性能夠用硬化系數(shù)n來衡量。n值大,則表示其硬化強度高,加工硬度顯著。這顯然對后續(xù)變形加工是不利的,對以后將要進(jìn)行的焊接也是十分不利的。低碳鋼和不銹鋼的n值和C值見表2-5。表2-5低碳鋼和不銹鋼的n值、c值材料NC(Mpa)低碳鋼0.19~0.22710~750不銹鋼0.5——此表說明,低碳鋼的加工硬化比不銹鋼的程度小。由于0Cr19Ni9有冷作硬化現(xiàn)象,因此冷加工時,不論是彎曲、沖壓。還是剪切,都要盡量減少沖擊功,減少硬化程度,防止降低其良好的塑性和韌性。而且剪切、沖、鉆時,防止表面劃傷、避免分層。冷加工變形程度,原則上按照允許的變形程度進(jìn)行。(2)0Cr19Ni9的熱加工性初始溫度應(yīng)在1130～1180℃,終止溫度必須大于850℃,然后室冷。由于該鋼導(dǎo)熱性能差,在均勻加熱,而且在1010～1150℃2.1.50Cr19Ni9的耐腐蝕性不銹鋼的耐腐蝕性隨成分、組織及熱處理而明顯變化。金屬受介質(zhì)的化學(xué)劑點電化學(xué)作用而破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕。有表面的腐蝕,也有表面微觀破壞的局部腐蝕。不銹鋼的主要腐蝕性是由均勻腐蝕(表面腐蝕)、晶間腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕等。1.成分介紹所有的不銹鋼都含有鐵和鉻,另外,還有一些次要元素是由于制造工藝需要或者是為獲得特殊性能而加入的,0Cr19Ni9中含有至少18%的鎳及至少18%鉻。為了強度和耐腐蝕性而加入其它合金元素為:銅、碳、氮、鉬、鈮、鈦和鋁。2.均勻腐蝕(表面腐蝕)它是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼被認(rèn)為是最耐工業(yè)性氣氛及腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼,這是因為它具有可鈍化性。處于鈍化狀態(tài)的不銹鋼其表面被致密的氧化膜覆蓋,這層氧化膜對內(nèi)部金屬起著保護(hù)的作用,抑制金屬釋放電子的溶解過程,降低腐蝕速度。0Cr19Ni9含有較多的鉻,這使它的鈍化能力很高,因此它的耐均勻腐蝕性能很好。在維持不積存塵垢時,它的拋光表面在絕大多數(shù)環(huán)境條件下,都保持光亮。點腐蝕某些腐蝕介質(zhì),特別是鹵素離子對不銹鋼鈍化膜有較強的破壞作用,鈍化膜的破壞點在此處被廣大的陰極區(qū)(完全鈍化區(qū))所包圍而成為小陽極,腐蝕集中在此處向縱深迅速發(fā)展熱造成點腐蝕。點腐蝕的危害性在于使不銹鋼在均勻腐蝕很不明顯的情況下腐蝕穿孔。在很多情況下,點腐蝕還能成為晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕的起源。加入鉬(超過2%)能提高抗點蝕能力。最好的抗點蝕合金實際上是加鉻和鉬的鎳基合金。由于0Cr19Ni9含有較多的鉻和鎳,因此它的抗點蝕性也較好。在討論其它條件相同時,鋼越純凈(具有較少的雜質(zhì)、析出物等)其抗點蝕能力越好。比較純凈的鋼由使用純凈的煉鋼原料和進(jìn)行重熔而獲得。另有晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、沖蝕腐蝕等,在此不予過多的介紹了。熱處理奧氏體不繡鋼在固熔-退火狀態(tài)具有優(yōu)異的耐蝕性。退火的溫度范圍為1650～℉(899～1093℃)。合金退火后應(yīng)快速冷卻以避免敏化。大約在1800℉(982℃)時,開始發(fā)生晶粒的長大,取決于成分及純凈度。一般標(biāo)準(zhǔn)的退火操作溫度為1850～1950℉(1010～1066℃)每英寸(25.4㎜2.2主體材料的焊接性2.2.1Q235-A的焊接性為了估計鋼的焊接性的好壞,一般見于碳當(dāng)量的概念,用碳當(dāng)量[C]判斷鋼的焊接性。實踐證明,碳當(dāng)量大于0.4～0.5%的鋼就不具有良好的焊接性,按以下經(jīng)驗公式:(2-2)算出Q235-A的碳當(dāng)量[C]=0.14~0.22+0.30~0.65/6+0.30/24+0.045/2=0.225~0.355由[C]值可知Q235-A具有良好的焊接性。