中北大学课程设计 中北大学课程设计说明书.doc

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1、1 前言本次课程设计主要是铜液氨冷凝器外壳的焊接生产工艺设计，包括材料的焊接性分析、焊接工艺方案分析及工艺评定、确定焊接结构生产工艺流程、确定产品外壳主要零件的加工工艺及检验、绘制焊接结构简图、确定部件的装焊工艺等。通过设计，初步掌握根据产品图样及技术要求制定焊接工艺规程的方法、焊接工艺设计的步骤，提高分析焊接生产实际问题、解决问题的能力。2 焊接生产工艺性分析2.1 焊接结构工艺性审查2.1.1 产品图样结构审查此次设计的设备为铜液氨冷凝器壳体，筒体直径1400mm，容器总长6152mm，壁厚12mm。产品外观图样如图2-1所示。图2-1尾气回收塔壳体结构图主要加工手段为焊接，此外还采用冲压

2、、卷弯、机加工等辅助工艺。焊接方法采用埋弧自动焊，接头形式为对接、角接。2.1.2 产品技术特性及检验要求铜液氨冷凝器外壳技术特性如表2-1所示：表2-1 液氨冷凝器壳体技术特性表名 称指 标补充说明壳径管径容器类别工作压力16/cm20.7 /cm2二类热设备设计压力176 /cm22 /cm2焊缝系数工作温度-50288=1设计温度-1040040工作介质液氨腐蚀程度2.2 母材的焊接工艺性分析2.2.1 15MnNiDR的特性15MnNiDR是低温压力容器钢板。“D”是低拼音的第一个字母“R”是容拼音的第一个字母15MnNiDR，交货状态：正火或正火+回火，45度低温冲击。产地：武钢、舞

3、钢、新钢。规格：钢板厚度4mm650mm，宽度1500mm4020mm，长度3000mm18800mm化学成分（质量分数）WT% C、Si、Mn、Ni、V、Nb、Als、P、S0.18、0.150.50、1.201.60、0.200.60、0.06、0.015、0.03、0.012。可广泛用于石油、化工、电站、锅炉等行业，用于制造反应器、换热器、分离器、球罐、油气罐、液化气罐、核反应堆压力壳、锅炉汽包、液化石油气瓶、水电站高压水管、水轮蜗壳等设备及构件。其化学成分和力学性能见表2-2和表2-3所示：表2-2 15MnNiDR的化学成分（GB 35311996）化学成分质量分数（%）CSiMnN

4、iVAlsPS0.180.150.501.201.600.200.600.060.0150.0300.025表2-3 15MnNiDR的力学性能（GB 35311996） 板厚 mmb(MPa)s(MPa) 45 AKV （横）J冷弯180b=3a6164906303252027d=3a163647061030536604606002902.2.2 15MnNiDR的焊接性分析 冷裂纹：冷裂纹一般是在焊后的冷却过程中，在Ms点附近或200300的温度区间出现。冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接热影响区或有物理、化学性质不均匀的氢聚集的局部地带。Ni使钢的淬透性显著增大，但15MnNiDR钢

5、含碳量低，S、P也被严格控制，故低镍低温钢的冷裂倾向不大。薄板焊时不必预热，厚板则需预热100150。热裂纹：热裂纹是在高温下产生的，而且都是沿着原奥氏体晶界开裂。因为钢材不同，所以产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各有不同，主要有结晶裂纹、高温液化裂纹。母材含杂质（S、P、C、Si）偏高时，特别是硫和磷偏高会使结晶温度区间明显加宽。但15MnNiDR钢含碳量低，S、P也被严格控制，故热裂纹敏感性也不高。回火脆性：由于回火处理时Ni使S在晶界富集和偏析，形成硫化物析出相，故含镍钢对回火脆性敏感。如果焊接材料或焊接工艺参数等选择不合理，焊接接头很容易出现气孔、夹渣等缺陷，且焊接接头（焊缝、热

6、影响区）的低温冲击吸收功很难达到要求。其防治措施主要有以下几种：a：严格控制焊接线能量和层间温度。目的是使不受过热的影响，避免热影响区晶粒长大，降低韧性。b：合理的选择焊接材料。根据钢种的温度级别和低温冲击韧性合理的选择焊条或焊丝。c：控制焊后热处理温度，避免产生回火脆性。板厚25mm的低温钢焊接结构，焊后应采用消除应力热处理。含有V、Ti、Nb、Cu、N等元素的钢种，在消除应力热处理时，当加热温度处于回火脆性敏感温度区时会析出脆性相，使低温韧性下降。应合理选择憨厚热处理工艺，以保证街头的低温韧性。d：防止焊接接头的应力集中。低温钢焊接，为保证焊缝质量，防止产生咬边、夹杂、未焊透、裂纹、弧坑、

