空气储罐的焊接工艺设计Word下载.docx
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氮气、氧气等。
外观与性状：
无色无味
沸点（℃）：
－192℃（101.3千帕）
相对密度（水=1）：
0.9
健康危害：
无
环境危害：
无
燃烧危险：
危险特性：
高压常温储存，高温剧烈震动易爆。
特性总述：
压缩空气，即被外力压缩的空气。
它具有下列明显的特点：
清晰透明，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。
来源：
大气中的空气常压为0.1Mpa，经过空气压缩机加压后达到理想的压力。
作用或用途：
压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科研等行业和部门。
第二章设计参数的选择
1、设计题目：
压缩空气储罐设计
2、最高工作压力：
0.909MPa
3、使用温度：
0～100
4、工作介质：
压缩空气
5、全容积：
2
6、设计压力：
1.0
7、公称直径：
根据筒体全容积，粗定筒体公称直径为1200mm。
8、焊接接头系数：
0.8
9、主要元件材料的选择：
根据GB150-1998[1]表4-1，选用筒体、鞍座等材料为Q235-B，其许用应力;
第三章容器的结构设计
3.1圆筒厚度的设计
由于该容器储存压缩空气，所以该容器的焊缝都要采用全焊透结构，需要对该储罐进行局部探伤，所以取焊缝系数为φ=0.8
圆筒材料Q235-B，设计压力1.0Mpa,查NT-1，可得：
计算厚度δ=6.3mm
设计厚度=δ+C2=6.3+1=7.3mm取整后取为δd=8.0mm
3.2封头厚度的计算
从受力和制作角度分析，球形封头是最理想的结构形式。
但其缺点是深度大、冲压较困难；
而椭圆形封头深度币半径小，易于冲压成型，是目前低压容器中用的较多的。
故采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同。
查标准JB/T4746-2002[4]中表1，得公称直径
选用标准椭圆形封头，根据椭圆形封头计算公式：
δ=KPcDi/（2［σ］tφ-0.5Pc）
取整后取为δd=8.0mm
3.3筒体和封头的结构设计
由封头长短轴之比为2，即，得
查标准[4]中表B.1EHA和B.2EHA表椭圆形封头内表面积、容积，质量，见表3-1和图3-1。
取装料系数为0.9，则
即
算得
表3-1封头尺寸表
公称直径DNmm
总深度Hmm
内表面积A
容积
质量Kg
1200
325
1.6552
0.2545
106
3.4接管的设计
很据实际情况，开二个孔焊接接管，一个为进料孔，一个为出料孔，两空参数相同。
接管尺寸如下：
Di=50mm,H=60mm,δ=8mm
3.5鞍座选型和结构设计
3.5.1鞍座选型
该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座。
材料选用Q235-B。
按《鞍式支座标准》JB1167-81
表3-6鞍座尺寸表
公称直径Di
鞍座长度L0
鞍座高度H
鞍座质量m
鞍座边角θ
1200mm
1080mm
200mm
40㎏
120°
3.5.2鞍座的安装位置
根据[2]中6.1.1规定，应尽量使支座中心到封头切线的距离A小于等于。
即A=300mm。
鞍座的安装位置如图3-3所示：
图3-3鞍座安装位置
第四章强度计算
4.1水压试验应力校核
试验压力Pt=1.25Pc=1.25Mpa
圆筒的薄膜应力为σt=Pt（Di+δε）/2δε=119.67Mpa
0.9φσs=169.2Mpa
即，所以水压试验合格
由于该空气储罐壁厚8mm，属于薄壁，只需计算轴向和周向应力。
4.2圆筒轴向弯矩计算
圆筒的平均半径为Ra=Di/2+δd/2=604mm
储罐总质量m=筒体质量+封头质量+空气质量+接管质量=594.77kg
支座反力F=mg/2=（594.77×
9.81）/2=2971.35N
4.2.1圆筒中间截面上的轴向弯矩
根据[2]中式7-2，得：
4.2.2鞍座平面上的轴向弯矩
根据[2]中式7-3，得：
筒体受剪力图
筒体受弯矩图
4.3圆筒轴向应力计算及校核
4.3.1圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力
最高点处：
最低点处：
4.3.2由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核
鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，按下式计算：
a）.当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强（即）时，轴向应力位于横截面最高点处.
