133084905畢業(yè)設計（論文）氨水再沸器設計

1、目 錄引言1 產品結構以及材料性能 11.1產品結構分析11.2 母材性能分析11.2.1 材料化學成分及力學性能21.2.2 焊接性分析42 產品工藝流程以及焊接材料選取52.1產品工藝流程圖52.2殼體制作工藝62.3 封頭的制作工藝142.3.1封頭坯料的計算142.3.2封頭的沖壓152.4.孔加工172.5裝配焊接工藝182.5.1殼體縱縫裝配焊接182.5.2殼體間環(huán)縫裝配焊接202.5.3殼體與封頭裝配焊接232.5.4最后一道環(huán)縫焊接工藝242.5.5附件裝配焊接252.6 焊后檢驗252.6.1 x射線檢測262.6.2超聲波檢測262.6.3水壓試驗262.6.4.涂漆27

2、3壓延模具的設計283.1沖壓設備283.2設計要求283.3封頭壓延成形模具的結構283.4封頭壓延成形模具的設計參數(shù)28參考文獻摘 要再沸器(也稱重沸器)是使液體再一次汽化。它的結構與冷凝器差不多，不過一種是用來降溫，而再沸器是用來升溫汽化。再沸器多與分餾塔合用：再沸器是一個能夠交換熱量，同時有汽化空間的一種特殊換熱器。在再沸器中的物料液位和分餾塔液位在同一高度。從塔底線提供液相進入到再沸器中。通常在再沸器中有25-30%的液相被汽化。被汽化的兩相流被送回到分餾塔中，返回塔中的氣相組分向上通過塔盤，而液相組分掉回到塔底。物料在重沸器受熱膨脹甚至汽化，密度變小，從而離開汽化空間，順利返回到塔

3、里，返回塔中的氣液兩相，氣相向上通過塔盤，而液相會掉落到塔底。由于靜壓差的作用，塔底將會不斷補充被蒸發(fā)掉的那部分液位。關鍵詞： 氨水再沸器；封頭沖壓；焊接工藝 abstract reboiler (also weighing reboiler) is the vaporization of liquid again. its structure and the condenser is almost, but one is used for cooling, and heating the reboiler is used to vaporize. reboiler and more comb

4、ined with the distillation column: reboiler is to exchange heat of vaporization at the same time there is room for a special heat exchanger. in the reboiler of the distillation tower liquid material level and at the same height. from the tower provides liquid access to the bottom reboiler. usually i

5、n the reboiler in 25-30% of the liquid to be vaporized. vaporization of the two-phase flow is sent back to distillation column, the return to the tower, the gas species, up through the trays, while the liquid component out back bottom of the column. material in the reboiler heat expansion or vaporiz

6、ation, density, smaller, and thus leave the vaporization space, a smooth return to the tower, return to the tower, the gas-liquid two-phase, gas up through the trays, while the liquid will fall to the bottom of the column. as the role of static pressure difference, bottom of the column will continue

7、 to add that part to be evaporated liquid. keywords: ammonia reboiler; head stamping; welding process1產品介紹1.1產品的基本介紹氨水再沸器外筒屬于iii類壓力容器。內徑為1200mm，總長為4326mm，氨水再沸器（也稱重沸器）顧名思義是使液體再一次汽化。它的結構與冷凝器差不多，不過一種是用來降溫，而再沸器是用來升溫汽化重要設備，利用氨水再沸器升溫，獲得我們需要的產品。圖1 產品結構簡圖1.2母材性能分析選用的母材是q235鋼，是低碳鋼，強度等級為無。q235含碳適中，綜合性能較好，強度、塑

8、性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。常軋制成盤條或圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼、窗鋼等型鋼，中厚板鋼，大量用建筑及工程結構，用以制作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車輛、鍋、爐、容器、船舶等，也大量用作對性能要求不太高的機械零件。1.2.1母材的化學成分分析 q235鋼有良好的熱加工性能，一般在熱軋狀態(tài)下使用，正火溫度900-930，除應力回火溫度為580-680，其韌性和塑性較好，合金元素含量較少，是焊接性良好的鋼種。表1 q235的化學成分（gb/t 700-2006）牌號質量等級化學質量分數(shù)（%）csimnpsq235無0.200.351.400.0450.045表2

9、 q235的力學性能（gb/t 700-2006） 牌 號質 量 等 級b/mpab/mpa5/%厚度（直徑，邊長）/mm161640406060100q235無235225215215370-50023碳當量分析：=0.433%1.2.2焊接性分析整個焊接過程不需要采取特殊的工藝措施，如不需要預熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采取熱處理改善接頭熱影響區(qū)和焊縫組織，采用通常的焊接方法焊接后，接頭中不會產生淬硬組織或冷裂紋。當母材成分中碳含量偏高或在低溫下焊接大剛性結構時，可能產生冷裂紋，這是應采用預熱或采用低氫型焊條等措施。低碳鋼電弧焊焊縫通常具有較高的抗熱裂紋能力，但當母材含碳量接近上限（