7、焊瘤和电弧擦伤，表面焊道必须圆滑过渡，重要焊缝应将焊道表面余高磨平，尽量减少应力集中。2.3 15MnNiDR焊接工艺要点2.3.1 焊接方法和焊接材料的选择焊接方法的选择：母材的含碳量低，因此淬火后的组织是强度和韧性都较高的低碳马氏体和贝氏体，这对焊接非常有利。在焊接这类钢时要注意两个基本问题：一是要求在马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体能有“自回火”作用，以免冷裂纹的产生；二是要在800500之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。本次焊接15MnNiDR钢采用埋弧自动焊进行对接焊缝和角焊缝的焊接。焊接材料的选择 选择焊接材料时必须考虑两方面的问题：一是不能有裂纹等焊接缺陷产生

8、；二是能满足使用性能要求。选择焊接材料的依据是保证焊缝金属的强度、塑性和韧性等力学性能与母材匹配。a：焊丝的选择 在JB4709-2000钢制压力容器焊接规程中，未对15MnNiDR钢推荐任何焊材，从15MnNiDR钢的化学成分及性能来看，钢中Ni虽然增大了钢的淬硬度，但并不显著，冷冽倾向不大，但Ni可能增大热裂倾向，可从严格控制焊接材料中的C、P、S含量，以及采用合理的焊接工艺条件增大焊缝成形系数等方面来控制热裂纹。根据焊接手册的推荐，焊接低温钢可用中性熔炼焊剂配合Mn-Mo焊丝或碱性熔炼焊剂配合含Ni焊丝，也可用C-Mn钢焊丝配合碱性非熔炼焊剂。焊接15MnNiDR这种钢关键是要保证焊缝和

9、粗晶区的低温韧性，而影响低合金钢焊缝韧性的因素有很多，首先从淬透性方面来分析，焊缝金属的韧性随淬透性的变化而变化，当碳当量Wceq为0.35%0.40%时较适宜，高于此值金属因硬化而使硬度下降，低于此值因淬透性不足也使韧性下降。低合金钢的碳当量公式： Ceq（AWS）=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+（Cn/13+P/2） （%） 其次从合金元素方面来分析，碳是钢中最重要的化学成分，也是对钢材性能具有最重要影响的合金元素。当Wc0.1%时，Fe-c二元合金在平衡结晶状态下就不再发生包晶反应，可提高钢的韧性，但随钢中的含C量增加的同时，也可提高其韧性，应适当降低焊缝金属

10、中的含C量。Mn元素即可以溶入铁素体形成置换固溶体，起强化基体的作用，增加钢的强度，细化组织，提高韧性，又可以脱硫，因此选择含Mn量稍高的焊丝。此外，适量的Si可提高强度阻止某些元素的偏析，是焊接低温钢的关键。所以焊丝选择H08Mn2SiA。 b：焊剂的选择 此次设计选用的焊剂为Hj250。次焊剂属低锰中硅中氟熔炼型焊剂，具有弱氧化性，既有降低焊缝金属的含氧量，又可提高焊缝金属的低温韧性。2.3.2 接头与坡口型式设计 焊缝布置与接头的应力集中程度都对接头质量有明显的影响。合理的接头设计应使应力集中系数尽可能的小，且具有好的可焊性，便于焊后检验。一般来说，对接焊缝比角焊缝更合理。同时便于进行射

11、线或超声波探伤，坡口形式以U形为佳，单边V形也可采用。但必须在工艺规程中注明要求两个坡口面必须完全焊透。为了降低焊接应力，可采用双V或双U坡口。无论采用何种形式的接头或坡口，都必须要求焊缝与母材交界处平滑过渡。本次设计，钢板开V型坡口。坡口形式见下图。2.4 母材的焊接性试验对15MnNiDR钢的焊接性进行试验，可用以下几种方法来衡量该钢的焊接性。2.4.1 插销试验 采用插销试验方法，可以定量测定低温钢焊接热影响区冷裂纹敏感性。插销试件和底板尺寸分别如图2-3和图2-4所示。 图 2-3 插销试棒的形状尺寸 图2-4 底板的形状尺寸 将被焊钢材加工成圆柱形的插销试棒，沿轧制方向取样并注明插销

