气液分离器制造工艺规程.docx
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气液分离器制造工艺规程
前言
气液分离器是压力容器设备，压力容器是承受一定压力作用的密闭容器，压力容器不仅是工业生产中常用的设备，而且也是一种比较容易发生事故的特殊设备，一旦发生事故，不仅使容器本身遭到破坏，而且还会诱发一连串的恶性事故，其结果是灾难性的。
所以需要遵循国家严格控制压力容器的设计、制造、安装、选材、检验和使用监督。
气液分离器是用于将气体和液体分离开的通用设备，同时又是节能和环保的关键设备，广泛用于化工、冶金、炼油、动力、食品、轻工、制药、机械等行业。
因此，无论是从上述各行业的发展，还是从能源利用和环境保护角度考虑，分离器的选型、合理设计、制造及操作都具有非常重要的意义。
气液分离器的制造过程主要包括选材、备料、零部件组装、总装、热处理、检验等六个环节。
生产制造过程中药严格按照装配图样制造施工，同时执行GB150—1998《钢制压力容器》和《压力容器安全监察规程》，并严格遵守生产厂家对压力容器制造的相关规定。
在企业生产一线，工艺文件是指导规范生产、提高生产效率、保障产品质量的技术性管理文件。
设计和应用工艺文件是一种综合性的工作、它涉及到专业知识，标准化知识和管理知识的应用，培养具有生产加工、测试调试、工艺设计、质量管理等实际能力。
焊接结构的品种繁多，广泛应用与航空航天、能源、工程机械、建筑、桥梁、船舶等多种领域。
在众多的焊接结构构件中，眼里容器的焊接制造的焊接制造工艺尤为具有代表性。
威力便于读者掌握焊接结构构件的制造工艺流程，现以气液分离器的焊接制造为主线，展开对气液分离器的制作工艺进行设计。
气液分离器制作工艺
一、气液分离器的总装图分析
1.压力容器的特点
气液分离器是化工设备重要的组成部分，按“压力容器安全技术监察规程”属于Ⅱ类压力容器，主要受压元件的材质为Q235R，厚度14mm。
压力容器基本组成一般包括内件和外壳，外壳一般包括筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座和安全附件，其功能是提供能承受一定温度和压力的密闭空间。
一般根据压力容器的承压大小来选择容器壁厚。
筒体的作用是提供工艺所需的承压空间，是压力容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需要由工艺计算确定。
需根据筒体的直径、长度和壁厚，确定结构形式。
直径较大时，筒体可用钢板在卷板机上卷成圆筒或用钢板在水压机上压制成两个半圆筒，再将两者焊接在一起，形成完整圆筒。
焊缝对的方向和圆筒的纵向，即轴向平行，因此成为纵向焊缝，简称纵焊缝。
当容器较长时，由于受钢板幅面尺寸的限制，需要先用钢板卷焊成若干段筒体，再由两个或者两个以上筒节组焊所需长度的筒体。
筒节与筒节之间、筒体与端部封头之间的连接焊缝，由于其方向与筒体轴线垂直，因此成为环向焊缝，简称环焊缝。
长度较短的容器可直接在一个圆筒的两端连接封头，构成一个封闭的压力空间，也就制成了一台压力容器外壳。
2.气液分离器的特点
该气液分离器的设计、制造、验收技术要求按照GB150—1998《钢制压力容器》执行。
具体工艺参数见表1。
表1工艺设计参数
工作温度
设计温度
最高工作压力
设计压力
气体密度
65℃
50℃
5.5MPa
6MPa
4.7
液体密度
气体体积流量
液体体积流量
最大体积流量的系数
最小体积流量的系数
892
372.9
0.4
135%
75%
气液分离器主要由三个部分组成：
