4.50m3 氮气缓冲罐焊接工艺设计毕业论文

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1、目录摘要I1.绪论12.氮气缓冲罐结构设计22.1设计条件22.2设计文件2 2.2.1设计压力2 2.2.2设计温度4 2.2.3介质性质42.2.4材料的选择5 2.2.5焊接接头系数92.3零部件的设计11 2.3.1筒体设计11 2.3.2封头的设计132.3.3开孔补强142.3.4法兰152.3.5人孔172.3.6支座192.3.7吊耳212.4设计小结223氮气缓冲罐的制造工艺设计.23 3.1氮气缓冲罐制造工艺流程图23 3.2筒节的制造工艺24 3.2.1备料24 3.2.2焊接坡口加工243.2.3筒节卷制成形24 3.2.4组焊纵缝253.3封头的制造工艺25 3.3.

2、1备料25 3.3.2封头的压制成形253.3.3焊接破口的加工26 2.3.4组焊环缝263.4外观、无损检测263.5水压试验273.6表面处理、油漆包装274.焊接工艺部分284.1 的焊接性分析284.2焊接工艺制定294.2.1焊接方法的选择294.2.2焊接材料的选择294.2.3焊接工艺参数的确定304.3焊接工艺试验304.3.1试验304.3.2试验结果分析304.3.3无损检验30总结31参考文献32致谢33附录1附录21绪论随着全球经济一体化的发展和我国即将加入世界贸易组织，我国必须大力增加化工储备资源，以减少国际动荡对我国经济的影响。由于国家战略储备的需要，一些先进，高

3、效的焊接设备和工艺的采用，我国将发展各型缓冲罐，来增加安全性能。正是由于这些先进、高效的焊接设备和工艺的采用，使氮气缓冲罐制造技术有了很大的提高和发展，由于一些先进的焊接，高效的焊接设备和工艺的采用，使氮气缓冲罐焊接制造技术有了较大的发展和提高，焊条电弧焊的比例逐渐减少，埋弧自动焊，氩弧焊，二氧化碳气体保护焊 ，混合气体保护焊 ，等离子焊，真空电子束焊等先进技术以大量应用。我国氮气缓冲罐焊接技术的现状：传统的焊条电弧焊由于焊接施工投入人员多，劳动强度大效率底，工期长等缺陷逐渐被机械化，自动化程度高的焊接方法代替。特别在立式缓冲罐中应用二氧化碳气体保护自动立焊和埋弧自动横焊技术进行焊接施工是一种

4、先进的焊接技术 。近年来我国有研究出NBC逆变式焊接电源，进一步提高弧焊特性。随着我国容焊用焊丝和焊剂生产工艺的改进，埋弧焊也越来越多的应用于现场焊接施工中。2.氮气缓冲罐结构设计2.1设计条件。该容器用于室内；工作压力为：2MPa；工作温度为：常温；承装介质为：氮气；设计使用寿命20年。2.2设计文件压力容器的设计文件包括强度计算、结构设计、施工图和零件图制作。必要时还应包括安装、使用说明书、应力分析报告等。制造工艺设计的其主要内容包括：筒体和封头、接管、法兰等零件的制作工艺流程；整体装配工艺；筒体和封头纵环缝焊接工艺设计；接管与法兰焊接工艺设计；按管与筒体、封头焊接工艺设计。2.2.1设计

5、压力由设计条件可知氮气缓冲罐的工作压力P0=2MPa，根据P0、缓冲罐的类型及表2.1确定设计压力。根据使用条件，系统中装有安全阀，所以设计压力为：Pc=1.10P0=21.10=2.2MPa，最终设计压力取为Pc=2.2Mpa。表2.1 设计压力的选取1类型设计压力内压容器无安全泄放装置1.0-1.10倍的工作压力装有安全阀不低于(等于或梢大于）安全阀开启压力(安全阀开启压力取1.05-1.10倍工作压力)装有爆破片取爆破片设计压力加制造范围上限出口管线上装有安全阀低于安全阀的开启压力加上流体从容器流至安全阀处的压力降容器位于泵进口侧，且无安全泄放装置时取无安全泄放装置时的设计压力，且以0.

