最新刮板式冷凝器的焊接工艺说明书doc.docx
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最新刮板式冷凝器的焊接工艺说明书doc
刮板式冷凝器的焊接工艺说明书.doc
摘要
随着国民经济的发展，冷凝器已成为众多部门中的重要通用机械。
在化工生产中，大中型冷凝器应用十分广泛。
本次毕业设计的设计题目就是刮板冷凝器的设计制造与改造。
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艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、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。
在机械设备生产加工过程中，焊接是其主要的生产环节，本课题围绕焊接工艺展开设计。
焊接过程中的一整套工艺程序及其技术规定。
内容包括：
焊接方法、焊前准备加工、装配、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、焊接工艺参数以及焊后处理等。
本课题的目的是通过对L型刮板式冷凝器的焊接工艺，例如：
封头、筒体、管板、折流板等零部件的焊接工艺设计，使学生掌握设备主体材料的性能及制造工艺规程设计方法。
培养学生掌握焊接工艺的知识；能正确的掌握焊接方法，并且系统的整理已学过的知识；初步掌握综合分析焊接加工中的可能遇到的问题、金属材料的因素，并能提出正确的改进措施；掌握对金属材料加工工艺的基本原理和方法。
关键词：
刮板冷凝器；焊接
Abstract
Withthedevelopmentofthenationaleconomy,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
摘要I
AbstractII
第1章引言1
1.1总体概述1
1.1.1冷凝器的构造和工作原理：
1
1.2设计依据1
1.2.1刮板式冷凝器供货途径1
1.2.2中方供货部分制造要求1
1.3刮板冷凝器在制造厂组装，试验，安装运输要求3
1.3.1刮板冷凝器的组装、试验和验收3
1.3.2组焊3
1.3.3连接3
1.3.4试运转3
1.3.5水压试验3
1.3.6真空泄露试验3
1.3.7包装运输3
1.4刮板冷凝器的使用厂组装、试验要求4
1.4.1组焊及开车前的试验4
1.4.2系统试验4
1.4.3设备保温4
1.4.4接管种类4
1.5焊接工艺及方法4
1.6本设计采用的焊接工艺及方法7
第2章主体材料的主要性能分析9
2.1主体材料0Cr19Ni9和Q235-A的一般性9
2.1.1化学成分9
2.1.2物理性能9
2.1.3力学性能10
2.1.4冷热加工性能10
2.1.50Cr19Ni9的耐腐蚀性11
2.2主体材料的焊接性12
2.2.1Q235-A的焊接性12
2.2.20Cr19Ni9的焊接性13
2.3本章小结17
第3章主要零部件的制造工艺18
3.1设备制造前的准备工作18
3.1.1净化18
3.1.2矫形18
3.1.3划线19
3.1.4切割21
3.2材料的标记移植21
3.2.1移植的目的21
3.2.2移植的方法22
3.3筒节的制造22
3.3.1下料22
3.3.2钢板的弯曲23
3.3.3筒节的纵缝的焊接23
3.3.4焊缝的检查23
3.3.5筒节校圆23
3.3.6筒节焊缝的检查24
3.4封头的制造24
3.4.1划线24
3.4.2加热25
3.4.3冲压过程简述25
3.5其它的辅助零件的制造与选择26
3.5.1法兰的选择26
3.5.2人孔的选择26
3.6本章小结26
第4章装配焊接27
4.1装配焊接28
4.2筒节和筒节的组装28
4.3筒体和封头的焊接28
4.4焊接工艺设备29
4.5本章小结29
第5章焊接检验及探伤30
5.1焊接检验概述30
5.1.1确保焊接结构制造质量30
5.1.2改进焊接技术30
5.1.3降低产品的成本30
5.1.4技术的广泛应用30
5.2焊接检验的具体运作30
5.2.1对锅炉工作压力的选择控制系统31
5.3焊接检验中缺陷的规定31
第6章总体检验33
6.1设备的外观检验33
6.1.1测量各接管及其他附件的装配尺寸33
6.1.2设备的连接尺寸检验33
6.1.3特性尺寸检验33
6.2水压试验34
6.3气密性试验34
第7章压力容器的油漆、包装和运输35
第8章改进手工焊接的工艺控制与操作成本36
第9章结论38
参考文献39
致谢40
第1章引言
1.1总体概述
1.1.1冷凝器的构造和工作原理：
冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。
本次设计的刮板冷凝器如图所示：
1.2设计依据
1.2.1刮板式冷凝器供货途径
中方供货部分：
立式容器部分（包括所属的接管，附件）
卧式容器部分（包括所属的接管，附件）
外方供货部分：
搅拌器（包括电机，减速器，附件，端盖及所属的接管）、密封液系统（包括密封液储罐，管件，管道等）
以上的两部分分别制造完毕后在中方制造厂组装，试验，检验后分解为立式部分和卧式部分发往使用厂，经就位，组装，试验后方可使用。
1.2.2中方供货部分制造要求