筒体、封头及附件（管接头、法兰、补强圈、支座、铭牌等），共设计零部件24个。
其中筒体、封头是气液分离器制造的关键部分。
主要工序有放样、划线、下料、成形加工、边缘加工、装配、焊接、矫正、检验、油漆等。
焊接结构工艺生产主要过程。
二、选材
受压元件（筒体和封头）用钢应具有钢材质检证书，制造单位应按该质检书对钢材进行验收，必要时应进行复检，并在备料时进行标记移植。
三、备料
备料是一项细致而重要的工作，必须按有关技术要求进行，同时要着眼于产品制造的整个工艺，还应充分地考虑合理用料的问题。
在产品投料前，要求编制出正确的备料工艺，以指导操作者灵活而准确地在各种板料、型材或某些成形零件上直接画出工件的切割线并进行零件的加工。
气液分离器的总装图如图1所示。
图1气液分离器总装图
1.备料前的准备。
⑴分析产品总装图，划分出零部件，并根据明细表的内容，列出产品用材的种类、牌号及规格。
从气液分离器总装图可知，该产品属二类压力容器，其受压元件有封头、筒体、法兰、接口、补强圈。
其中，主要受压元件是封头与筒体，用料的主体也是封头与筒体。
封头Ф426mm×14mm×2700mm、试板400mm×150mm×14mm，它们用料的类型、牌号、规格相同、应统一划线。
⑵计算封头与筒体坯料的展开尺寸
从零件图可知，气液分离器的封头是非标准椭圆形封头，可计算出坯料展开尺寸，即
D。
=π／2√2（a²+b²）-1／4（a-b）²+2hk。
+2s
由此可以计算出Ф426mm×14mm、Ф219mm×10mm封头的展开直径。
筒体坯料的展开尺寸：
r/t=199/14=14.2>5
中性层与板料的中心层重回，可按中径计算：
L=2πR=2×3.14×206mm=1294mm
在生产实践中，封头零件加工工序全部结束后，以封头实际中径计算筒体的展开尺寸，在没有预弯模的情况下，应考虑在展开长度两端留出余量。
用同样的方法可以计算出Ф219mm×10mm筒体的展开长度。
③筒体试板尺寸下料：
400mm×150mm两件。
⑶排料
将设计好的封头、筒体、试板用料尺寸在钢板上排料，在排料时筒体的展开长度应与钢板的轧制方向一致，若采用火焰切割下料，还应留出切割余量。
2.备料工艺编制（见工艺卡）
3.备料
⑴筒体。
筒体是气液分离器的主要承压元件，分为大小三个筒体，构成了气液分离器的主要空间。
筒体一材料为Q235R，直径426mm，厚度14mm、长度2964mm，由于长度较长，制造时分为两段，用钢板卷制或压制后焊接而成，组对时注意避免十字焊缝，，在卷制过程中，要严格控制A类焊缝对口错边量及棱角度。
装配-焊接过程中，重要的是对筒体圆度偏差以及焊接质量的控制。
筒体二、筒体三材料为Q235R，直径219mm，厚度10mm.由于尺寸较小，可用无缝钢管制作，制造重点在与筒体二、筒体三与筒体一连接处相贯线的制备，应确保在总装时筒体二、筒体三与筒体一总装后时内壁齐平。
⑵封头。
封头是气液分离器的端盖。
该封头为椭圆形封头，一般采用冲压成形工艺加工，可根据制造单位实际情况自制或者外协加工。
尺寸较大时在冲压成形前需要进行钢板拼接。
制造重点在于封头成形的外观尺寸偏差、厚度偏差、成形后封头边缘的坡口加工精度。
⑶附件。
附件中法兰采用外购锻件加工而成，管件多采用无缝钢管。
管件及其他附件制备过程相对比较简单。
产品名称
图号
工令号
件号
备料工艺卡
零件名称
材质
数量/件
标准号或零部件图号
印记号
气液分离器
2
总装图
Q235R
2
JB/T4746-2002
图2气液分离器总装图
编制
日期
审核
日期
产品名称
图号
工令号
件号
备料工艺卡
零件名称
材质
数量/件
标准号或零部件图号
印记号
