过程设备制造说明书

1、 目 录1 制造背景1.1设计背景1.2技术特性及要求1.2.1技术要求1.2.2技术特性2 筒体结构分析3材料分析4筒体制造工艺综述4.1筒体形式4.2筒体制造流程4.3筒体的制造工艺过程5内筒的制造的准备5.1选择材料5.2复检材料5.3净化材料5.4矫形6排料6.1展开计算6.2留余量6.3下料6.4划线7卷圆7.1冷弯、热弯的选择7.2回弹量的计算7.3卷板机选型7.4上下辊之间的距离7.5卷板机的选择7.6预弯7.7弯卷成型过程7.8卷圆验收7.8.1错边量7.8.2棱角度7.8.3筒体直线度8焊接8.1坡口加工8.2内筒的焊接工艺说明9外壳层板9.1多层包扎9.2筒节的包扎9.3层

2、板之间的纵缝排列9.4层板纵焊缝焊接9.5胎具9.6层板包扎9.7钢带缠绕9.8钻泄气孔9.9端面封焊10设计体会及今后改进措施10.1设计体会10.2改进措施参 考 文 献1 制造背景1.1设计背景 随着社会的发展，工业技术更是突飞猛进，无论从种类还是强度上，对容器的要求也越来越高，工业生产中工艺条件越来越复杂，需要各种各样的设备来满足社会的需求，比如一些设备无法对气体和液体的混合物进行压缩，那么流体在进入该容器之前必须对其要进行分离，分液罐正是由于这种需要的需求而生产的设备。它是一种放空气中酸性气液体成分在其中分离并储存的装置。在反应装置后加装分液罐可以大大增加产品分离速率，提高生产效率。

3、因工业生产的需要，分液罐的设计与生产成为工业研究的一项不可缺少的任务。1.2技术特性及要求1.2.1技术要求 1）本设备应按108061D113070002/N1容器外行尺寸允许偏差和108061D113070002/N5纯净钢设备制造和验收技术条件进行制造和验收； 2）本设备外防腐应符合00000SPSTOP0205R.3涂漆规定的要求； 3）图中所注明筒体和封头的厚度系成品后的最小尺寸； 4）图中所注明的开口外伸高度系指法兰密封面至开孔中心线与设备外壁交点的距离； 5）合成脱液器支持圈厚度是16mm，材料为Q235-B; 6) 所有与设备壁相焊的附件应在制造厂焊接完毕，并与设备一起热处理；

4、 7）材料表中紧固件的数量不包含备份数量； 8）接管的端面与中心线垂直，偏差不得超过0.5; 9) 密封面应该光滑，不能有划痕，划线等降低法兰密封和强度的缺陷。1.2.2技术特性 压力容器等级：三级； 介质名称：油以及含硫污水和氧气； 最高（低）工作温度：150； 工作压力：13.94MPa; 基本风压：750Pa; 地面粗糙度：B类； 设计温度：170； 设计压力15.2 MPa; 腐蚀余量：6mm； 焊后热处理：是； 焊接接头系数：1.0； 抗震强度：7级 材料：SA516Cr70(HIC); 执行标准：681501998，108061D113070002/N5 ； 液压试验压力：立试（1

5、9.0 MPa），卧试（19.1 MPa）;2 筒体结构分析 该循环氢反应器为多层包扎式的容器，其内径2200mm,筒体壁厚78mm，半球形封头壁厚70mm。整个容器位于裙座上总高h.容器内壁（包括封头、筒体、法兰、接管和弯管）全部堆焊309L+347不锈钢，反应容器设有气体进出口、催化剂进出口接管，所有接管采用整体补强结构，各接管密封采用八角垫结构。3材料分析 筒体的材料拟采用ASME标准的SA516Cr70（HIC），即国家标准钢号Q345R。抗拉强度为（510-640MPa）之间，伸长率大于21%，零度V型冲击功大于34J。Q345R工艺参考标准GB713-2008。Q345R钢是屈服强

