压力容器焊接结构设计参考课件
压力容器设计PPT课件
案例三：核反应堆压力壳设计
总结词
核反应堆压力壳设计案例展示了压力容器在核能领域的应用。
详细描述
该案例介绍了核反应堆压力壳的设计过程，包括结构设计、材料选择、焊接工艺、无损检测等方面的 内容。同时，该案例还强调了设计过程中需要考虑的核安全法规和标准，以确保压力壳在使用过程中 的可靠性和安全性。
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设计压力
根据容器的工作压力和设计压力，确 定容器的设计压力，确保容器在使用 过程中不会发生破裂或泄漏。
安全系数
为确保容器的安全性能，根据不同的 载荷和应力情况，选取适当的安全系 数进行强度设计。
疲劳强度设计
疲劳分析
对容器在交变压力作用下的疲劳寿命进行分析，考虑容器的使用周期和材料性 能等因素。
疲劳强度校核
案例二：加氢反应器设计
总结词
加氢反应器设计案例展示了压力容器在化工领域的应用。
详细描述
该案例介绍了加氢反应器的设计过程，包括工艺流程、反应原理、设备结构、材料选择等方面的内容。同时，该 案例还强调了设计过程中需要考虑的工艺参数、热力学和动力学等方面的因素，以确保反应器在使用过程中的高 效性和稳定性。
封头厚度
封头与筒体的连接
采用焊接或法兰连接方式，需考虑连 接处的强度和密封性能。
根据压力、温度、介质特性和封头类 型等因素确定封头厚度。
开孔与接管设计
开孔位置
根据工艺流程、操作要求和容器 结构等因素确定开孔位置。
接管类型
根据介质特性和工艺要求选择合适 的接管类型，如螺纹接管、焊接接 管和法兰接管等。
超压试验
03
模拟容器内部压力超过正常工作压力的情况，以检验容器的安
全性能。
压力试验的方法与步骤
焊接结构课程设计_压力容器
前言１第1局部储罐设计阐发2第1章储罐总体阐发21.1 储罐底子设计要求21.2 储罐材料21.３储罐用钢板31.4 配用锻件51.5 配用螺栓、螺母5第2章储罐罐底设计62.1 储罐罐底板尺寸62.2 罐底布局7第3章罐壁布局设计103.1 罐壁的排板与连接103.2 罐壁厚度113.3 罐壁加强圈12第4章罐顶布局设计13第2局部储罐的焊接工艺阐发14第5章压力容器的焊接接头145.1 压力容器焊接接头的分类145.2 圆筒形容器焊接接头的设计15第6章压力容器的焊接方法176.1 熔化极氩弧焊17CO气体庇护焊186.22埋弧焊19第7章压力容器的焊接工艺21第3局部储罐的组装与查验22第8章储罐的安装施工挨次22储罐底板的焊接挨次22储罐壁板的焊接挨次22储罐固定顶的焊接挨次23第9章储罐焊缝的查验与修补24焊缝检测24焊缝修补25设计体会26参考文献27前言大型油气储罐是油气产物储存运输最便利、廉价的方式之一。
储罐的形式可跟据盖顶的样式不同分为浮顶式储罐〔包罗气柜〕和固定顶式储罐〔包罗内浮顶式储罐〕，而固定顶式储罐又包罗锥顶式储罐和拱顶式储罐两种。
目前原油的储罐使用中浮顶式储罐在不竭减少，液化气储运主要是球罐和立式筒形低压储罐。
常用的几种灌顶形式为双子午线网客机构拱顶、辐射网壳布局拱顶、短程线网壳布局拱顶和梁柱支撑布局拱顶，见图1。
本次课程设计主要讨论立式固定顶筒形钢制焊接储罐的施工工艺。
此中包罗储罐的材料选择、加工工艺路线选择、相关组件形式选择、机械加工装配、施焊成型、焊后检测调试等相关出产内容。
第1局部储罐设计阐发第1章储罐总体阐发1.1 储罐底子设计要求由石油化工立式筒形钢制焊接储罐设计尺度SH 3046-1992，储罐的设计条件不得少于以下内容：（一）地动设防烈度、风载、雪载等气候条件及地质条件；（二）储罐的操作温度及操作压力〔正负压〕；（三）介质的种类及密度；（四）腐蚀裕量；（五）储罐的容积；（六）灌顶形式；（七）开口接管尺寸、形式、数量及法兰规格；（八）附件的安装位置。
压力容器焊接基础
1.3 气体保护焊
气体保护电弧焊简称气保焊或者气电焊，它也是一种以电弧为热源的熔化焊方法。焊接时从焊枪喷嘴连续喷出保护气体排除焊接区的空气，保护电弧及焊接熔池不受大气污染， 防止有害气体对熔滴和熔池的侵害，保证焊接过程的稳定，从而获得高质量的焊接接头。