12、在厚度方向上的位置。试棒上端附近有环形缺口。将插销试棒插入底板相应的孔中，使带缺口一端与底板表面平齐。用选定的焊接输入进行堆焊（垂直底板纵向，并通过插销顶端中心），焊道长度100-150mm。为获得焊接热循环有关参数（t8/5等），应事先将热电偶旱在底板焊道下的盲孔中，其深度应与插销试棒的缺口处一致，测点最高温度不低于1100。当焊道冷至150-100时，给试棒逐渐加载，规定载荷应在1min内加载完毕，此时试棒的温度不应低于100。 载荷保持16h或24h后卸载，若试棒未断，而采用“断裂准则”，应增加载荷重复上述试验，直至试棒发生断裂，然后降低约10Mpa的载荷，而试棒未发生断裂，此值即为“断

13、裂准则”的“临界应力”。2.4.2焊接热裂纹敏感性试验方法压板对接（FISCO) 焊接裂纹试验方法GB4675.4-84),可用于评定焊条焊缝的热裂纹敏感性。（1）准备试件 试件材质与焊件相同，采用原板厚，开I形坡口。 采用机械加工方法图2-4 FISCO试验班尺寸（2）试验装置 如图2-5所示。 图2-5 FISCO试验装置（3）试验步骤 把试件安装在C形装置中，调好坡口间隙。将螺栓旋紧，在水平、垂直方向顶紧试板。用待试焊条焊4条长约40mm的试验焊缝。10min后，取出试件，沿焊缝弯断，观察断面有无裂纹。（4）计算裂纹率C C = (li / Li ) 100% 式中：li 4条试验焊缝上

14、的裂纹长度之和（mm）； Li 4条焊缝的长度之和（mm ）。2.4.3 接头机械性能试验（一）焊接接头拉伸试验 板接头板形拉伸试样如图3-1所示，至少1个。按GB228-87金属拉伸试验法，在拉力机上进行。 图3-1（二）焊接接头弯曲试验 试样种类和数量按相关标准制取。如无注明，可制取正弯、背弯、侧弯试样各不少于1个，纵弯不少于2个。尺寸按GB2649-89中的规定。试验按GB232-88金属弯曲试验法，在拉力机上进行。3 焊接工艺性评定3.1 焊接试件的制备采用刨边机进行坡口加工。清除坡口附近的水、油污、锈渍等杂质。对接焊缝试件的制备 采用V形坡口，坡口型式如前图所示。采用埋弧自动焊，埋弧

15、自动焊的规范参数包括电源极性、焊丝直径、电弧电压、焊接电流、焊接速度等。电源极性 埋弧自动焊焊接15MnNiDR钢时应采用直流反接。焊丝直径 埋弧自动焊的焊丝直径一般可根据板厚选择。铜液氨冷凝器的壁厚为12-14mm可选4.0mm的焊丝。电弧电压和焊接电流 对于一定直径的焊丝来说，在埋弧自动焊中，采用较低的电弧电压，较小的焊接电流焊接时，焊丝熔化所形成的熔滴把母材和焊丝连接起来，呈短路状态称为短路过渡。大多数埋弧自动焊工艺都采用短路过渡焊接。当电弧电压较高、焊接电流较大时，熔滴呈小颗粒飞落称为颗粒过渡。 综上所述，其焊接工艺参数如表3-1所示。表3-1 埋弧自动焊工艺参数焊接方法焊丝牌号及规格

16、/mm焊接电流/A电弧电压/V极性焊接速度/（m/h）SAWH08Mn2SiA4.090040直流反接36（2）角接焊缝试件的制备 采用埋弧自动焊焊接，如图3-2所示。其工艺参数见表3-2。 表3-2 埋弧自动焊工艺参数坡口形式焊丝直径/mm焊接电流/A焊接电压/V焊丝焊接速度m/h电流极性单边V型4.060035H08Mn2SiA30直流反接 图3-2 角接试件及坡口设计3.2 焊接试件试验方法3.2.1 拉伸试验金属拉伸实验是测定金属材料力学性能的一个最基本的实验，是了解材料力学性能最全面，最方便的实验。按GB/T 228-2002规定对试件进行拉伸强度试验，如图3-3所示。 图3-3 拉

