3t导热油蒸汽发生器焊接设计

毕业设计说明书蒸汽发生器焊接工艺设计姓名：罗元班级：焊接及自动化中国工程物理研究院工学院二〇一一年一月十日3t蒸汽发生器焊接工艺设计目录1. 蒸汽发生器的用途┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 32. 蒸汽发生器的组成┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄33. 蒸汽发生器的工艺分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄33.1技术特性┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄43.2技术要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄53.3对焊接接头的技术要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄54. 蒸汽发生器的制造工艺设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6 4.1下料┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄134.2边缘加工┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14 4.3筒体的卷弯、封头成型、盘管的制作┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14 4.4封头与筒体的组装工艺要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 4.5壳体的组装┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16 4.6附件的组装┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16 4.7焊接方法的选择┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄17 4.8焊接工艺设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄194.9无损探伤┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄305. 设计体会┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄30 参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄30设计说明书设计题目：蒸汽发生器焊接工艺设计一、蒸汽发生器的用途蒸汽发生器与导热油炉配套使用，广泛应用于食品加工、橡胶、木材加工、油脂等行业，满足了只用一台导热油炉并同时产生蒸汽的工艺要求，节省了大量的设备投资和人工费用。

二、蒸汽发生器的组成该设备主要由筒体、封头、接管、人孔，盘管等组成。

其中筒体分两节，每节由两块厚度为12mm的Q345R板材焊制而成。

两端封头是厚度为14mm的Q345R 板材压制而成。

盘管是用壁厚为3.5mm的20无缝钢管制作。

容器容积为8.4m³，蒸汽发生器的结构如图所示。

三、蒸汽发生器的工艺分析蒸汽发生器的结构特征:外尺寸较大，结构复杂，壁薄、焊缝多，主要受压零件是筒体、封头、盘管。

从工艺角度看：Q345R钢的基体组织为铁素体+珠光体，是低合金高强钢中应用最广泛的钢，有比较成熟的经验，屈服强度为294～343MPa,基本属于热轧的低合金钢，其综合性能、焊接性及加工工艺性能均优于普通碳素钢，且质量稳定，其使用温度在-40～450℃范围内，16Mn钢作为低温压力容器时，为改善低温性能，可以在正火处理后使用。

16Mn钢是在低碳钢的基础上加入了少量合金，其加工性能与低碳钢相似，具有较好的塑性和焊接性。

由于加入了少量合金元素，其强度增加，淬硬倾向比低碳钢大，所以在较低温度下或刚性大、壁厚结构的焊接时，需要考虑采取预热措施，预防冷裂纹的产生，本产品中板厚12mm与14mm。

材料Q345R，其化学成分为：元素 C Si Mn S P Cr Ni质量分数（%）≤0.20 0.20～0.551.2～0.65 ≤0.030 ≤0.035 - -材料20,其化学成分为：元素 C Si Mn S P Cr Ni质量分数（%）0.17～0.24 0.17～0.37 0.35～0.65 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.25≤0.251、技术特性设计参数容器类别D1最高工作压力 MPa 1.0 1.0 设计压力 MPa 1.2 1.2 工作温度o C 183.2 295/270 设计温度o C 190.7 300 介质饱和水蒸气导热油介质特性无毒，不燃可燃介质密度 Kg/m3主要受压元件材料Q345R 20腐蚀裕量 mm 1.0 1.0焊接接头系数（筒体/封头）0.85/1 0.85全容积 M38.4充装系数安全阀起跳压力 MPa 1.05保温层材料硅酸铝保温层厚度 mm 80最大吊装质量 Kg 5303设备最大质量 Kg 137032、技术要求：1）设备的施工与验收应符合《钢制压力容器》GB150-98中的相关规定;并按《压力容器安全技术监察规程》的监督；2）焊接接头的形式及尺寸按图要求，角焊缝的焊脚高度为较薄件的厚度，法兰的焊接按相应的法兰标准规定，对接接头与角接接头需全焊透，接管焊缝成形表面均应圆滑过渡，不得有裂纹、咬边、及棱角；3）管口及支座方位按图纸要求；4）安全阀选用启A48Y-16C，DN50，全式安全阀；5）外表面涂防锈漆两遍。

3、对焊接接头的技术要求1）对母料的要求①材料须具有合格质保书，标记齐全。

②钢板表面不允许存在有裂纹、气泡、结疤、折叠和夹杂等缺陷。

钢板不得有分层。

如有上述表面缺陷，允许清理，清理深度从钢板实际尺寸算起，不得超过钢板厚度公差之半，并应保证钢板的最小厚度。

缺陷清理处应平滑无棱角。

其他缺陷允许存在。

但其深度从钢板实际尺寸算起，不得超过钢板厚度公差之半，并应保证缺陷处厚度不超过钢板允许最小厚度。

③图样及标准规定进行超探的材料应检验合格。

④三类容器用材料须复验合格，母材抽样复验须合格，否则不得领料。

⑤不锈钢及复合板复层表面下料前应有防污染措施。

2)对焊接材料的要求用于受压部件的各种焊接材料，包括焊条、焊丝、焊剂、焊接保护气体、成型气体和合金粉末应符合下列规定：①焊接材料应按照相应的国家标准或按本企业的焊材采购规范采购和验收。