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按照电极的性质，气体保护电弧焊可分为非熔化极气体保护焊与熔化极气体保护焊两大类。前者实际是指钨极氩弧焊，后者主要有熔化极氩弧焊和二氧化碳气体保护焊等。过程设备焊接中使用的主要也是这几种方法。
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2.1 焊接残余变形
2.1.1 焊接变形的种类 2.1.1.1变形种类 常见的焊接变形有： ①纵向（沿焊缝方向）和横向（垂直于焊缝 方向）变形，是焊接变形的最基本形式。 ②角变形，亦称转角变形。 ③弯曲变形。 ④波浪变形。 ⑤扭曲变形，亦称螺旋变形。
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2.1.1.2 影响变形量的因素 影响变形量的因素包括结构因素和工艺因素等多方面。焊接材料的物理性质、板材厚度、接头型式、结构刚性等都影响收缩量的大小。 ①一般情况下，线膨胀系数大的材料，焊缝 收缩量也大。 ②焊件刚性越小则变形量越大。 ③焊接接头型式对角变形的影响符合下述规 律：角变形随坡口角度增大而增加。 ④单层自动弧焊的熔深大，焊缝上、下宽度 相差不大，故其角变形较手弧焊为小。
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埋弧自动焊和焊条电弧焊比较有以下优点。 生产效率高 焊接质量高而且稳定 改善劳动条件 埋弧自动焊的缺点是占地面积较大，设备费用较高，且仅适用于平焊位置的焊接。
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埋弧自动焊特别适用于厚度20mm以上受压壳体纵、环缝的焊接。既可焊接碳钢，也可焊接低合金钢、耐热钢和不锈钢等。但埋弧自动焊不适宜焊接薄板，因为在电流小于100A时，电弧的稳定性差。
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3. 焊接缺陷及防止
钢制压力容器的焊接技术
压力容器的焊接技术随着工程焊接技术的迅速发展，现代压力容器也已发展成典型的全焊结构。
压力容器的焊接成为压力容器制造过程中最重要最关键的一个环节，焊接质量直接影响压力容器的质量。
第一节碳钢、低合金高强钢压力容器的焊接一、压力容器用碳钢的焊接碳钢根据含碳量的不同，分为低碳钢(C≤0.25％)、中碳钢(C= 0.25％~ 0.60％)、高碳钢(C≥0.60％)。
压力容器主要受压元件用碳钢，主要限于低碳钢。
在《容规》中规定：“用于焊接结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其含碳量不应大于0.25％。
在特殊条件下，如选用含碳量超过0.25％的钢材，应限定碳当量不大于0.45％，由制造单位征得用户同意，并经制造单位压力容器技术总负责人批准，并按相关规定办理批准手续”。
常用的压力容器用碳钢牌号有Q235-B、Q235-C、10、20、20R 等。
（一）低碳钢焊接特点低碳钢含碳量低，锰、硅含量少，在通常情况下不会因焊接而引起严重组织硬化或出现淬火组织。
这种钢的塑性和冲击韧性优良，其焊接接头的塑性、韧性也极其良好。
焊接时一般不需预热和后热，不需采取特殊的工艺措施，即可获得质量满意的焊接接头，故低碳钢钢具有优良的焊接性能，是所有钢材中焊接性能最好的钢种。
（二）低碳钢焊接要点（1）埋弧焊时若焊接线能量过大，会使热影响区粗晶区的晶粒过于粗大，甚至会产生魏氏组织，从而使该区的冲击韧性和弯曲性能降低，导致冲击韧性和弯曲性能不合格。
故在使用埋弧焊焊接，尤其是焊接厚板时，应严格按经焊接工艺评定合格的焊接线能量施焊。
（2）在现场低温条件下焊接、焊接厚度或刚性较大的焊缝时，由于焊接接头冷却速度较快，冷裂纹的倾向增大。
为避免焊接裂纹，应采取焊前预热等措施。
二、压力容器用低合金高强钢及其焊接特点①热轧、正火钢屈服强度在294Mpa ~ 490MPa之间，其使用状态为热轧、正火或控轧状态，属于非热处理强化钢，这类钢应用最为广泛。