17、伸试件3.2.2 冲击试验将试样置于低温槽的均温区冷却到-45后，保温足够长的一段时间，然后将试样取出进行冲击试验。使用液体冷却介质，保温时间不得少于5min。试样移出冷却介质至打断的时间不超过5s，如超过5s则应将试样放回冷却介质重新冷却，保温，再进行试验。采用摆锤冲击试验，其示意图如图3-4所示。 图3-4 摆锤冲击试验3.2.3 弯曲试验将试件放在实验机带滚动轴的支座上，用规定的弯心直径压头将试件弯曲到要求的角度，弯曲试件的中心应对准焊缝中心，当弯曲到规定角度后，焊缝拉伸面沿试件宽度方向上所允许出现的裂纹或缺陷不大于1.5，沿试件长度方向上为不大于3mm。试件如图3-5所示。 图3-5

18、弯曲试件 3.3 工艺评定试验分析（1）无损探伤 试验试板焊后经射线探伤，均末发现焊接缺陷。（2）接头力学性能 根据接头力学性能试验的结果，其接头强度、塑性均能满足规定的标准值。（3）接头冲击韧性 试验结果表明，焊缝金属的-45却贝冲击值可以达到规定标准，热影响区-45却贝冲击值比规定的标准值要高得多，其冲击值完全可以满足15MnNiDR钢的标准。熔合线的冲击值所反映的是焊缝或热影响区的冲击韧性。可以认为，只要是热影响区尤其是焊缝金属的冲击韧性解决好了，熔合线的冲击韧性应该能获得较为满意的结果。（4）根据试验可以看出，焊接接头无淬硬组织。接头的硬度分布是正常的。调质钢焊接后，如不再进行调质处理

19、，则热影响区的软化将成为调质钢焊接的一个重要问题， 而15MnNiDR钢的焊接接头并无软化现象。3.4 焊接工艺参数的选择从防止冷裂纹出发，要求冷却速度慢为佳，但对防止脆化来说，却要求冷却较快为好，因此应该确定兼顾两者的冷却速度范围。这个范围的上限取决于不产生冷裂纹，下限取决于热影响区不出现脆化的混合组织。但在焊接厚板时，即使采用了大的线能量，冷却速度往往还是超过了它的上限，这就必须通过预热来使冷却速度降到低于不出现裂纹的极限值。因此，正确选择线能量和预热这两个参数使保证不出现裂纹和脆化的关键。焊接线能量 如果焊接线能量较大，使得热影响区的晶粒粗大，则焊缝中的柱状晶也粗大，焊接线能量大，必然会

20、引起结晶时的冷却速度较慢，最高加热温度Tm升高和Ac3以上停留的时间长，从而导致焊缝金属的晶粒就更粗大。线能量较小，焊速过快，焊工操作困难，而且易产生夹渣等焊接缺陷，所以焊接线能量一般应以812kJ/cm为宜。预热温度 预热主要希望它能降低马氏体转变时的冷却速度，通过马氏体的自回火作用来提高抗裂性能。由于壳体厚度仅12mm，所选用的钢板厚度为12mm，所以不需要预热。焊后热处理：考虑到15MnNiDR 钢调质时的回火温度为640660，所以焊后退火处理温度，只能是600左右。在此温度范围内，焊缝-45冲击韧性是可以满足所规定的要求的。4 工艺方案的选择本次设计的铜液氨冷凝器，其主体部分由封头、

21、筒体和腿式支座采用法兰连接组成，封头和筒体上连接有接管，接管与法兰连接。由此可以确定其制造工艺方案如下：1.根据图样技术要求分别制造各个零部件，可采用锻、焊、机加工等手段，零件制造完成后，需要进行尺寸、质量等检验。2.根据图样要求进行装焊，可以采用必要的装配夹具等。装焊完成后，需要进行无损检验，可以采用100%射线探伤或100￥超声波探伤且加70%射线探伤复检。3.设备制造完毕后需要按要求进行22kg/cm2水压试验.5 主要零件的加工制造5.1筒节的制造 工艺流程如下：1. 钢板复检：对钢板进行复检，内容包括钢的化学成分、各种力学性能、表面缺陷及外形尺寸（主要是厚度）的检验。一般采用抽检法，

22、抽检的百分比15%。2.预处理：复检合格后对钢板进行矫正。矫正后对钢板进行喷丸、喷漆等表面处理。原理：将淬硬钢丸(一般应用锰钢丸,直径为0.8-1.2mm,硬度为HRC47-50),以压缩空气喷出或离心式喷丸机借离心力甩到金属表面, 利用钢丸对金属表面的冲击作用使零件表面硬化。钢丸冲击金属表面:第一使零件表面生成0.1-0.4mm 深的硬化层, 增加零件表面对塑性变形和断裂的抵抗能力,并使表层产生压应力,提高其疲劳强度;第二使零件表面上的缺陷和由于机械加工所带来的损伤减少, 从而降低应力集中。3.划线：划线前应展开，可采用计算展开法。具体展开公式如下： L=（Dg+）+S式中 L-筒节毛坯展开

