1、課程設計說明書 題 目：2空氣儲罐的焊接工藝設計 專業年級： 姓 名： 學 號： 目 錄緒論第一章 壓縮空氣的特性第二章 設計參數的選擇第三章 容器的結構設計3.1圓筒厚度的設計3.2封頭厚度的計算3.3筒體和封頭的結構設計3.4接管的設計3.5鞍座選型和結構設計第四章 強度計算4.1水壓試驗應力校核4.2圓筒軸向彎矩計算4.3圓筒軸向應力計算及校核4.4切向剪應力的計算及校核4.5圓筒周向應力的計算和校核第五章 制造工藝 參考文獻心得體會 緒 論 課程設計是一個總結性教學環節，是培養學生綜合運用本門課程及有關選修課程的基本知識去解決某一設計任務的一次訓練。在整個教學計劃中，它也起著培養學生獨

2、立工作能力的重要作用。課程設計需要學生自己做出決策，即自己確定方案，選擇流程，查取資料，進行過程和設備計算，并要對自己的選擇做出論證和核算，經過反復的分析比較，擇優選定最理想的方案和合理的設計。所以，課程設計是培養學生獨立工作能力的有益實踐。通過課程設計,學生應該注重以下幾個能力的訓練和培養：1. 查閱資料，選用公式和搜集數據的能力；2. 樹立既考慮技術上的先進性與可行性，又考慮經濟上的合理性，并注意到操作時的勞動條件和環境保護的正確設計思想，在這種設計思想的指導下去分析和解決實際問題的能力；3. 迅速準確的進行工程計算的能力；4. 用簡潔的文字，清晰的圖表來表達自己設計思想的能力本次設計為壓

3、縮空氣儲罐，在十天的時間中，通過查閱相關數據及對國家標準的查找計算出合適的尺寸，設計出主體設備及相關配件，畫出裝備圖零件圖以及課程設計說明書。壓縮空氣儲罐的設計一般由筒體、封頭、法蘭、支座、接口管及人孔等組成。常、低壓化工設備通用零部件大都有標準，設計時可直接選用。各項設計參數都正確參考了行業使用標準或國家標準，這樣讓設計有章可循，并考慮到設計要求，合理地進行設計。第一章 壓縮空氣的特性中文名稱： 壓縮空氣主要成分： 氮氣、氧氣等。外觀與性狀：無色無味沸點()：192（101.3千帕）相對密度(水=1)： 0.9健康危害：無環境危害： 無燃燒危險： 無危險特性：高壓常溫儲存，高溫劇烈震動易爆。

4、特性總述：壓縮空氣，即被外力壓縮的空氣。它具有下列明顯的特點：清晰透明，輸送方便，沒有特殊的有害性能，沒有起火危險，不怕超負荷，能在許多不利環境下工作，空氣在地面上到處都有，取之不盡。來源：大氣中的空氣常壓為0.1Mpa，經過空氣壓縮機加壓后達到理想的壓力。作用或用途：壓縮空氣是僅次于電力的第二大動力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，其應用范圍遍及石油、化工、冶金、電力、機械、輕工、紡織、汽車制造、電子、食品、醫藥、生化、國防、科研等行業和部門。第二章 設計參數的選擇1、設計題目：壓縮空氣儲罐設計2、最高工作壓力：0.909MPa3、使用溫度：01004、工作介質：壓縮空氣5、全容積：26、設

5、計壓力： 1.07、公稱直徑：根據筒體全容積，粗定筒體公稱直徑為1200mm。8、焊接接頭系數：0.89、主要元件材料的選擇：根據GB150-19981表4-1，選用筒體、鞍座等材料為Q235-B，其許用應力;第三章 容器的結構設計3.1圓筒厚度的設計由于該容器儲存壓縮空氣，所以該容器的焊縫都要采用全焊透結構，需要對該儲罐進行局部探傷，所以取焊縫系數為=0.8圓筒材料Q235-B，設計壓力1.0Mpa,查NT-1，可得：計算厚度=6.3mm設計厚度=+C2=6.3+1=7.3mm 取整后取為d=8.0mm3.2封頭厚度的計算從受力和制作角度分析，球形封頭是最理想的結構形式。但其缺點是深度大、沖

6、壓較困難；而橢圓形封頭深度幣半徑小，易于沖壓成型，是目前低壓容器中用的較多的。故采用標準橢圓形封頭，各參數與筒體相同。查標準JB/T4746-20024中表1，得公稱直徑選用標準橢圓形封頭，根據橢圓形封頭計算公式： = KPcDi/(2t -0.5Pc) 取整后取為d=8.0mm3.3筒體和封頭的結構設計由封頭長短軸之比為2，即，得查標準4中表B.1 EHA和B.2 EHA表橢圓形封頭內表面積、容積，質量，見表3-1和圖3-1。取裝料系數為0.9，則即算得表3-1 封頭尺寸表公稱直徑DN mm總深度H mm內表面積A 容積 質量 Kg12003251.65520.25451063.4接管的設計