②低碳调质钢屈服强度在490Mpa ~ 980Mpa之间，在调质状态下使用，属于热处理强化钢。
《焊接结构与工艺》课程设计---压力容器
《焊接结构与工艺》课程设计实训内容一、加氢反应器的焊接焊接结构设计简介1、加氢反应器结构的简介及设计要求该设计题目是：加氢反应器的焊接结构设计，压力容器的设计参数如表1所示。
表1. 设计数据2、加氢反应器结构的组成加氢反应器的结构如图1所示。
有顶部弯管、封头、筒节、热偶法兰、底部弯管、卸料管、冷氢法兰、裙底等几部分组成图1.加氢反应器压力容器结构示意图此压力容器焊缝有A、B、C、D类，各类焊缝的特点及要求；各焊缝的布置原则。
二、加氢反应器焊接结构材料选择及强度校核1、筒体及封头材料的选择、材料特点、力学性能、焊接性1）筒体及封头材料的选择序号项目数值单位备注1 名称加氢反应器的焊接结构设计2 用途普通低压压力容器3 最大工作压力0.8 MPa4 工作温度150 ℃5 公称直径600 mm6 壁厚8-10 mm2.9钢板厚度超过100毫米卷制时，需在加热炉升温到200度，出炉采用吊车4只板钩吊装，板钩在吊装过程中易发生滑脱现象，需要人工量尺寸或找吊装位置来掌握平衡。
卷制时，先进行板端压头，用样板测量弧度，板的两端达到标准要求后进行中间部位卷制。
卷制时开始水平部位使用普通钢管管辅助，吊车配合进行，板材的强度和厚度达到支持拱高塌陷幅度最小为止，卷制到可以合口的部位，吊车配合进行纵缝的点焊加固，吊装到焊接架上进行埋弧焊焊接。
3.1 钢板 80 毫米以下钢板卷制成筒节纵缝焊接好后，回圆时要比组对纵缝时多向下压。
2毫米，在卷板机上多转几圈，通过应力释放达到圆度值，回圆样板检查尤为重要，椭圆度最大值在焊道部分，直径超过4.5米的需要拼板形成两道纵缝，进行回圆必须进行焊道位置多方测量和压力调整，达到圆度值要求。
3.2 钢板厚度超过 100 毫米筒节焊接后还要进行二次加热，回圆时卷板机压力非常大,对钢板产生的外力会作用在筒体其它部位，所以要在钢板200度时尽快利用很短的时间回正、找圆。
3.3圆度达到标准规定(筒节内径的1%，尽量不大于15mm）或图样要求。
压力容器焊接技术要求PPT课件
• 2.1.6、图样要求。以上5项是标准的要求，是针对多数产品的最低 要求，设计者应根据实际情况提出需要的要求，这是设计者的全 力，也是设计者的义务。
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六、标准中对无损检测的要求
• 2.2、进行局部射线或超声检测的条件：
除需100%检测的容器，可进行局部检测。局部检测实际上是逐 台抽检，目的在于保证产品基本质量的前提下，节约费用。
措施。后热温度与钢材有关，并应在焊后立即进行。
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五、有关标准对焊接的要求
• 1、组成压力容器的不同材料、不同形状的零部件，主 要是靠焊接方法装配的，与母材相比焊接接头是压力 容器壳体的薄弱环节，因此标准规范对焊接给予极大 的关注，提出了多方面的技术要求。主要包括如下几 方面： (a)焊接试板接头的力学性能－－产品焊接试板 (b)焊接接头的外观与形状尺寸偏差 (c)焊接缺陷
部应力集中，形成裂纹源，缩短容器疲劳寿命； • 3.4.3、要求：标准（JB4732）规定，凡需疲劳分析设计的容器均
应将余高去除，焊缝与母材表面保持齐平。
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五、有关标准对焊接的要求
• 3.5、咬边 • 3.5.1、危害：微小区域形状突变，应力集中；
介质在咬边内形成死区，浓度上升，出发局部腐蚀； 咬边在介质压力作用下易扩展，诱发裂纹； • 3.5.2、要求： 不得有咬边：低温压力容器； 用Rm＞540MPa钢材和Cr-Mo低合金钢制容器； 采用不锈钢制造的容器； 焊接接头系数取1的压力容器； 允许存在一定量的咬边：GB150。
• 3、焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程 －－压力容器焊接的三个重要环节 焊接性能是焊接工艺评定的基础，焊接工艺评定是
