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低压储气罐的筒体制造工艺及焊接工艺

求一筒体的设计报告！低压储气罐的筒体制造及焊接工艺！最好详细点！！谢谢~~: 问提问者：网友 | 2017-01-12

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1 产品介绍 1.1 产品的技术条件生产的产品为防腐蚀铝容器，其容积为3m3，设计温度为常温，设计压力为0.2MPa/cm2,工作介质为浓酸，焊缝系数φ=0.85。1.2 产品的装配-焊接工艺要求装配-焊接顺序要合理，尽量避免多余应力的产生；由于铝材的线膨胀系数大，焊接时要严格控制翘曲变形的产生；焊接参数的选择要适当，避免烧穿或未焊透现象的产生；焊前清理方法的选择要正确合理，能够彻底地清楚掉坡口区的污渍及氧化物，避免气孔的产生；在进行铝材的加工时，要严格控制加工应力，避免铝材发生变薄或拉穿。1.3 产品结构设计分析产品的结构满足刚度和稳定性的要求，结构自重小，省材，降低成本，制造工艺性好，可在短时间内制造安装完成，便于安装和维修，外形美观，使用方便，性能优良。1.4 产品材料的焊接性分析1.4.1 LF3焊接性分析化学分析： Cu：0.10%，Mg：3.2~3.8%，Mn：0.30~0.6%，Fe：0.50%，Si：0.50~0.8%，Zn：0.20%，Ti：0.15% 牌号为5A03的防锈铝，主要合金元素为Mg。力学性能：供货状态：加工硬化状态；试样状态：加工硬化状态;抗拉强度：≥225MPa;规定非比例伸长应力：≥195MPa；伸长率：≥8%。焊接性能：铝及其合金的化学活性很强，表面极易形成难熔氧化膜（Al2O3熔点约为2050℃，MgO熔点约为2500℃），加之铝及其合金导热性强，焊接时易造成不熔合现象。由于氧化膜密度与铝的密度接近，也易成为焊缝金属的夹杂物。同时，氧化膜(特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜)可吸收较多水分而成为焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的线膨胀系数大，焊接时容易产生翘曲变形。这些都是焊接生产中颇感困难的问题。1.4.2 Q235A钢的焊接性分析化学成分C：0.14~0.22% Mn：0.30~0.65 Si：≤0.30 S：≤0.050 P：≤0.045力学性能屈服强度: 235MPa（24kg/mm2）；抗拉强度： 375-460 MPa（38-47kg/mm2）；伸长率：不大于26焊接性能：由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。2 备料加工工艺过程2.1 压力容器基本结构根据结构特点和工作要求，该圆筒形压力容器主要由筒体、封头、加固圈、不锈钢法兰、接管、锥管等组成。2.2 筒节的加工工艺过程2.2.1 备料选用LF3铝镁合金，进行化学成分和机械性能检验。 2.2.2 下料铝板尺寸为长1820mm，宽3.14×1200=3768mm，厚度 10mm。按照设计图纸，在放样平台上1：1比例，绘出结构图，氧气等离子弧切割下料。优点：割后即可焊接，割缝宽度和热变形较小，但电极和压缩喷嘴损耗快，因此要求操作者起弧后尽可能不中断切割过程。双层气体等离子弧切割，优点：增强弧压缩，提高电弧能量密度，切口质量好，延长电极的工作寿命。2.2.3 冲压成形采用空气等离子弧切割下直径为430mm的圆，在进行冲孔直径为450mm的卷边，理论卷边高度为10mm，由于加工过程中铝发生变形，所以进行修剪，把卷边修剪成理论高度10mm。