确认各项性能合格后才允许用于生产；②本企业首次采用的新型材料，在用于生产之前，必须完成相应的焊接工艺试验和工艺评定试验。

确认熔敷金属的各项性能符合产品技术条件的要求，并经企业技术负责人批准后才能用于生产。

③焊接材料应按本企业制定的“焊接材料管理制度”进行存放、烘干、发放、回收和回用。

3）对焊件预加工的要求焊接受压部件的预加工是指筒节和封头的冷热成形加工、坡口的制备和封头瓣片的拼接等。

①冷热成形加工热冲压的凸型封头和热卷成形的筒节，其壁厚不应小于该部件图样规定的名义厚度减去钢板的负偏差。

用于冷卷筒节的钢板厚度不得小于其名义厚度厚度减去钢板的负偏差。

热冲压和热卷时坏料的加热温度不应该超过该钢种的常规正火温度。

如因冲压设备和卷板机功率不足而必须将坏料作超正火温度的高温加热，则这些热成形件在热冲压和热卷后需再加一次正火处理。

冷成形受压部件外层纤维的最大应变率如超过下列极限值，成形后应作消除应力处理。

对于钢制成形件为5%。

对于低合金钢成形件为3%。

如上列受压部件的壁厚大于压力容器制造法规对焊后消除应力处理的壁厚规定界限，而焊后需作消除应力处理者则可省略成形后的消除应力处理。

冷冲压和冷旋压的奥氏体不锈钢封头，成形后应作固溶化处理。

图2拼焊封头中的焊缝走向及最小间距（δ-板厚）②拼焊封头拼焊封头各条焊缝中心的间距不应小于钢板厚度的3倍，且不小于100mm。

封头由成形瓣片和顶圆板拼焊制而成时，焊缝的走向应为径向和环向如图2所示。

先拼板后成形的封头，其拼接焊缝应在成形前打磨成与母材表面齐平。

③封头形状的检查采用弦长等于封头内径3/4D的内样板检查椭圆形、i蝶形、球形封头的内表面的形状偏差，如图3所示。

其最大间隙e不得大于封头内径的D的1.25%。

检查时应将样板侧面垂直于待测表面。

对于先成形后拼接的i封头，允许将样板避开焊缝进行测量。

图3封头形状采用样板的检查方法封头直边部分的纵向皱折深度不得大于1.5mm。

蝶形及折边锥形封头的过渡区转角半径不得小于图样的规定值。

④对坡口制备的要求受压部件接缝的焊接坡口可以在钢板切割下料时同时制备，也可待部件成形后在加工，坡口的制备可以机械加工或热切割方法。

坡口表面应光洁整齐，不得有深度大于1.5mm的凹坑。

对于屈服点等于大于460MPa或合金元素总质量分数大于3%的高强度钢和铬钼钢，当板厚大于80mm时，热切割前应在切割始端至板厚3倍的范围内预热至100o C 。

如切割中断，应重新预热。

如钢板系轧制状态，切割前应作整体退火处理。

热切割的坡口表面应作磁粉探伤，检查表面气割裂纹。

4）对组装质量的要求压力容器壳体受压部件的组装质量应符合下列要求：①壳体组装后应检查其圆度。

壳体同一断面上的最大内径与最小内径之差，对于钢板卷制的单层容器，不应大于该断面内径的1%，对于锻焊容器不应大于0.1%，且不大于25mm。

，参见图4图4容器壳体的圆度测量对于多层包扎式压力容器内筒的，同一断面上的最大直径之差应不大于内径的0.5%，且不大于6.0mm。

对于多层热套式容器的单层圆筒，应沿其轴向分上，中、下三个断面测量其内径。

同一断面上最大内径与最小内径之差应不大于该单层圆筒内径的0.5%。

单层圆筒的直线度使用不小于圆筒长度的直尺检查。

直尺与筒壁之间的间隙应不大于1.5mm。

②对壳体对接接头错边量的要求，受压壳体A、B类焊接接头错边量b（见图5）应符合表2的规定。

锻焊容器B类焊接接头的错边量应不大于对接处壳体壁厚的1/8,且不大于5mm。

不锈复合钢板对接错边量（见图6）不应大于钢板复合层厚度的5%，且不大于2mm。

表一压力容器壳体A、B类接头对接处允许的错边量（b）（单位mm）壳体对接处壁厚δs A类接头B类接头≤12 〉12～20 〉20～40 〉40～50 〉50≤1/4δs≤3≤3≤3≤1/16δs,且≤10≤1/4δs≤1/4δs≤5≤1/8δs≤1/8δs，且≤20多层包扎式压力容器内筒错变量不应大于1.5mm.图5 壳体A、B类对接处的错变量图6 不钢复合钢板对接接头的错变量③对不等厚对接的接头的基本要求压力容器壳体B类焊接接头以及圆筒与球形封头相接的A类接头，当两对接部件厚度不相等时，如较薄部件壁厚不大于10mm，两侧壁厚差大于3mm，如较薄部件壁厚大于10mm，两侧壁厚差大于较薄部件壁厚的30%或超过5mm时，均应按图7的要求单面或双面削薄较厚部件边缘或按图样的要求，将较薄部件边缘堆焊成斜面。

当两对接部件厚度差小于上列数值时，则对接接头的错边量应符合表一得要求，且错变量b以较薄部件厚度为基础确定。

在测量错边量时，不应计入两部件的壁厚差。

图7 不等厚对接接头削薄要求④对筒体局部形变的要求在筒体环向由纵缝收缩变形引起的菱角E 1 ，使用弦长等于1/6的内径D i ,且不小于300mm 的内样板或外样板检查（参见图8），其E 1值不得大于（δs /10+2)mm,且不大于5mm 。