高压氮气储罐的焊接工艺课程设计

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1、 高压氮气储罐的焊接工艺高压氮气储罐的焊接工艺 一，设计背景一，设计背景 储罐作为储存设备，主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在 化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用，如本设计中的高压 氮气储罐，储罐的结构形式主要有卧式储罐、立式储罐和球形储罐， ，本设计中采用立 式储罐。 二，材料选择二，材料选择 对受内压的筒体，由于其工作介质为氮气，考虑其腐蚀性小，再综合其经济效益考虑， 选择 16MnR 作为材料。 元素元素 C Si Mn S P Cr Ni 质量分数（质量分数（%） 0.16 0.36 1.53 0.015 0.0.14 0.003 0.0

2、06 16MnR 材料性能分析： 16Mn 钢的基体组织为铁素体+珠光体，是低合金高强钢中应用最广泛的钢，有比较成熟 的经验，屈服强度为 294343MPa,基本属于热轧的低合金钢，其综合性能、焊接性及 加工工艺性能均优于普通碳素钢，且质量稳定，其使用温度在-40450范围内，16Mn 钢作为低温压力容器时，为改善低温性能，可以在正火处理后使用。16Mn 钢是在低碳钢 的基础上加入了少量合金，其加工性能与低碳钢相似，具有较好的塑性和焊接性。由于 加入了少量合金元素， 其强度增加， 淬硬倾向比低碳钢大， 所以在较低温度下或刚性大、 壁厚结构的焊接时，需要考虑采取预热措施，预防冷裂纹的产生，本设计

3、中板厚 62mm, 均预热 100150。 由过程设备设计单层圆筒厚度计算公式得其厚度为 54mm，加上钢板负偏差以及腐 蚀余量选择厚度为 62mm，可达到设计要求。 三，技术特性及要求：三，技术特性及要求： 3.1 技术特性： 高压氮气储罐材料16MnR,工作压力12.1MPa， 属于第三类压力容器， 设计压力13MPa， 工作温度-12.668，设计温度 70，腐蚀裕度 1.5mm，焊接接头系数 1.0，液压试 验压力 16.47MPa(卧放)，全容积 21.7m 3，充装系数 1.0，安全阀开启压力 13MPa 3.2 技术要求： 1) 设备的施工与验收应符合工程建设标准强制性条文中的相

4、关规定 2) 焊接采用电弧焊，焊条型号，低合金钢之间 E5016，碳钢间 E4303 3) 焊接接头的形式及尺寸按图要求，角焊缝的焊脚高度为较薄件的厚度，法兰的焊 接按相应的法兰标准规定，对接接头与角接接头需全焊透，接管焊缝成形表面均 应圆滑过渡，不得有裂纹、咬边、及棱角. 4) 壳体钢板按 GB6654-1996压力容器钢板及修改单中正火状态供货，且逐张进 行超声检测，质量标准应不低于 JB/T4730.3-2005 中规定的 II 级，壳体的 A 类 纵向焊接接头制备产品焊接试板，按容规第 25 条进行材料复验，坡口表面 进行 100磁粉检测，并符合 JB4730.4-2005 中规定的

5、I 级 5) 塔体直线度允差 25mm,安装垂直度允差为 25mm 6) 裙座螺栓孔中心圆直径允差以及任意两孔弦长允差均为 2mm 7) 壳体用钢板轧制，逐张进行-15夏比(V 型缺口)冲击试验（横向） ，三个试样冲 击平均值不得低于 20J，允许其中一个试样冲击功小于平均值，但不得小于 14J 8) 钢管应逐根按 JB/T4730.3-2005 中 I 级为合格 9) 裙座筒体与底封头的焊接接头必须采用全焊透连续焊，并进行磁粉检测，符合 JB/T4730.4-2005 中 I 级为合格 10) 设备压力试验合格后对全部焊缝按 JB/T4730.4-2005 进行磁粉检测， 符合 I 级为 合

6、格，复验焊缝总长的 20 11）热处理后，设备本体不得再行施焊 四，焊接工艺设计四，焊接工艺设计 4.1 4.1 焊缝编号及示意图焊缝编号及示意图 4.2 接管与壳体接管与壳体,封头的焊接（封头的焊接（1D,2D,3D） 由 GB150-1998钢制压力容器规定，接管，人孔，凸缘，补强圈等与壳体连的接头。 为 D 类焊缝。由此选择焊缝类型为 D 类焊缝。 金属牌号及规格：16MnR 4.2.1 焊接方法的选择 手工电弧焊的优点 焊接设备价格低。 可以焊接多种不同的金属，包括最常用的金属和合金。 在狭窄空间焊接的场合，采用手工电弧焊比较方便、实用。 对于同样的焊接设备，采用不同的电流设置，获得满足使用要求的焊缝。 适合各种位置的焊接。 与气体保护焊相比，不易受到风的影响。 对焊接金属的最大厚度没有限制 在大多数天气情况下都可以进行焊接。 手工电弧焊的缺点 不适合焊接厚度小于 1.5mm 的薄板。 负载率和总的熔敷效率一般比送丝焊接方法低，当焊条消耗完毕或需要更换焊条 时，焊接过程也暂时中断。 并非整根焊条都可以