2.2.4 卷制铝板加工前先用压力机预先加以弯曲，以消除滚圆的直边，再用三辊卷板机进行冷卷制成形。卷制过程中要经常用样板检查曲率，卷制后保证其纵缝处的棱角、径纵向错边量均符合规范中的有关技术要求。筒体卷制加工过程2.2.5 坡口加工（P202铝及铝合金）开双Y形坡口，坡口角度70，钝边4,根部间隙3mm。坡口的加工方法：空气等离子切割2.2.6 纵缝组对由于筒节直径为1200mm，板厚为10mm，卷板后直接在卷板机上进行组对。2.2.7 焊前清理容器施焊前，应检查圆筒的组装质量，清除坡口及其两侧20mm范围内的泥沙、铁锈、油污、氧化皮及其他杂质。具体操作方式如下：第一步先机械清理：用不锈钢丝刷或刮刀清理。第二步化学清理：碱洗%8NaOH ，50-60度温水，5min ；冷静水清洗；光化：30%硝酸，室温2min，冷净水清洗；100-110摄氏度烘干，在低温干燥。2.3 封头的加工工艺过程2.3.1 备料选用LF3进行化学成分和机械性能检验，合格后，用矫正机对铝板板进行矫正。2.3.2下料按照设计图纸，在放样平台上1：1比例，绘出结构图，公称直径为1200mm，壁厚10m直边高度12.5mm,突出部分高度300mm。由于成形时材料厚度会有所改变，所以下料尺寸为直径1500mm，厚11mm的圆形铝镁合金。2.3.3 旋压成形用立式旋压机旋压成形，再用空气等离子弧割机将多余部分切掉，制成内壁直径为1200mm的椭圆形封头。2.3.4 封头边缘的切割加工由于封头旋压成形变形量很大，坯料尺寸很难确定，因而在旋压前坯料放有余量，为了与筒体装配，先在平台上画出保证封头直边高度的加工位置线，然后用气割机割去加工余量。封头加工图2.3.5开设坡口在筒体和封头的对接处开双v形坡口，坡口角度70°钝边根部间隙2mm。坡口的加工方法：等离子弧切割。 2.4 加固圈的加工工艺过程2.4.1 备料选用LF3铝镁合金，进行化学成分和机械性能检验。2.4.2下料铝板尺寸为长4349mm，宽280mm，厚度 15mm。2.4.3 成形先卷制后经拉伸形成宽度为130的铝材。2.4.4角接接头采用凹角焊缝，K取10mm，其余工艺同筒体工艺相同。2.5 各接管和铝盖的加工工艺2.5.1 备料选择LF3铝管和铝板，进行化学分析和机械性能检验，合格后，如果铝板变形较大可用多辊矫正机进行矫正（正压力应该适当的减小）。2.5.2 下料材料都为LF3的铝管4个，尺寸如下：管1：选择长度为260mm，直径为470mm，厚度为10mm；管2：选择长度为76mm，直径为40mm，厚度为10mm；管3：选择长度为160mm，直径为79mm，厚度为10mm；管4：选择长度为82mm，直径为54mm，厚度为10mm。在铝管上定下长度之后，可用氧气等离子弧切割下料。将10mm厚的铝板放在划线平台上用划规在铝板上按1：1比例划出一个直径为785mm的圆，然后用氧气等离子弧切割下料。按照图纸要求的位置在圆板上划出三个直径分别为10mm，49mm，24mm的圆，用氧气等离子弧切割下料。2.5.3 冲压成形以管1为例，将管放入凹模中，使得管的上端距凹模平面的距离为152mm，然后将小锥度的锥形凸模插入管内，缓慢增加压力使得凸模逐渐往下压直到铝管不再发生变形；依照以上操作换锥度逐渐增大的锥形凸模进行拉延，直到锥度达到170度左右为止。铝管翻边的加工示意图最后用平板将翻边压平。管2、3、4都按照管1的加工方式进行加工。将圆板放在凹模上，将三个圆的周围用压边圈固定，然后选用直径分别为20mm，59mm，34mm的圆柱凸模往下压，形成翻边。