10、0.25%），在接頭焊縫具有窄而深的形狀時，焊縫最易產生熱裂紋。低碳鋼因c、mn、si含量少，正常情況下焊接時，整個焊接過程不需要采取特殊的工藝措施，如不需要預熱、控制層（道）見溫度和后熱，焊后也不采取熱處理改善接頭熱影響區(qū)和焊縫組織，其焊接熱影響區(qū)不會因焊接而引起嚴重的硬化組織或淬火組織。此時，鋼材的塑性和沖擊韌度優(yōu)良，焊接接頭的塑性和沖擊韌度也很好，接頭產生裂紋的可能性小，其焊接性優(yōu)良。但在少數(shù)情況下，低碳鋼焊接性也會變差，焊接時出現(xiàn)困難，例如：低碳鋼接頭haz產生性能不合格集中情況：低碳鋼接頭的性能不合格主要表現(xiàn)為接頭的彎曲性能不合格，焊接熱影響區(qū)或焊縫的沖擊性能不合格，焊接接頭的強度不

11、足，疲勞或腐蝕等性能不合格。焊縫沖擊性能不合格，與焊接材料的選擇密切相關。一般情況下，酸性焊條所焊焊縫金屬重接性能低。若選用酸性焊條焊接的焊縫金屬重接性能達不到要求，可改用同強度級別的堿性焊條。堿性焊條所焊焊縫金屬仍達不到要求，可改用其他焊接方法，如氬弧焊。焊接接頭的強度過低，與焊縫金屬強度過低或焊接熱影響區(qū)的軟化有關。焊縫金屬強度過低，或因選擇的熔敷金屬的關系，或熔敷金屬強度能達到要求，但熔敷金屬的合金元素因參與熔滴、熔池的脫氧冶金過程，參與脫氧的合金元素越多，將減少最后焊縫金屬中的合金元素的量，由可能造成焊縫金屬的強度降低。對于熱軋或正火狀態(tài)的低碳鋼，一般不會因焊接造成熱影響區(qū)強度下降。但

12、對于控軋、或調質處理的低碳鋼板，應注意因焊接造成的熱影響區(qū)的軟化區(qū)。反過來，若選用的焊接材料的熔敷金屬強度過高，盡管強度過高，但會帶來接頭其他性能問題，如塑性低，疲勞壽命降低等。對于低碳鋼，鋼板的厚度增加時，焊接性也會發(fā)生變化。一方面，在鋼廠生產厚板時，因連鑄或模鑄坯厚度規(guī)格有限，導致生產不同厚度鋼板的壓縮比差異過大。在壓縮比變化過大時，會造成鋼板表面至心部性能差異過大，尤其是沖擊性能和塑性。由于鋼板的性能檢驗時，通常在鋼板厚度1/4處取樣，而通常不檢驗鋼板1/2處性能。這樣，對鋼板性能合格的厚鋼板，因焊接時，心部與其他部位的性能差別太大，而導致彎曲性能不合格。嚴重時，因心部組織的致密度不夠，

13、在厚度方向上施加應力過大或產生的焊接應力作用下，甚至會形成因組織致密度不足，沖擊吸收功低而產生撕裂現(xiàn)象。這種撕裂現(xiàn)象與通常的不用偏析帶存在硫化物或氧化物造成的層狀撕裂不同。因此對于低碳鋼厚板，尤其是特厚板因關注其鋼材心部性能及其與其他部位的性能差異。焊縫中產生熱裂紋的原因和情況。從成分上看，低碳鋼焊縫產生熱裂紋原因主要是所用焊接材料的熔敷金屬的s、p含量偏高，或熔敷金屬s、p含量達到要求，但低碳鋼母材的s、p含量平均偏高，或存在局部偏聚。對于前者，應選用熔敷金屬的s、p平均含量低的焊接材料，對于后者，應停止使用。低碳鋼焊接熱影響區(qū)產生冷裂紋，應從焊接熱影響區(qū)淬硬組織、接頭拘束度和焊縫中的含氫量

14、等角度分析，并采用相應的措施防護和解決。低碳鋼焊接熱影響區(qū)出現(xiàn)熱裂紋情況主要是與母材中局部存在s、p偏聚及其與氧化物形成低熔點的復合相有關。2 產制造工藝設計品焊接結構零件的加工是為焊接結構制造的核心工序裝配-焊接做好必要的準備。了解和掌握零件加工的內容、各種工藝方法、特點和要求，對保證零件的加工質量是十分重要的。換熱器選用的材料為q235，根據(jù)材料的性能以及各部件的特殊要求制作工藝流程。2.1 產品b制作工藝流程圖工藝如圖2-1所示鋼板復檢預處理 劃線下料 邊緣加工鋼板卷制 復檢尺寸焊接檢驗矯 圓焊 接縱縫裝配鋼板復檢預處理 劃線下料 加熱封頭的沖壓二次切割 筒節(jié)間的裝配焊接筒節(jié)與法蘭的裝配

15、焊接封頭與法蘭的裝配焊接 水壓試驗焊接檢驗消除應力熱處理附件裝配焊接 噴漆處理圖2-1總裝配工藝流程圖2.2 殼體制作工藝2.2.1鋼板復檢設計選用的金屬材料是q235鋼板。在使用前應對鋼板進行必要的化學成分復檢，還要進行力學性能復檢，包括拉伸試驗，彎曲試驗，脆性試驗，斷裂試驗等。同時也要對材料的表面質量和材料的幾何尺寸進行復檢。復檢合格后，方能進行下一步的生產加工。2.2.2鋼板的矯正1) 鋼材的矯正的原理與目的鋼材在搬運和貯存中難免會產生凹凸不平、彎曲、扭曲等變形現(xiàn)象。這種變形如果不予矯正，就會妨礙到后續(xù)的劃線、下料和切割工作的正常運行，也影響下料的幾何尺寸精度和裝配焊接的質量。為此在焊接