6、度为340MPa级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于低合金高强度钢板Q345(16Mn)钢，除抗拉强度、延伸率要求比Q345(16Mn)钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。4筒体制造工艺综述4.1筒体形式 根据任务书的要求，本容器的筒体壁厚78mm，属于器壁较厚容器，设计温度为170，容器的工作温度也不高，考虑到它对散热的要求不大和保证其有足够的强度，综合诸多因素，本容器筒体的制造采用多层包扎式，在此选择层板包扎式结构。4.2筒体制造流程 筒体由许多筒节组焊成，每一个筒节都是由外壳层板和衬里内筒组成，内筒为Q3

7、45R，厚度为18mm，6层外壳层板厚度均为10mm，共60mm。4.3筒体的制造工艺过程 扎焊接层板第一层MT、HT继续包扎焊接层板逐层检查包扎贴紧度钻警报气最后一层纵缝不铣磨平要作MT、HT加工环缝坡口（DT）钻镗检漏孔（DT）环缝坡口封焊PT筒节与筒节组对焊接筒体与（封头）组对焊接（DT）焊装附件充水进行水压试验氨渗漏试验（验收依据）最终检验清理、打磨外壁PT、MT油漆装运发送。注：DT-尺寸检验 PT-液体渗透检测 RT-射线探伤检测 FT-铁素体检测 MT-磁粉检测5内筒的制造的准备5.1选择材料 选用Q345R。5.2复检材料 对材料进行腐蚀实验、机械强度实验，确保按照相应的验收标

8、准验收。5.3净化材料 钢材长期暴露在空气中，容易产生氧化皮、毛刺等缺陷。喷砂是一种大面积除锈和氧化膜的先进方法，它是利用高速喷出的压缩空气流带出的高速运动的沙粒冲击工件表面而打落铁锈和氧化膜的方法，采用喷砂对材料进行净化。5.4矫形 变形会影响划线、切割、弯卷、装配等工序的尺寸精度，从而影响设备质量。矫形的方法按操作方法的不同，可分为手工矫形、机械矫形和火焰矫形三种。机械矫形有滚弯式和压弯式。本设计采用多辊矫平机进行机械矫形。多辊矫板机矫平钢板，是使板料通过矫板机的上下两列辊子之间，在辊子压力的作用下，受到多次反复弯曲，整个钢板得到均匀的拉长，使多种原始曲率逐步趋向一致变为单一，并不断减小，

9、最终得到矫平。6排料6.1展开计算 板材弯曲前后尺寸不变的称为中性尺寸，即平均厚度上的尺寸，但对不可展面，尤其是厚板，按中性尺寸计算的结果有误差，要适当修正。展开示意图见（图-1） 图6-1 内筒展开示意图L内筒=×Dm=(2200+)×=（2200+78）×=7157mmL1 =×（2236+）/2=（2236+10）×/2=3528mmL2 =×（2256+）/2=（2256+10）×/2=3559mmL3 =×（2276+）/2=（2276+10）×/2=3590mmL4 =×（2296+

10、）/2=（2296+10）×/2=3622mmL5 =×（2316+）/2=（2316+10）×/2=3653mmL6 =×（2336+）/2=（2336+10）×/2=3685mm注：L内筒 、L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 分别指内筒和一层、二层、三层、四层、五层、六层板的展开长度。6.2留余量 余量包含切割余量、边缘加工余量、焊缝收缩量。 割切割余量，与切割方法有关，一般取2-3mm. 加边缘加工余量，与加工方法有关，一般取5mm. 收焊缝收缩量，与材料、焊接方法、工件长度、焊缝长度等有关。 本次采用手工电弧焊，取3-4mm

11、.6.3下料 根据以上的展开计算和余量的估算，可以确定需要的板材的尺寸，从而可以查阅中国市场上现有的钢板标准尺寸，选择合适的板料。内筒的厚度=18mm，宽度=1000mm，得到相应的板子长度范围：2000-6000mm7157=6000+2000-843，即用6000mm、2000mm的两个板子进行拼接。层板的厚度=10mm，宽度=1000mm，得到相应的板子长度范围：2000-6000mm层板的话直接用4000mm的板子就行了。6.4划线 对于形状简单和单件生产的零件，可以直接把图展开在钢板上，称为直接划线。划线公差要求 两平行线的不平行度1mm； 检查线对角线（L1-L2）1mm。示意图见