气液分离器
2
封头EHB426×14
Q235R
2
JB/T4746-2002
监检标记
内控标记
工序编号
工序名称
工序内容及技术要求
设备工装
检验数据
操作者
检验员/日期
A
RH
1
材料检验
材料应有符合GB713-2008标准要求的质证书；外观检查要求材料表面不得有裂纹、结疤、夹渣、分层等缺陷；实测钢板厚度，要求σmin≥13.75mm
测厚仪
E
2
发料
保管员依据《压力容器材料表》和《领料单》并经检员到场确认后发放材料
E
3
下料
按封头理论展开尺寸Ф560mm及排版要求划线，材检员作好材料标记移植，检验员检查确认后，按线下料
氧气、乙炔、圆规
4
压制成型
冷压模具要考虑成形后的反弹量，热压模具要考虑成形后的收缩量，热压温度，起始温度1050℃，终止温度≥700℃，防止过烧，过热。
模具、油压机、加热炉
RE
5
检验
①检查验收《封头质量证明书》、《封头产品合格证》及《质量检验报告》②用弦长等于封头直径的内样板检查封头内表面形状偏差。
内样板
编制
日期
审核
日期
产品名称
图号
工令号
件号
备料工艺卡
零件名称
材质
数量/件
标准号或零部件图号
印记号
气液分离器
5
筒体一Ф426×14
Q235R
1
JB/T4746-2002
监检标记
内控标记
工序编号
工序名称
工序内容及技术要求
设备工装
检验数据
操作者
检验员/日期
A
RH
1
材料检验
材料应有符合GB713-2008标准要求的质证书；外观检查要求材料表面不得有裂纹、结疤、夹渣、分层等缺陷；实测钢板厚度，要求σmin≥13.75mm
钢卷尺
测厚仪
E
2
发料
保管员依据《压力容器材料表》和《领料单》并经检员到场确认后发放材料
E
3
下料
排版要求划线，材检员作好标记移植，检验员检查确认后按线下料并开30°外坡口；同时下试板1副、引弧板。
筒体分两段下料，其理论下料尺寸为：
1294mm×1800mm一件，1294mm×900mm一件实际下料尺寸以封头实际中径计算周长为准，试板下料为;400mm×150mm,2件。
氧气、
乙炔
4
卷板
按卷板通用工艺滚卷钢板，筒体A类焊缝对口错边量b≤3mm，棱角度E≤3.4mm.筒节纵缝延长部位点固筒体试板，引弧板，定位焊长度20～50mm，间距150～200mm。
卷板机直尺
E
5
铆焊施焊
清除坡口两侧20mm范围内的污物等，然后按焊缝工艺施焊；清除熔渣及焊接飞溅，补焊凹坑、咬边、弧坑等缺陷并修磨；打焊工钢印；填写施焊记录，检验员检查外观质量。
直流焊机，焊检尺
编制
日期
审核
日期
产品名称
图号
工令号
件号
备料工艺卡
零件名称
材质
数量/件
标准号或零部件图号
印记号
气液分离器
5
筒体一Ф426×14
Q235R
1
JB/T4746-2002
监检标记
内控标记
工序编号
工序名称
工序内容及技术要求
设备工装
检验数据
操作者
检验员/日期
H
6
理化
割除试板，将筒体试板进行力学性能试验，拉伸1件，侧弯2件，焊缝金属的冲击3件，试验合格后下道工序方可进行
E
7
校圆
筒体校圆，要求最大最小直径差e≤4mm,棱角度E≤3.4mm
卷板机
E
8
组对
按筒体排料图要求组对两段筒节，定位焊要求同工序4；筒体B类环缝组对错边量b≤3.5mm，棱角度E≤3.4mm，壳体直线度允差≤H/1000，即≤2.7mm，两筒节纵焊缝相互错开180°
转台、钢直尺
E
9
焊接
要求同工序5
直流焊机
E
10
检验
按筒体零件图检查筒体各项尺寸
编制
日期
审核
日期
产品名称
图号
工令号
件号
备料工艺卡
零件名称
材质
数量/件
标准号或零部件图号
印记号
气液分离器