低碳鋼的含碳量低,錳、硅含量又少,因此一般情況下不會因焊接而引起嚴(yán)重硬化組織或淬硬組織。這種剛才的塑性和沖擊韌性優(yōu)良,焊成的接頭塑性和沖擊韌性也很良好。焊接時,一般不需預(yù)熱,層間溫度和后熱,焊后也不需采用熱處理改進(jìn)組織。能夠說,整個焊接過程中毋需特殊的工藝措施,其焊接性良好。但少數(shù)情況下,低碳鋼的焊接性也會不好,焊接時會出現(xiàn)困難。這種鋼的焊接特點為:①可裝配成各種不同接頭,適應(yīng)各種焊接位置,且焊接工藝和技術(shù)較簡單,容易掌握。②焊條質(zhì)量不好時,焊縫也可能出現(xiàn)裂紋,焊縫含碳量過高,都能導(dǎo)致焊縫裂紋的產(chǎn)生。另外,焊接熔池可能受到空氣中氧、氮的影響,使焊縫金屬氧化或氮化,焊縫中氧化亞鐵的存在可能引起熱裂紋。③焊接不需預(yù)熱,若在寒冷地區(qū),也可能將工件預(yù)熱到150℃④不需特殊和復(fù)雜設(shè)備,對焊接電源沒有特殊要求,交直流焊機都能夠焊接。但如果焊條或工藝規(guī)范選擇不當(dāng),可能出現(xiàn)熱影響區(qū)晶粒長大和時效淬硬傾向,從而這一區(qū)域金屬的沖擊性能降低。總之,低碳鋼是最容易焊接的鋼種,許多焊接方法都適用于低碳鋼的焊接,并能獲得良好的焊接接頭。只要制造廠家C.S.P控制嚴(yán)格,認(rèn)真執(zhí)行焊接工藝,焊接時是不會出現(xiàn)任何問題的。2.2.20Cr19Ni9的焊接性與其它的類型的不銹鋼相比,奧氏體不銹鋼是不銹鋼中相對較容易焊接的。奧氏體不銹鋼在任何溫度下都不發(fā)生相變,對氫脆不敏感。奧氏體不銹鋼在焊態(tài)下也有較好的塑性和韌性。奧氏體不銹鋼焊接的主要問題是:焊接熱裂紋、碳化物析出民華、應(yīng)力腐蝕開裂、接頭力學(xué)性能下降等等。焊接性的具體介紹奧氏體不銹鋼比一般結(jié)構(gòu)鋼容易產(chǎn)生焊接熱裂紋,其中以結(jié)晶裂紋為主,產(chǎn)生熱裂傾向的原因:①0Cr19Ni9導(dǎo)熱系數(shù)小,而線脹系數(shù)大。焊接時局部受熱和冷卻,接頭在冷卻過程中會產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。而焊縫金屬在凝固期間存在較大的拉應(yīng)力時期產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的必要條件。②0Cr19Ni9液固兩線間距較大,凝固過程中溫度范圍較大,因此組織易長大,而且容易形成方向性較明顯的柱狀晶,方向性明顯的柱狀晶本身抗裂性能就差。③0Cr19Ni9合金化程度高,加大液固相間距離。增大偏析傾向,加之硫、磷在奧氏體中溶解度極低。從結(jié)晶開始直到室溫都是單一的相,無疑加劇了硫、磷在晶間的偏聚,導(dǎo)致晶界形成易熔夾層。①從以上分析能夠看出,0Cr19Ni9焊接是易產(chǎn)生熱裂紋,盡管結(jié)晶裂紋的傾向很大,但采用以下措施,仍能夠預(yù)防結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生:②嚴(yán)格控制焊縫中的硫、磷等雜質(zhì)含量;③產(chǎn)生雙相組織,兩相組織焊縫具有較高的抗熱裂性能,鐵素體控制在3～8%;④提高焊縫中的Mn的含量,在必須保證焊縫為純奧氏體的情況下,調(diào)整焊縫的合金成分,加Mn至40%,對防止純奧氏體焊縫相當(dāng)有效;適當(dāng)提高焊接熔池的冷氣速度,工藝上采用相應(yīng)措施加快熔池冷卻,如短弧焊、低線能量、窄焊道技術(shù)。碳化物析出敏化焊接熱過程與碳化物析出經(jīng)過固熔處理的組織是均勻奧氏體,沒有碳化物相,具有較高的耐蝕性能。