压力容器_焊接毕业论文

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引言压力容器是容器的i种,是指最高工作压力大于等于0.1 MPa,容 积大于等于25 L ,工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于 或等于标准沸点液体的容器。这类结构大都在一定的温度和压力下工 作,且相当一部分结构的工作介质或内部充装物为易燃易爆,或具有 强烈腐蚀性,或有毒的物质,一旦发生泄露或者断裂破坏,就可能产 生灾难性的后果,造成人民生命财产的严重损失。因此,必须保证该 类结构在工作和运行中的安全可靠性,必须按照产品设计的技术要求 中专门的技术规范来进行制造生产,严格控制质量,并且要由专设机 构来进行监督和检查。世界各国对于压力容器的制造和使用都非常重 视,均设有专门机构,制定了详细的技术规范和检查标准。压力容器产业的发展离不开机械、冶金、石油化工、电脑信息、 经济管理和安全防护等诸多工程技术的改革创新,或者说它是在多项 新材料、新技术、新工艺综合开发的基础上发展的工业产品。在科学 技术不断提高的今天,压力容器行业的发展当然也离不开先进技术的 使用。一.现代先进设计技术的开发应用压力容器设计单位必须持有国家质量技术监督部门颁发的相应 类别“压力容器设计单位批准书” O设计人员的资格取证不仅需对应 于第一、二类或第三类压力容器的要求,而且还将区分能胜任“按应 力分析设计”,或只能担任“按规则设计” O现代先进设计技术在压力 容器领域的开发应用,主要是指“按应力分析设计”范畴。除了已较 普及的计算机辅助计算(CAC)和计算机辅助设计(CAD)夕卜,有待进 一步开发的如有限元设计、并行设计、虚拟设计和计算机辅助工程 (CAE)等现代先进技术均将在21世纪取得不同程度的进展。二先进制造技术理念的推广普及压力容器制造单位必须持有国家质量技术监督部门颁发的“压力 容器制造许可证”,并应建立健全的质量保证体系。但我国已取证的 压力容器制造企业的人均GDP值和产品附加值都还很低,技术装备、 技术素质和管理水平也都很落后。为了面对21世纪的挑战和机遇, 达到优化产品质量、降低生产成木、提高劳动生产率、提升国际竞争 力,有必要在压力容器产业推广“先进制造技术”理念。所谓先进制 造技术(AMT)是美国在上世纪80年代提出的新概念,它是一项集具 体制造技术与经营管理技术两个层面于一体的系统工程。AMT的特点 为:以市场为导向,以系统观念、工业工程为指导,以全面数字化技 术为依托,合理使用先进技术,精心组织经营管理。作为压力容器的 生产模式,主要包含三个技术群,即主体技术群如备料、滚卷、锻压、 成形、组装、焊接、热处理、检验测试和压力试验、爆破试验、疲劳 试验等;支撑技术群如自动控制技术、信息处理技术、生产物流技术 和标准化规范化技术等;及管理技术群如质量控制、人员培训、市场 电子商务技术和售后服务等。其中尤以焊接(含现场组焊)和热处理两个环节是保证产品质量的关键。当前国内外都着眼于电脑自动化,特别是自动控制式焊接设备和热处理设备的改进创新更是发展神速, 一些便携式口动焊接和热处理设备也已在大型球罐和塔设备等现场 组焊中得到推广应用。传统的脏乱差、噪音污染、质量失控的锻焊饭 金车间势将退出产业历史舞台。总之,血临着机械制造业全球化挑战 和机遇的历史吋期,压力容器产业也应尽快提高自己对市场的快速响 应能力,开发节能、节材、绿色制造的成形与改性技术,实现产品和 工艺研究II动化。如果还使用落后的生产模式和产业机制将最终被时 代淘汰。而在压力容器的制造过程中对焊接技术的应用是非常重要的。在 科学技术飞速发展的当今时代,焊接已经成功地完成了自身的蜕变。 很少有人注意到这个过程何时开始,何时结束。但它确确实实地发生 在过去的某个时段。我们今天面对着这样一个事实:焊接已经从一种 传统的热加工技术发展到了集材料、冶金、结构、力学和电子等多门 类科学为一体的工程工艺学科。而且,随着相关学科技术的发展和进 步,不断有新的知识融合在焊接之中。剖析现代的焊接,不难发现其 愈发显现出的几大特征:1、焊接已成为最流行的连接技术;2、焊接 显现了极高的技术含量和附加值;3、焊接己成为关键的制造技术;4、 焊接已成为现代工业不可分离的组成部分。在工业化发达的美国,焊 接被视为“美国制造业的命脉,而且是美国未来竞争力的关键所在”。 其主要根源就是基于这样一个事实:许多工业产品的制造已经无法离 开焊接技术。 1产品结构以及材料性能1.1产品结构分析压力容器有多种结构形式,最常见的结构为圆柱形、球形和锥形 三种。而直径2000mm熔化槽槽体属于圆柱形。其结构简图如图1?1 所示,下面简单介绍其结构特点。图1-1广■品结构简图(1) 筒体 是压力容器的重要组成部分,由它构成储存物料或完成 化学反应所需要的大部分压力空间。当筒体直径较。ㄐ∮500mm) 时,可用无缝钢管制作。当直径较大时,一般用钢板卷制或压制后焊 接而成,由于熔化槽槽体长5122 mm所以采用第二种方法。(2) 封头 据儿何形状的不同,压力容器的封头可分为凸形封头、锥形封头和平盖封头三种,该罐体属于凸形封头屮的椭圆形封头。(3) 法兰 法兰按其所连接的部分分为管法兰和容器法兰。用于管 道连接和密封的法兰叫管法兰;用于容器顶盖与筒体连接的法兰叫容 器法兰,而该罐体的法兰属于容器法兰。(4) 开孔与接管 由于工艺要求和检修时的需要,要在石油化工 容器的筒体和封头上开设各种孔或安装接管,如人孔、手孔、视镜孔 、物料进出接管等。(5) 支座 压力容器靠支座支撑并固定在基础上。对于该罐体可采 用鞍式支座。1.2母材性能分析本次罐体所用的材料主要是16MnR,属于热轧钢,是压力容器 的常用钢。是通过Mn、Si等合金元素的固溶强化作用来保证钢的强 度,属于C-Mn或Mn-Si系钢。1.2.1材料化学成分及力学性能材料的化学成分主要包括C、Si、Mn、S、P等化学元素,而其 力学性能也主要受这几种元素含量的变化的影响而发生变化。表1材料化学成分钢号化学成分(质量分数)(%)16MnRCSiMnSPW0.200.20-0.601.20 ?1.60W0.035W0.035碳(C)决定了母材的淬硬倾向和冷裂纹倾向,与碳当量有关。 碳当量越大,则母材淬硬倾向和冷裂纹倾向增大。如果碳当量很小, 不需耍热处理的情况下,焊接性能也非:。硅(Si)起到固溶强化的作用,增加钢的强度。如果硅的质量 分数超过0.6%使韧性不利,使韧脆转变温度提高。猛(Mn) 起到固溶强化的作用,增加钢的强度。如果猛的质量 分数超过1.6%,焊接时易出现裂纹,在热影响区还会出现淬硕组织。硫(S) :π栽。如果猛硫比升高,含碳量降低则不会出现冷热裂纹。磷(P) :π栽。对钢材的焊接性有不利的影响。表2力学性能钢号板厚/mm热处理状态力学性能冲击性能屈服强度o s/MPa抗拉强度o b/MPa伸长率0 5 (%)弯曲180°温度/°C冲击功Aku/J16M
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