6、1MPa外压进行校核容器位于泵出口侧。且无安全泄放装置时取下列3者取大值:泵的正常入口压力加1.2倍泵的正常工作扬程泵的最大入口压力加泵的正常工作扬程泵的正常人口压力加关闭扬程（即泵出口全关闭时的扬程）容器位于压缩机进口侧，且无安全泄放装置时取无安全泄放装置时的设计压力，且以0.1MPa，外压进行校核 表2.1续容器位于压缩机出口侧，且无安全泄放装置时取压缩机出口压力真空容器无夹套真空容器有安全泄放装置设计压力取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa 两者中的小值无安全泄放装置设计压力取0.1MPa夹套内为内压的带夹套真空容器容器(真空)没计外压力按无夹套真空容器规定选取夹套(内压)没计内压力

7、按内压容器规定选取夹套内为真空的带夹套真空容器容器(内压)没计内压力按内压容器规定选取夹套真空)设计外压力按无夹套真空容器规定选取外压容器一 般设计外压力取不小于在正常工作情况下可能产生的最大内外压力差在规定的允装系数范围内，常温下盛装液化石油气或混合液化石油气（指丙烯与丙烷或丙烯、丙烷与丁烯等的混合物）的容器介质50C的饱和蒸气压力低于异丁烷50C的饱和蒸气压力时(如丁烷、丁烯、丁二烯)0.79Mpa介质50的饱和蒸气压力高于异丁烷50C的饱和蒸气压力时(如液态丙烷)1.77Mpa介质50C的饱和蒸气压力高于内烷50C的饱和蒸气压力时(如液态丙烯)2.16Mpa两侧受压的压力容器元件一般应以

8、两侧的设计压力分别作为该元件的设计压力。当有可靠措施确保两侧同时受压时，可取两侧最大庄力差作为设计压力注：容器的计算外压力应为设计外压力加上夹套内的设计内压力，且必须校核在夹套试验压力外压)下的稳定性。 容器的计算内压力应为设计内压力加0.1Mpa，且必须校核在夹套试验压力(外压)下的稳定性。对盛装液化石油气的压力容器，如设训单位能根据其安装地区的最高气温条件(不是极端气温值)提供可靠的设计温度时，则可按介质在该设计温度卜的饱和蒸气压来确定工作压力及设计压力，但必须事先经过设计单位总技术负责人批准，并报送省级主管部门和同级劳动部门锅炉压力容器安全监察机构备案。 对容积大于或等于100的盛装液化

9、石油气储存类压力容器，可由设计确定设计温度(但不得低于40C)，并根据与设计混度对应的介质饱和蒸气压确定设计压力。 规定的充坡系数一般取0.9,容积经实际测定者可取大于0. 9 ,但不得大0.95。氮气缓冲罐类型为内压容器且装有安全阀，从上表可知设计压力不低于(等于或梢大于）安全阀开启压力(安全阀开启压力取1.05-1.10倍工作压力)，即设计压力取2.3Mpa2.2.2设计温度设计温度指容器在正常下作过程中，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度(沿元件金属截面厚度的温度平均值)，即铭牌上的设计温度，用t表示。该氮气缓冲罐的工作温度为常温，根据工作温度选取设计温度，见表2.2。表2.2

10、 设计温度的选取1介质工作温度T设计温度T20C介质最低工作温度介质工作温度减010C20CT15C介质最低工作温度介质工作温度减510CT15C介质最高工作温度介质工作温度加1530C注：当最高（低）工作温度不明确时，按表中的规定确定。该缓冲罐已知条件中工作温度没有明确最高工作温度，按表2.3，应按II进行选择，所以设计温度应为25+1530=4055，这儿我们选中间值，确定设计温度为50。2.2.3介质性质压力容器的内部总是有一定量呈气态或液态或气液混合的介质，而这些介质的性质成为压力容器设计需要考虑的重要因素之一。认识和了解介质的性质，对合理的选用材料、保证容器的安全可靠性是十分重要的。