由于室溫時,碳在奧氏體中的溶解度只有0.02～0.03%,含碳量約為0.08%的0Cr19Ni9經(jīng)過固熔處理處碳過飽和而呈不穩(wěn)定狀態(tài),一旦處于較高溫度過飽和的碳就會從晶內(nèi)往晶界偏聚,并能夠與Cr形成析出,即敏化,焊接加熱也會引起碳化物的析出,但焊接引起的碳化物析出有自己的特點:一般碳化物析出敏感溫度范圍為450～850℃(敏化溫度范圍)而焊接時的敏化溫度范圍在600～850℃;焊接接頭上只有溫度峰值在大致600～850℃范圍內(nèi)的區(qū)域才會出現(xiàn)碳化物的析出。由上述可見,0Cr19Ni9的焊接接頭上存在碳化物析出區(qū)域內(nèi)晶間腐蝕又成為敏化區(qū)腐蝕。對敏化區(qū)腐蝕的防止方法對防止0Cr19Ni9敏化區(qū)內(nèi)腐蝕的最好方法是固熔處理,即溶后將敏化了的焊件重新進(jìn)行固熔處理,使已經(jīng)存在的有害碳化物重新回到固熔體中,從而恢復(fù)其正常的耐晶間腐蝕性能。應(yīng)力腐蝕開裂焊接對應(yīng)力腐蝕開裂的影響眾所周知,奧氏體不銹鋼的突出問題是對應(yīng)力腐蝕敏感,即使不經(jīng)過焊接加工也會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂。造成應(yīng)力腐蝕開裂的因素很多,與焊接過程有關(guān)的主要是焊接殘余應(yīng)力和接頭組織變化。焊接殘余應(yīng)力拉應(yīng)力是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件之一,奧氏體不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小,線脹系數(shù)大,焊接時會產(chǎn)生很大的應(yīng)力,因此奧氏體不銹鋼焊接接頭有較大的應(yīng)力腐蝕開裂的敏感。焊接接頭碳化物析出敏化焊接過程對奧氏體不銹鋼的主要作用之一,就是導(dǎo)致接頭析出碳化物。盡管敏化并非應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件,可是它對應(yīng)力腐蝕開裂的促進(jìn)作用是明顯的。從微觀上看,奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂主要是穿晶型的,當(dāng)如果鋼處于敏化態(tài)(正如鋼處于焊態(tài)),開列工程事故中分析得出:與固熔態(tài)相比,敏化態(tài)的奧氏體不銹鋼產(chǎn)生沿晶型式的應(yīng)力腐蝕開裂更為常見。不論敏化是否使應(yīng)力腐蝕開裂沿晶進(jìn)行,它對應(yīng)力腐蝕開裂的加速度作用總是存在的。但經(jīng)過控制焊接熱過程,避免或減少碳化物析出(敏化)也會降低奧氏體應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性。焊縫中的鐵素體某些實驗和實踐都表明,焊縫金屬耐應(yīng)力腐蝕開裂性能常常高于熱影響區(qū),有時候甚至高于母材。焊縫中少量鐵素體的存在是焊縫金屬具有耐應(yīng)力腐蝕開裂性能的主要原因。焊接接頭過熱區(qū)的抗裂性能焊接接頭過熱區(qū)的抗裂性能總是較差的。奧氏體鋼的熔化溫度較低,導(dǎo)熱性差,對過熱非常敏感。由此可知,奧氏體不銹鋼焊接接頭中的過熱區(qū)具有可能成為應(yīng)力腐蝕開裂的薄弱部位。應(yīng)力腐蝕開裂的預(yù)防減少或消除殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力實施奧氏體不銹鋼焊接接頭發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的重要因素。像焊前合理設(shè)計焊接結(jié)構(gòu),焊接中盡量減少接頭的拘束度,并合理安排施焊順序,都能夠不同程度的減少焊接應(yīng)力,消除參與應(yīng)力的最有效方法是焊后消失應(yīng)力處理。改變焊件的表面狀態(tài)應(yīng)力腐蝕開裂的一大特點是裂紋總是接觸敏感介質(zhì)一側(cè)的表面開裂,逐漸向內(nèi)部擴(kuò)展。因此,改變焊件的表面狀態(tài)對于焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開裂有很大的作用,常見的方法有:對敏感側(cè)表面進(jìn)行噴丸處理、電鍍或噴漆等,提高耐蝕性能。