将冲压好的铝板重新放在直径为483mm的凹模上，压边圈固定，用弧形凸模往下压79mm。铝盖的拉延成形示意图2.5.4 坡口加工由于边缘受到等离子切割的热影响，需要刨去热影响区及切割时产生的缺陷；同时考虑坯料加工到规定尺寸和开设坡口，可采用管子坡口机进行翻边边缘切削和开设坡口。坡口的形式为Y形坡口： Y型坡口加工数据其中：根部间隙b=2mm；钝边p=3mm；坡口角度α=90°2.5.5 焊前清理和预热化学-机械清理：将母材或焊丝放入含8%NaOH的碱液中，温度为50~60℃，放置5分钟，用冷的干净水冲洗；再放入含30%HNO3溶液中光化处理，室温，放置2分钟，用冷净水冲洗；在100~110℃烘干，再低温干燥。为保证清理彻底，再进行一次机械清理，在坡口区用不锈钢丝刷或用刮刀清理。预热温度不超过90℃。2.5.6 对焊焊接先用手工钨极氩弧焊机进行点焊定位，然后用半自动熔化极氩弧焊机焊接。2.6 槽钢的加工工艺过程选用Q235A（钢板）进行化学成分和机械性能检验，合格后，加热后冲压弯曲变形，使两边具有一定弧度。2.6.1 下料槽钢尺寸及规格，长为2500mm，规格320×90×10mm 型号32#B 重量/m·(Kg) 43.107 。按照设计图纸，在放样平台上1：1比例，绘出结构图，用等离子切割机下料。2.7.2 卷制加热后，用如图方法冲压使其达到指定弧度。如图a为槽钢冲压弯曲过程，图b为槽钢冲压后的结果，弧度为130o。槽钢冲压过程槽钢冲压成品2.7.3 槽口加工用等离子切割机将槽钢一侧的钢板切割成宽130的切口。切口加工2.8 挡板的加工工艺过程挡板2.8.1 备料选用Q235A（钢板），进行化学成分和机械性能检验，合格后，用多辊钢板矫正机对钢板进行矫正，必要时也可采用加热矫正和弯曲。2.8.2 下料选取钢板厚度为10mm，长720mm，宽为500mm。按照设计图纸，在放样平台上1：1比例，绘出结构图，加工成如图两边顶部宽为100mm。2.8.3 打孔用手电转在挡板上打如图位置的孔，孔大小为M12，位置沿弧位置加工，距弧为50mm，两边对称。2.8.4 焊前清理托板焊接前，应检查组对质量清除两侧20mm范围内的泥沙、铁锈、油污、氧化皮及其他杂质。2.9 吊钩的加工工艺过程2.9.1 备料选用Q235A（钢板），进行化学成分和机械性能检验，合格后，用多辊钢板矫正机对钢板进行矫正，必要时也可采用加热矫正和弯曲。2.9.2 下料选取钢板厚度为10mm，长500mm，宽为300mm。按照设计图纸，在放样平台上1：1比例，绘出结构图。2.9.3 加工用粉笔在钢板上绘出实图，用等离子切割机切成图结构图的形状。吊钩3 装配-焊接工艺3.1 安装工序筒节与加固圈的装配→筒节与封头的装配→接管与铝盖的装配→接管与筒节的装配→铝容器与支座的装配3.2 筒节与加固圈的装配-焊接工艺3.2.1 焊接组对在焊接筒体时，可采用琴键式压板结构对筒体进行固定。它代替了传统的气囊式结构，因而压紧力均匀可调，使用可靠，能有效控制焊缝成形并防止蒙皮失稳变形。琴键式拼板夹具焊接时，软管3充气使压板2压紧焊件，焊后软管排气，压板由弹簧4复位。夹具因采用软管和琴键式压板，使工件压紧均匀，与背面衬垫板严密贴紧。这样焊件变形小，焊缝背面成形和保护效果良好。为便于焊后拱曲焊件退出，压板梁1由气压缸9提升和锁紧。压板可分别单边压紧，便于装配。主要技术性能：工作气压，0.6MPa，单边压紧力2.4MPa，拼接板厚1~6mm，焊缝长度3000mm，压板梁顶高30mm。在焊接加固圈时，可采用型号为FZ-10双支座可移动式翻转机，能实现焊件的翻转，其运动特点是工件绕水平轴旋转。