取鞍座包角，查表7-1（JB/T4731-2005）得，.则
b）.在横截面最低点处的轴向应力：
4.3.3圆筒轴向应力校核
（5-3）
查图4-8[10]得，,则
满足条件
4.4切向剪应力的计算及校核
4.4.1圆筒切向剪应力的计算
根据[2]中式7-9计算，查[2]中表7-2，得：
4.4.2圆筒被封头加强（）时，其最大剪应力
根据[2]中式7-10，计算得：
4.4.3切向剪应力的校核
圆筒的切向剪应力不应超过设计温度下材料许用应力的0.8倍，即。
封头的切向剪应力，应满足
而
故圆筒满足强度要求。
根据[2]中式7-12
故封头满足强度要求
4.5圆筒周向应力的计算和校核
4.5.1在横截面的最低点处：
其中（容器焊在支座上）
查[2]中表7-3知，
则
4.5.2在鞍座边角处
由于
由于查[2]中表7-3知，则
4.5.4周向应力校核
故圆筒周向应力强度满足要求。
第五章空气储罐制造工艺
5.12m3空气储罐制造工艺流程
1、钢板切割下料
2、筒节卷制及封头的冲压成型
3、筒节纵缝坡口制备
卷制成形后，按图样规定的筒体名义直径测量筒体实际周长，并划二次线，除去余量后按焊接工艺的要求加工出V形坡口
4、筒节纵缝的焊接和热处理
筒节纵缝焊接方法按壁厚选择单丝埋弧焊和焊条电弧焊，
5、环缝坡口的制备
6、环缝焊接焊接方法：
埋弧焊
7、接管焊接
8、焊后热处理
9、水压试验
10、涂装发运
第六章焊接工艺
6.1、母材的化学成分及力学性能
化学成分
C/%
Mn/%
Si/%
Cr/%
Ni/%
P/%
S/%
Q235-B
0.12-0.20
0.30-0.70
≤3.00
/
≤0.045
力学性能
бs/MPa
бb/MPa
δ5/%
ψ/%
Akv
≥235
≥26
≥27（-30、0、30℃）
6.2、低碳钢的焊接性
选用Q235-B碳素钢。
原因：
压力容器用碳素钢一般是含S、P杂质少，塑性好，焊接性优异，抗冷脆性高，时效倾向小的镇静钢。
供应方便，价格低廉。
6.3、低碳钢的焊接工艺要点
低碳钢焊接一般不需要采用特有的工艺措施，但若在寒冷冬季施焊时，焊接接头冷却速度较快，裂纹倾向增大，尤其焊接厚板角焊缝、厚板多层焊角焊缝或对接多层焊中第一道及最后一层，开裂倾向就更大。
因此为避免裂纹的产生可采取如下措施：
⑴、如需要预热，焊前要预热，同时焊时保持层间温度。
⑵、采用低氢焊接材料。
⑶、厚板单层角焊缝不得过小，表面缺陷的补焊应有正常焊缝尺寸，长度不得过短。
⑷、适当增加定位焊的截面和长度。
定位焊时要加大焊接电流，降低焊速，必要时还要预热。
⑸、焊接要连续，尽量避免中断，尤其多层焊应尽量连续焊完最后一层。
⑹、焊后适当注意缓冷，一般不需要消除应力回火。
6.4、焊接方法选择及对应坡口形式
一、筒体纵缝与环缝焊接工艺
1、筒体纵缝的焊接
（1）焊前准备
1）焊接方法与焊接材料的选择
根据筒体采用Q235-B，所以选择埋弧焊和焊条电弧焊。
焊接材料分别采用H08A焊丝和HJ430的焊剂、J422即E4303焊条
2）坡口型式
如图所示，开带钝边的V型坡口。
留2mm间隙。
3）准备衬垫，为单面焊双面成型做好准备。
4）清理坡口及边缘的杂质，包括油锈水等。
5）采用焊条电弧焊进行定位焊。
定位焊采用马板的形式，在坡口内不能出现定位焊焊缝。
（2）焊接工艺
1）打底层
采用焊条电弧焊反面不加衬垫,采用J422,Φ3.2的焊条，如果采用连弧法，焊接电流选择115-125A,如果采用断弧法焊接电流选择105-115A.运条方法采用锯齿形。
焊条在坡口两侧多做停留。
运条频率为每分钟50-55次为最佳。
2）盖面层
采用埋弧焊，可以采用500A的焊接电流，电弧电压35-40V.采用H08A焊丝和HJ430的焊剂。
2．筒体环缝的焊接
（1）焊前准备
1）将筒体纵缝焊接结束以后，将筒体与封头接缝处开坡口，坡口型式如图所示。
2）采用焊条电弧焊将筒体与封头装配并且定位焊，焊条采用J422,定位焊焊接在
坡口背面。
3）清除坡口附近的杂质，包括油锈水等。
（2）焊接过程
最佳方法是埋弧焊，也可以将筒体放置在转台上，焊缝置于平焊的位置，采用FAB法，即焊剂石棉衬垫法。
特别注意安装衬垫时，将双面胶带贴在焊缝反面，
在间隙内铺设少量铁粉，在焊接时生成熔渣，对熔池形成承托的作用。
焊丝为H08A,焊丝直径为￠4，焊剂是HJ430.铁粉牌号是RR-2。
焊接电流为400A,电弧电压为34V.焊接速度是36m/h。
2）盖面层：
采用埋弧焊，焊接电流与电弧电压都可以增加。
焊接电流增加到450A,电弧电压
34-36V,焊接速度为34.5m/h.电源采用交流。
焊条电弧焊：
主要特点——操作灵活；
待焊接头装配要求低；
可焊金属材料广；
焊接生产率低；
焊缝质量依赖性强（依赖于焊工的操作技能及现场发挥）。
应用——广泛用于造船、锅炉及压力容器、机械制造、建筑结构、化工设备等制造维修行业中。
适用于（上述行业中）各种金属材料、各种厚度、各种结构形状
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