從焊接工藝角度,采取熱源集中的焊接方法:小線能量、快速冷卻等措施,對于減少碳化物的析出和接頭組織過熱,從而減少奧氏體不銹鋼焊接接頭應(yīng)力腐蝕破裂敏感性都有一定的效果。[3]不銹鋼主要使用特性對比特性馬氏體型不銹鋼鐵素體型不銹鋼奧氏體型不銹鋼雙相不銹鋼備注耐蝕性能耐大氣腐蝕性能一般良好良好良好與合金因素有關(guān)耐酸性能一般良好良好良好與合金因素有關(guān)耐孔蝕、間隙腐蝕一般良好良好良好與合金因素有關(guān)耐應(yīng)力腐蝕裂紋一般良好一般良好與合金因素有關(guān)耐熱性能高溫強度良好稍差良好稍差高溫脆性高溫氧化、硫化一般良好良好—熱疲勞一般良好一般—加工性能焊接性能一般一般良好良好冷加工(深沖)稍差良好良好稍差冷加工(脹形)稍差一般良好稍差切削性能一般一般一般一般強度室溫強度良好一般一般良好低溫強度、韌性稍差差良好差疲勞、切口敏感性一般一般良好一般其她非磁性能差差良好差電熱性能良好一般—2.3本章小結(jié)總之,經(jīng)過對主體材料的焊接性的分析,我們能夠看到本設(shè)備的制造與其它的化工容器、化工設(shè)備相比并沒有太大差異。主體材料的焊接性、加工性能都比較良好,結(jié)合外方提供的密封液系統(tǒng)和刮板附件等來看,本設(shè)備的制造在我們現(xiàn)在的加工水平上并非難以達(dá)到。因此在現(xiàn)場中我們看到許多的冷凝器已經(jīng)不再是由中方和ZIMMER分別的供貨了,而是全部的由中國的機械廠完成的,這樣成本就比較便宜。第3章主要零部件的制造工藝3.1設(shè)備制造前的準(zhǔn)備工作進(jìn)行任何設(shè)備的制造,其前期的準(zhǔn)備工作都是相當(dāng)重要的。它能夠為后續(xù)的制造階段提供必要的前提和保障。一般來說,前期的準(zhǔn)備工作包括:凈化、矯形、劃線、切割三個部分。3.1.1凈化原材料在軋制以后以及在運輸?shù)倪^程和庫存的期間,表面常常會產(chǎn)生鐵銹和氧化皮,粘土油污和泥土。影響后續(xù)工作的進(jìn)行,對焊接的質(zhì)量和設(shè)備的防腐蝕性都有很大的影響。凈化的方法主要手工、機械、化學(xué)及火焰四類。凈化的對象主要有油、銹、氧化皮等。最簡單的凈化方法是砂布和鋼絲刷打磨,或用手提砂輪磨削。但只用于局部清理。壓縮空氣噴砂、噴丸和化學(xué)清洗法是最常見的凈化方法。對于本設(shè)備來說,由于原材料量不大,采用手提砂輪磨削簡單易行。鋼材表面的清潔程度對設(shè)備制造質(zhì)量有很大的影響,有時甚至有致命性影響,如鋁設(shè)備。除焊口處需要凈化外,涂漆及襯里表面也要清理。凈化對象主要有油,銹,氧化膜。凈化方法有手工、機械、化學(xué)及火焰四類。凈化的目的:清除焊縫兩邊緣的油污和銹蝕物,以保證焊接質(zhì)量。為下一道工序做準(zhǔn)備,即是下一道工序的工藝要求。3.1.2矯形鋼材由于在扎制的過程中不均勻的加熱冷卻,運輸中的沖撞,存儲時的不正確堆放,總存在這種或那種變形。其中最主要的是彎曲變形,對于小斷面的型鋼有時還存在扭轉(zhuǎn)變形。變形的可能性隨鋼材的剛性(主要是斷面形狀和尺寸)增加而減小。以鋼板為例,5—6mm后的經(jīng)常需要矯形,大于12mm厚的一般可不矯形,但對于有些鋼板要求較高,本設(shè)備鋼板需要矯形。如果不對原材料的變形給與必要的矯正,將會影響到劃線、坡口加工、切割、裝配等一系列工序的精度,從而降低設(shè)備質(zhì)量。除原材料的變形外,制造過程中也會產(chǎn)生某些不需要的變形,如剪切或熱切下來的窄板,以及作為半成品或成品的焊接件也常有超過要求的變形,這些都要矯形。主要的矯形的方法有:彎曲法矯形、拉伸法矯形、加熱法矯形。彎曲矯形法常見于鋼板和型鋼,矯形時工件受力多數(shù)像簡支梁,矯形時以中性層纖維長為準(zhǔn),長者縮短,短者伸長。拉伸法矯形主要用于斷面較小的管材和線材,彎曲件被拉直時,是以纖維最長處為準(zhǔn),使斷面上各處的纖維最后相等。加熱矯形就是在工件局部進(jìn)行加熱,然后冷卻來進(jìn)行矯形。