12、图6-2 图6-2 划线公差要求划线方案 图6-3划线方案 大型零件（如设备筒体），要事先做出划线方案，已确定筒体的节数、每节的装配中心线和各接管位置，如图可以保证各条焊缝分布与间隔符合制造规范的要求。本方案见图6-2。标号 由于设备的制造工序错综复杂，因此划线时在坯料上往往标注一些加工符号来表示加工的内容及顺序。划线完成后，为了保证加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清，在切割线、刨边线、开孔中心及装配线等处均匀的打上冲眼，然后用油漆标明标号、产品工号和材料标志移植等，以指导切割、成型、组焊等后续工序的进行。但是必须注意，不锈钢设备不允许在板料表面打冲眼，常用记号笔做出标志，以防止钢板表面氧化膜

13、被破坏而影响耐蚀性能。切割 切割的方法主要有机械切割、氧气切割、等离子切割。机械切割：机械切割分为平口剪、斜口剪。其中斜口剪冲击比较小，可以用来切割比较薄的钢板。 氧气切割：氧气切割俗称气割，切割的关键是高速纯氧气流，是焊接结构中应用最为广泛的下料方法之一，他设备简单、成本低、生产效率高、易于实现机械自动化，切割质量好，不受工件形状尺寸的限制，使气割广泛的使用。 等离子切割：等离子切割是等离子弧的高温、高速来切割金属的方法。等离子切割是熔割（等离子高温使金属融化）。主要分为等离子氧气切割、等离子空气切割、等离子氮气切割。精度高，可以切割任何金属，但是他的价格昂贵，一般不采用。 综合比较，本容器

14、采用多层包扎式，其每层层板都在厚度20mm，属于较薄板，采用氧气切割或者等离子切割耗资略大，在满足要求的基础上，决定采用机械切割。边缘加工 边缘加工的目的，首先，按照划线切除余量，消除切割时边缘可能产生的加工硬化、裂纹、热影响区及其他切割缺陷；其次根据图样规定、尺寸的破口。 边缘加工分为手工加工机械加工热切割加工。 本项目中采用机械加工。采用机械加工，效率高、劳动强度低、表面质量好、精度高、无热影响区。刨边、铣边、车边均可。7卷圆 设备的筒体通常由若干筒节拼接而成，筒节为单位拼接件。钢板的滚弯或卷圆，为筒节的基本加工方法。7.1冷弯、热弯的选择 最小冷弯半径受两个因素的制约：一是内半径不可能比

15、上滚半径小；二是塑应变不能接近材料临界变形率的5%，制造规范规定碳素钢及16MnR的最小冷弯半径为16.7，低合金钢为20.当卷圆半径小于最小冷弯半径的时候，要采用热弯或者冷弯后处理。 本项目中，内筒厚度18mm,故，RMin=16.7×18=300.6.而卷圆半径： R=D/2=2200/2=1100300.6；同时考虑采用的是多层包扎式筒体、热卷费用大，操作麻烦，钢板减薄严重等因素，所以卷圆采用冷卷即可。7.2回弹量的计算 弯卷钢板在辊子压力下既有塑形弯曲，又有弹性弯曲，故钢板卸载后，会有一定的弹性回复，即回弹。热卷的时候，回弹量较小，不予考虑，筒节在冷弯的时候，回弹量较大，钢材

16、的强度越大，回弹量也越大，为了尽量控制回弹量，冷弯卷的时候要过卷，同时在最终成型前进行一次退火处理。筒节回弹前的内径: D=(7.2-1)Dn筒节内经 2200mms钢材屈服极限 345MPAE钢材弹性模量 2×105N/mm2即200GPaK1钢板的截面形状系数，矩形K1=1.5钢板厚度 18mmK0钢材相对强化模数 5.8故：Dn=0.98×2200/1.3163=1638mm过卷量: l=（Dn-Dn） (7.2-2) 故： l=×(2200-1638)=562mm7.3卷板机选型 本项目中卷板机按表7-1选。 表7-1 卷板机选型规格最大板厚×最