试板
Q235R
1
JB/T4744-2000
监检标记
内控标记
工序编号
工序名称
工序内容及技术要求
设备工装
检验数据
操作者
检验员/日期
A
RH
1
材料检验
材料应有符合GB713-2008标准要求的质证书；外观检查要求材料表面不得有裂纹、结疤、夹渣、分层等缺陷；实测钢板厚度，要求σmin≥13.75mm
测厚仪
E
2
发料
保管员依据《压力容器材料表》和《领料单》并经检员到场确认后发放材料
E
3
下料
排版要求划线，材检员作好材料标记移植，检验员检查确认后，按线下料开坡口，下试板1副，试板下料尺寸400mm×150mm,2件
氧气、乙炔、直尺
4
铆焊
在筒节纵焊缝延长部位组对焊接试板，错边量b≤3.5mm，棱角度E≤3.4mm。
RE
5
焊接
清除坡口两侧20mm范围内的污物等，然后按焊缝工艺施焊；清除熔渣及焊接飞溅，补焊凹坑、咬边、弧坑等缺陷并修磨；打焊工钢印；填写施焊记录，检验员检查外观质量。
直流焊机
编制
日期
审核
日期
四、放样
放样是制造金属结构的第一道工序，它对保证产品质量、缩短生产周期、节约原材料都有着重要的作用。
放样是根据产品图样，依照产品的结构特点、制造工艺要求等，按一定的比例（常取1:
1），在放样台上，准确绘制结构的全部或部分投影图，并进行结构的工艺性能和必要的计算及展开，最后获得产品制造所需要的数据、样杆、样板和草图等的工艺过程。
金属结构的放样一般要经过线型放样、结构放样、展开放样三个过程。
⑴放样的目的。
详细复核产品图样所表现的构件各部分投影关系、尺寸及外部轮廓形状是否正确和符合设计要求。
在不违背原设计基本要求的前提下，考虑工艺要求、所用材料、设备能力和加工条件等因素而进行的结构处理。
利用放样图可以确定复杂构件的在缩小比例图样中无法表达、而在实际制作中又必须明确的尺寸。
⑵放样的方法。
①放射三角形放样法。
将零件的表面由锥顶起作一系列放射性，将锥面分成一系列小三角形，每个小三角形作为一个平面。
将各三角形依次展开画在平面上，就得所求的展开图。
②平行线法展开。
将被展开物体的表面，看作由无数条相互平行的素线组成，取相邻两素线及其上下线所围成的微小面积作为平面。
当分成的微小面积无数多的时候，各小面积的和就近似等于被展开物体的表面总面积。
把所有微小面积，按照原先的先后顺序和相对位置，毫无遗漏、不重复地铺平展开，就得到了被展开物体表面的展开图。
③三角形法展开。
三角形展开是以立体表面素线为主，并画出必要的辅助线，将零件的表面分成一组或很多组三角形平面，然后求出各三角形每边的实长，并把它们的实形依次画在平面上，从而得到整个立体表面展开图。
五、划线（号料）
利用样板、样杆、号料草图及放样得出的数据在板料或板材上划出零件真实的轮廓和孔口真实的形状以及与零件相连结构的位置线、加工线等、并注出加工符号，这一工作过程称为划线，也称号料。
划线通常由手工操作完成。
划线是一项细致而重要的工作，必须按有关的技术要求进行，同时，还有着眼于产品的整个制造工艺过程，充分考虑合理用料问题，灵活而又准确地在各种板料，型钢及成形零件上进行划线。
1.划线的一般技术要求
⑴熟悉气液分离器的图样和制造工艺。
应根据制造工艺的要求，合理安排各零件划线的先后顺序以及零件在材料上位置的排布等。
例如，某些需经弯形加工的零件，要求弯曲线与材料的纤维方向垂直。
需要在剪床上剪切的零件，其零件位置的排布应保证剪切加工的可能性。
⑵根据气液分离器的图样，验明样板、样杆、草图及划线数据，核对钢材牌号、规格，保证图样、样板、材料三者的一致。
对重要产品所用的材料，还要核对其检验合格证书。