23、长度（mm） Dg-容器公称直径（mm） -容器壁厚（mm） S-加工余量（包括切割余量、刨边余量和焊接收缩量等）（mm），如两侧均需刨边，则取1015mm。筒体展开后，其实就是一块矩形金属板。毛坯宽度为筒节的长度，其大小取决于原材料的宽度和容器上焊缝的分布情况（焊缝不允许十字交叉）。注意，毛坯实际宽度也要包括加工余量S。经查阅资料及计算，如图5-1所示，取划线尺寸为44502258（长度宽度）的坯料。图5-1 下料尺寸示意图4.下料：采用气体火焰切割。5.边缘加工：采用刨边机进行钢板的直线边缘加工和开坡口，加工精度高，坡口尺寸准确。坡口型式及加工尺寸如图2-2所示。6.卷制：采用对称式三辊卷

24、板机来卷制钢板。（1）预弯 采用对称式三辊卷板机弯卷钢板时，钢板两端各有一平直段无法弯卷。为使钢板都能弯曲成同一曲率，在卷板前要先将其两端弯曲成所需要的曲率，称为预弯。 本次设计利用压力机预弯。受模具长度限制，板料的压弯需逐段进行，且在压制过程中需要随时用样板检查曲率半径的大小，以保证成形尺寸满足要求。如图5-2所示。 图5-2 利用压弯机预弯（2）对中 板料预弯后，放入卷板机上下辊之间进行辊卷前必须使板料的母材与辊的轴线平行，使板料的纵向中心线与辊的轴线保持相互垂直，即对中，其目的是防止钢板在滚卷过程中产生扭斜变形。（3）卷圆 钢板对中后，即可用上辊压住板料并使之产生一定弯曲，开动机床进行滚

25、卷。每滚卷一次行程，便适当下调上辊一次，这样经过多次滚卷就可将板料弯曲成所要求的曲率。在滚卷过程中要注意：随时用卡样板测量，看是否达到曲率要求，不可过卷量太多，因为过卷要比曲率不足难以修正，且易使金属性能变坏。在冷卷时要考虑到回弹的影响，必须施加一定的过卷量。当卷制达到曲率要求时，还应在此曲率下多卷几次，以使其变形均匀和释放内应力，减少回弹。15MnNiDR钢回弹量较大，需要在最终成形之前进行一次退火。卷板机辊子的位置关系如图5-3所示。图5-3 三辊卷板机辊子的位置关系7纵缝装焊：筒节的装配一般在V形铁或焊接滚轮上进行。带铁的螺旋压紧器和斜楔式压紧器可以防止错边，螺旋拉紧器可以调整间隙。如图

26、5-4所示。 a带铁的螺旋压紧器 b螺旋拉紧器 C斜楔式压紧器 图5-4 辅助夹具通过采用夹具保证纵缝边缘齐整，且沿着整个长度方向上间隙均匀一致后，可进行定位焊。定位焊时，焊点要有一定尺寸，且焊点间距300mm。筒节纵缝采用埋弧自动焊焊焊接，坡口形式与尺寸见图2-2，采用埋弧自动焊机MZ1-1000，其焊接工艺参数见表5-1： 表5-1 筒节纵缝焊接工艺参数板厚/mm坡口形式焊丝直径/mm焊接电流/A焊接电压/V焊丝焊接速度m/h电流极性12V型4.090040H08Mn2SiA36直流反接焊后退火温度：600左右其焊接工艺卡见附录一。8矫圆：焊接结束后，在卷板机上进行矫圆，大致可分三个步骤。

27、（1）工件放入卷板机上辊之后，根据计算，将上辊调至所需要的最大矫正曲率的位置进行加载。（2）使工件在矫正曲率下多次滚卷，并着重于焊缝区的矫正，使圆筒曲率均匀一致。经测量，直到合乎要求为止。（3）逐渐卸除载荷，并使工件在逐渐卸除载荷的过程中多次滚卷。待添加的隐藏文字内容39无损检验：焊缝进行X射线局部无损探伤，探伤长度分别不少于纵环焊缝长度的100%，质量评定按JB4730.2-2005焊缝射线探伤标准达到级为合格。10制孔：须在筒体上开1个89mm的孔。先要进行划线、打标记来确定孔中心的位置。将筒节置于V形铁上固定，在筒体上已标记的孔中心位置分别沿筒体径向和周向划出接管的尺寸和位置线。仔细检查