17、大宽度/mm上辊直径/mm下辊直径/mm下辊中心距/mm卷板速度m/s下辊升降速度m/s主电机功率/kw下辊升降电机功率/kw40×40005505306103.351008040×27.4上下辊之间的距离 钢板弯卷的可调参量是上下辊之间的垂直距离h，h取决于弯曲半径R的大小，其计算可以从弯卷终了时三棍的相互位置中求得： h= (7.4-1) 故：h= =530mm7.5卷板机的选择 常见的几类卷板机：对称式三辊卷板机、不对称式三辊卷板机、对称式四辊卷板机、立式卷板机。 本项目中决定采用对称式三辊卷板机。 与其他类型卷板机相比，对称式三棍卷板机具有以下特点：构造简单，价格便

18、宜，应用普遍。被卷钢板两段各有一段无法弯卷而产生直边，直边的大约长度为两个下辊中心矩的一半， 直边的产生使筒节不能完成整圆，也不利于校圆、组对、焊接等工序的进行，因此，在卷板之前常将钢板两端进行预弯。特殊情况下，如厚板卷制后，纵缝采用电渣焊时，也可以保留直边以利于电渣焊，焊后校圆。 本项目使用的卷板机示意图见图7-1.7.6预弯 为了解决卷圆之后出现部分直边的问题，我们在实际的制造过程中，可以采取合适的预弯。 预弯方法主要有卷板机预弯、冲压预弯。常用模具在三棍、四辊卷板机或者压力机上进行预弯。 针对本项目的壁厚=18mm,可以选择0 大于18mm 的模具进行预弯。 本项目采用预弯机见图7-2.

19、 图7-1 对称式三辊卷板机 图7-2 对称式三辊预弯机 预弯工序结束后，即采用对称式三辊卷板机进行筒节的成型工序，为保证卷圆的质量及椭圆度指标，按照工艺要求规定卷板机下压成型次数在6次以上，保证椭圆度在5mm以内。7.7弯卷成型过程 调整设备，轴线平行； 把板坯装入上下辊之间； 上辊下压，将板坯压弯； 驱动两下辊旋转，板坯借助摩擦力而移动，并带动上辊转动。 板坯移动过程中，连续通过最大受力位置（上辊最低线），使整个板坯（除两端）产生均匀一致的塑性变形，得到一定曲率的弧形板。 上述过程为一次行程。通常一次弯卷很难达到所要求的变形程度，经过几次反复，可将钢板弯卷成一定弯曲半径的筒节。7.8卷圆验

20、收7.8.1错边量 据GB150-10.2.4，AB类焊接接头对口错边量应符合表10-1的标准。锻焊容器B类焊接接头对口错边量b应不大于对口处钢材厚度的1/8，且不大于5mm. 图7-3 焊缝接头对口错边示意 本项目中内筒板厚=18,且为多层包扎容器A类焊缝，据GB150-10.6,要求 b1.5mm。7.8.2棱角度 棱角的不良作用与错边类似，它对设备的整体精度损害更大，并往往具有很大的应力集中。 根据GB150-1998规定，在焊接接头环向形成的棱角E，用弦长等于1/6内径Di，且不小于300mm的内样板检查，其E值不得大于 （ s/10+2）mm,且不大于5mm. 在轴向形成的棱角用长度

21、不小于300mm的直尺检查，验收标准同环向。7.8.3筒体直线度 筒体直线度检查是通过中心线的水平和垂直面，即沿圆周00、900、1800、2700四个部位拉0.5mm的细钢丝测量，测量位置离A类接头焊缝中心线（不含球形封头与筒体连接以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头）的距离不小于100mm. 要严格控制其错边量方可进行下一步工序。8焊接 为满足实际焊接工艺的要求，经常在焊接之前，把接头加工成一定尺寸与形状的坡口；坡口的选择要考虑被焊接材料的厚度，对于中厚的板，还要考虑施焊的方法。 本项目中板厚=18mm，属于偏中厚型，采用手工电弧焊的情况下，需要将坡口设计成双面坡口。 X型坡口便于加工，虽然