双支座可移动式翻转机双支座翻转机变为速度可调，驱动方式为电力驱动，带主动卡盘的支座固定，带从动卡盘的支座可随工件长短而移动，适于长度有变化的刚性较好的构件焊接。双支座式翻转机的技术数据如下：型号载重量/Kg卡盘转速/r·min-1回转扭转/N·m允许焊接电流/A卡盘尺寸/mm中心高度/mm电动机功率/kW头架重量/Kg尾架重量/KgFZ-10100000.1~1.01380020001200×12009153380037503.2.2 焊接方法先用硬规范焊接进行焊接，单位压力为59Mpa-98Mpa.选用有锻压和二次脉冲电流的焊接工艺参数，点焊固定，对筒体形状加以固定,再进行纵缝焊接。然后选用熔化极自动氩弧焊对加固圈的平角焊。3.2.3 焊接设备名称：NJA1 焊机可采用300-1000KVA的直流脉冲电焊机焊丝：LF3母材-LF3、LF5、HS331焊丝（铝镁合金焊丝化学成分：Mg4.7-5.7，Mn0.2-0.6，Si≤0.4，Fe≤0.4，Ti0.05-0.2，AL余量，熔点638-660℃）。焊剂：CJ4013.2.3 矫圆纵向焊缝焊接后，筒节的圆形可能产生变形或偏差，需要用卷板机进行热滚矫形以满足圆度要求。3.3 筒节与封头的装配3.3.1 焊接组对焊接时采用自调式滚轮架使工件转动的焊接方法。由于母材是铝材，线膨胀系数大，直径变化范围大，一般的组合式滚轮架机动性好，适用范围宽，但转动不够平稳，调整工作量大。而自调式克服了这些缺点，使得滚轮架的传动平稳、省力、能防止工件发生轴向窜动。自调式滚轮架中心角α的大小影响着传动平稳与受力，宜在45°~120°之间选用，防止工件轴向传动的问题较复杂，受很多因素的影响。简单的作法是在窜动的方向上设一止推辊。自调式滚轮的结构如上图所示，所有支承滚轮都是在轮心外表面上褂了橡胶以增加摩擦兼起绝缘的作用，其直径约在350~500mm之间；轮宽随承载增大而加宽，一般在120~300mm之间。自调式焊接滚轮架的技术性能如下：额定载荷/t工作直径范围/mm滚轮线速度/m·h-1滚轮规格（直径×宽）/mm摆轮中心高/mm电动机功率/Kw外形尺寸（主动滚轮架）/mm重量/t5Ф500~Ф35006~60Ф350~Ф1203500.752160×800×9332.6筒体和封头的具体装配过程如下：先将筒体放到滚轮架上，要注意将加固圈和支承滚错开（以免筒体两头不在一水平线上，影响封头和筒体的对接），筒体前端像前伸出200mm，然后用吊环在适当位置将封头吊起，移动至筒体端面，与筒体对接后，用一些刚性不大的小块，用于固定封头和筒体的位置。3.3.2 焊接方法先用硬规范焊接进行焊接，单位压力为59Mpa-98Mpa.选用有锻压和二次脉冲电流的焊接工艺参数，点焊固定。然后采用全位置的熔化极自动氩弧焊进行焊接。开双v形坡口，坡口角度70°钝边根部间隙2mm。3.3.3 焊接设备名称：NJA1 焊机可采用300-1000KVA的直流脉冲电焊机焊丝：LF3母材-HS331焊丝（铝镁合金焊丝化学成分：Mg4.7-5.7，Mn0.2-0.6，Si≤0.4，Fe≤0.4，Ti0.05-0.2，AL余量，熔点638-660℃）。焊剂：CJ4013.4 接管与铝盖的装配3.4.1 焊接组对将接管对准翻边之后，用一般的夹具进行固定，然后采用钨极氩弧焊进行点焊固定，再用半自动熔化极氩弧焊机进行焊接，焊接顺序随意（三个接管呈对称分布，与焊接顺序无太大关系）。3.4.2 焊接方法半自动熔化极氩弧焊3.4.3 焊接设备手工钨极氩弧焊机WSJ-500半自动熔化极氩弧焊机NB-400焊丝：HS331 Φ4~5mm（手工钨极氩弧焊）Φ2mm（半自动熔化极氩弧焊）焊剂：CJ4013.5 接管与筒节的装配3.5.1 焊接组对将接管对准翻边之后，用一般的夹具进行固定，然后采用钨极氩弧焊进行点焊固定，再用半自动熔化极氩弧焊机进行焊接。