當(dāng)金屬局部受熱時,其膨脹受到周圍冷卻金屬的限制而產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。此應(yīng)力超過金屬高溫下的屈服極限,因而使加熱部位產(chǎn)生較大的塑性變形,當(dāng)加熱區(qū)冷卻時,產(chǎn)生的收縮區(qū)受到周圍的冷金屬限制因而產(chǎn)生拉應(yīng)力,此時該部位的溫度已經(jīng)降低,屈服極限升高,因而產(chǎn)生較小的塑性變形。這樣從加熱到冷卻,被加熱的金屬纖維縮短了,因而達(dá)到矯形的目的。根據(jù)本設(shè)備的選用的材料的特點,我們選用矯板機,對主要材料——鋼板進(jìn)行矯形。查閱相關(guān)的資料《化工機械制造工藝》本設(shè)計中的矯板機選擇為11個輥子以上。3.1.3劃線在下料及切割工藝前先要進(jìn)行劃線工藝,劃線作業(yè)是將設(shè)備零件的空間圖形,在鋼材上展成平面圖形的一整套工藝過程。劃線將直接決定零件成型后的尺寸和幾何形狀精度,并影響到以后的組對焊接工序;對節(jié)約原材料也有重要意義。劃線的工序分為展圖和號料:把零件坯料的空間曲面(筒體、封頭等)展成平面稱為展圖,這是劃線工作的主要環(huán)節(jié)。把展開圖正式劃在鋼材上的作業(yè)稱為號料。在號料時應(yīng)注意以下幾個問題:(1)劃線要準(zhǔn)確由于劃線精度直接影響零件的精度,因此劃線要求準(zhǔn)確。例如劃垂直平分線、相交線及角平分線,應(yīng)該采用幾何作圖法,盡量不用角尺、量角器。至于劃線公差無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),可是為了保證組正確精度各個工廠都有自己的標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)備的劃線的準(zhǔn)確性要求并無十分嚴(yán)格的其它的要求,只要保證滿足產(chǎn)品的圖紙的規(guī)定即可。(2)留出必要的余量劃線時,必須劃出切割線、實際的用料線和檢查線?？傆嗔堪ㄇ懈钣嗔亢瓦吘壖庸び嗔?對于一般的中、低壓容器,總的余量約為5mm。實際用料應(yīng)按展開的尺寸加焊縫的收縮量來計算。另外,實際用料尺寸還應(yīng)該考慮到焊縫間隙的影響(如電渣焊的焊縫),以及筒節(jié)在彎卷和矯圓時的伸長量,特別是四輥卷板機上熱卷、熱矯圓,筒節(jié)圓周產(chǎn)生較大的伸長。(3)合理的排料展開圖劃在鋼板上的時候,應(yīng)該合理的配置。首先應(yīng)使鋼材獲得充分的利用。例如,在大的坯料之間排布小的零件的坯料,充分的利用邊角余料,使鋼材的利用率達(dá)到90%以上,其次排料時還應(yīng)該考慮到切割的方便,特別是在剪板機上做直線剪切時,更應(yīng)注意。(4)合理的配置焊縫設(shè)備上的焊縫不但增加制造過程中的焊接和檢驗等工時,而且在焊縫區(qū)是設(shè)備強度及耐腐蝕性較差的區(qū)域,因此應(yīng)該盡量的減少。但由于鋼板的寬度和長度都是有限的,因此很多的零件必須拼焊成。此時要考慮到設(shè)備組裝和焊接時的技術(shù)要求,使焊縫的配置合理。配置時應(yīng)注意以下的常識問題:筒體的縱焊縫數(shù)由筒體的直徑和鋼板的長度決定,焊縫應(yīng)該互相的平行,兩相鄰的焊縫間的弧長距離應(yīng)符合以下的要求,碳鋼和普通鋼不小于300mm;不銹鋼不小于200mm;當(dāng)板厚大于20mm的時候,不小于800mm。否則由于焊縫區(qū)的剛度較大,是筒體的不圓度并產(chǎn)生較大的棱角度,而且不易矯圓。筒節(jié)的長度由鋼板的寬度決定,其最短一節(jié)長度為:碳鋼及普通鋼不小于300mm;不銹鋼不小于200mm。在配置焊縫的時候還要考慮到下列的要求:采用丁字焊縫隙時,兩相鄰的筒節(jié)的縱焊縫間距大于3s,且不小于100mm(s為板厚)。劃線方案確定后,便能夠在鋼板上按配置方案劃線,并劃出中心線,以便裝配時各筒節(jié)按此線對正。(5)打標(biāo)號在鋼板上劃好線以后,打上標(biāo)號也是一項十分重要的工作。