16、結構制造之前，必須對鋼材進行矯正，卷筒鋼板在開卷后必須經過矯平才能使用。矯正的基本原理是鋼板在外力作用下經過多次反復額變形，使短金屬纖維拉長。2）鋼材矯正的方法及使用設備具體的矯正方法按操作方法的不同可分為手工矯正、機械矯正和火焰矯正三種。本設計選用國產4200mm 9輥式中厚板矯平機。其工作原理如圖2-4所示。圖2-2多輥矯平機工作原理圖其設備4200mm 9輥式中厚板矯平機的技術條件如表2-1所示。表2-1 4200mm x9輥式中厚板矯平機技術條件厚度/mm840矯直速度/ms-10.30.8寬度/mm15004000輥數(shù)/個輥距/mm9360長度/mm400018000輥徑/mm輥長/

17、mm（有效長）3204200溫度/600800上橫梁開口度/mm240屈服極限/mpa18147支承輥列數(shù)/個輥數(shù)/個27=142.2.3鋼材的預處理由于鋼材表面的油污、銹蝕和氧化皮等都會影響產品的質量。因此，在進行材料劃線、下料之前必須先進行表面預處理。工業(yè)生產中常用的機械除銹法包括：風動或電動砂輪、鋼絲刷、噴丸、噴沙等。其中噴丸是目前工廠應用較多的大面積凈化方法之一。本次設計選用的噴丸設備是gyx-2m型鋼材預處理裝置技術參數(shù)見表2-2，它既可以用于鋼板的表面處理，也可用于結構部件的表面處理。該裝置進行鋼材預處理的工藝過程為：電磁吊上料輥道輸送預熱噴丸清理丸料噴漆烘干軌道輸送出料。表2-2

18、 gyx-2m 型鋼材預處理裝置技術參數(shù)技術特性參數(shù)性gyx-2m預處理鋼材規(guī)格（mm）鋼板寬10003000 厚6600 長240012000焊件輸送速度v/m.minv=23處理質量除銹等級sis05 5900sn2（a，b）涂膜等級1525外形尺寸（長/mm寬/mm高/mm）62000250007230設備總重/t1002.2.4毛坯尺寸計算及劃線、下料1）毛坯尺寸計算在劃線、下料之前應先選取制作殼體鋼板的尺寸規(guī)格。由于殼體為圓柱形回轉體，劃線前要進行展開，可采用計算展開法，考慮壁厚因素，一般按中徑展開。殼體的展開公式： （2-1） l、 dg為殼體毛坯展開長度（mm）、為容器公稱直徑（

19、mm）、s1、s2為容器壁厚（mm）、加工余量(mm) 、修邊余量（mm）將數(shù)據(jù)帶入公式2-1得：l=3.14（1200+10）+10+60=4152mm 殼體的展開長度就是選用板材的長度，根據(jù)鋼板規(guī)格及考慮加工余量，選用鋼板長度為4200mm。根據(jù)筒體的總長度選擇板材數(shù)量和每塊板材的寬度，筒體總長2826mm，選兩塊板材，2100mm。由于軋制等原因，鋼板邊緣處厚度不均勻，影響焊接質量。因此，下料時每邊需預留出修邊余量約30mm。根據(jù)以上計算，選擇制作筒節(jié)的板材為：10mm2100mm2850mm兩塊通過相應的計算可得各殼體展開毛坯尺寸如圖2-3所示 圖2-3殼體展開圖 (注：圖中實線為選板

20、尺寸，虛線為毛坯料尺寸。)2）劃線、下料鋼板尺寸選定后，先在板材上進行劃線，然后下料。下料采用氧-乙炔火焰切割，火焰切割通常稱為氣割，它是利用可燃氣體乙炔與氧氣混合燃燒產生的火焰流（通常被稱為預熱火焰），將被切割的金屬材料加熱到其燃燒溫度，然后噴射高速氧流（稱為切割氧），使割縫處被加熱到燃點的金屬發(fā)生劇烈燃燒，并吹除掉燃燒后產生的氧化物，從而把金屬分割開來。氣割的主要特點是：設備簡單、生產率高、成本低。特別適用于切割厚度較大的或形狀較復雜的零件的坯料。采用的設備是wkq型數(shù)控切割機，技術參數(shù)見表2-3。表2-3 wkq型數(shù)控切割機技術參數(shù)技術參數(shù)型號wkq跨距/m6m(有效跨距47 m)軌道長

21、/m20 m割炬2只(可對稱和同形切割)切割厚度/mm(通過調整割嘴和火焰來實現(xiàn))6100 mm切割速度/mm/min50l 200 mmmin驅動方式雙邊驅動(使切割機運行平穩(wěn))控制系統(tǒng)mtcim 控制機并配備了自動高度控制系統(tǒng)和噴水冷卻系統(tǒng)2.2.5邊緣加工所謂邊緣加工是將工件的邊緣或端面加工成符合工藝要求的形狀和尺寸精度的加工工序。對下料后的零件進行邊緣加工，主要是為了消除前道工序加工所產生的加工硬化層和熱影響區(qū)；消除裝配、焊接工件邊緣或自由邊的各類缺陷，以提高結構的整體質量；提高結構的表面質量，也可為產品的后期制作創(chuàng)造條件。常用邊緣加工的方法為刨削、銑削和車削等切削加工工藝。本設計選用