11、1. 物理性质 氮气在常况下是一种无色无味无嗅的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%。2.腐蚀性4介质的腐蚀性是压力容器设计要考虑的重要因素。在役压力容器的破坏，在很多情况下是由于腐蚀后在其他因素的作用下发生的。因此，了解腐蚀的类型、机理和腐蚀的方法是很有必要的。3.毒性5 介质为氮气，因此无毒。4.易燃易爆性5 介质的成分为氮气，因此易燃易爆性无。2.2.4材料的选择压力容器用材料的质量及规格，应符合相应的国家标准、行业标准的规定。压力容器材料的生产经国家安全监察机构认可批准。压力容器选材除应考虑力学性能和弯曲性能外，还应考虑与介质的相容性。压力容器专用钢材的磷含量（熔炼分析，下同

12、）不应大于0.030%，硫含量不应大于0.020%。压力容器常用材料Q235B、20R、16MnR、15CrMoR、0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti钢的常温力学性能（表2.3、表2.4、表2.5）表2.3 碳素钢的常温力学性能2钢号标准截面尺寸/mm/MPa/MPa/%Akv/JQ235B热轧4413003799(10)GB/T700-88375-4602252527（20）20RGB6654-966-16400-5202452516-3623536-6022560-100390-51020524表2.4 低合金钢常温力学性能2钢种技术标准规格/mm拉伸试验冲击试验冷弯试验硬度HB抗拉强

13、度/MPa屈服强度/MPa伸长率/%温度/CAkv(z横向)/Jb=2a18016MnRGB6654-966-16510-64034521031d=2a16-36490-620325d=3a36-60470-60030560-100460-59028520100-120450-58027515CrMoRGB6654-966-60450-590295192031d=3a60-10027518表2.5 不锈钢的力学性能2钢号项目热处理制度/%0Cr18Ni91080-1130水冷49019645601080-1130水冷539-696221-40251-7166.5-77.50Cr18Ni9Ti常

14、温力学性能1100-1150水冷53919645501100水冷540-706201-38248.8-6959.5-81 钢的高温力学性能在不同温度下的许用应力见（表2.6、表2.7、表2.8）表2.6 碳素钢高温力学性能3钢号标准公称厚度mm在下列温度（）下的许用应力，MPa注20100150200250300350400Q235BGB9123-4113113113105948677-GB32744.5-16113113113105948677-16-4011311310799918375-20RGB66546-16133132123110101928616-3613312611610495

15、867936-6013311911010192837760-10012811010392847771钢号标准公称厚度mm在下列温度（）下的许用应力，MPa注425450475500525550575600Q235BGB9123-4-GB32744.5-16-16-40-20RGB66546-16836141-16-36786141-36-60756141-60-100686141-表2.7 低合金钢高温力学性能3钢号锻件标准公称厚度mm在下列温度（）下的许用应力，MPa注2010015020025030035040016MnRGB66546-16170170170170156144134125

16、16-3616316316315914713412511936-6015715715715013812511610915CrMoRGB66546-6022015615015015013412511860-100275110110钢号锻件标准公称厚度mm在下列温度（）下的许用应力，MPa注42545047550052555057560016MnRGB66546-16936643-16-36936673-36-60936643-15CrMoRGB66546-60115112110888573-60-100104104103885837-表2.8 不锈钢高温力学性能3钢号标准公称厚度mm在下列温度（

17、）下的许用应力，MPa注201001502002503003504004254500Cr18Ni9JB47282001371371371301221141111071051032）137114103969085827978760Cr18Ni9TiJB47282001371371371301221141111081061052）表2.8（续）13711410396908582807978钢号标准公称厚度mm在下列温度（）下的许用应力，MPa注4755005255505756006256506757000Cr18Ni9JB472820010110089917964524232272）7574737

18、16762524232270Cr18Ni9TiJB4728200104103101835844332518132）77767574584433251813钢的腐蚀数据（表2.9、表2.10、表2.11）表2.9碳素钢腐蚀数据4介质浓度%温度，25 50 80 100N2湿0-100 表2.10 低合金钢腐蚀数据4介质浓度%温度，25 50 80 100N2湿0-100 表2.11 奥氏体不锈钢腐蚀数据4介质浓度%温度，25 50 80 100N2湿0-100 注：耐腐蚀性金属的耐蚀性等级符号 腐浊率，毫米/年优良-0.05良好-0.05-0.5可用，但腐蚀较重-0.5-1.5不适用，腐蚀严重-

