柴油儲罐制作工藝

標準與規(guī)范課程設計《標準與規(guī)范》課程設計學院：機械工程學院班級:13焊接一班姓名：劉利指導教師：楊芙《標準與規(guī)范》課程設計考核表姓名劉利性別男學號A1352129時間2015.8.31~2015.11.6（下午13:30~16:30）課程設計內容：掌握使用焊接標準和規(guī)范制造壓力容器；掌握封頭和筒節(jié)制造工藝規(guī)程；采用CAD繪制產品裝配圖。指導教師評語：課程設計成績：指導教師簽字：年月日目錄1柴油儲罐結構分析 12壓力設計標準 23材料復查標準 43.1成分性能標準 44.1矯正標準 54.2表面清理 64.4下料

74.4.1加工余量包括切割余量、刨邊余量、收縮余量。 75筒節(jié)與封頭計算標準 85.1橢圓形封頭： 8（如圖4所示） 85.2封頭的制作規(guī)范： 9鋼板焊接時條件 95.3成型 96筒體卷制 106.1預彎 107裝配 118焊接過程 138.1坡口清潔度

148.2焊前準備

14PAGE19標準與規(guī)范課程設計1柴油儲罐結構分析圖1柴油儲罐結構圖由設計要求以及標準查詢設計柴油儲罐的結構圖如圖1所示，儲罐臥放,由圓柱形筒體及兩端的橢圓形封頭構成，具體結構包括法蘭等。設計母材為Q235-B，總長度為8750mm，筒體高2800mm,儲罐壁厚12mm,設計壓力為常壓，設計溫度為常溫。其中涉及到的標準如下HG/T20678-2000《襯里殼設計技術規(guī)定》HG20538-1994焊縫結構HG20594-1997法蘭SO80-1.6RFHG2060-97墊片20-1.0GB/T21584-95螺栓M12-Zn.DHG/T21584-95液位計GB/T41-2000螺母M12x55-Zn.DGB/T25198-2010對頭EHA2800x12JB2732-92按座B12800-SJB/T25198-2010《橢圓形封頭》的規(guī)定標準2壓力設計標準盛裝液化氣體的壓力容器設計儲存量，應符合下列規(guī)定及表介質為液化氣體(含液化石油氣)的固定式壓力容器設計儲存量，應按照下式計算：--儲存量，--裝量系數，一般取0.9，對容器容積經實際測定者，可取大于0.9，但不得大于0.95；--壓力容器的容積，m3；--設計溫度下的飽和液體密度，t/m3。表1常見介質的涉及壓力、腐蝕裕量、單位容積沖裝量介質設計壓力MPa罐體腐蝕裕量≥mm單位容積充裝量（t/m）液氧2.1620.52液氯1.6241.20液態(tài)二氧化硫0.9841.20丙稀2.1610.43丙烷1.7710.42石油液化氣50℃飽和蒸汽壓大于1.62MPa2.1610.42其余情況1.7710.42正丁烷0.7910.51異丁烷0.7910.49丁稀、異丁稀0.7910.50丁二稀0.7910.553材料復查標準3.1成分性能標準1)使用材料的成分標準,性能標準：母材Q235B，性能標準其化學成分如表3、力學性能如表4Q235B性能Q235B有一定的伸長率、強度，良好的韌性和鑄造性，易于沖壓和焊接，廣泛用于一般機械零件的制造。主要用于建筑、橋梁工程上質量要求較高的焊接結構件。Q235B由Q+數字+質量等級符號+脫氧方法符號組成。它的鋼號冠以“Q”，代表鋼材的屈服點，后面的數字表示屈服點數值，單位是MPa例如Q235表示屈服點（σs）為235MPa的碳素結構鋼。②必要時鋼號后面可標出表示質量等級和脫氧方法的符號。質量等級符號分別為A、B、C、D。脫氧方法符號：F表示沸騰鋼；b表有一定的伸長率、強度，良好的韌性和鑄造性，易于沖壓和焊接，廣泛用于一般機械零件的制造。主要用于建筑、橋梁工程上質量要求較高的焊接結構件。在國家標準GB700示半鎮(zhèn)靜鋼；Z表示鎮(zhèn)靜鋼；TZ表示特殊鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼可不標符號，即Z和TZ都可不標。