28、核对孔的大小、方位后开孔，选用型号为Z3080摇臂钻床钻出。5.2 标准椭圆形封头的制造按JB/T 4746-2002钢制压力容器用封头，标准椭圆形封头由半个椭球和一个高度为h的圆柱形短节（封头直边部分）构成，如图5-5所示。其型式参数关系为：Di4（H-h）DNDi图5-5 椭圆形封头封头外形尺寸如下：公称直径：DN1400mm封头壁厚：a14mm直边高度：h54mm封头总深度：H404mm封头制造工艺如下：1.钢材复检：复检材料成分、规格、牌号。2.预处理：矫正，喷丸处理。3.划线：椭圆形封头毛坯尺寸的计算：式中： P封头椭圆部分的半周长a椭圆的长半轴b椭圆的短半轴。由于a=700mm，b

29、=350mm，得出P=1716.7mm。考虑加工余量后，封头毛坯直径可按下式计算：D0=P+2hk0+2S式中：封头冲击成形是的拉伸系数，取k0=1S封头边缘加工余量h直边高度可求得D0=1855mm。综上，在原材料上划一直径为1855mm的圆。4.下料：气体火焰切割。5.热冲压：先加热至1000，再1000t水压机压制成形并预留直边加工余量。6.二次划线：量取直边高度54mm划线，同时对89mm的孔划线。7.切割：LGK8等离子弧切割机切出54mm直边。8.钻孔：先用Z3080摇臂钻床钻出20mm的孔。孔位置如图5-6所示。 图5-6 孔位置示意图9.扩孔：用CWC-200扩孔机扩孔至89m

30、m。10.检验：按图样要求检查其尺寸、质量等。其加工工艺过程卡见附录二。5.3 管法兰的制造按HG/T 2059220635-2009钢制管法兰.垫片.紧固件，壳体上的管法兰为带颈平焊法兰法兰，公称通径为1400mm，公称压力为1.6MPa，材料为16Mn，零件形状尺寸见图5-7。 图5-7 全平面带颈平焊法兰其具体参数如表5-2所示。表5-2 带颈平焊管法兰（HG/T 2059220635-2009）参数公称直径管 子法 兰 (毫米)螺 栓焊 缝外径壁厚外径螺孔中心圆直径连接凸出部分高 度厚度螺栓孔直 径重量数量规 格焊缝的直角边 焊缝离 法 兰面 距 离DNdHSDD1FbdKgn直径长度

31、KH140014241216751590145434278.336M24 190410管法兰制造工艺如下：1.材料复检、预处理:与筒体基本一致。2.下料：采用GB4235锯床，从1000mm的圆钢上锯取长81mm的一段。3.镦粗：始锻温度11501200，终锻温度800850，使直径达14502mm，厚度达482mm。4.垫环局部镦粗：始锻温度11501200，终锻温度800850，使法兰盘直径达14242mm，厚度达452mm。5.热处理: 对其进行600650回火，保温4h,空冷，以恢复组织。6.滚圆修整。7.钻孔：用Z3080摇臂钻床钻出1400mm孔。8.一次检验：检验锻造后尺寸是否在

32、允许范围，是否存在夹层等内部缺陷。9.粗铣：X5032铣床粗铣两端面各留余量1mm。10.划线：在已铣好的大端面上，画出24通孔位置线，并用样冲做好标记。11.钻孔：用Z3080摇臂钻床钻24螺栓孔。12.精铣：铣床精铣两端面，不再留余量。13.精车：CA6140车床精车柱面，不再留余量。14. CA6140普通车床修锐边。15.二次检验：对法兰进行表面检验，法兰的表面应光滑，不得有裂纹及其它降低法兰强度或连接可靠性的缺陷。5.4 接管的制造取连接上述法兰与对应筒体的尺寸为575mm（内径壁厚）的接管为研究对象，进行接管设计研究。采用与母材相同材质的无缝钢管。尺寸与法兰公称直径相匹配，按GB/

33、T8162-2008，其具体参数如表5-3所示。表5-3 接管参数(GB/T8162-2008)内径/mm57壁厚/mm5理论重量/(Kg/m)6.41其制造工艺过程如下：1.钢管复检：检查钢管材质、圆度、型号。2.预处理：清除管表面杂质。3.划线：在钢管上按需要长度划线4.下料：采用等离子弧切割切出相应长度钢管。利用等离子弧的热能实现被切割材熔化的方法称等离子弧切割，它是利用高速、高温和高能的等离子体来迅速加热熔化被切割的材料，并借助内部或外部的高速气流。将熔化的材料排开，直至等离子气流束穿透工件背面而形成切口，从而达到切割的目的。5.车加工：在车床上加工切割断面，使其达到标准要求；6.清理