22、b8160a/1型刨邊機進行邊緣加工，其技術參數(shù)見表2-4。表2-4 b8160a/1型刨邊機技術參數(shù)產品名稱刨邊機型號b8160a/1最大刨削尺寸長寬(mm)600080最大牽引力(t)6刀架數(shù)及回轉角調整范圍2個,25工作精度-直線度(mm)0.1電機功率(kw) 主電機功率(交流)18.5凈重30外形尺寸：長寬高(mm)12275375036902.2.6 殼體的卷制1） 卷板機的工作原理卷制成形是將鋼板放在卷板機上進行滾卷成筒節(jié)，其優(yōu)點為：成形連續(xù)、操作簡便、快速、均勻。在焊接結構制造中，彎曲及成形加工占有相當大的比例。利用金屬材料的塑性變形、將毛坯彎曲成一定曲率、一定角度形成所需形狀

23、工件的加工工藝稱為彎曲。殼體的彎卷過程是鋼板的彎曲塑性變形過程。在卷板過程中，鋼板產生的塑性變形沿鋼板厚度方向是變化的。其外圓周受拉應力伸長，內圓周受壓應力縮短，中間層由于不受任何力保持不變。本設計選用對稱式三輥卷板機，其型號為 wn-163200。其技術參數(shù)見下表2-5。表2-5 wn-163200對稱式三輥卷板機技術參數(shù)產品名稱對稱式三輥卷板機型號wn163200卷板最大規(guī)格時最小彎曲直徑(mm)850電機功率(kw)44重量(t)16.8356外形尺寸：長寬高(mm)677017351940對稱式三輥卷板機其原理如圖2-4所示。圖2-4 三輥卷板機卷制鋼板1- 上輥；2-下輥；3-鋼板2

24、） 卷制工藝 預彎 a 預彎原理：用對稱式三輥卷板機彎卷鋼板時，鋼板兩端各有一平直段長度，由于沒有接觸上輥不發(fā)生彎曲，稱為剩余直邊。工藝上把平板開始彎曲的最小臂叫做理論剩余直邊，其大小與設備及其彎曲形式有關。為了避免板料從輥筒間脫出，實際剩余直邊常比理論值大。 b預彎方法：本產品鋼板厚度為10mm，可采用卷板機預彎的方法進行預彎，利用卷板機預彎的工作原理如圖2-5所示，模板厚度一般取卷制鋼板厚度的兩倍或稍多些，其曲率半徑應小于被彎曲鋼板的曲率半徑，這樣既可以不致增加卷板機的負擔，免于損壞機床，又可以保證鋼板的預彎曲率。預彎的長度一般應大于兩下輥中心距的一半，可取(6-20)，通常為140200

25、mm，本設計取180mm。圖2-5 胎板預彎工作原理圖 對中板料預彎之后，放入卷板機上下輥之間進行滾卷前必須使板料的母線與輥的軸線平行，使板料的縱向中心線與輥的軸線保持相互垂直，也就是對中。其目的是防止鋼板在滾卷過程中產生扭斜。本設計用傾斜進料對中的方法進行對中，具體方法如圖2-6所示。圖2-6 傾斜進料對中方法示意圖 卷圓 鋼板對中后，即可用上輥壓住板料并使之產生一定彎曲，開動機床進行滾卷。每滾卷一個行程，便適當下調上輥一次，這樣經過多次滾卷就可將板料彎曲成所要求的曲率?？梢罁?jù)冷卷時不得超過材料允許的最大變形率，板料不致打滑，且不超過設備的額定功率兩個原則來確定上輥的調節(jié)次數(shù)和每次調節(jié)量的大

26、小。當卷制達到要求曲率時，還應在此曲率下多卷幾次，以使其變形均勻和釋放內應力，減少回彈。 矯圓 工件進行點裝和縱縫焊接后，還要進行矯圓。矯圓是在原卷板機上進行的，矯圓可按以下三步進行：a工件放入卷板機上、下輥之間后，根據(jù)經驗或計算將上輥調到所需的最大矯正曲率的位置，進行加載。b使工件在矯正曲率下多次滾卷，并著重于焊縫區(qū)的滾卷，使曲率均勻一致。經測量，至符合乎尺寸要求為止。c逐漸卸除載荷，并使工件在逐漸卸除載荷的過程中多次滾卷，至此整個鋼板的卷制過程結束。3) 卷板的質量控制 筒體卷制質量要求筒體卷制公差見表2-6。 卷制筒體常見缺陷及控制措施：在卷制接近曲率要求時，要逐漸調整下壓量使之逐步展開