沸騰鋼執(zhí)行標準：外部標準為：GB/T709-2006《熱軋鋼和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差》，內部標準為：GB/T3274-2007《碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋厚鋼板和鋼帶》。 設計壓力P≤1.6MPa；使用溫度為0～350℃；鋼板厚度>=20mmQ235B元素含量碳C：≤0.20%硅Si：≤0.35%錳Mn：0.3～0.7%硫S：≤0.045%磷P：≤0.045%鉻Cr：允許殘余含量≤0.30%鎳Ni：允許殘余含量≤0.30%銅Cu：允許殘余含量≤0.30%注：脫氧方法:F、b、Z表3Q235B化學成分鋼種化學成分CSiMnSF不大于0.30-0.70不大于不大于Q235B0.12-0.200.300.450.045表2Q235B力學性能鋼種力學性能屈服強度抗拉強度伸長率Q235BMPaKg/m㎡MPaKg/m㎡min23524375-46038-47264預處理GB/T8923-1998《涂裝前鋼材表面處理規(guī)范》4.1矯正標準鋼材在軋制、運輸、裝卸和堆放過程中，由于自重、支撐不當，或裝卸條件不良及其它原因，可能會產生彎曲、扭曲、波浪及表面不平等變形。當這些變形超過一定程度時，會給尺寸的度量、劃線、剪裁及其他加工帶來困難，而且會影響到成型零件的尺寸和幾何形狀的精度，從而影響到裝配、焊接和整個產品的質量。所以，劃線、下料前應予以矯正。因此，矯正有關標準規(guī)準。矯正方法：根據設計要求及鋼材的尺寸，對木材應采用整平機進行矯正，整平機按輥數分可分為5軸輥、七軸輥、九軸輥……二十一軸輥。按相對位置可分為平行式和不平行式，還有成對導向軸的整平機和單列成對導向輥整平機及矯正原理如圖2所示：圖2整平機矯正鋼板的原理1、2、3、4工作滾軸，5、7進料導向軸，6出料導向軸。當板料被送入上下軋輥之間時，1、2、4三軸輥組成一組，使板料向上彎曲，2、3、4三軸輥組成一組，使板料向下彎曲，鋼板經多次的超過屈服極限的拉伸彎曲，使原來緊的那些部位被拉伸，與原來松的部位相均衡，即所謂產生了塑性變形，達到矯正鋼板的目的。矯正后對于鋼板的局部不平度使用長度為1m平尺檢查。要求：在任意1㎡范圍內，當鋼板厚度大于14mm時，見習應小于等于1mm。對于已矯正好的鋼板，應根據規(guī)定的技術標準進行檢驗。矯正后鋼板允許翹曲度如表4所示表4矯正后鋼板允許翹曲度鋼板厚度（mm)3~56~89~1112以上允許翹曲度（mm/m)3.02.52.01.54.2表面清理型鋼彎曲矢高L/1000不應大于5.0。對于表面有劃痕的板材，在保證其最低厚度的前提下將劃痕打磨掉。由于鋼材表面的油污、銹蝕和氧化皮等都會影響產品的質量。因此，在進行材料劃線、下料之前必須先進行表面預處理。工業(yè)生產中常用的機械除銹法包括：風動或電動砂輪、鋼絲刷、噴丸、噴沙等。其中噴丸是目前工廠應用較多的大面積凈化方法之一。根據《涂裝前鋼材表面處理規(guī)范》GB/T8923-1998所示標準，除銹等級應選用Sa3：鋼板表面無可見的油脂，污垢，氧化皮，鐵銹和油漆圖層等附著物。該表面應顯示均勻，有金屬光澤。

4.3號料

根據圖紙上的圖樣或樣板在鋼板和型鋼上劃線的過程稱為號料。

號料時，要求把所有結構零件的真實形狀、加工要求、裝配用線、孔洞等均標記在鋼板上面，并用文字和符號注寫清楚。號料的質量直接影響下道工序的質量，必須十分認真?？傮w來看，劃線和號料大致可以分為以下三部分操作內容和步驟：放樣展開、制作樣桿樣板、在鋼材上進行號料。號料尺寸公差是反映整個劃線工序的最終允許公差，根據GB/T9019-2001，壓力容器公稱直徑標準的規(guī)定，長x寬及其他外廓尺寸線為±1mm,超過一米的為L/1000,但不超過3mm;中心線、基準線為±0.5mm;長方形或正方形，其對角線L1-L2之差≤2mm。應注意的是，放樣展開最后獲得的尺寸是零件的設計尺寸或者說是零件加工后應得的尺寸，而樣板是用來號料的，其外部尺寸應該是零件加工前胚料尺寸，這兩者是不一樣的。零件的胚料尺寸是有零件展開尺寸、工藝余量和加工余量三部分組成。