焊接完后，将各接管处的法兰安装上去，如果变形太大，可先进行矫正。3.5.2 焊接方法半自动熔化极氩弧焊3.5.3 焊接设备手工钨极氩弧焊机WSJ-500半自动熔化极氩弧焊机NB-400焊丝：HS331 Φ4~5mm（手工钨极氩弧焊）Φ2mm（半自动熔化极氩弧焊）焊剂：CJ4013.6 铝容器与支座的装配3.6.1 焊接组对将槽钢按图纸所给的距离平行放置，然后将挡板放入槽钢切口内，再在切口空隙里放入合适的挡块，以抵住两挡板向内倾倒，定位焊固定后，则采用手工电弧焊焊接。用夹具将吊钩固定在槽钢外侧后，定位焊固定，然后采用手工电弧焊焊接，焊接参数的选取与焊挡板的参数一样。3.6.2 焊接方法手工电弧焊3.6.3 焊接设备焊机：逆变式手工电弧焊机ZX7-200焊条：J4224 焊接工艺方案的设计与分析4.1 焊接技术要求（1）必须按必须按图样、工艺文件，技术标准施焊。（2）焊接环境：铝及铝合金焊接生产厂房内的环境温度不宜超过25℃，相对湿度不宜超过50%，如果难于控制整体环境，可考虑在大厂房内为焊件创造有空调或去湿的局部小环境。焊接工作地应远离切割、钣金加工等工作地，焊接工作地应禁放杂物，应保持现场整齐清洁。（3）应在引弧板或坡口内引弧，禁止在非焊接部位引弧，焊缝应在引出板上收弧，弧坑应填满。（4）防止地线电缆线焊钳与焊件打弧。（5）电弧擦伤处的弧坑需要打磨，使其均匀过度到母材表面，若打磨后的厚度低于规定值则需要补焊。（6）角焊缝的根部应保证焊透。（7）接弧处应保证焊透与融合。（8）每条焊缝应尽可能一次焊完。 4.2 焊接质量检验4.2.1 外观检验焊接接头的外观检验是一种手续简便而又应用广泛的检验方法，是成品检验的一个重要内容，主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通过肉眼观察，借助标准样板、量规和放大镜等工具进行检验。若焊缝表面出现缺陷，焊缝内部便有存在缺陷的可能。 4.2.2 荧光屏-电视成像法探伤检验荧光屏-电视成像法探伤适用于中等厚度的铝、镁合金材料的缺陷探伤，其最佳探伤灵敏度可达3%~4%。其工作原理：当X射线照射到荧光物质上时会激发出可见荧光，荧光的强弱(明亮程度)与入射的射线强度成正比。利用荧光屏的上述性质可将X射线透过物体后形成的射线图像转换为可见荧光图像，并利用闭路电视方法用可见光摄像机摄像和馈送至监视器显示出焊接缺陷图像。进行探伤时要注意漏检情况，可采用多角度对焊缝进行探伤的办法。在利用射线进行探伤的同时，必须保护探伤人员及周围职工免受辐射的伤害。参考文献[1] 王宗杰.熔焊方法及设备.第一版.机械工业出版社.2006.166-190页[2] 张文钺.焊接冶金学（基本原理）.第一版.机械工业出版社.1999，6.99-103页[3] 陈祝年.焊接工程师手册.第一版.机械工业出版社.2002.1480-1505页[4] 李亚江. 焊接冶金学（材料焊接性）. 第一版.机械工业出版社. 2006.151-171页[5] 赵熹华. 焊接检验.第一版.机械工业出版社.1993.56-58页[6] 周万盛姚君山. 铝及铝合金的焊接.第一版.机械工业出版社.2006.45-119 160-202页[7] 朱玉义. 焊工实用技术手册.江苏科学技术出版社.260-261 709-717页: 回答者：网友

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