19、1.5综合上述的表格数据比较分析可知，上述三种常用的压力容器用钢在力学性能方面均能满足要求，但是因介质具有一定的腐蚀性，在设计时应留有一定的腐蚀裕量，该容器的设计寿命为20年，上述三种钢的腐蚀裕量分别为：1.碳素钢：C21mm； 2.低合金钢：C21mm； 3.不锈钢：C21mm.出于减小容器体重、经济性、便于运输和降低制造强度等角度考虑，选用16MnR。2.2.5焊接接头系数1.压力容器分类6 压力容器的介质分为以下两组：第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。第二组介质，除第一组以外的介质。由2.2.3分析可知该分离器介质为第一组介质。图2.1 压力容器类别

20、划分图第二组介质62.焊缝探伤比例和等级 1)无损检测的基本比例要求6 压力容器对接接头的无损检测比例一般分为全部(100%)和局部(大于或者等于20%)两种。碳钢和低合金钢制低温容器，局部无损检测的比例应当大于或者等于50%。2)无损检测的可实现性该氮气缓冲罐的容积大约50m3。该分离器的内径Di与高度的比较见表2.12，最终我们选择内径Di=2800mm。表2.12缓冲罐内经的选择内径Di（mm）270028002900封头容积（m3）2.80553.11983.4567筒节高度（m）7.7567.116.526注：JB/T 47462002（附录B）按容规，该直径下的容器应设计人孔装置。

21、由以上两点，可以实现纵环缝的双面焊。由于有人孔装置，也可以实现100%RT探伤。在焊缝区，由丁焊接时可能产生气孔、夹渣、未焊透、咬边、裂纹等缺陷;同时，焊接热影响区往往形成粗大晶粒区而使强度或塑性下降;由于结构的刚性约束，也往往造成较大的焊接内应力。因此，容器上的焊缝区是强度较弱的地方，为了表示焊缝区材料强度被削弱的程度，引进了焊接接头系数。焊接接头系数是以焊缝强度与母材强度之比值表示的。它与焊缝位置、焊接方法以及检验要求等因素有关。GB150中规定的焊缝系数选取原则如下1。双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊缝。100%无损检测 =1.00局部无损检测 =0.85不作无损检测 =0.70单面焊

22、的对接焊缝，沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板。100%无损检测 =0.90局部无损检测 =0.80单面焊的环向对接焊缝(无垫板)。局部无损检测 =0.70不作无损检测 =0.60=0.60这个系数仅适用于厚度不超过16mm,直径不超过600mm。的壳体环向焊缝。有关焊缝开设的位置、坡口形式、焊接方法以及检验等可参照国家有关规定。容器的设计直径取为2800mm，且在筒体设置有人孔能够实现100%RT检测。综合上述分析焊缝系数为=1.002.3零部件的设计2.3.1筒体设计筒体板材的厚度。容器圆筒的厚度关系如图2.2所示。最小厚度包括C1+C2+C2计算厚度+C1设计厚度圆整名义厚度取大者其中：

23、计算厚度，mm； 设计厚度,mm；n名义厚度,mm； e有效厚度,mm； C1钢板或钢管厚度负偏差,mm； C2腐蚀裕量,mm下料厚度C1+C2C1C2圆整加工减薄量（制造商考虑）容器圆筒的厚度关系图2.2 容器圆筒的厚度关系11）计算厚度3计算厚度指的是按公式计算得到的厚度设计温度下圆筒的计算厚度按式（2.1）计算，公式的适用范围为Pc0.4. （2.1）式中 Pc计算压力；根据2.2.1分析，取Pc=2.2MPa ;Di圆筒或球壳的内直径；根据2.2分析，取Di=2800mm;设计温度下圆筒或球壳材料的许用应力；根据表2.8，得25=163MPa ;焊接接头系数;根据2.2.5分析，=1.

