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低壓儲氣罐的筒體制造工藝及焊接工藝

求一筒體的設計報告！低壓儲氣罐的筒體制造及焊接工藝！最好詳細點！！謝謝~~: 問提問者：網友 | 2017-01-12

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1 產品介紹 1.1 產品的技術條件生產的產品為防腐蝕鋁容器，其容積為3m3，設計溫度為常溫，設計壓力為0.2MPa/cm2,工作介質為濃酸，焊縫系數φ=0.85。1.2 產品的裝配-焊接工藝要求裝配-焊接順序要合理，盡量避免多余應力的產生；由于鋁材的線膨脹系數大，焊接時要嚴格控制翹曲變形的產生；焊接參數的選擇要適當，避免燒穿或未焊透現象的產生；焊前清理方法的選擇要正確合理，能夠徹底地清楚掉坡口區(qū)的污漬及氧化物，避免氣孔的產生；在進行鋁材的加工時，要嚴格控制加工應力，避免鋁材發(fā)生變薄或拉穿。1.3 產品結構設計分析產品的結構滿足剛度和穩(wěn)定性的要求，結構自重小，省材，降低成本，制造工藝性好，可在短時間內制造安裝完成，便于安裝和維修，外形美觀，使用方便，性能優(yōu)良。1.4 產品材料的焊接性分析1.4.1 LF3焊接性分析化學分析： 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% 牌號為5A03的防銹鋁，主要合金元素為Mg。力學性能：供貨狀態(tài)：加工硬化狀態(tài)；試樣狀態(tài)：加工硬化狀態(tài);抗拉強度：≥225MPa;規(guī)定非比例伸長應力：≥195MPa；伸長率：≥8%。焊接性能：鋁及其合金的化學活性很強，表面極易形成難熔氧化膜（Al2O3熔點約為2050℃，MgO熔點約為2500℃），加之鋁及其合金導熱性強，焊接時易造成不熔合現象。由于氧化膜密度與鋁的密度接近，也易成為焊縫金屬的夾雜物。同時，氧化膜(特別是有MgO存在的不很致密的氧化膜)可吸收較多水分而成為焊縫氣孔的重要原因之一。此外，鋁及其合金的線膨脹系數大，焊接時容易產生翹曲變形。這些都是焊接生產中頗感困難的問題。1.4.2 Q235A鋼的焊接性分析化學成分C：0.14~0.22% Mn：0.30~0.65 Si：≤0.30 S：≤0.050 P：≤0.045力學性能屈服強度: 235MPa（24kg/mm2）；抗拉強度： 375-460 MPa（38-47kg/mm2）；伸長率：不大于26焊接性能：由于低碳鋼含碳量低，錳、硅含量也少，所以，通常情況下不會因焊接而產生嚴重硬化組織或淬火組織。低碳鋼焊后的接頭塑性和沖擊韌度良好，焊接時，一般不需預熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織，整個焊接過程不必采取特殊的工藝措施，焊接性優(yōu)良。2 備料加工工藝過程2.1 壓力容器基本結構根據結構特點和工作要求，該圓筒形壓力容器主要由筒體、封頭、加固圈、不銹鋼法蘭、接管、錐管等組成。2.2 筒節(jié)的加工工藝過程2.2.1 備料選用LF3鋁鎂合金，進行化學成分和機械性能檢驗。 2.2.2 下料鋁板尺寸為長1820mm，寬3.14×1200=3768mm，厚度 10mm。按照設計圖紙，在放樣平臺上1：1比例，繪出結構圖，氧氣等離子弧切割下料。優(yōu)點：割后即可焊接，割縫寬度和熱變形較小，但電極和壓縮噴嘴損耗快，因此要求操作者起弧后盡可能不中斷切割過程。雙層氣體等離子弧切割，優(yōu)點：增強弧壓縮，提高電弧能量密度，切口質量好，延長電極的工作壽命。