27、；當出現(xiàn)過卷時，可用大錘錘擊筒身的一側邊緣使直徑擴展，以消除過卷；當產生鼓腰時，增加下輥的剛性或在鼓腰處加墊塊一起滾卷；檢查坯料尺寸和形狀、認真對中。表2-6 一般結構件筒體卷制公差外徑dn/mm外徑偏差dw/mm圓度誤差dmaxdmin/mm棱角度c/mm錯邊量b/mm壁厚30壁厚30200025001117115不大于壁厚的10%，且不超過2mm2.3 封頭的制作工藝封頭制作的鋼材復檢、預處理、邊緣加工工藝與筒節(jié)的鋼材復檢、預處理及邊緣加工工藝相同。下面介紹封頭的制作工藝。2.3.1封頭坯料的計算在劃線下料前應先對封頭的坯料進行計算。因為封頭在壓制成形過程中，封頭在曲率半徑最小處變薄，為了

28、保證其最薄處與容器壁厚相同，所選的毛坯料厚度比容器壁厚度厚約10%，即10mm厚的毛坯料板。封頭的展開公式： （2-2） k 為影響系數(shù)1.2 為容器壁厚（mm）dg為筒體內徑（mm） h為封頭直邊高度（mm）100二次切割余量（mm）將數(shù)據(jù)帶入公式2-2得：dp=1.2（1200+10）+2495+100=2650mm。根據(jù)以上計算，選擇制作筒節(jié)的板材為：10mm1200mm2650mm= 兩塊.坯料展開圖如圖2-7所示。圖2-7封頭展開圖 (注：圖中實線為選板尺寸，虛線為毛坯料尺寸。)2.3.2封頭的沖壓1）坯料加熱在封頭沖壓過程中，板料的變形很大，若在冷態(tài)下沖壓，不僅需要較大功率的壓力機

29、，而且會使成形后的封頭產生嚴重的冷作硬化，甚至形成裂紋。為保證封頭的質量，提高材料的變形能力，多采用熱沖壓。熱沖壓時鋼板的加熱溫度在9501100之間，這取決于坯料出爐裝料過程的時間長短、壓力機的能力大小、過高溫度對材料性能的影響等因素。2）壓延力計算 （2-3）其中：e-壓邊力影響系數(shù)，有壓邊時e=1.2； k-封頭形狀影響系數(shù)，橢圓形封頭k=1.2；-坯料直徑（mm） -材料的高溫抗拉強度（mpa） s-坯料板厚（mm） -公稱直徑（mm）代入數(shù)據(jù)：f=1.21.23.14（2650-1200）10400 26225280(t)3）沖壓設備沖壓設備可采用大型四立柱式水壓機或油壓機。一般30

30、0t壓力機可沖壓直徑為1m左右的封頭；500800t壓力機可沖壓直徑為2m以上的封頭；1000t壓力機中、低壓容器所需封頭均可沖壓。根據(jù)沖壓力，本設計選用300噸四柱式油壓機來壓制封頭。整體封頭的壓延過程，無論是否采用壓邊圈，一般在接近大曲率部位，封頭壁厚都要變薄。尤其本次是橢圓形封頭，它在曲率半徑最小處變薄最大。影響封頭壁厚變化的因素有：材料的性能、封頭的形狀；下沖模圓角半徑越大，變薄量越??；上下沖模之間的間隙小，則變薄嚴重。潤滑情況好，則減薄?。患訜釡囟雀?，變薄量大；壓邊力大，則變薄嚴重。因此要控制熱壓封頭的減薄量，必須全面考慮上述各因素。4）壓邊圈的用途 從上述分析可知，壓制時如果不用壓

31、力圈，而封頭毛坯壁較薄，則材料在切向應力的作用下，會失去穩(wěn)定，形成皺紋和鼓包，嚴重時會造成廢品。采用壓邊圈不僅增加了材料的穩(wěn)定性，而且在由壓邊圈產生的摩擦力的作用下增加了徑向應力，從而使材料有較好的變形材料。壓制時，影響封頭皺褶、鼓包的因素很多，主要有以下幾個方面：毛坯直徑的大小及其壁厚；加熱溫度的高低；封頭材料在成形溫度下的塑性；毛坯加熱的均勻性；毛坯是否有拼焊錯的大??；模具間隙的大小以及間隙的均勻性；下沖環(huán)圓角半徑的大小及模具表面狀況和潤滑情況。5）影響封頭成形質量的主要因素影響封頭壁厚變化的因素很多，歸納起來，大致有下列幾方面：材料的性能； 封頭的形狀；下沖模圓角半徑越大，變薄量越??；上

32、下沖模間的間隙小，則變薄嚴重；潤滑情況好，則減薄?。患訜釡囟仍礁?，變薄量大；壓邊力大，則變薄嚴重。2.3.3二次切割封頭在制作過程中為了防止因壓偏而造成產品的報廢，在下料的時候多留出一些余量，封頭沖壓完成之后需將多余部分切掉。把沖壓好的封頭放在焊接回轉臺上，找出封頭的中心，將封頭定位進行二次劃線，然后進行切割，并開出坡口。2.4孔加工制孔是焊接結構制造中，實現(xiàn)構件間螺栓連接及滿足制造工藝需要的輔助加工工序和手段。尤其是容器結構，要在筒體和封頭上的物料進出口、接管及液位計等都需要制孔。所以制孔是焊接結構生產不可缺少的生產工序。按制孔工序的先后和質量要求的不同，可分為：對孔位置和質量要求不高的預置