7、很據實際情況，開二個孔焊接接管，一個為進料孔，一個為出料孔，兩空參數相同。接管尺寸如下：Di=50mm, H=60mm, =8mm3.5鞍座選型和結構設計3.5.1鞍座選型該臥式容器采用雙鞍式支座，初步選用輕型鞍座。材料選用Q235-B。按鞍式支座標準JB1167-81表3-6 鞍座尺寸表公稱直徑Di鞍座長度L0鞍座高度H 鞍座質量m鞍座邊角 1200mm1080mm 200mm 40 1203.5.2鞍座的安裝位置根據2中6.1.1規定，應盡量使支座中心到封頭切線的距離A小于等于。即A=300mm 。鞍座的安裝位置如圖3-3所示：圖3-3 鞍座安裝位置 第四章 強度計算4.1水壓試驗應力校核

8、試驗壓力Pt=1.25Pc=1.25Mpa圓筒的薄膜應力為t=Pt(Di+)/2=119.67Mpa0.9s=169.2Mpa即，所以水壓試驗合格由于該空氣儲罐壁厚8mm，屬于薄壁，只需計算軸向和周向應力。4.2圓筒軸向彎矩計算圓筒的平均半徑為Ra=Di/2+d/2=604mm儲罐總質量m=筒體質量+封頭質量+空氣質量+接管質量=594.77kg支座反力F=mg/2=(594.779.81)/2=2971.35N4.2.1圓筒中間截面上的軸向彎矩根據2中式7-2，得：4.2.2鞍座平面上的軸向彎矩根據2中式7-3，得：筒體受剪力圖筒體受彎矩圖4.3圓筒軸向應力計算及校核4.3.1圓筒中間截面上

9、由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力最高點處：最低點處： 4.3.2由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力計算及校核鞍座平面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力，按下式計算：a).當圓筒在鞍座平面上或靠近鞍座處有加強圈或被封頭加強（即）時，軸向應力位于橫截面最高點處.取鞍座包角，查表7-1（JB/T4731-2005）得，.則b).在橫截面最低點處的軸向應力：4.3.3圓筒軸向應力校核 （5-3）查圖4-810得，,則滿足條件4.4切向剪應力的計算及校核4.4.1圓筒切向剪應力的計算根據2中式7-9計算，查2中表7-2，得： 4.4.2圓筒被封頭加強（）時，其最大剪應力根據2中式7-10，計算得： 4.4.3

10、切向剪應力的校核圓筒的切向剪應力不應超過設計溫度下材料許用應力的0.8倍，即。封頭的切向剪應力，應滿足而故圓筒滿足強度要求。根據2中式7-12 故封頭滿足強度要求4.5圓筒周向應力的計算和校核4.5.1在橫截面的最低點處： 其中（容器焊在支座上） 查2中表7-3知， 則4.5.2在鞍座邊角處由于 由于 查2中表7-3知，則 4.5.4周向應力校核故圓筒周向應力強度滿足要求。第五章 空氣儲罐制造工藝5.1 2m3 空氣儲罐制造工藝流程1、鋼板切割下料2、筒節卷制及封頭的沖壓成型3、筒節縱縫坡口制備卷制成形后，按圖樣規定的筒體名義直徑測量筒體實際周長，并劃二次線，除去余量后按焊接工藝的要求加工出V

11、形坡口4、筒節縱縫的焊接和熱處理筒節縱縫焊接方法按壁厚選擇單絲埋弧焊和焊條電弧焊，5、環縫坡口的制備6、環縫焊接 焊接方法：埋弧焊7、接管焊接8、焊后熱處理9、水壓試驗10、涂裝發運第6章 焊接工藝6.1、母材的化學成分及力學性能化學成分C/%Mn/%Si/%Cr/%Ni/%P/%S/%Q235-B3.00/0.0450.045力學性能s/MPab/MPa5/%/%AkvQ235-B235/2627（-30、0、30）6.2、低碳鋼的焊接性 選用Q235-B碳素鋼。 原因：壓力容器用碳素鋼一般是含S、P雜質少，塑性好，焊接性優異，抗冷脆性高，時效傾向小的鎮靜鋼。供應方便，價格低廉。6.3、低碳

12、鋼的焊接工藝要點低碳鋼焊接一般不需要采用特有的工藝措施，但若在寒冷冬季施焊時，焊接接頭冷卻速度較快，裂紋傾向增大，尤其焊接厚板角焊縫、厚板多層焊角焊縫或對接多層焊中第一道及最后一層，開裂傾向就更大。因此為避免裂紋的產生可采取如下措施：、如需要預熱，焊前要預熱，同時焊時保持層間溫度。、采用低氫焊接材料。、厚板單層角焊縫不得過小，表面缺陷的補焊應有正常焊縫尺寸，長度不得過短。、適當增加定位焊的截面和長度。定位焊時要加大焊接電流，降低焊速，必要時還要預熱。、焊接要連續，盡量避免中斷，尤其多層焊應盡量連續焊完最后一層。、焊后適當注意緩冷，一般不需要消除應力回火。6.4、焊接方法選擇及對應坡口形式一、筒