（1）刮板式冷凝器按GB150[钢制压力容器]规范进行制造、试验、验收。
（2）承担本设备的制造的厂商必须具备真空容器的经验和业绩，并具有真空泄露试验的装备。
（3）本设备采用钨极氩弧焊，并遵循JB/T4709-92[钢制压力容器焊接规程]规定。
（4）焊接接头的形式及尺寸除图中注明外，按HGJ17-89中的规定。
对焊接缝为DU，角焊缝尺寸按较厚板的厚度，法兰的焊接相应的按法兰的标准中的规定。
（5）设备和真空的焊接应该注意如下的问题：
①被焊接的接头必须保证安全焊透，同时应该避免可聚集污物的有害的空间。
②应该尽可能的一次焊接完成，两次焊接完成会造成有害空间，而且不利于检查漏。
③在有条件的情况下应该尽可能的在容器的真空侧焊接。
④若焊接需要分两次进行，应该保证内部的焊接是不漏气的。
为了检漏起见，在进行外部焊接时必须留有钻孔和塞孔。
⑤真空容器的内壁与内构焊缝应该是不连续的，以便让来自任何沟槽的气体容易从不连续处放出，同时此类的结构焊缝不应与密封焊缝交叉。
设备制造完毕后要检查壳体的圆度，具体的要求见表1-1
表1-1壳体的圆度要求
容器直径（㎜）
立式容器最大偏差值e（㎜）
卧式容器最大偏差值e（㎜）
（6）由于试压得需要图中的接管部分标出初始尺寸和最终的尺寸，制造厂必须严格遵照图纸规定制造，试验并发至使用厂，在设备就位并与管道相连时才能将多余的部分割除。
（7）立式容器和卧式容器的制造时必须要保证两者的轴心线相互垂直。
（8）立式部分筒体和卧式部分筒体在制造厂应按节点图相连接，与搅拌器组装完毕后进行整机试验。
试验合格后将其分割开，并将连接处按节点图加工好焊接坡口，分别包装发运至使用厂。
（9）设备制造完毕后，不锈钢部分清除污垢去油作酸洗钝化处理，碳钢部分处表面除锈涂两道防锈漆。
1.3刮板冷凝器在制造厂组装，试验，安装运输要求
1.3.1刮板冷凝器的组装、试验和验收
刮板冷凝器在ZIMMER专家的指导下在制造厂进行组装、试验和验收。
1.3.2组焊
按设计图纸节点将中方供货的外方供货的部分组焊在一起，端头采用焊接连接。
1.3.3连接
外方供货部分的密封液储罐用紧固件与中方的供货部分立式容器上预置的连接板连接。
1.3.4试运转
组装完毕后，手动盘车，轴封处和轴承座处喷乙二醇做润滑剂，不允许摩擦。
时间不得超过5分钟。
1.3.5水压试验
试运转完毕后夹套部分进行水压试验，容器部分应该做气压试验。
按GB150的规定进行。
1.3.6真空泄露试验
气压试验合格后，应做真空泄露试验，试验前应用乙二醇对设备进行清洗。
泄露试验的允许泄露量为27
。
1.3.7包装运输
试验完毕后按节点图把立式容器部分和卧式容器部分分割开，并将边缘部分按节点所示加工好焊接坡口后包装运输。
搅拌器应固定妥当（但不允许在容器的内壁上焊接任何的物件）。
防止在运输过程中出现变形或损坏的现象。
1.4刮板冷凝器的使用厂组装、试验要求
1.4.1组焊及开车前的试验
设备运至现场就位按节点将立式部分与卧式部分组焊好，垂直度允许误差为高度的1/1000。
并按ZIMMER的要求作相应的压力试验、真空泄露试验等开车前的相应试验。
1.4.2系统试验
轴承润滑系统、轴承硅油系统及冷却水系统应分别进行试验，各系统的设计压力和设计流量应达到设计的要求。
且无泄露等不良情况。
1.4.3设备保温
设备卧式部分需要保温，保温的厚度为100㎜。
1.4.4接管种类
刮板冷凝器共有8个接管。
分别是：
真空泵接管
（1），氮气接管
（1），备用接管
（1）,乙二醇接管（3），出液管
（1）。
1.5焊接工艺及方法
金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。
熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。
熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。
大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。
为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。
例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝
压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。
常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。
各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。
多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。
同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。
许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。
焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。
焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。