2.2.3 沖壓成形采用空氣等離子弧切割下直徑為430mm的圓，在進行沖孔直徑為450mm的卷邊，理論卷邊高度為10mm，由于加工過程中鋁發(fā)生變形，所以進行修剪，把卷邊修剪成理論高度10mm。2.2.4 卷制鋁板加工前先用壓力機預先加以彎曲，以消除滾圓的直邊，再用三輥卷板機進行冷卷制成形。卷制過程中要經常用樣板檢查曲率，卷制后保證其縱縫處的棱角、徑縱向錯邊量均符合規(guī)范中的有關技術要求。筒體卷制加工過程2.2.5 坡口加工（P202鋁及鋁合金）開雙Y形坡口，坡口角度70，鈍邊4,根部間隙3mm。坡口的加工方法：空氣等離子切割2.2.6 縱縫組對由于筒節(jié)直徑為1200mm，板厚為10mm，卷板后直接在卷板機上進行組對。2.2.7 焊前清理容器施焊前，應檢查圓筒的組裝質量，清除坡口及其兩側20mm范圍內的泥沙、鐵銹、油污、氧化皮及其他雜質。具體操作方式如下：第一步先機械清理：用不銹鋼絲刷或刮刀清理。第二步化學清理：堿洗%8NaOH ，50-60度溫水，5min ；冷靜水清洗；光化：30%硝酸，室溫2min，冷凈水清洗；100-110攝氏度烘干，在低溫干燥。2.3 封頭的加工工藝過程2.3.1 備料選用LF3進行化學成分和機械性能檢驗，合格后，用矯正機對鋁板板進行矯正。2.3.2下料按照設計圖紙，在放樣平臺上1：1比例，繪出結構圖，公稱直徑為1200mm，壁厚10m直邊高度12.5mm,突出部分高度300mm。由于成形時材料厚度會有所改變，所以下料尺寸為直徑1500mm，厚11mm的圓形鋁鎂合金。2.3.3 旋壓成形用立式旋壓機旋壓成形，再用空氣等離子弧割機將多余部分切掉，制成內壁直徑為1200mm的橢圓形封頭。2.3.4 封頭邊緣的切割加工由于封頭旋壓成形變形量很大，坯料尺寸很難確定，因而在旋壓前坯料放有余量，為了與筒體裝配，先在平臺上畫出保證封頭直邊高度的加工位置線，然后用氣割機割去加工余量。封頭加工圖2.3.5開設坡口在筒體和封頭的對接處開雙v形坡口，坡口角度70°鈍邊根部間隙2mm。坡口的加工方法：等離子弧切割。 2.4 加固圈的加工工藝過程2.4.1 備料選用LF3鋁鎂合金，進行化學成分和機械性能檢驗。2.4.2下料鋁板尺寸為長4349mm，寬280mm，厚度 15mm。2.4.3 成形先卷制后經拉伸形成寬度為130的鋁材。2.4.4角接接頭采用凹角焊縫，K取10mm，其余工藝同筒體工藝相同。2.5 各接管和鋁蓋的加工工藝2.5.1 備料選擇LF3鋁管和鋁板，進行化學分析和機械性能檢驗，合格后，如果鋁板變形較大可用多輥矯正機進行矯正（正壓力應該適當的減小）。2.5.2 下料材料都為LF3的鋁管4個，尺寸如下：管1：選擇長度為260mm，直徑為470mm，厚度為10mm；管2：選擇長度為76mm，直徑為40mm，厚度為10mm；管3：選擇長度為160mm，直徑為79mm，厚度為10mm；管4：選擇長度為82mm，直徑為54mm，厚度為10mm。在鋁管上定下長度之后，可用氧氣等離子弧切割下料。將10mm厚的鋁板放在劃線平臺上用劃規(guī)在鋁板上按1：1比例劃出一個直徑為785mm的圓，然后用氧氣等離子弧切割下料。按照圖紙要求的位置在圓板上劃出三個直徑分別為10mm，49mm，24mm的圓，用氧氣等離子弧切割下料。2.5.3 沖壓成形以管1為例，將管放入凹模中，使得管的上端距凹模平面的距離為152mm，然后將小錐度的錐形凸模插入管內，緩慢增加壓力使得凸模逐漸往下壓直到鋁管不再發(fā)生變形；依照以上操作換錐度逐漸增大的錐形凸模進行拉延，直到錐度達到170度左右為止。鋁管翻邊的加工示意圖最后用平板將翻邊壓平。管2、3、4都按照管1的加工方式進行加工。將圓板放在凹模上，將三個圓的周圍用壓邊圈固定，然后選用直徑分別為20mm，59mm，34mm的圓柱凸模往下壓，形成翻邊。將沖壓好的鋁板重新放在直徑為483mm的凹模上，壓邊圈固定，用弧形凸模往下壓79mm。