24、0因此：=19.024mm2）设计厚度1设计厚度是指计算厚度与腐蚀裕量之和按下式计算：d=+C2 （2.2）其中腐蚀裕量C2由2.2.4可知：C2=1.5mm因此设计厚度：d=+C2=19.024+1.5=20.524mm3）名义厚度1名义厚度指计算厚度加上钢材厚度负偏差向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度，按式（2.4）计算： n=+C1+C2 （2.3）其中 名义厚度；计算厚度；由2.2.6中可知=19.024mm;C1厚度负偏差值；由表2.16可知C1取0.8mm；C2腐蚀裕量；由2.12可知C2为1.5mm表2.13 钢板厚度负偏差C1值/mm1钢板厚度2.02.22.5

25、2.8-3.03.2-3.53.8-4.04.5-5.5负偏差C10.180.190.200.220.250.30.5钢板厚度6-78-2526-3032-3436-4042-5052-60负偏差C10.60.80.91.01.11.21.3因此：n=+C1+C2 =19.024+0.8+1.5=21.324mm表2.14 钢板的常用厚度72、3、4、（5）、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、30、32、34、36、38、40、42、46、50、55、60、65、70、75、80、85、90、100、105、110由表2.14可知，圆整为22mm，筒节高度及内径见表

26、2.12。2.3.2封头的设计常用的管法类型有板式平焊法兰、带颈平焊法封头类型选择椭圆形封头的特点1：椭圆形封头的应力情况不如半球形封头，但比其他形式的封头要好。从薄膜应力来分析，沿经线各点的应力是变化的，顶点处应力最大，在赤道上出现周向压应力。当Di/(2hi)=2, K=1时，即是标准椭圆形封头。此时，椭圆形封头可以达到与筒体等强度，这是标准椭圆形封头被广泛采用的原因之一。工程上一般采用JB/T4737或其他标准封头，如图2.3所示，这些封头由半个椭球和具有一定高度的阅筒形壳体组成，此圆筒形壳体高度一般称为直边高度。设置直边的目的是为了避免在封头和圆筒形壳体相交的这一结构不连续处出现焊缝，

27、从而避免焊缝边缘应力的问题。a) EHA型 b) EHB型图2.3 椭圆形封头及尺寸在制造的难易程度方面，由于椭圆形封头的深度较浅，压制成形要比球形封头容易，是目前国内外广泛采用的中低压容器的封头形式。椭圆形封头的计算厚度1椭圆形封头的计算厚度按式（2.4）计算： （2.4）其中 ，即18.959mm椭圆形封头的名义厚度1椭圆形封头（EHA）的名义厚度指计算厚度加上钢材厚度负偏差向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度，按式（2.5）计算n=+C1+C2 （2.5）其中 名义厚度；计算厚度；由2.2.3中可知=18.959mm;C1厚度负偏差值；由表2.14可知C1为0.8mm；C2

28、腐蚀裕量；由2.2.4可知C2为1.5mmn=+C1+C2 =18.959+0.8+1.5=21.259mm由表2.15可知，圆整为n=22mm。表2.15 封头成形厚度减薄率8公称直径DN，mm钢材厚度n，mm厚度减薄率，%DHA和DHB型EHA和EHB型2000DN30006n12131512n20121320n34121334n601112加工减薄量由上表2.15可知厚度减薄率为14%，即厚度减薄量为3.08mm。除去加工减薄量后板厚为21.92mm大于计算名义厚度=21.259mm因此封头的名义厚度取n=24mm。2.3.3开孔补强11.判断壳体开孔是否需要补强的条件，当同时满足下述要

29、求时，可不另行补强：a） 设计压力小于或等于2.5Mpa；b） 两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍；c） 接管公称外径小于或等于89mm；d） 接管最小壁厚满足表2-16要求。 表2-16 mm接管公称外径253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.0注1 钢材的标准抗拉强度下限值b540Mpa时，接管与壳体的连接宜采用全焊透的结构形式。2 接管的腐蚀裕量为1mm。2.筒体或封头开孔要求1当其内径Di1500 mm时，开孔最大直径dDi,且d520mm；当其内径Di1500 mm时，开孔最大直径DDi，且d1000mm；3.开孔尺寸及补

30、强圈尺寸通过接管轴线所有截面上所需的最小补强截面积A应符合表2.16的规定表2.16 最小补强截面积1d/(Ri)1/2A圆筒求壳或成形封头0.2不需另行补强不需另行补强0.2且0.44.05d/(Ri)1/2 -1.81d5.4d/(Ri)1/2 1/2-2.41d0.40.75ddcos注：表中=arcsin（d/2Ri） 经过计算可知四个孔的d/(Ri)1/2均大于0.2，因此四个孔均需要补强。 补强方法采用等面积法补强。所谓等面积法开孔补强，就是要求补强板与母板厚度相同的条件下补强所需面积等于壳体上挖掉的面积。开孔尺寸见表2.17。表2.17 开孔尺寸名称氮气进口接管规格（5010）氮