13、體縱縫與環縫焊接工藝1、 筒體縱縫的焊接（1） 焊前準備 1）焊接方法與焊接材料的選擇 根據筒體采用Q235-B，所以選擇埋弧焊和焊條電弧焊。焊接材料分別采用H08A焊絲和HJ430的焊劑、J422即E4303焊條 2）坡口型式 如圖所示，開帶鈍邊的V型坡口。留2mm間隙。 3）準備襯墊，為單面焊雙面成型做好準備。 4）清理坡口及邊緣的雜質，包括油銹水等。 5）采用焊條電弧焊進行定位焊。定位焊采用馬板的形式，在坡口內不能出現定位焊焊縫。（2）焊接工藝 1）打底層 采用焊條電弧焊反面不加襯墊,采用J422,3.2的焊條，如果采用連弧法，焊接電流選擇115-125A,如果采用斷弧法焊接電流選擇10

14、5-115A.運條方法采用鋸齒形。焊條在坡口兩側多做停留。運條頻率為每分鐘50-55次為最佳。2）蓋面層采用埋弧焊，可以采用500A的焊接電流，電弧電壓35-40V. 采用H08A焊絲和HJ430的焊劑。2 筒體環縫的焊接（1）焊前準備 1）將筒體縱縫焊接結束以后，將筒體與封頭接縫處開坡口，坡口型式如圖所示。 2）采用焊條電弧焊將筒體與封頭裝配并且定位焊，焊條采用J422,定位焊焊接在坡口背面。 3）清除坡口附近的雜質，包括油銹水等。（2）焊接過程 1）打底層 最佳方法是埋弧焊，也可以將筒體放置在轉臺上，焊縫置于平焊的位置，采用FAB法，即焊劑石棉襯墊法。特別注意安裝襯墊時，將雙面膠帶貼在焊縫

15、反面，在間隙內鋪設少量鐵粉，在焊接時生成熔渣，對熔池形成承托的作用。焊絲為H08A,焊絲直徑為4，焊劑是HJ430.鐵粉牌號是RR-2。焊接電流為400A,電弧電壓為34V.焊接速度是36m/h。2）蓋面層：采用埋弧焊，焊接電流與電弧電壓都可以增加。焊接電流增加到450A,電弧電壓34-36V,焊接速度為34.5 m/h.電源采用交流。焊條電弧焊：主要特點操作靈活；待焊接頭裝配要求低；可焊金屬材料廣；焊接生產率低；焊縫質量依賴性強（依賴于焊工的操作技能及現場發揮）。應用廣泛用于造船、鍋爐及壓力容器、機械制造、建筑結構、化工設備等制造維修行業中。適用于（上述行業中）各種金屬材料、各種厚度、各種結

16、構形狀的焊接。2、埋弧焊（自動焊）：主要特點焊接生產率高；焊縫質量好；焊接成本低；勞動條件好；難以在空間位置施焊；對焊件裝配質量要求高； 3、焊絲化學成分C/%Mn/%Si/%Cr/%Ni/%P/%S/%H08A0.100.300.550.030.200.300.030.03力學性能b/MPa0.2/MPa5/%Akv（0）H08A41055033022276.5、焊接、焊前的準備1、板材準備：領取符合國家標準的母材試板、鋼管、焊接氣體、焊絲等。2、焊前準備工具：手套、面罩、榔頭、鑿子、尖嘴鉗、三角鐵、銼刀、鋼刷，記錄筆和紙、計時器等。3、器材準備4、測量工具：坡口角度尺，焊縫測量尺等。5、板

17、材定位焊前有以下要求：1）坡口表面要求 坡口表面不得有裂紋、分層、夾雜等缺陷；2）施焊前 ，應清除坡口及母材兩側20mm范圍內的氧化物、油污、熔渣及其他有害雜質。3）板材定位錯邊量應符合相應規定。4）適當增加定位焊的截面和長度。定位焊時要加大焊接電流，降低焊速，必要時還要預熱。6、試焊記錄要求：記錄真實數據，內容要詳細、具體。、焊接記錄參考文獻1 GB150-1998 鋼制壓力容器2 JB/T 4731-2005 鋼制臥式壓力容器3 HG20580-1998 鋼制化工容器設計基礎規定4 JB/T4746-2002 鋼制壓力容器用封頭5 JB4712.1-2007 鞍式支座6 壓力容器設計手冊 董大勤 袁鳳隱心得體會歷時十天的課程設計即將結束了，從拿到題目到確定方案，選擇流程，查取資料，進行過程和設備計算，并要對自己的選擇做出論證和核算，經過反復的分析比較，擇優選定