这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。
另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。
重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。
现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。
被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。
接头的基本形式有对接、搭接、丁字接（正交接）和角接等。
对接接头焊缝的横截面形状，决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。
焊接较厚的钢板时，为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口，以便较容易地送入焊条或焊丝。
坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。
选择坡口形式时，除保证焊透外还应考虑施焊方便，填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低等因素。
厚度不同的两块钢板对接时，为避免截面急剧变化引起严重的应力集中，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。
对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。
在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接，常优先采用对接接头的焊接。
搭接接头的焊前准备工作简单，装配方便，焊接变形和残余应力较小，因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。
一般来说，搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。
采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。
丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。
当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝，这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中；焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。
角接头承载能力低，一般不单独使用，只有在焊透时，或在内外均有角焊缝时才有所改善，多用于封闭形结构的拐角处。
焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。
焊接的密封性好，适于制造各类容器。
发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。
采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。
焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。
在近代的金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。
焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。
未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。
另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。
1.6本设计采用的焊接工艺及方法
对不锈钢最常用的焊接方法是手工焊（MMA），其次是金属极气体保护焊（MIG/MAG）和钨极惰性气体保护焊（TIG）.虽然这些焊接方法对不锈钢工业的大多数人而言是熟悉的，但是我们认为这个领域值得深入探讨.
1、手工焊（MMA）：
手工焊是一种非常普遍的、易于使用的焊接方法.电弧的长度靠人的手进行调节，它决定于电焊条和工件之间缝隙的大小.同时，当作为电弧载体时，电焊条也是焊缝填充材料.
这种焊接方法很简单，可以用来焊接几乎所有材料.对于室外使用，它有很好的适应性，即使在水下使用也没问题.大多数电焊机可以TIG焊接.在电极焊中，电弧长度决定于人的手：
当你改变电极与工件的缝隙时，你也改变了电弧的长度.在大多数情况下，焊接采用直流电，电极既作为电弧载体，同时也作为焊缝填充材料.电极由合金或非合金金属芯丝和焊条药皮组成.这层药皮保护焊缝不受空气的侵害，同时稳定电弧.它还引起渣层的形成，保护焊缝使它成型.电焊条即可是钛型焊条，也可是缄性的，这决定于药皮的厚度和成分.钛型焊条易于焊接，焊缝扁平美观.此外，焊渣易于去除.如果焊条贮存时间长，必须重新烘烤.因为来自空气的潮气会很快在焊条中积聚.