31、气出口接管规格（5010）安全阀口接管规格（4010）人孔接管规格48010排污口接管规格（2510）D1(mm)57574548025因此，根据1判断可知，所有开孔都需要补强。接管材料选用16MnR，其许用应力50=163MPa ;其中开孔直径d=di+2C2=57+21.5=60mm根据GB150-1998中式8-1，壳体开孔处的计算厚度=19.024mm接管的有效厚度et=nt-C=5-1.3=3.7强度削弱系数 所以A=d+2et（1-fr）=1141.44mm22.3.4法兰法兰类型兰、带颈对焊法兰三种，见图2.4。图2.4 平焊法兰与对焊法兰示意图1法兰公称通径与钢管外径的关系法兰

32、公称通径与钢管外径的关系见表2.21。表2.21 公称通径和钢管外径（mm）9公称通径DN101520253240506580钢管外径A17.221.326.933.742.448.360.376.188.9B141825323845577689公称通径DN100125150200250300350400450钢管外径A114.3139.7168.3219.1273323.9355.6406.4457B108133159219273325377426480注：A系列为国际通用系列（俗称英制管）B系列为国内沿用系列（俗称公制管）法兰类型及适用范围法兰类型及适用范围的关系见表2.22。表2.22

33、法兰类型及适用范围9法兰类型带颈对焊法兰（PL）带颈平焊法兰（SO）标准号HG 20593HG 20594适用钢管外径系列A和BA和BPN，MpaDn,mm0.250.61.01.62.50.61.01.62.54.010XXXXXXXXXX20XXXXXXXXXX50XXXXXXXXXX65XXXXXXXXXX80XXXXXXXXXX300XXXXXXXXXX400XXXXXXXXX500XXXXXXXXX1800XX法兰类型带颈对焊法兰（WN）标准号HG 20595适用钢管外径系列A和BPN，MpaDn,mm1.01.62.54.06.310.016.025.010XXXXXXXX20XX

34、XXXXXX50XXXXXXXX65XXXXXXXX80XXXXXXXX300XXXXXXX400XXXXXX500XXXX1800XX注：X代表满足条件法兰密封面型式、密封面型式与类型的关系法兰密封面型式见表2.23，法兰密封面型式与类型的关系2.24。表2.23 密封面型式9密封面型式代号公称压力PN，Mpa0.250.61.01.62.54.06.310.016.025.0突面RFDN10-2000DN10-1200DN10-600DN10-400DN10-300表2.23（续）凹凸面MFM-DN10-600DN10-400DN10-300-凹面FM凸面M榫槽面TG-DN10-600DN

35、10-400DN10-300-榫面T槽面G全平面EFDN10-600DN10-2000环连接面RJDN10-400DN10-300表2.24 法兰类型与密封面型式9法兰类型密封面型式压力等级PN，Mpa板式平焊法兰（PL）突面（RF）0.25-2.5全平面（FF）0.25-1.6带颈平焊法兰（SO）突面（RF）0.5-4.0凹凸面（MFM）1.0-4.0榫槽面（TG）1.0-4.0全平面（FF）0.6-1.6带颈对焊法兰（WN）突面（RF）0.6-25.0凹凸面（MFM）1.0-16.0榫槽面（TG）1.0-16.0环连接面（RJ）6.3-25.0全平面（FF）0.6-1.6法兰选择 根据法兰

36、类型、密封面型式与公称通径（配合接管直径而确定）和公称压力的关系 ，相应的输入孔、输出孔、人孔、出水孔法兰如表2.25。表2.25 选择的法兰序号接管名称标准法兰代号数量材料1氮气进口接管HG 20592-97法兰 SO50-2.2RF116MnR2氮气出口接管HG 20592-97法兰 SO50-2.2RF116MnR3安全阀口接管HG 20592-97法兰 SO40-2.2RF116MnR4人孔接管HG 20592-97法兰 SO450-2.2RF116MnR排污口接管HG 20592-97法兰 SO20-2.2RF116MnR2.3.5人孔根据设计条件，法兰人孔选择回转盖带颈平焊法兰人孔