22、V型坡口和X型坡口均可以满足要求，但在相同厚度下的焊条使用量可以比V型的少1/2，焊件变形及产生的内应力也少。综上考虑，纵焊缝的破口采用X型。 图8-1内筒纵焊缝坡口 图8-2 纵缝焊接顺序8.1坡口加工 用氧-乙炔火焰手动切割或自动切割机切割。 成型后将坡口表面打磨平整，不存在表面缺陷及污渍、残渣时进行磁粉检测和超生波检测。8.2内筒的焊接工艺说明 为了尽可能消除焊缝中的气孔、夹渣等小缺陷，进行二次以上的PT是必要的，因为焊一层的厚度一般只有2mm，那么焊一层，PT一次，就可以把缺陷的尺寸限制在小于2mm的范围之内，尤其是可以消除穿透性的小气孔。但是着色探伤液必须清理干净，否则对焊接不利。

23、一般来讲，最后一道焊缝表面由于冷却条件好，没有受到再次加热的影响，其耐蚀性能最佳，所以不要轻易打磨。如果表面成形不好，着色探伤或X光探伤需要打磨或修补，应掌握好打磨和修补工艺，防止焊缝过热。 说明：在内筒纵缝的延长部位同时焊接一块相同材质的试块，以便检查内筒焊接接头的力学性能，焊后进行100%的射线检测。 表8-1 内筒纵缝焊接过程焊接过程检验要求1清理坡口2手工焊顺序1及顺序2焊缝表面100%PT 3清理焊缝表面；手工焊顺序3及顺序4焊缝表面100%PT4清理焊缝表面；手工焊顺序5；反面打磨焊接顺序1的焊道，磨去焊根及两侧热影响区各2.5mm；手工焊顺序6；铁素体检查焊缝正反表面；焊缝表面1

24、00%PT；100%X光探伤；层次焊接方法焊材牌号规格mm极性电流(A)电压(V)速度(cm/min)烘烤温度保温时间1、2、6SMAWJ5072.5DC-508020-3060-7020023、4、5SMAW J5073.5DC-10013020-3060-702002注：在压制板头时需进行模拟试验，根据实际的回弹量来确定压模的半径。 对于低合金钢，要控制焊接线能量的大小，并通过工艺评定后，做出焊接工艺规程。9外壳层板 外壳层板是受压壳体的主要材料，它的制造过程与一般高压容器多层层板的制造过程一样。为了减轻重量方便运输，要求层板采用低合金高强度钢层板。 本项目采用Q345R作为外壳层板的材料

25、。厚度采用10mm。每一层的外壳层都由两片瓦片组成，两部分分别在压力机上压制成形或在卷板机上卷制。层板的制作过程。9.1多层包扎 多层筒节包扎是在专门设计的包扎机上进行的，包扎时将装配好内衬胎的内筒支承在可以转动的包扎机的主轴上，把待包扎的层板预装在设定位置，然后用压力缸、拉紧架及钢丝绳先拉紧层板的中间部位，然后拉紧两端，分三次即可完成包扎拉紧工作。每拉紧一次就将纵缝点焊起来，防止移动后松开，包扎完一层以后，将筒节吊出置于滚轮架上进行纵焊缝的焊接。 表9-1 层板制作过程序号工序名称工序说明1检验材料要按合格证书进行验收；第一层层板进行超声波探伤检查，其它各层可不必进行超声波探伤；第一层层板相

26、当于多层高压容器的内筒，所以增加了超声波检查。2气割下料按照每层层板的展开周长分两份划线、气割下料；并在层板上编号做标记。3矫平清理为保证包扎质量，每层层板须校平，并用平尺检查不平度；喷砂清理板内外表面4卷板两头预压弯，然后再卷扳机上卷制瓦片状5切割坡口切割坡口尺寸、坡口表面磁粉探伤或着色探伤6钻泄气孔为防止钻孔时钻伤内筒表面，第一二层板是上的Ø8mm的透气孔必须在包扎前钻完。7待包扎注：在压制板头时需进行模拟试验，根据实际的回弹量来确定压模的半径9.2筒节的包扎包扎工艺过程是：衬里内筒装配衬胎纵缝间断焊（与内筒纵焊缝错开）装配包扎层板第一层纵缝焊接铣磨焊缝余高MT、UT、硬度检查装