首先在所用的線段上均勻的打上沖眼,然后用油漆畫上標(biāo)號和寫上產(chǎn)品號,以指導(dǎo)切割、成型、組焊等后續(xù)工序的進(jìn)行3.1.4切割從號料過的鋼材上把需要的坯料割取下來的工序稱為切割,也稱下料。用于制造換熱器受壓元件的材料在切割步(或加工步)應(yīng)進(jìn)行標(biāo)記移植?？捎糜嗔弦矐?yīng)做好同樣的標(biāo)記移植,常見材料的切割法有:機械切割法、氧氣切割法和等離子切割法三大方法。機械切割方法是用斜口剪板機切割,效率低不能切割高硬度的材料。氧氣切割法能夠切割較厚碳素鋼板,但不能切割不銹鋼和其它高熔點的金屬和非金屬。為使氧氣切割過程能順利進(jìn)行,應(yīng)具備以下條件:(1)金屬的熔點必須高于金屬氧化物的熔點,這樣才能使氧化過程不斷進(jìn)行。如果反過來氧化后生成物熔點高于金屬熔點,則它在金屬熔化之前仍是固態(tài)硬膜,不能被氧氣流吹走,因而不能繼續(xù)氧化,因此氧氣流根本不能形成切割作用。自然,氧化物熔點相對愈低,流動性愈好,愈有利于切割順利進(jìn)行。(2)金屬的熔點必須高于金屬的燃點,這樣才能保證在固態(tài)狀態(tài)下切割,口才為氧氣流準(zhǔn)確控制以達(dá)到較高的精度。如果金屬熔點低于燃點,則會在氧化燃燒之前自行流動,切口難于控制。(3)金屬的氧化潛熱大,導(dǎo)熱系數(shù)低這樣切割時生成熱量多且散失少,因而預(yù)熱速度快、預(yù)熱深度大、故切速快、切割厚度大。預(yù)熱火焰只在開始切割時對表層金屬的預(yù)熱中有較大作用,但在整個切割過程中需要的預(yù)熱熱量幾乎全是由氧化過程本身提供的,工件越厚越是如此。3.2材料的標(biāo)記移植按下料的規(guī)程要求,在下完的料上和剩余的料上要做材料標(biāo)記移植。3.2.1移植的目的移植是種跟蹤記錄,在剩余的材料上移植上材料標(biāo)記,待在用即可從記錄中查到是什么材質(zhì)、規(guī)格、爐批號和入庫驗收編號等,以防混用。在已使用的材料上移植材料標(biāo)記,是以備使用的壓力容器一旦出現(xiàn)了裂紋或爆炸事故,可認(rèn)其材料標(biāo)記與制造廠的材料標(biāo)記相對照,便于追查事故責(zé)任。3.2.2移植的方法碳鋼用鋼印打出,如某廠所用AB355,A為制造廠自己規(guī)定的材料標(biāo)記代表字母,B代表的是板的漢語拼音的第一個字母,355是本廠材料標(biāo)記編號。材料標(biāo)記位置:矩形板應(yīng)在板的長短邊各往內(nèi)100mm處,移植編號走向垂直于長板邊;扇形板、月牙板、封頭圓板解答在中間位置;管子、圓鋼皆打在離端頭100mm處。移植后用白鉛油框處。3.3筒節(jié)的制造筒節(jié)的制造過程分為下料、卷制、焊接、校圓檢驗等幾部分。在此部分我們只進(jìn)行上部的筒體的制造的過程的介紹,下部的制造過程相類似。3.3.1下料①材料復(fù)檢復(fù)檢項目按有關(guān)材料復(fù)檢的部分進(jìn)行。②鋼材的凈化按前3.1.1③劃線筒節(jié)的展開圖形時矩形,理論的展開的長度是:——筒節(jié)的中徑——板厚因此劃線時要考慮到筒節(jié)的加工余量。鋼板采用火焰加熱切割,故鋼板的每一邊要留3mm的加工余量,火焰切割后的邊緣需要機械割掉,同時也用機加工的方法開坡口,因此每邊要留出加工余量。鋼板對接焊縫出預(yù)留焊縫收縮量2mm。在冷卷時,鋼板縱向的伸長量一般取。劃線時,要把計算得到的尺寸按1:1的比例畫在鋼板上,一般采用幾何作圖法。對于筒節(jié)鋼板長度方向劃線尺寸如下:筒節(jié)鋼板寬度方向劃線尺寸:取兩邊筒節(jié)的板寬相同,采用機械切割法切去鋼板邊緣的缺陷區(qū),用機加工的方法開坡口。④切割鋼板的切割的方法主要的有兩種,一種是火焰切割(氣割)的方法,另一種是機械切割的方法。在本設(shè)備的制造中,兩種方法都要使用,在鋼板的分離的過程中要使用氣割,而在加工鋼板的邊緣的時候要采用機械加工的方法。在實際的生產(chǎn)中,兩種方法配合使用能夠提高生產(chǎn)的效率。⑤邊緣加工鋼板的坡口加工用刨邊機加工,具體的形式及尺寸見圖紙。