鋁蓋的拉延成形示意圖2.5.4 坡口加工由于邊緣受到等離子切割的熱影響，需要刨去熱影響區(qū)及切割時產生的缺陷；同時考慮坯料加工到規(guī)定尺寸和開設坡口，可采用管子坡口機進行翻邊邊緣切削和開設坡口。坡口的形式為Y形坡口： Y型坡口加工數據其中：根部間隙b=2mm；鈍邊p=3mm；坡口角度α=90°2.5.5 焊前清理和預熱化學-機械清理：將母材或焊絲放入含8%NaOH的堿液中，溫度為50~60℃，放置5分鐘，用冷的干凈水沖洗；再放入含30%HNO3溶液中光化處理，室溫，放置2分鐘，用冷凈水沖洗；在100~110℃烘干，再低溫干燥。為保證清理徹底，再進行一次機械清理，在坡口區(qū)用不銹鋼絲刷或用刮刀清理。預熱溫度不超過90℃。2.5.6 對焊焊接先用手工鎢極氬弧焊機進行點焊定位，然后用半自動熔化極氬弧焊機焊接。2.6 槽鋼的加工工藝過程選用Q235A（鋼板）進行化學成分和機械性能檢驗，合格后，加熱后沖壓彎曲變形，使兩邊具有一定弧度。2.6.1 下料槽鋼尺寸及規(guī)格，長為2500mm，規(guī) 格320×90×10mm 型號32#B 重量/m·(Kg) 43.107 。按照設計圖紙，在放樣平臺上1：1比例，繪出結構圖，用等離子切割機下料。2.7.2 卷制加熱后，用如圖方法沖壓使其達到指定弧度。如圖a為槽鋼沖壓彎曲過程，圖b為槽鋼沖壓后的結果，弧度為130o。槽鋼沖壓過程槽鋼沖壓成品2.7.3 槽口加工用等離子切割機將槽鋼一側的鋼板切割成寬130的切口。切口加工2.8 擋板的加工工藝過程擋板2.8.1 備料選用Q235A（鋼板），進行化學成分和機械性能檢驗，合格后，用多輥鋼板矯正機對鋼板進行矯正，必要時也可采用加熱矯正和彎曲。2.8.2 下料選取鋼板厚度為10mm，長720mm，寬為500mm。按照設計圖紙，在放樣平臺上1：1比例，繪出結構圖，加工成如圖兩邊頂部寬為100mm。2.8.3 打孔用手電轉在擋板上打如圖位置的孔，孔大小為M12，位置沿弧位置加工，距弧為50mm，兩邊對稱。2.8.4 焊前清理托板焊接前，應檢查組對質量清除兩側20mm范圍內的泥沙、鐵銹、油污、氧化皮及其他雜質。2.9 吊鉤的加工工藝過程2.9.1 備料選用Q235A（鋼板），進行化學成分和機械性能檢驗，合格后，用多輥鋼板矯正機對鋼板進行矯正，必要時也可采用加熱矯正和彎曲。2.9.2 下料選取鋼板厚度為10mm，長500mm，寬為300mm。按照設計圖紙，在放樣平臺上1：1比例，繪出結構圖。2.9.3 加工用粉筆在鋼板上繪出實圖，用等離子切割機切成圖結構圖的形狀。吊鉤3 裝配-焊接工藝3.1 安裝工序筒節(jié)與加固圈的裝配→筒節(jié)與封頭的裝配→接管與鋁蓋的裝配→接管與筒節(jié)的裝配→鋁容器與支座的裝配3.2 筒節(jié)與加固圈的裝配-焊接工藝3.2.1 焊接組對在焊接筒體時，可采用琴鍵式壓板結構對筒體進行固定。它代替了傳統(tǒng)的氣囊式結構，因而壓緊力均勻可調，使用可靠，能有效控制焊縫成形并防止蒙皮失穩(wěn)變形。琴鍵式拼板夾具焊接時，軟管3充氣使壓板2壓緊焊件，焊后軟管排氣，壓板由彈簧4復位。夾具因采用軟管和琴鍵式壓板，使工件壓緊均勻，與背面襯墊板嚴密貼緊。這樣焊件變形小，焊縫背面成形和保護效果良好。為便于焊后拱曲焊件退出，壓板梁1由氣壓缸9提升和鎖緊。壓板可分別單邊壓緊，便于裝配。主要技術性能：工作氣壓，0.6MPa，單邊壓緊力2.4MPa，拼接板厚1~6mm，焊縫長度3000mm，壓板梁頂高30mm。在焊接加固圈時，可采用型號為FZ-10雙支座可移動式翻轉機，能實現焊件的翻轉，其運動特點是工件繞水平軸旋轉。