27、配包扎第二层、第三层层板每包扎一层铣磨焊缝余高MT、UT、（根据材料强度值）装配最后一层层板包扎焊接焊缝和热影响区硬度检查MT、UT筒节端面坡口加工钻泄气孔和镗检漏孔坡口端面堆焊封口堆焊塞焊检漏孔交组对。9.3层板之间的纵缝排列 为避免裂纹沿厚度方向扩展,各层板之间的纵焊缝应相互错开。 本项目中层板之间的纵缝设计见图9-1， 图9-1 层板焊缝及通气孔分布 图9-2层板纵焊缝9.4层板纵焊缝焊接 层板纵焊缝如图,先用焊条手工焊焊底层，然后埋弧自动焊焊接。注意：焊后铣磨焊缝余高，做MT、UT、硬度检查，第一层层板和最后一层层板纵焊缝进行硬度检查，其的目的是考核焊工对焊接工艺是否严格执行。要求硬度

28、值280HB。 表9-2 层板纵焊缝焊接工艺焊接过程检验要求1清理坡口2组对、点焊,3焊条电弧焊第一层焊缝逐层100%PT (JB/T 4730-2005 I级)4焊缝表面打磨清理5埋弧自动焊其余各层最后一层HB280注： 焊缝焊完后必须打磨平整。层次焊接方法焊材牌号规格极性电流(A)电压(V)速度(cm/min)烘烤温度保温时间1SMAWJ5073.2DC-10130203060-7020022、3SMAWJ5074DC-160210203060-702002SMAW4DC-160210203060-702002 注:预热温度:100;9.5胎具 为了保证筒节在包扎的时候可以很好的和内筒贴合

29、，并且加强了包扎强度，我们在包扎的时候可以采用专用的胎具将内筒支撑起来。 图9-3 胎具9.6层板包扎 筒节层板的包扎质量将直接影响简体乃至整台设备的制造质量 ，因此采用多层简体包扎 专用胎具 ，包扎时应注意钢丝绳均匀受力，逐级加压 ，使钢丝绳拉紧； 各次加压后。 来回滚动筒身，敲打筒节表面，根据敲打声音来判断间隙的位置和尺寸，采用锤击和、敲打的辅助方法来使层面贴合。由于专用胎具的使用，包扎效果非常好。现场测量包扎好的筒节，筒体椭圆度（Dmax-Dmin）小于或等于3mm.测量棱角度e小于或等于2mm.筒体直线度小于或等于1mm.达到了设计要求。也为后期筒节的组对焊接创造了非常便利的条件。9.

30、7钢带缠绕 多层筒节包扎是在一台专门设计的包扎机上进行的，该包扎机包扎的容器外径可达4000mm。有两个活塞直径为150mm的液压缸，4根30mm的拉紧钢丝绳。总的拉力最大可达78吨。包扎时将装配好内衬胎的内筒支承在可以转动的主轴上，压力缸和拉紧架均可沿平行于筒体作轴向移动。先拉紧层板的中间部位，然后拉紧两端，分三次即可完成包扎拉紧工作。每拉紧一次就将纵缝点焊起来，防止移动后松开，包扎完一层以后，将筒节吊出置于滚轮架上进行纵焊缝的焊接。小型的多层筒节包扎拉紧架有拉紧架固定式和拉紧架移动式（卡钳式），其中拉紧架移动式（卡钳式）也可以用于层板环缝错开整体包扎用，使整台多层式高压容器在专用支架上包扎完成，消除了深厚的环焊缝，已在其他高压容器上得到应用，可大大提高层板材料利用率，降低多层高压容器的制造成本。9.8钻泄气孔 为防止钻孔时钻伤内筒表面，第一二层板是上的Ø8mm的透气孔必须在包扎前钻完。 作用：- J6 : P0 k3 P" X. ! D: X 1.一起预警作用，如果内胆泄露的话，可以通过泄放孔层层往外漏，可以及早尽快发现问题；/ ?- T7 6 o o9 n