3.3.2鋼板的彎曲鋼板的彎曲分為冷彎和熱彎兩種,能夠根據(jù)板厚和圓筒的公稱直徑之間的關(guān)系來選擇彎曲的方法。公式如下:(3-3)符合以上的公式,則采用冷彎的方法,否則為熱彎。顯然我們的筒體的彎曲使用冷彎即可。鋼板的卷制使用的工具是對稱式四輥卷板機,這種卷板機的最大的優(yōu)點是一次卷完一個圓筒且不留直邊,加工效率較高。另外,這種卷板機在卷制時鋼板無需預(yù)彎。缺點是對操作水平的要求比較高。3.3.3筒節(jié)的縱縫的焊接筒節(jié)卷制成形,在檢查錯邊量合乎要求后,再檢查接頭處的間隙量,兩項檢查都符合工藝要求后,按工藝卡片上的工藝參數(shù)和焊接方法進(jìn)行點圓,要求焊點的高度不得超過坡口高度的三分之一,間距為200～300mm。3.3.4焊縫的檢查筒節(jié)的縱縫在焊接完畢后,要進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查,具體的檢查的標(biāo)準(zhǔn)見焊接外觀檢查部分。如果發(fā)現(xiàn)有缺陷要及時的返修,返修按后面總體檢驗中焊縫返修部分進(jìn)行。3.3.5筒節(jié)校圓筒節(jié)在焊接完畢后,在外觀質(zhì)量檢查合格后,要進(jìn)行校圓。校圓在三輥卷板機上進(jìn)行,也能夠在原卷板用的四輥卷板機上進(jìn)行。3.3.6筒節(jié)焊縫的檢查校圓后,除了要進(jìn)行焊縫的外觀檢查之外,還要進(jìn)行焊縫的X射線探傷檢查,射線探傷Ⅱ級合格,具體見焊接檢驗部分。3.4封頭的制造封頭的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,加工工藝的要求較高。由于加工過程中變形量較大,壁厚有增大和減薄的現(xiàn)象還比較容易產(chǎn)生加工的硬化現(xiàn)象,因此為了提高金屬材料的塑性,減少變形抗力而采用加熱工的辦法沖壓封頭。為避免加熱的溫度過高產(chǎn)生過熱和熱脆的現(xiàn)象或者是溫度過低而產(chǎn)生開裂,因此要嚴(yán)格的控制封頭沖壓是的始終溫度。對于本設(shè)備的材料來說,0Cr19Ni9的塑性和韌性以及加工的性能都比較的令人滿意。封頭的制造方法有沖壓成形,旋壓成形和爆炸成形。在此,我們選用沖壓成形。沖壓法大致的要進(jìn)過以下的幾個步驟:材料檢驗——劃線——氣割——坡口加工——(組隊焊接)——加熱——沖壓——封頭余量的切割——檢查。3.4.1劃線封頭一般采用整體沖壓,并在鋼板上展開劃線。而劃線工序又包括展開和號料兩個工序。展開過程簡單的說就是把立體表面依次攤平在平面上。設(shè)備零件中常碰到圓柱、圓錐、上圓下方以及她們的相貫體,都是可展開的。這類零件從制造過程看,其特點是:用坯料卷制成零件后,中性層尺寸理論上不變。因此它們能夠用公式計算或投影作圖準(zhǔn)確展開。工廠里把零件的展開圖配置在鋼板上的過程稱為號料。實際上它是劃線過程的具體操作,即將零件的立體展開圖投到鋼板上,并在鋼板上劃下后續(xù)工序所需的線條。例如劃垂直相交線、等分線及等分角線。號料過程中應(yīng)注意以下幾個問題:(1)劃線要準(zhǔn)確、(2)留出必要的余量、(3)合理安排、(4)合理配置焊縫、(5)打標(biāo)號。3.4.2加熱在封頭的沖壓過程中,坯料的塑性變形很大,因此絕大多數(shù)封頭都用熱沖壓。只有薄鋼板為了避免加熱時毛坯變形太大和氧化損失太大,沖壓是邊緣易喪失穩(wěn)定等原因而采用冷沖壓。但在冷沖壓前,有些鋼板也要進(jìn)行軟化處理。沖壓前鋼板的加熱可采用快速加熱,即把爐溫升至1050℃左右裝料。為使工件燒透,在爐溫為始段溫度下保溫一段時間。保溫時間與材料厚度和到熱性有關(guān),一般為每毫米板厚1～3.4.3沖壓過程簡述封頭的沖壓在水壓機上或油壓機上進(jìn)行。沖壓時,將加熱好的毛坯對中放在下模上。然后開動水壓機,使活動橫梁空程向下,當(dāng)壓邊圈與毛坯接觸后,開動壓邊缸將毛坯的邊緣壓緊。接著沖頭空程下降,當(dāng)與工件接觸時,開動主缸使沖頭向下沖壓,對毛坯進(jìn)行拉深。至毛坯完全經(jīng)過下模后,封頭便沖壓成型。最后開動提升缸和回程缸,將沖頭和壓邊圈向上提起,與此同時,用模裝置(擋鐵)將包在沖頭上的封頭取下,并將封頭從下模支座取出,沖壓工作即告結(jié)束。