2、MIG/MAG焊接：
这是一种自动气体保护电弧焊接方法.在这种方法中，电弧在保护气体屏蔽下在电流载体金属丝和工件之间烧接.机器送入的金属丝作为焊条，在自身电弧下融化.由于MIG/MAG焊接法的通用性和特殊性的优点，至今她仍然是世界上最为广泛的焊接方法.它使用于钢、非合金钢、低合金钢和高合金为基的材料.这使得它成为理想的生产和修复的焊接方法.当焊接钢时，MAG可以满足只有0.6mm厚的薄规格钢板的要求.这里使用的保护气体是活性气体，如二氧化碳或混合气体.唯一的限制是当进行室外焊接时，必须保护工件不受潮，以保持气体的效果.
3、TIG焊接：
电弧在难熔的钨电焊丝和工件之间产生.这里使用的保护气体是纯氩气，送入的焊丝不带电.焊丝既可以手送，也可以机械送.也有一些特定用途不需要送入焊丝.被焊接的材料决定了是采用直流电还是交流电.采用直流电时，钨电焊丝设定为负极.因为它有很深的焊透能力，对于不同种类的钢是很合适的，但对焊缝熔池没有任何“清洁作用”.
TIG焊接法的主要优点是可以焊接大材料范围广.包括厚度在0.6mm及其以上的工件，材质包括合金钢、铝、镁、铜及其合金、灰口铸铁、普通干、各种青铜、镍、银、钛和铅.主要的应用领域是焊接薄的和中等厚度的工件，在较厚的截面上作为焊根焊道使用.
第2章主体材料的主要性能分析
本设备的主体材料主要包括三个方面：
筒体材料、封头材料、主要部件材料，其材料主要选用0Cr19Ni9和Q235-A，由于材料的特殊性和焊接工艺的要求，在设备的设计之前，必须对主体材料的主要性能有必要充分的了解和把握，以便现场人员可以顺利的施焊制造。
另外，对焊接新充分的了解还可以使工作人员对一些重要的部位的焊接格外的注意，使产品的合格率有更好的保障。
2.1主体材料0Cr19Ni9和Q235-A的一般性
2.1.1化学成分
主体材料的化学成分见表2-1
表2-10Cr19Ni9和Q235-A的化学成分（%）
技术要求 钢号CSiMnSP Cr Ni
GB4238-840Cr19Ni9
GB700-88Q235-A
2.1.2物理性能
主体材料的物理性能见表2-2
表2-20Cr19Ni9和Q235-A的物理性能
钢号
℃）
℃）
℃）定压比热容
0Cr19Ni913.8118.2701398~14540.50
Q235-A57.812.2150.481
由表2-2可以看出，0Cr19Ni9的导热系数
较低，约为Q235-A的1/3，线膨胀系数约比后者大50%，电阻率约为Q235-A的5倍。
在相同的焊接规范下，0Cr19Ni9被加热至600℃以上的区域就大得多；加之0Cr19Ni9的熔点较低，形成的熔池体积必然大，从而易开形成粗大的焊缝金属组织。
同时它的线膨胀系数较大，加之低的导热性造成较大温差，使它易于产生较大的应力和变形，而残余应力的存在正是焊接裂纹和应力腐蚀开裂的必要条件之一，另外0Cr19Ni9低的导热性和高的电阻率表明：
0Cr19Ni9的焊接线能量一般要求比Q235-A低，而且它可以用较低的电流进行各类电阻焊。
Q235-A是使用时间较长，范围较广的一种成熟的钢种，它的各方面性能均很好。
[2]
2.1.3力学性能
了解材料的力学性能对制定制造和焊接工艺有极其重要的作用，在工程实际中我们通常只关心力学参数中的有限的几个而不是全部，所以在下面所列的力学性能表中我们只给出了本设备要求的例如曲阜极限、强度极限和硬度等几项指标。
具体的参数的列表见表2-3、表
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