33、孔，在號料時進行孔的定位；變形加工后制孔，如壓力容器下接管、人孔的制孔；裝焊后進行的二次號料制孔。2.5裝配焊接工藝在焊接結構制造中，裝配和焊接是兩道重要工序，它們占全部加工時間的3070%，裝配和焊接對焊接產品質量影響極大，因此在焊接結構生產中，正確地設計、選用各種工裝夾具將工件準確定位并夾緊，用各種變位機械實現(xiàn)焊件、焊機或焊工位置改變的機械化、自動化，可大大縮短裝配、焊接時間，保證產品的裝配精度和焊接質量，充分發(fā)揮焊接設備能力，擴大其使用范圍。2.5.1殼體縱縫裝配焊接筒節(jié)卷制完成后，進行縱焊縫的裝配焊接。筒節(jié)的裝配可在焊接滾輪架上進行。裝配時經常采用各種夾具來保證質量。在罐體的設計中采用

34、螺旋壓緊器來調整筒體軸向和周向錯邊。采用夾具保證縱縫邊緣平齊，且沿整個長度方向上間隙均勻一致后，可進行定位焊。1） 定位焊 為了固定焊件的相對位置和防止變形，需要對焊件進行定位焊。定位焊采用焊條電弧焊。 定位焊的相關參考數(shù)據(jù)見表2-7。表2-7 q235相關定位焊參考數(shù)據(jù)焊件厚度/mm定位焊間距/mm定位焊縫長度/mm焊點高度/mm10200210203058 定位焊焊接工藝參數(shù)的選擇 因定位焊為斷續(xù)焊，焊件溫度比正常焊接時要低，熱量不足容易產生未焊透，故電流應比正常焊接電流大。定位焊后應盡快焊接，避免中途停頓和間隔時間過長。其工藝參數(shù)如表2-8所示。表2-8 焊條電弧焊接工藝參數(shù)焊接材料焊條

35、直徑(mm)焊接電流(a)電流種類e50163.2170180直流反接 焊接設備選用焊機型號zxg-3002） 縱縫的焊接 為防止縱縫裝配后在吊運和存放過程中筒節(jié)產生變形而影響它的圓度，可在筒內焊上臨時支撐?？v縫焊接時要備有焊接試板?？v縫的焊接順序是先內后外。筒體的內、外縱縫焊接時，分別將焊機置于筒體內、外端的鋼軌道上，由焊機自動行走進行焊接。其焊接工藝如下： 焊前準備： a 坡口加工 本筒體壁厚為10mm，開單面v形坡口，其坡口形式如圖2-11所示。選用刨邊機加工坡口，當坡口處有殘留渣跡和殘余變形時，要用砂輪打磨平滑和矯正平齊。圖2-8殼體縱縫坡口示意圖b 清理 在焊接前應清除待焊部位及其周

36、圍的油銹和污物等雜質?？刹捎脵C械法，如用磨光機。c 引弧板和收弧板的配備 施焊以前要配備引弧板和收弧板，板的厚度和化學成分要與母材一致，板的長度不得小于150mm，寬度不得小于50mm。d 焊接材料的烘干 焊劑需在300400下烘干2小時；焊條在400450下烘干2小時。 焊接工藝參數(shù) 定位焊后，需檢查裝配及定位焊接質量。然后用埋弧焊進行焊接。其工藝參數(shù)如表2-9所示。表2-9埋弧焊焊接工藝參數(shù)焊層焊接材料焊絲直徑(mm)焊接電流(a)電弧電壓(v)焊接速度(m/h)焊絲干伸長度（mm）外側h08a+hj431418019034364540內側19020034364540所有焊接工藝參數(shù)均需經

37、焊接工藝評定試驗后確定，既根據(jù)有關技術標準規(guī)定焊接試板，并從焊成試板中取出拉伸、彎曲、沖擊等試樣，測試試樣是否具備所要求的性能。 焊后檢驗a 外觀檢驗，焊縫寬4mm，余高1.52mm；b 經100%x射線探傷，級；c 力學性能，b=235mpa,冷彎角90（d=2s）；2.5.2 殼體間環(huán)縫裝配焊接1） 殼體間環(huán)縫的裝配殼體間的環(huán)縫裝配方法采用臥式裝配。臥裝的方法是在裝配胎架上進行，筒體在滾輪架和輥筒架上裝配。對接裝配時，將兩筒節(jié)置于胎架上緊靠或按要求留出焊縫間隙，然后采用測量筒節(jié)同軸度的方法，矯正兩節(jié)圓筒的同軸度，矯正合格后施行定位焊。筒節(jié)裝配裝置如圖2-12所示。1滾輪架 2移動輔助夾具

38、3滾輪架圖2-10 筒節(jié)裝配裝置殼體對接裝配的要點在于使對接環(huán)縫和兩殼體的同軸度誤差都符合技術要求，為使兩殼體易于獲得同軸度和便于裝配中翻轉，裝配前兩殼體應分別在進行矯圓，使圓度等符合技術要求，為防止殼體橢圓變形可以在殼體內使用徑向推掌器撐圓。浮頭式換熱器體積較大，焊縫較多，有縱焊縫、環(huán)焊縫。其位置如圖2-13所示。圖2-11 焊縫位置分布圖筒節(jié)環(huán)縫裝配比較困難。一方面由于各筒節(jié)下料的精度可能有誤差，另一方面是受彎卷拉伸的影響，可能造成各筒節(jié)間直徑和圓度上的偏差。因此，在可能的條件下，可按偏差相近的筒節(jié)進行選配或均勻地分布錯邊量。筒體環(huán)縫的裝配順序如圖2-14所示。按圖中標號順序從16依次焊接