4.4下料

4.4.1加工余量包括切割余量、刨邊余量、收縮余量。本實驗中Q235B板厚12mm。焊縫橫向收縮余量為1.5-1.6mm,縱縫收縮余量為0.2-0.35mm。加工余量主要包括切割余量，邊緣加工余量，氣割時會產生一定寬度的焊縫，但是當沿外側切割時可不考慮工藝余量，切割后尚需進行邊緣機械加工，留3mm的加工余量。4.4.2零件標識號料后標示工程號、零件編號、加工符號、孔的位置等，便于切割及后續(xù)工序工作，避免造成混亂。4.4.3標記移植鋼種、厚度、爐批號等移植到下料配套裝和余料上。由于整個下弦桿板厚不一，有的需要坡口，有的薄板不需要開坡口，并有些地方要求全焊透，所以下料時不同。4.4.4切割主要方法有：機械剪裁、氣體火焰切割和等離子弧切割等。由于氣割設備簡單、使用靈活方便；切割速度快、生產效率高；成本低，使用范圍廣。因此采用氣割下料，如圖3所示。圖3氣體切割機選用CG1-30小車式半自動切割機5筒節(jié)與封頭計算標準由于筒體尺寸比較小，且設計壓力比較?。ǔ?，故可采用臥式圓筒形容器，方形和矩形容器大多在很小設計體積時采用，因其承壓能力較小且使用材料較多；而球形容器雖承壓能力強且節(jié)省材料，但制造較難且安裝內件不方便，立式圓筒形容器承受自然原因引起的應力破壞較弱，故選用圓筒形臥式容器。采用標準橢圓形封頭最為合理。橢圓形封頭的型號及尺寸按JB/T4737《橢圓形封頭》的規(guī)定標準橢圓形封頭的長短比為2.封頭與筒體一樣外Q235B。5.1橢圓形封頭：（如圖4所示）圖4橢圓形封頭Dо=1.19（Di+2S）+2h+σDо為橢圓形封頭展開直徑Di為封頭內徑s為板厚h為直邊高度σ為余量（包括切割余量、刨邊余量、收縮余量）Dо=1.19（Di+2S）+2h+σ即Dо=1.19（2800+2x12)+2x40+20=3460.56下料用Q235b鋼板進行冷壓制作，需要采用壓力機，需要上模具和下模具。將管胚放入外模中，上下模合后，在推桿的推動下，管胚沿內模和外模預留的間隙運動而完成成型過程。其中在選料時要加厚1.2毫米，因為外弧處處于拉伸狀態(tài)，沒有其他部位多余的金屬進行補償，沖壓封頭后，邊緣不整齊，需要二次切割，弧邊處的壁厚約減少10%左右。因此下料前要預留切割余量。5.2封頭的制作規(guī)范鋼板焊接時條件先用焊條電弧焊進行點固焊，焊條用E5015、焊條直徑4.0mm、焊接電流I=kd=40x4=160A。焊點可在鋼板焊道上均勻分布，每隔一米焊大約300mm長的焊縫。節(jié)下來要用埋弧焊把鋼板拼接完整。封頭拼接完成進行X涉嫌探傷，按JB4730-94標準，Ⅲ級合格。由拼接標準：公稱直徑Dg不大于1800mm時，拼接焊縫不多于2條；公稱直徑Dg大于1800mm時，拼接焊縫不多于3條；每一筒體的縱向焊縫中心線間的弧長應不小于300mm。相鄰筒體的縱向焊縫間互相錯開，并且兩焊縫中心間的弧長不應小于100mm。因此，三條拼接焊縫。5.3成型成型溫度：冷壓，熱壓溫壓，熱壓。