34、：表面清洗，使其表面不得有油污等杂质；7.检验：另取相同钢管，按GB/T 3091-2008进行拉伸、弯曲、盛水试漏试验。5.5 支座的制造设备采用A型腿式支座，其基本结构如图5-8所示，按GB 150.1150.4-2010固定式压力容器和JB-T4710-2005钢制塔式容器进行设计。 图5-8 A型腿式支座1 号料1.1 按设计图纸、标准图尺寸号料。A型支腿角钢支柱的材料为A3钢，底板材料为A3钢，垫板材料与壳体材料相同。1.2 支柱应平直，且无凹坑和损伤等明显缺陷，支柱直线度允差LH/1000。1.3钢管支柱与封头（或垫板）连接部分须与封头外壁相吻合，须进行精确放样。1.4 角钢垂直度

35、允差按型钢相应标准规定。2 下料2.1 按号料线剪切和切割垫板、支柱、底板。直角处制作出R=510mm圆度过渡。2.2 剪切面允许有深度1mm的磕痕和厚度0.5的毛刺。切割后，材料表面均匀光滑，不得有氧化铁等杂物，不得有沟槽、缺肉等缺陷。3 滚制3.1 垫板按筒体外径制作。4 划线4.1 按设计图纸及标准图进行底板、支柱、垫板的划线，底板上划出螺栓孔、底板中心线、支柱安装位置线，角钢支柱上划出90V型缺槽，接管支柱上划出90V型缺槽、本身大U型缺槽、底端R3半圆槽。在长条弧板上进行垫板划线，并划出周边圆角。4.2 用永久性记号笔标注圆孔、圆角、V形缺槽、大U型缺槽的规格、数量，并在基准线、基准

36、圆上打上钢印，以便检查机加工误差。5 钻孔、切割5.1 按划线要求进行钻孔、切割，保证垫板周边圆角。钻孔粗糙度 ，加工后表面不得有毛刺、铁屑等杂物。5.2 V形、U形开槽及垫板表面须均匀光滑，不得有沟槽、缺肉等缺陷，不得有氧化铁等杂物，零件加工边缘的表面粗糙度不得低于Ra50m。6 组对6.1 表面打磨干净后，将底板、支柱点焊在一起，待现场焊接。7 安装划线7.1 按设计图纸进行支座安装方位划线，划出筒体及封头上垫板的安装位置线，划出垫板上支柱的安装位置线，划出筒体及封头上支柱的安装位置线。方位允差为1mm。6 各部件的装焊工艺装配焊接就是将已加工好的零件按图样规定的相互位置加以固定组装成零部

37、件或结构，并焊接成形的过程。采取分部件装配，在装配过程中，允许偏差值要小于2mm。在夹具上定好位置的工件，必须进行夹紧，否则无法保证它的既定位置，即始终使工件的定位基准与工件的定位元件紧密接触。为此，夹紧所需的力应能克服操作过程在红产生的各种力，如工件的重力、惯性力、因控制焊接变形而产生的拘束力等。夹紧力应该指向定位基准，而且其指向应有利于减少夹紧力，通过传动机构而使夹紧元件与工件受压面直接接触而完成夹紧。在焊接过程中，由于焊接是局部加热和局部冷却成型过程，局部区域各部分金属处于从液态到塑性状态在到弹性状态的不同状态，并随热源的变化而变化。其在焊接受热的过程中，受热大的部分，在随后的冷却过程中

38、会产生较大的焊接应力，使其在焊接后产生较大的焊接应变，这是焊接应力变形的根本原因。在工艺设计中要采用适当的方法去尽量减少焊接应力和变形。减少变形措施有：(1)设计时，避免焊缝的十字交叉，避免其应力集中，保持较好的焊接操作可适性。(2)焊接前采取预热，减缓其冷却速度过大而产生较大的应力。焊接采取了合理的焊接顺序和方向，调整了其应力分布。装焊过程中采取了降低焊缝拘束度的工艺措施，补偿焊缝的缩量。（3）焊后采取锤击法，能在金属表面层内产生局部双向塑性延展，补偿焊缝区的不协调应变达到释放焊接残余应力的目的。6.1 筒体、封头与法兰的装焊筒体与封头的连接采用加有密封圈的法兰进行连接。筒体、封头分别与法兰