37、。回转盖带颈平焊法兰人孔的型式见图2.5。HG21515-21535图 2.5 回转盖带颈平焊法兰人孔的型式 10回转盖带颈平焊法兰人孔的参数见表2.26表2.26 回转盖带颈平焊法兰人孔明细表10件号标准编号名称数量材料类别代号1筒节100Cr19Ni100Cr18Ni90Cr18Ni10Ti2HG20613六角头螺栓见尺寸表8.8级等长双头螺柱8.8级3螺母见尺寸表8级4HG20594法兰100Cr19Ni10（锻件）0Cr18Ni9（锻件）0Cr18Ni10Ti（锻件）5HG20606垫片1非金属平垫HG20607聚四氟乙烯包覆垫HG20608柔性石墨复合垫HG20610缠绕式垫6HG2

38、0601法兰盖100Cr19Ni100Cr18Ni90Cr18Ni10Ti7把手1Q235-A.F8轴销1Q235-A.F表2.26（续）9GB/T91销2Q21510GB/T95垫圈2100HV11盖轴耳（1）1Q235-A.F12法兰轴耳（1）1Q235-A.F13法兰轴耳（2）1Q235-A.F14盖轴耳（2）1Q235-A.F 因此，法兰人孔选择RF -35CM（W.D-2222）A 400-1.6。2.3.6支座缓冲罐的总质量 mm1+m2+m3式中 m1-罐体质量 m2-封头质量 m3-接管质量1. 罐体质量m1DN=2800mm n=22mm L=7110mm的筒节m1=DiL=

39、7850（2800+22）2271103.14=10800kg 2封头质量m2 因为封头的公称直径DN2800mm，名义厚度为24mm，根据JB-T4746-2002钢制压力容器用封头得封头的质量为1467kg3.接管质量m3因为氮气进口接管、氮气出口接管的公称直径为57mm，厚度为10mm，长度为150mm，因此： M进口=（R2-r2）=7.85(0.02852-0.01852) 0.153.14=1.74kgM出口=（R2-r2）=7.85(0.02852-0.01852) 0.153.14=1.74kg因为安全阀进口接管公称直径为40mm，厚度为10mm，长度为150mm，M安全阀口=

40、（R2-r2）=7.85(0.022-0.012) 0.153.14=1.1kg因为人孔接管公称直径为450mm，厚度为10mm，长度为150mmM人孔接管=（R2-r2）=7.85(0.2252-0.2152) 0.153.14=16.268kg所以m3= M进口+M出口+M安全阀口+M人孔接管=1.74+1.74+1.1+16.268=20.848kgm= m1+m2+m3=10800+（1467+1467）+20.848=13754.848kg该容器为卧式压力容器，所以支座类型为JB/T 4712.1-2007 A型鞍式支座A型鞍式支座型式A型鞍式支座型式示意见图2.6图2.6 A型鞍式

41、支座11A型鞍式支座型式特征和参数尺寸A型支承式支座型式特征见表2.27，参数尺寸见表2.28。表2.27 型式特征11型式支座号垫板适用公称直径DN，mm钢板焊制A1-4有800-22005-62400-3000钢管制作B1-8有800-4000增加100mm增加的质量2326283435鞍座质量 kg234298324462492 螺栓配置luo孔长l4060螺纹M20M24螺孔d24 28间距l215201640180019402100垫板e10012041012B4500610610660660弧长28003030326034903720 筋板38881010B329036036041

42、0410B2208268268316316L3265295320340370腹板 10 底板11414141616B1240300300360360L117201880204021802340鞍座高度 h250 允许载荷 KNKB435440445785795公称直径DN24002600280030003200 表2-28 参数尺寸表A型鞍式支座型号选择 由总图可知，缓冲罐（包括筒体、封头、接管、法兰、附件及介质）总重量约为13754.848kg、氮气缓冲罐直径为Dn=2800mm。所以，根据由表2.26可知应选6号支座，代号为A6。表2.29 A3型支座安装高度（mm）11支座号公称直径DN