雙支座可移動式翻轉機雙支座翻轉機變?yōu)樗俣瓤烧{，驅動方式為電力驅動，帶主動卡盤的支座固定，帶從動卡盤的支座可隨工件長短而移動，適于長度有變化的剛性較好的構件焊接。雙支座式翻轉機的技術數據如下：型號載重量/Kg卡盤轉速/r·min-1回轉扭轉/N·m允許焊接電流/A卡盤尺寸/mm中心高度/mm電動機功率/kW頭架重量/Kg尾架重量/KgFZ-10100000.1~1.01380020001200×12009153380037503.2.2 焊接方法先用硬規(guī)范焊接進行焊接，單位壓力為59Mpa-98Mpa.選用有鍛壓和二次脈沖電流的焊接工藝參數，點焊固定，對筒體形狀加以固定,再進行縱縫焊接。然后選用熔化極自動氬弧焊對加固圈的平角焊。3.2.3 焊接設備名稱：NJA1 焊機可采用300-1000KVA的直流脈沖電焊機焊絲：LF3母材-LF3、LF5、HS331焊絲（鋁鎂合金焊絲化學成分：Mg4.7-5.7，Mn0.2-0.6，Si≤0.4，Fe≤0.4，Ti0.05-0.2，AL余量，熔點638-660℃）。焊劑：CJ4013.2.3 矯圓縱向焊縫焊接后，筒節(jié)的圓形可能產生變形或偏差，需要用卷板機進行熱滾矯形以滿足圓度要求。3.3 筒節(jié)與封頭的裝配3.3.1 焊接組對焊接時采用自調式滾輪架使工件轉動的焊接方法。由于母材是鋁材，線膨脹系數大，直徑變化范圍大，一般的組合式滾輪架機動性好，適用范圍寬，但轉動不夠平穩(wěn)，調整工作量大。而自調式克服了這些缺點，使得滾輪架的傳動平穩(wěn)、省力、能防止工件發(fā)生軸向竄動。自調式滾輪架中心角α的大小影響著傳動平穩(wěn)與受力，宜在45°~120°之間選用，防止工件軸向傳動的問題較復雜，受很多因素的影響。簡單的作法是在竄動的方向上設一止推輥。自調式滾輪的結構如上圖所示，所有支承滾輪都是在輪心外表面上褂了橡膠以增加摩擦兼起絕緣的作用，其直徑約在350~500mm之間；輪寬隨承載增大而加寬，一般在120~300mm之間。自調式焊接滾輪架的技術性能如下：額定載荷/t工作直徑范圍/mm滾輪線速度/m·h-1滾輪規(guī)格（直徑×寬）/mm擺輪中心高/mm電動機功率/Kw外形尺寸（主動滾輪架）/mm重量/t5Ф500~Ф35006~60Ф350~Ф1203500.752160×800×9332.6筒體和封頭的具體裝配過程如下：先將筒體放到滾輪架上，要注意將加固圈和支承滾錯開（以免筒體兩頭不在一水平線上，影響封頭和筒體的對接），筒體前端像前伸出200mm，然后用吊環(huán)在適當位置將封頭吊起，移動至筒體端面，與筒體對接后，用一些剛性不大的小塊，用于固定封頭和筒體的位置。3.3.2 焊接方法先用硬規(guī)范焊接進行焊接，單位壓力為59Mpa-98Mpa.選用有鍛壓和二次脈沖電流的焊接工藝參數，點焊固定。然后采用全位置的熔化極自動氬弧焊進行焊接。開雙v形坡口，坡口角度70°鈍邊根部間隙2mm。3.3.3 焊接設備名稱：NJA1 焊機可采用300-1000KVA的直流脈沖電焊機焊絲：LF3母材-HS331焊絲（鋁鎂合金焊絲化學成分：Mg4.7-5.7，Mn0.2-0.6，Si≤0.4，Fe≤0.4，Ti0.05-0.2，AL余量，熔點638-660℃）。焊劑：CJ4013.4 接管與鋁蓋的裝配3.4.1 焊接組對將接管對準翻邊之后，用一般的夾具進行固定，然后采用鎢極氬弧焊進行點焊固定，再用半自動熔化極氬弧焊機進行焊接，焊接順序隨意（三個接管呈對稱分布，與焊接順序無太大關系）。3.4.2 焊接方法半自動熔化極氬弧焊3.4.3 焊接設備手工鎢極氬弧焊機WSJ-500半自動熔化極氬弧焊機NB-400焊絲：HS331 Φ4~5mm（手工鎢極氬弧焊）Φ2mm（半自動熔化極氬弧焊）焊劑：CJ4013.5 接管與筒節(jié)的裝配3.5.1 焊接組對將接管對準翻邊之后，用一般的夾具進行固定，然后采用鎢極氬弧焊進行點焊固定，再用半自動熔化極氬弧焊機進行焊接。