在封頭的成型的過程中,需要加入潤滑劑,根據(jù)工程的經(jīng)驗,在工廠中我們一般對不銹鋼使用的潤滑劑是55%的石墨粉和45%的機油的混合體,它的摩擦系數(shù)比較低。在沖壓的過程中,有許多的參數(shù)需要確定,比如壓邊圈和壓邊力的確定、沖壓力的確定、沖壓次數(shù)的確定等等。下面將對這些參數(shù)的確定做具體的計算。壓邊圈和壓邊力的確定要想確定是否需要使用壓邊圈,需要先確定、、的值。(3-4)——封頭的中性層的直徑,本封頭為810mm——封頭的形狀特征系數(shù),本封頭為1.21——封頭的直邊高度,本封頭為25mm(3-5)封頭的坯料直徑封頭的板厚由于:因此在沖壓的過程中會發(fā)生皺折,需要使用壓邊圈壓住,在進(jìn)行沖壓。封頭的余量切割和邊緣加工封頭在沖壓成型后要進(jìn)行余邊切割和邊緣加工,以消除直邊部分的薄厚不均和邊緣缺陷。首先,確定切割的位置,留直邊量40mm,坡口加工3mm,火焰切割余量3mm,然后將封頭放在平臺上進(jìn)行二次劃線。切割工具用手工氧—乙炔火焰切割,坡口加工用刨邊機。3.5其它的輔助零件的制造與選擇設(shè)備中的其它的零部件主要的包括:法蘭、人孔、補強圈和接管等。3.5.1法蘭的選擇法蘭的選擇按照HG5016-58標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。3.5.2人孔的選擇本設(shè)備的人孔使用的是垂直吊蓋不銹鋼人孔,密封面為平面型公稱,標(biāo)準(zhǔn)號為HGJ508-86。[5][6]3.6本章小結(jié)在本章中介紹了主要的零部件的制造的工藝,在介紹的過程中,我們只是選取了設(shè)備中相對比較重要的部分進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,比如筒體和封頭,而對其它的輔助的零部件的制造工藝的介紹就相正確要簡略得多。第4章裝配焊接圖4-1裝配焊接流程圖4.1裝配焊接設(shè)備的裝配焊接是將已經(jīng)制造好的零部件按設(shè)計好的裝配圖組裝到一起的過程。裝配順序的合理安排是能否提高生產(chǎn)率,降低成本,保證設(shè)備焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。本設(shè)備的裝配的順序見圖4-1所示在設(shè)備的裝配焊接的過程中,有許多的焊縫和焊點,在下面的介紹中只介紹比較重要的具有代表性的組裝。4.2筒節(jié)和筒節(jié)的組裝以下部筒體為例,采用的是吊車和滾輪架相配合來幫助組裝。用吊車將一個筒節(jié)放在滾輪架上,將另一個筒節(jié)放在小車式滾輪架上,然后移動小車式滾輪架使兩筒節(jié)靠近,調(diào)整滾輪架輥間的角度使兩個筒節(jié)對齊。要求環(huán)焊縫錯邊量,即即可。如果錯邊量較大時,能夠用焊廠形鐵夾打入斜楔的方法消除錯邊。為了避免焊縫重合即產(chǎn)生十字形焊縫,必須在裝配時注意將筒節(jié)錯開,兩個縱縫間距要大于且不得小于100mm。兩個筒節(jié)的端面對齊后,能夠用焊定距塊的方法固定焊縫之間的距離,然后將兩個筒節(jié)焊縫點固,點固時應(yīng)該注意兩個筒節(jié)的軸線必須重合,能夠采用拉鋼絲的方法測量確定軸線位置。點固后,在各項尺寸都初步合格后,拆除定距塊和廠形鐵。筒體焊接完畢后,要進(jìn)行外觀的檢查,不合格的部分要及時地返修,返修的具體標(biāo)準(zhǔn)按照后面介紹的返修標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。筒體的外觀檢查合格后,對焊縫進(jìn)行100%的射線探傷,焊縫質(zhì)量Ⅱ級為合格。4.3筒體和封頭的焊接筒體和封頭的焊接存在著較大的困難,因此必須采取合理的裝配工藝進(jìn)行這兩部分的組裝。用吊車將筒體放在滾輪架上,在封頭上焊一個吊環(huán),用吊車經(jīng)過吊環(huán)將封頭吊至和滾輪架上的筒體端面對齊。為避免丁字形焊縫產(chǎn)生應(yīng)力集中,因此裝配時應(yīng)