39、。首先將筒體兩兩對接，再在筒體一側與封頭裝配，最后兩個對稱的半個容器利用筒節(jié)與筒節(jié)的裝配方法對焊在一起。并在最后一道環(huán)縫裝配前開人孔。圖2-12 筒體裝配順序2） 殼體間環(huán)縫的焊接筒體裝配好之后，進行環(huán)縫的焊接。先焊內環(huán)縫，清根后再焊外環(huán)縫。除了最后一道環(huán)焊縫內部采用焊條電弧焊，其它部位焊接均采用埋弧焊。 筒體環(huán)焊縫的焊接筒體環(huán)焊縫（除最后一道環(huán)焊縫）的焊接工藝參數(shù)與縱焊縫基本相同，環(huán)焊縫共焊2層。坡口形式參見圖2-13。 圖2-13 坡口形式示意圖 筒體的二次劃線和定尺加工筒體的二次劃線是在環(huán)焊縫完成后,最后一道焊縫焊接前進行的,主要對其接管、人孔等位置以及總長度的定尺加工進行劃線，二次切割

40、采用氧-乙炔火焰切割。2.5.3 殼體與封頭裝配焊接1）筒體與封頭裝配在滾輪支架上放置筒體，并在封頭端部上焊一吊環(huán)，供吊封頭使用，將封頭和筒體用形固定板固定，調整好間隙和錯邊量后進行定位焊，然后用埋弧焊進行焊接。封頭的裝配可采用如圖2-14所示的帶有真空夾緊器的專門裝置來完成,真空夾緊器是利用真空泵或抽氣機筒而使夾具內腔形成真空，借助大氣壓力將工件夾緊（吸引）的裝置。它適用于夾緊特薄件或撓性件，以及用其他方法夾緊容易引起變形或無法夾緊的場合。圖2-14 封頭裝配示意圖1.封頭 2.筒體 3.吊耳 4.吊鉤 5.滾輪架 6.形固定板2）封頭與筒節(jié)的環(huán)縫焊接由于封頭與筒體壁厚度不同，故在封頭與筒體

41、對接焊縫焊接工藝參數(shù)和筒節(jié)與筒節(jié)之間的對接焊縫略有不同。焊接封頭與筒體的環(huán)焊縫時需要在滾輪架上進行，借助伸縮臂式操作機進行埋弧自動焊。采用x型坡口，雙面埋弧焊，坡口形式如圖2-15所示。圖2-15 封頭與筒體環(huán)縫坡口示意圖其焊接工藝同筒節(jié)的縱縫焊接工藝一致，所以焊接工藝參數(shù)如表2-7、表2-8所示。2.5.4最后一道環(huán)縫焊接工藝最后一道環(huán)焊縫內部采用焊條電弧焊，外部采用埋弧焊。先焊內部焊縫，再焊外部焊縫。外部焊縫焊前，應先將焊條電弧焊的根部清理干凈，再進行埋弧焊。否則，根部將會出現(xiàn)焊接缺陷。1) 焊接方法及坡口形式開x形坡口，其坡口形式如圖2-16所示。圖2-16 最后一道環(huán)縫坡口示意圖2)

42、焊接工藝參數(shù)內部焊條電弧焊：采用直流反接的方法，短弧焊接共焊兩層，具體工藝參數(shù)如表2-10所示。表2-10 焊條電弧焊的工藝參數(shù)第一層第二層焊條牌號e5016 焊條直徑（mm）44焊接電流(a)160180外部埋弧自動焊：選用的焊絲為h08a，焊劑為hj431。焊前應先用碳弧氣刨將焊條電弧焊的根部清理干凈，再進行埋弧自動焊，否則根部將會出現(xiàn)焊接缺陷。外部埋弧焊焊一層，具體工藝參數(shù)如表2-11所示。表2-11埋弧自動焊工藝參數(shù) 焊絲直徑（mm）4焊接電流(a)730電弧電壓(v)35焊接速度(m/h)45干伸長度(mm)402.5.5附件裝配焊接封頭、筒體裝配焊接后，要對其他附件進行裝配焊接。附

43、件包括：外頭蓋側法蘭、浮頭管板、鉤圈、外頭蓋及絲孔、鋼圈等等。一般采用焊條電弧焊焊接，其中法蘭螺孔不得超過規(guī)定的偏斜，法蘭平面必須與接管垂直，焊后進行超聲波探傷。2.5.6整體消除應力熱處理整體熱處理的目的是消除槽車中的焊接殘余應力。整體熱處理采用高溫回火，對于q235鋼，回火的溫度在650左右。保溫時間按每毫米板厚保溫12分鐘計算，結合本次所設計的槽車板厚，回火保溫時間為40分鐘左右。2.6焊后檢驗殼體焊接完成后，需要進行焊縫質量檢驗。焊縫的質量取決于焊接時所用的焊絲、氣劑、氣體質量、接頭的裝配質量、焊接順序、坡口的清理、施工條件、焊工操作技術水平高低和選用的焊接規(guī)范等因素。為保證焊接質量，