焊接完后，將各接管處的法蘭安裝上去，如果變形太大，可先進行矯正。3.5.2 焊接方法半自動熔化極氬弧焊3.5.3 焊接設備手工鎢極氬弧焊機WSJ-500半自動熔化極氬弧焊機NB-400焊絲：HS331 Φ4~5mm（手工鎢極氬弧焊）Φ2mm（半自動熔化極氬弧焊）焊劑：CJ4013.6 鋁容器與支座的裝配3.6.1 焊接組對將槽鋼按圖紙所給的距離平行放置，然后將擋板放入槽鋼切口內，再在切口空隙里放入合適的擋塊，以抵住兩擋板向內傾倒，定位焊固定后，則采用手工電弧焊焊接。用夾具將吊鉤固定在槽鋼外側后，定位焊固定，然后采用手工電弧焊焊接，焊接參數的選取與焊擋板的參數一樣。3.6.2 焊接方法手工電弧焊3.6.3 焊接設備焊機：逆變式手工電弧焊機ZX7-200焊條：J4224 焊接工藝方案的設計與分析4.1 焊接技術要求（1）必須按必須按圖樣、工藝文件，技術標準施焊。（2）焊接環(huán)境：鋁及鋁合金焊接生產廠房內的環(huán)境溫度不宜超過25℃，相對濕度不宜超過50%，如果難于控制整體環(huán)境，可考慮在大廠房內為焊件創(chuàng)造有空調或去濕的局部小環(huán)境。焊接工作地應遠離切割、鈑金加工等工作地，焊接工作地應禁放雜物，應保持現場整齊清潔。（3）應在引弧板或坡口內引弧，禁止在非焊接部位引弧，焊縫應在引出板上收弧，弧坑應填滿。（4）防止地線電纜線焊鉗與焊件打弧。（5）電弧擦傷處的弧坑需要打磨，使其均勻過度到母材表面，若打磨后的厚度低于規(guī)定值則需要補焊。（6）角焊縫的根部應保證焊透。（7）接弧處應保證焊透與融合。（8）每條焊縫應盡可能一次焊完。 4.2 焊接質量檢驗4.2.1 外觀檢驗焊接接頭的外觀檢驗是一種手續(xù)簡便而又應用廣泛的檢驗方法，是成品檢驗的一個重要內容，主要是發(fā)現焊縫表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通過肉眼觀察，借助標準樣板、量規(guī)和放大鏡等工具進行檢驗。若焊縫表面出現缺陷，焊縫內部便有存在缺陷的可能。 4.2.2 熒光屏-電視成像法探傷檢驗熒光屏-電視成像法探傷適用于中等厚度的鋁、鎂合金材料的缺陷探傷，其最佳探傷靈敏度可達3%~4%。其工作原理：當X射線照射到熒光物質上時會激發(fā)出可見熒光，熒光的強弱(明亮程度)與入射的射線強度成正比。利用熒光屏的上述性質可將X射線透過物體后形成的射線圖像轉換為可見熒光圖像，并利用閉路電視方法用可見光攝像機攝像和饋送至監(jiān)視器顯示出焊接缺陷圖像。進行探傷時要注意漏檢情況，可采用多角度對焊縫進行探傷的辦法。在利用射線進行探傷的同時，必須保護探傷人員及周圍職工免受輻射的傷害。參考文獻[1] 王宗杰.熔焊方法及設備.第一版.機械工業(yè)出版社.2006.166-190頁[2] 張文鉞.焊接冶金學（基本原理）.第一版.機械工業(yè)出版社.1999，6.99-103頁[3] 陳祝年.焊接工程師手冊.第一版.機械工業(yè)出版社.2002.1480-1505頁[4] 李亞江. 焊接冶金學（材料焊接性）. 第一版.機械工業(yè)出版社. 2006.151-171頁[5] 趙熹華. 焊接檢驗.第一版.機械工業(yè)出版社.1993.56-58頁[6] 周萬盛姚君山. 鋁及鋁合金的焊接.第一版.機械工業(yè)出版社.2006.45-119 160-202頁[7] 朱玉義. 焊工實用技術手冊.江蘇科學技術出版社.260-261 709-717頁: 回答者：網友

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