43、高度h容器封头名义厚度46810121416182032400540-90590790991191491691892132600540-93894194394594795095295432800580-1003100610081010101310151017102033000460728731733735738740742744747A3型支座安装高度尺寸见表2.29。从表2.29可知A3支座安装高度为460mm。2.3.7吊耳 吊耳型式此分离器设计为立式容器，根据HG21574-2008化工设备吊耳及工程技术要求标准内容，我们选择侧壁板式吊耳SP型。SP型吊耳的型式示意图见图2.6。图2.8

44、 SP型吊耳12吊耳类型选择分离器（包括筒体、封头、接管、法兰、支座、附件等）总重约为XXX（见总图），设计采用SP侧壁吊耳，数量为2个，所以单个吊耳承受的重量只为其中一半，约为XXX，根据HG21574-2008标准内容，我们选择吊耳型号为：SP-3（单个吊耳重为3T）。2.4设计小结通过以上结构设计，现对分离器设计压力、设计温度、筒体、封头、法兰、支座、吊耳等的标准号、代号、材料等主要参参数见表2.30。表2.30氮气缓冲罐各主要参数序号名称标准号代号材料大小1设计压力2.2MPa2设计温度常温3接头系数=1.04筒体GB4237-2007Dn2800 =2216MnR5封头JB/T474

45、6-2002EHA28002516MnR6补强环JB/T4736-200216MnRn=22mm7接管与法兰氮气进口接管法兰HG 20592-97SO50-2.2RF16MnR8氮气出口接管法兰HG 20592-97SO50-2.2RF16MnR9安全阀口接管法兰HG 20592-97SO40-2.2RF16MnR10人孔接管法兰HG 20592-97SO450-2.2RF16MnR11排污口接管法兰HG 20592-97SO20-2.2RF16MnR10人孔HG 21517-2005RF -35CM（W.D-2222）A 400-1.60Cr18Ni911支座JB/T4712.1-2007A

46、3Q234A注12吊耳HG/T21574-94SP-3组件 注：支座弧板材料为0Cr18Ni9。 3. 50m3 氮气缓冲罐制造工艺设计 3. 氮气缓冲罐制造工艺设计3.1氮气缓冲罐制造工艺流程图材检号料切割刨纵环缝坡口卷制成形组焊纵缝校圆打磨外观、无损检测材检号料切割压制成形刨环缝坡口材检号料ABDC外购材检号料切割刨纵缝坡口卷制成形组焊纵缝校圆打磨外观、无损检测组装切割焊接ABGFD材检号料切割刨坡口组装焊接材检号料切割组装焊接环缝焊接外观、无损检测钻孔EFG组装焊接外观检查组装焊接水压试验油漆包装组装组装（法兰外购）焊接材检号料切割EC3.2筒节的制造工艺3.2.1备料放样、画线 11放

47、样、画线包括展开、放样、画线、打标记等环节。不锈钢板卷圆时，其展开长度按下式计算： L=（Di+n） （3.1）其中：Di筒节内径；Di=2800mm;n 板材厚度；n =22mm即L=（Di+n）=3.14（2800+22）=8861.08mm下料采用等离子切割3.2.2焊接坡口加工 坡口加工采用刨边机加工，按图3.1所示加工纵环缝坡口。 图3.1 坡口形式3.2.3筒节卷制成形11 压力容器筒节采用卷制成形卷制成形是将钢板放在卷板机上进行筒节，其优点是：成形连续，操作简便，快速，均匀。图 3.2 图 3.3筒节的卷制成形采用三辊卷板机，如图3.2所示。三辊卷板机的上辊是从动的，它可以上下移

48、动，对钢板产生压力。两下辊是主动的，依靠它的转动，可使钢板在上下辊之间来回移动，产生塑性变形，使整块钢板卷成圆筒形。但由图3.3可知，在钢板的两端各有一段无法弯卷的部分，通常称为平直段。平直段的长度与卷板机结构有关，对于常用的对称三辊卷板机，平直段约为其两下辊中心距的一半即图3.3（a）的一半。因此，为了获得完整的圆筒形，在弯卷前，必须先将钢板的两端预制成所需弯曲半径的弧形，此项工作称为预弯。3.2.4组焊纵缝筒节的制造过程中，至少有一条纵缝是在卷成形后组焊的，由于纵缝组装没有积累误差，组装质量较易控制，如果弯卷过程控制不好，就会产生偏差，如下图所示：筒节的板料预弯质量不佳还会造成纵缝棱角度超差，这时靠组装过程