39、连接，焊缝为角焊缝,焊后进行法兰间的装配。封头与法兰的装配、焊接都在小型变位器上进行，禁止将法兰密封面与装配平台接触，以避免擦伤密封面。其焊接接头均属于角接头，坡口形式及尺寸见图3-1，装焊示意图如图6-1所示：图6-1 法兰与封头、法兰与筒体的装焊示意图焊接方法采用埋弧自动焊焊，其焊接工艺参数见表3-2。焊缝附近的油污等杂质要清理干净。需要在夹具上采用刚性固定，限制角变形。焊后对焊缝进行X射线探伤。6.2 筒体与接管的装焊（1）划线 如图6-2所示。图6-2 筒体与接管装焊法兰划线示意图（2）装配 按定位线找正位置进行装配。接管与筒体的垂直度，可用直角尺测量校正。（3）焊接 先实施定位焊，应

40、使焊接点对称分布，使工件准确定位。然后采用埋弧自动焊焊进行焊接，坡口形式及尺寸见图3-1，焊接工艺参数见表6-1，装焊示意图如图6-3所示。表6-1 埋弧自动焊焊焊接工艺参数表3-2 埋弧自动焊工艺参数坡口形式焊丝直径/mm焊接电流/A焊接电压/V焊丝焊接速度m/h电流极性单边V型4.060035H08Mn2SiA30直流反接图6-3 装焊示意图（4）检验 检查工件的位置、尺寸精度是否符合技术要求。对焊缝进行磁粉探伤。6.3 封头与接管的装焊封头与接管的焊接接头是角接接头，采用埋弧自动焊进行焊接，其焊接工艺参数见表6-1，其坡口形状及尺寸见图3-1，装焊示意图如图6-4。 图6-4 封头与接管

41、装焊示意图其装配同接管与筒体的装配工艺。6.4 接管与法兰的装焊装配在焊接变位器上进行，它可以将焊件各种位置的焊缝调整到易焊位置施焊。接管与管法兰的连接采用对口焊形式，如图6-4所示。 图6-4 接管与法兰装焊示意图采用埋弧自动焊进行焊接，焊接工艺参数见表6-1，坡口形状及尺寸见图3-1。焊缝附近的油污等杂质要清理干净，焊接过程稳定。6.5 支座与筒体的装焊其装焊工艺过程类似筒体与封头的装焊工艺过程，坡口形式及尺寸见图3-1，采用埋弧自动焊，焊接工艺参数见表6-2。表6-2 埋弧自动焊工艺参数坡口形式焊丝直径/mm焊接电流/A焊接电压/V焊丝焊接速度m/h电流极性单边V型4.060035H08

42、Mn2SiA30直流反接7 产品质量检验本设备按NB/T 47003-2009钢制焊接常压容器和HG 20652-1998塔器设计技术规定进行制造、试验及验收。焊缝进行X射线局部无损探伤，探伤长度分别不少于纵环焊缝长度的10%，质量评定按JB/T 4730.2-2005承压设备射线检测达到级为合格。角焊缝按JB/T 4730.1-2005进行磁粉探伤。设备制造完成后进行盛水试漏。7.1 表面检验表面检验主要是坡口、焊缝余高、焊缝表面质量检验等。（1）焊接坡口：不得有裂纹、分层、夹渣等。（2）焊缝余高：余高02.0mm。（3）焊缝表面质量：不得有裂纹、飞溅物等。7.2 X射线探伤X射线探伤是利用

43、X射线可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷。它适用于检查焊件内部的缺陷。对气孔、夹渣等体积性缺陷，具有较高的检测灵敏度。其一般程序如下：（1）焊缝表面质量检查（2）核对实物与委托单项目（3）机器预热画草图（4）贴片、贴标、屏蔽散射线（5）对位选焦距并开机透照（6）胶片处理（7）底片评定并签发检验报告（8）底片及资料存档。7.3 水压试验1.水压试验的程序、步骤方法如下：1）连接。将试压设备与试压的管道系统相连，试压用的各类阀门、压力表安装在试压系统中，在系统的最高点安装放气阀、在系统的最低点安装泄水阀。2）灌水。打开系统最高点的放气阀，关闭系统最低点的泄水阀，向系统灌水。试压用水应使用纯净水。待排气阀连续不断地向外排水时，关闭放气阀。3）检查。系统充水完毕后，不要急于升压，而应先检查一下系统有无渗水漏水现象。4）升压。充水检查无异常，可升压，升压用手动试压泵（或电动试压泵），升压过程应缓慢、平稳，先把压力升到试验压力的一半，对管道系统进行一次