成型溫度選擇：當鋼板厚度低于圓筒內徑的2.5%（需要的壓力較大）時，冷卷后通常進行退火處理，以消除冷加工硬化現象。板厚為12小于圓內徑2.5%x2800=70mm，所以冷卷后要進行退火處理。溫度為室溫，壓制后有回彈，選用模具是應考慮。溫壓：經過正火，正火加回火，調質處理的鋼材，宜采用回火溫度一下的溫成型或冷成型。本產品易采用沖壓成型，沖壓過程中彎曲較大的部位會產生收縮，6筒體卷制筒體卷制的工序一般為預彎—對中—卷圓—矯圓6.1預彎在三輥卷板機卷制時，鋼板兩端一般應預彎。預彎在壓力機上進行，應采用專用的預彎模具壓制，預彎長度應大于三輥卷板機兩個下輥中心距尺寸的二分之一，在預彎內，預彎圓弧與檢查樣板間隙h<=1.0mm.如圖5所示。圖5預彎圓弧與檢查樣板間隙L:展開長度：封頭內徑s:板厚δ：余量=3.14×（2800+12）+20=8849.68mm對中當鋼板彎好之后，即可將鋼板放入卷板機上下輥之間，進行輥卷，但首先注意將鋼板放正，也就是對中，其目的是工件的母線要與輥子軸線平行，以防止產生扭斜。對中常用方法有：四輥機對中，傾斜進料對中，按輥中槽對中。本設計選用三輥機對中即可。卷圓鋼板對中以后，就可以調上下輥壓住鋼板并使之機床進行滾卷，每滾卷一次行程便適當向下調上輥以卷就可以將鋼板彎曲成所需要的曲率。矯圓圓筒應封閉表面工件，當進行點裝和縱縫焊接之后，一般還要進行一次校圓。校圓多是在原卷板機上進行。校圓大致有以下三個步驟：

1）工件放入卷板機上輥之后，首先是根據經驗或計算將輥調到所需要的最大矯正曲率位置，進行加載。使工件在矯正曲率下，多次滾卷并著重與焊縫區(qū)的滾卷，使整圈曲率均勻一致，并經測量，直至合乎要求為止。逐漸卸除載荷，并使工件在逐漸減少的載荷下多次滾卷。注意：內筒矯圓前，先要將縱縫加強高磨平，并用，砂輪磨光到內筒圓弧度相平齊，然后到卷板機上進行矯圓。接管和法蘭接管和法蘭作用是連接或供人進入容器內部的，是容器的主要組成部分。接管和殼體之間的焊接接頭一般為角接接頭或T形接頭，但對于連接二者之間的焊縫，如果是殼體上開坡口是，則稱為對接焊縫，殼體上不開坡口時稱為角接焊縫。根據HG/T21517-2005《回轉蓋帶頸平焊法蘭人孔》，查表，選用凹凸面的法蘭，其明細尺寸如表5所示表5法蘭尺寸明細欄密封面形式凹凸面MFRD730b143D030公稱壓力PNMPa2.5D1660B248螺柱數量20公稱直徑500H2280A405螺母數量40Dwxs530x12H2123B200螺柱尺寸M33x2x170d506b44L300總質量Kg3027裝配7.1組對在輥輪架上組焊上下封頭——筒節(jié)——筒節(jié)和封頭組焊——筒節(jié)之間的組焊——裙座與下封頭組焊——分段殼體組焊縱縫組對：組對時坡口間隙、錯標量、棱角等應符合規(guī)定。如表6所示表6組對時坡口間隙、錯標量、棱角項目殼體Фxδs樣板弦長不小于300mmm(直尺）錯邊量縱縫<=1mm環(huán)縫δs<10mm,錯邊量<=1/5δsδs>=100mm-300mm,錯邊量<=2mmδs>30mm,錯邊量<=2.5mm楞角（焊前/焊后）焊前<=1/10δs,焊后<=1+1/10δs，且不大于2.5mm端面不平度<=1%Di,且<=2mm圓度<=1%Di,且<=2mm相鄰筒節(jié)周長偏差<=1%Di,且<=25mm殼體直線度（計入封頭、裙座等）除圖紙另有規(guī)定外，殼體直線度允差應大于殼體長度的1%，當直立容器殼體長度L超過15m時，其殼體長度允差應不大于0.5L/1000+8mm直線度（分段交貨的容器）除圖紙另有規(guī)定外，任意3m內的筒體直線度允差為3m,當筒體長度L<15m時，直線度應允為L/1000mm,筒體長度L>15m時，直線度允差為0.5L/1000+8mm組對時嚴格控制錯邊，間隙，并保持錯邊，間隙均勻一致。組對封頭時，保證瓜瓣下口平齊，控制理論拱高，組對間隙均勻2~3mm.筒體環(huán)縫組對：組對時，縱縫布置按排位板所給出的方位，坡口間隙、錯變量、菱角度等應符合規(guī)定。具體如表7所示：表7坡口間隙、錯變量、菱角度殼體項目Фxδs樣板弦長>=1/6Di,且不小于300mm錯邊量縱縫<=1mm環(huán)縫δs<10mm，錯邊量《=1/5δsδs>=10-30mmδs>30mm,錯邊量<=2.5mm楞角（焊前/焊后）焊前<=1/10δs,焊后<=1.5+1/10δs,且不大于3mm端面不平度<=1%Di,且<=2mm圓度<=1%Di,且<=25（卷制管<=1%Di,且<=5mm相鄰筒節(jié)周長偏差<=6mm組對時，盡量少用工卡具，確需點焊碼鐵等工具時，應盡量避免機械損傷。組對前須找正筒節(jié)圓度，對剛性較差的筒節(jié)，盡量采用專用撐圓組對夾具，并測量端口周長，根據周長進行修復，調整。用焊接方法制造的壓力容器，其焊接接頭系數應按JB4732標準設計時，焊接接頭系數取1.0.8焊接過程焊縫坡口設計及規(guī)范坡口形式如圖6所示由板厚及板材決定的焊縫形狀及尺寸如表8中所示表8焊縫形狀及尺寸母材厚度t坡口/接頭種類基本符號橫斷面示意圖尺寸適用的焊接方法焊縫示意圖坡口角α或坡口面角β間隙b鈍邊c坡口深度h3<t≤10V形坡口V40°≤α≤60°