44、必須嚴格檢查焊接結構制造過程中的各個環(huán)節(jié)，及時防止各種缺陷的產生。完工后的焊接部件及整個產品必須進行全面的質量檢驗。2.6.1 x射線檢測 x射線探傷是檢查焊縫內部最有效的方法，它能確定焊縫內部的氣孔、夾渣、未焊透、內部裂紋的位置等缺陷。但直徑在0.2mm以下的顯微氣孔、顯微裂紋和微小的未焊透等缺陷不易用x射線探傷法探測到。該產品經100%x射線探傷達到jb115281鍋爐和鋼制壓力容器對接焊縫超聲波探傷標準ii級為合格品。2.6.2 超聲波檢測本產品的重要位置焊縫需進行超聲波檢驗，達到jb/15281鋼制壓力容器對焊縫超聲波探傷標準ii級合格。2.6.3 水壓試驗水壓試驗的目的是檢查焊縫的致

45、密性及焊縫中存在的微小缺陷是否會影響到產品的工作性能。水壓試驗介質采用潔凈水。1) 水壓試驗前準備水壓試驗水溫不得低于5，水壓試驗壓力為設計壓力的1.25倍，并且在試驗前應在容器頂部和底部各設置一塊量程相同、其量程為試驗壓力的1.5倍，精度等級不低于1.5級的壓力表。壓力表的直徑以不小于150mm為宜，試驗壓力以容器頂部壓力表讀數(shù)為準。2) 水壓試驗過程充水時容器頂部應設排氣口，以便將容器內的空氣排盡。試驗過程中應保持容器外表面的干躁。試驗時壓力應緩慢上升，壓力升至試驗壓力的50時，保持15min，然后對容器所有焊縫和連接部位進行滲漏檢查，確認無滲漏、無異?，F(xiàn)象后再升壓。壓力升至試驗壓力的80

46、時，保持15min，再次進行滲漏檢查，確認無滲漏、無異?，F(xiàn)象后再升壓。升壓至試驗壓力后，保持30 min，然后將壓力降至設計壓力，進行檢查，以無滲漏及其他異?，F(xiàn)象為合格。水壓試驗完畢后，應將水排盡并用壓縮空氣將容器內部吹干。2.6.4涂漆產品的涂漆（噴涂、作標志以及包裝）是焊接生產的最后環(huán)節(jié)，罐體涂漆后表面粗糙度高，色彩柔和典雅，并且突出了金屬的質感。表面覆蓋的一層漆膜晶瑩剔透，不僅能抵抗水、泥、砂漿和酸雨的浸蝕，而且對于產品也有很好的裝飾效果，這是其他處理方法不能相比的。近些年，隨著涂漆工藝中反滲透技術的成熟與應用，為涂漆工藝的推廣使用奠定了堅實的基礎。產品涂裝質量不僅決定了產品的表面質量，

47、而且也反映了生產單位的企業(yè)形象。3 壓延模具的設計 3.1 沖壓設備對于直徑1200mm上下的低碳鋼中厚板封頭，可采用四柱式雙動厚板沖壓液壓機進行壓制。設備型號：qyc3150/4000（雙動）。采用加熱后壓制（熱壓）的方法來加工封頭，加熱溫度為800900。封頭壓制成形后，進行二次劃線，并借助于焊接回轉臺進行二次切割。經驗收合格后待裝配。四柱式雙動厚板沖壓液壓機技術參數(shù)如表1所示。表1 qyc3150/4000型雙動液壓機技術參數(shù)主要技術參數(shù)單位3150/4000內滑塊公程力mn31.5外滑塊壓邊力mn28.5主缸工作行程mm3000液體工作壓力mpa25最大凈空距mm4500最小閉合高度m

48、m1500柱距（左右*前后）mm6000*3200工作臺面有效尺寸（左右*前后）mm4000*4000移動缸工作行程mm4000頂出器公稱力mn15頂出器行程mm600工作速度mm/s50裝機總功率kw15003.2 設計要求（1）設計凸模、凹模尺寸時，必須考慮到工件熱成形冷卻后的收縮量和冷壓延成形后的回彈量。（2）凸模應有脫模斜度，工件脫模方法應簡單、方便、可靠。（3）在模具結構上要考慮到防止受熱變形而造成模具的損壞。（4）定位裝置要保證坯料進出方便、迅速、定位準確。（5）盡量選用自潤滑性好的材料制造模具。3.3 封頭壓延成形模具的結構直徑1200mm的封頭采用三瓣凸模式封頭成形模具的結構。

49、由于封頭在壓制成形后，凸?？孔陨碇匮劐F形芯子下滑而縮小其直徑，實現(xiàn)了封頭的自動脫模，因而能確保封頭的沖壓質量。3.4 封頭壓延成形模具的設計參數(shù)封頭以內徑為基準，模具設計時將回彈量和收縮量取在凸模上，間隙取在凹模上。3.4.1凸模設計參數(shù)凸模設計參數(shù)（如圖3所示）。圖3 凸模尺寸（1） 凸模直徑dsm dsmdn（1）=1200（1+10%）=1320mm。 （為封頭熱壓時的收縮率，直徑2000mm的封頭取0.8%）（2） 凸模曲面部分高度hsm。hsmh（1+）=495（1+0.8%） =499mm（3） 凸模直邊高度h0h0h1h2h3h4=50+30+70+80 =230mm（4） 模壁厚sm sm的選取與壓力機的噸位有關。這里：sm 80m