⑶检测材料有无焊缝、夹层、表面疤痕或厚度不均匀等缺陷，并根据产品的技术要求酌情处理。
当材料有较大变形，影响划线精度时，应先进行矫正。
⑷正确使用划线工具、量具、样板和样杆，尽量减小由于操作不当而引起的划线偏差。
例如，弹画粉线时，拽起的粉线应在欲划线的垂直平面内，不得偏斜；用石笔划出的线不应过粗。
⑸划线前应将材料垫放平整、稳妥，既要有利于划线的方便和保证划线精度，又要保证安全且不影响他人的工作。
⑹划线后，在零件的加工线、焊缝线及孔的中心位置等处，应根据加工需要打上錾印或样冲眼。
同时，按样板上的技术说明，应用涂料标注清楚，为下道工序提供方便。
要求文字、符号、线条端正、清晰。
⑺合理用料。
利用各种方法、技巧，合理铺排零件材料上的位置，最大限度地提高材料的利用率，是划线的一项重要的内容。
生产中，常采用集中排料、余料利用、分块排料法等。
2.划线允许误差
划线是为加工提供直接依据。
为保证产品质量，对划线偏差要加以限制。
常用的划线允许误差值见表2。
表2常用划线允许误差值
名称
允许误差/mm
名称
允许误差/mm
直线
±0.5
料宽和长
±1
曲线
±0.5～1
两孔（钻孔）距离
±0.5～1
结构线
±1
焊接孔距
±0.5
钻孔
±0.5
样冲眼和线间
±0.5
减轻孔
±2～5
扁铲
±0.5
六、下料
下料是将零件或毛坯从原材料上分离下来的工序。
在焊接结构制造中常用的下来方法有机械切割和热切割两大类。
机械切割是指材料在常温下利用切割设备进行切割的方法，热切割是利用氧乙炔焰、等离子弧等进行切割的方法。
1.机械切割
机械切割包括锯割、砂轮切割、剪切、冲裁等几种方法。
2.热切割
⑴气体火焰切割
①气割原理。
气割的实质是金属在氧中的燃烧过程。
它利用可燃气体和氧气混合燃烧形成的预热火焰，将被切割金属材料加热到其燃烧温度，由于很多金属材料能在氧气中燃烧并放出大量的热，被加热到燃点的金属材料在高速喷射的氧气流作用下，就会发生剧烈燃烧，产生氧化物，放出热量，同时氧化物熔渣被氧气流从切口处吹掉，使金属分割下来，达到切割的目的。
气割过程包括三步：
火焰预热——使金属表面达到燃点；喷氧燃烧——氧化、放热；吹除熔渣——金属分离。
②气割使用气体
气割使用的气体分为两类，即助燃气体和可燃气体。
助燃气体是氧气，可燃气体是乙炔气或液化石油气等。
气体火焰是助燃气体和可燃气体混合燃烧而成，形成火焰温度可达3150℃以上，最适宜于焊接和切割。
纯氧本身本能燃烧，但在高温下非常活泼，当温度不变而压力增大时，氧气可与油类发生剧烈化学反应而自燃，产生强烈爆炸，所以要严防氧气瓶与油脂接触。
乙炔气又称石油气，为不饱和的碳氢化合物，是一种可燃气体。
乙炔温度超过300℃或压力超过0.15Mpa时，遇火就会爆炸。
当空气中乙炔的体积分数为2.2%～81%时，遇到明火常压下也会爆炸，所以焊接和气割现在要特别注意通风。
③实现气割的条件
金属材料的燃点必须低于熔点。
低燃点是金属进行气割的基本条件，否则，气割是金属将在燃烧前先行熔化，使之变为熔割过程，不仅割口宽、极不整齐，而且易粘连，达不到切割质量要求。
燃烧生成的金属氧化物的熔点，应低于金属本身的熔点，同时流动性要好，否则就会在割口表面形成固态氧化物，阻碍氧流与下层的接触，使切割过程不能正常进行。
金属燃烧时，能放出大量的热，而且金属本身的导热性要差，以保证下层金属有足够的预热温度，使切割过程不能连续进行。
金属中阻碍气割过程进行和提高钢的淬硬性的杂质要少。
3.气割设备及工具
气割设备及工具包括氧气瓶、乙炔瓶、氧气减压器、橡胶软管、割据等。
七、边缘加工
边缘加工是是将工件的边缘或端面加工成符合工艺要求的形状和尺寸及精度要求加工工序。