≤4≤2—3111131418<t≤126°≤α≤8°

—52圖6焊接坡口形式8.1坡口清潔度

嚴禁在接頭間隙中填塞焊條頭、鐵塊等雜物。

施焊前，焊工應檢查焊接部位的組裝和表面清理的質量，如不符合要求，應修磨補焊合格后方能施焊。坡口組裝間隙超過允許偏差規(guī)定時，可在坡口單側或兩側堆焊、修磨使其符合要求，但當坡口組裝間隙超過較薄板厚度2倍或大于20mm

時，不應用堆焊方法增加構件長度和減小組裝間隙；

焊接坡口可用火焰切割或機械方法加工。缺棱為1～3mm時，應修磨平整；缺棱超過3mm時，應用直徑不超過3.2mm的低氫型焊條補焊，并修磨平整。當采用機械方法加工坡口時，加工表面不應有臺階；

8.2焊前準備

施焊前檢查焊縫及鄰近20～50mm區(qū)域內是否存在影響焊接質量的缺陷存在，對存在的缺陷應通過補焊修磨等方法進行去除，確保焊接質量。

施焊前在焊縫及鄰近20～50mm區(qū)域用丙酮或酒精等易揮發(fā)性溶劑清洗，以去除其表面油脂，污漬、標記、氧化皮的其它雜質。

檢查焊機電路接線是否正常，接地是否良好。

4.3焊接過程

點固焊：使用焊條電弧焊將工件點焊連接，焊條使用E5015，直徑Φ5，焊接電流150A。每間隔300mm之間一個點固焊，一般點固焊長度為50mm。

填充焊：采用埋弧自動焊

完成填充，焊絲選用H10Mn2，焊劑選用HJ402-H08A。焊絲直徑Φ3.2，焊接電流350～370（A），焊接電壓32～3（V），焊接速度28～30（m/h）。圖7處理間隙條整方式示意圖表9間隙不均勻的調整方法焊接方法焊接材料及規(guī)格電源種類焊接電流/A焊接速度/V焊接速度/(cm/min)手工電弧焊埋弧焊E5015/Ф5H10Mn2/Ф3.2交流交流150350-37032-3828-30表9為處理間隙不均勻的常用方法。當下部或水平位置間隙合適而上部間隙大時，可在間隙適合處先點焊一點，然后利用吊車使上部間隙縮小，如圖7所示；當中部間隙合適而下部間隙大時，可在間隙合適處先點焊一點，然后用吊車使下部間隙縮小，上部間隙自然擴大，如圖7所示。

4.3.1焊縫的焊接

經上述措施調整，各焊縫點焊之后?？蛇M行懸臂式焊接操作機，埋弧自動焊完成焊接。焊接參數如表6所示。8.3焊后矯正

8對于對接接頭、T形接頭和十字接頭坡口焊接，在工件放置條件允許或易于翻身的情況下，宜采用雙面坡口對稱順序焊接；對于有對稱截面的構件，宜采用對稱于