在焊接结构制造中指结构件的坡口加工。
1.边缘加工的目的
边缘加工可消除前道工序所产生的加工硬化层和热影响区；根据工艺要求完成坡口的加工；采用边缘加工来消除装配、焊接工件边缘或自由边的各类缺陷，以提高结构的整体质量；边缘加工可提高结构的表面质量，也可为产品的后期制作创造条件。
2.边缘加工的方法
边缘加工可用机械切削加工、热切割加工、碳弧气刨加工等方法。
3.边缘加工的坡口检查
坡口检查的主要项目有：
⑴坡口形状是否符合标准。
⑵坡口是否光滑平整，有无毛刺和氧化铁熔渣等。
⑶坡口角度、钝边尺寸、圆弧半径等是否在允许偏差之内。
八、装配
装配式焊接结构生产过程中的核心，直接关系到焊接结构的质量和生产效率。
同一种焊接结构，由于其生产批量、生产条件不同，或由于结构形式不同，可有不同的装配方式、不同的焊接工艺、不同的装配—焊接顺序，即会有不同的工艺过程。
装配时候早焊接结构制造过程中，将组成结构的各个零件按照一定的位置、尺寸关系和精度要求组合起来的工序。
在焊接结构制造中，焊件的装配是决定焊接质量的关键工序，而焊件的装配质量又取决于零件下和成形的尺寸精度。
装配在焊接结构制造工艺中占有很重要的地位，这不仅是由于装配工作的质量好坏直接影响着产品的最终质量，而且还因为装配工序的工作量的，约占整个产品制造工作量的30%～40%。
所以，提高装配工作的效率和质量，在缩短产品制造工期、降低生产成本、保证产品质量等方面，都具有重要的意义。
结合气液分离器的焊接结构装配焊接工艺规程方法，简述装配焊接实施过程中的质量控制要点。
1.装配的基本条件
在金属结构装配中，将零件装配成部件的过程称为部件装配，简称部装；将零件或部件装配成最终产品的过程称为总装。
通常装配后的部件或整体结构直接送人焊接工序，但有些产品先要进行部件的装配焊接，经矫正变形后在进行总装。
无论何种装配方案都需要满足装配的基本条件。
装配的基本条件不是组成结构件的零件，在装配前应达到的尺寸精度、热处理状态等，而是指零件在装配过程中应遵循的基本准则，只有遵循这些准则才能装配出合格的焊接结构。
焊接结构的装配，必须具有三个条件：
定位、夹紧和测量。
（1）定位
定位是将待装配的零件按图样的要求保持正确的相对位置的方法。
（2）夹紧
夹紧是借助于外力使零件准确到位，并将定位后的零件固定，直到装配完成或焊接结束。
（3）测量
测量是指在装配过程中，对零件间的相对位置和各部件尺寸进行的一系列的技术测量，从而鉴定零件定位的正确性和夹紧力的效果，以便调整。
装配的三个基本条件是相辅相成的，定位是整个装配工序的关键，定位后不进行夹紧，正确定位的零件就不能保持其正确性，在随后的装配和焊接过程中位置会发生改变；夹紧是在定位的基础上的夹紧，如果没有定位，夹紧就失去意义；而没有测量，则无法判断定位和夹紧的正确性，难以保证构件的装配质量。
2.零件的定位方法
在焊接生产中，应根据零件的具体情况，选取零件的定位方法。
根据定位方法的不同可分为划线定位、样板定位、定位元件定位、胎卡具定位等方法。
图2装配及定位焊。
图3为焊接双面焊缝的示意图
]
图3装配及定位焊
图4焊接双面焊缝
3.装配中的定位焊
定位焊是用来固定各焊接零件之间的相互位置，以保证整个结构构件得到正确的几何形状和尺寸。
定位焊有时也叫点固焊。
定位焊所用的焊条应和焊接时所用焊条相同，以保证焊接质量。
定位焊的焊缝参考尺寸见表3。
表3定位焊缝参考尺寸
焊接厚度
焊缝高度
焊缝长度
间距
≤4
<4
5～10
50～100
4～12
3～6
10～2
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