焊接工艺规程的依据，焊接工艺规程是确保压力容器 焊接质量的行动准则。 • 3.1、焊接性能：材料对焊接加工的适应性和使用可靠 性。 • 3.2、焊接工艺因素：重要因素；补加因素；次要因素。 • 3.3、焊接工艺评定：
第二节 压力容器结构设计
过系数K来体现平盖周
边的支承情况，K值越 小,平盖周边越接近固支； 反之就越接近于简支。
形等。
焊接接头
一、焊接接头形式 对接接头 焊接接头形式 角接接头及 T字形接头 搭接接头
（a）对接接头； （b）角接接头； （c）搭接接头 图2-8 焊接接头的三种形式
1．对接接头
结构： 特点： 两个相互连接零件在接头处的中面处于同一平面或 同一弧面内进行焊接的接头。 受热均匀，受力对称，便于无损检测，焊接质量容 易得到保证。
之间的纵焊缝应相 互错开75°。 筒节的长度视钢板的
宽度而定，层数则随
所需的厚度而定。
一、多层包扎式(续)
图2-1 多层包扎筒节
一、多层包扎式(续)
3、优点： 制造工艺简单，不需大 型复杂加工设备； 安全可靠性高，层板间 隙具有阻止缺陷和裂纹 向厚度方向扩展的能力； 减少了脆性破坏的可能 性； 包扎预应力改善筒体的 应力分布； 对介质适应性强，可选 择合适的内筒材料。 4、缺点： 筒体制造工序多、周期长、效率 低、钢材利用率低（仅60%左 右）； 深环焊缝对制造质量和安全有显 著影响。 ①无损检测困难，环焊缝的两侧均 有层板，无法用超声检测，只能射 线检测；②焊缝部位存在很大的焊 接残余应力，且焊缝晶粒易变得粗 大而韧性下降；③环焊缝的坡口切 削工作量大，且焊接复杂。
五、锥形封头
无折边锥壳
轴对称锥壳
折边锥壳 特点：结构不连续，应力分布不理想
排放固体颗粒和悬浮或粘稠液体 应用 不同直径圆筒体的中间过渡段 中、低压 容器
（a）无折边锥壳； （b）大端折边锥壳； 图2-7 锥壳结构形式
（c）折边锥壳
平盖
理论分析： 以圆平板应力分析 为基础，分为周边 固支或简支； 几何形状： 圆形、椭圆形、长 圆形、矩形及正方 工程计算：采用圆平板理论 为基础的经验公式，通 实际上：介于 固支和简支之间；
压力容器培训课件资料
压力容器结垢的原因与处理
总结词
压力容器结垢是指在容器表面或内部形成的水垢、污垢等沉积物的现象，也 是常见的故障之一。
详细描述
压力容器结垢的主要原因包括水质不纯、水温过高、水中含有腐蚀性物质等 。结垢严重时，会影响容器的传热效率和压力容器的使用寿命。处理结垢的 方法包括使用软化水、降低水温、定期清洗等。
人工智能辅助决策
通过人工智能技术实现对压力容器的智能辅助决策，提高生产效 率和管理水平。
06
压力容器培训课件总结与展望
本次培训课件总结
压力容器基础 知识
介绍了压力容器的定义 、分类、基本结构、常 用材料等。
压力容器制造 流程
详细说明了压力容器的 制造流程，包括设计、 选材、下料、成型、焊 接、检验等环节。
1
压力容器使用应符合国家法律法规和标准规范 要求。
2
使用单位应建立压力容器安全管理制度和操作 规程，并严格执行。
3
压力容器应按照规定进行定期检验，确保安全 性能。
压力容器的安全附件
安全阀
用于控制压力容器内的压力，当压 力超过规定值时，安全阀会开启泄 压，保证压力容器安全。
压力表
用于显示压力容器内的压力值，使 用单位应定期检查压力表是否正常 工作。
03
压力容器检验与维修
压力容器检验周期与内容
定期检验
根据压力容器的使用情况，按照国家法规和标准的要求，定期进行全面检查。
内容
检查压力容器的结构、几何尺寸、表面缺陷、材料质量、腐蚀情况等，确保其安 全性能符合标准。
压力容器维修与改造
维修
对出现故障或损坏的压力容器进行修复，包括更换部件、修 复泄漏点等。
温度计
用于监测压力容器内的温度，以保 证压力容器正常运行。
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c材料的极限强 s、度 0.2、 （ b）
2）焊缝许用应力(表4-11) ▪ 可靠性 设计 ▪ 有限元数值模拟辅助设计法
第三节：焊接结构的设计
焊接结构材料的选择原则： 1.满足使用要求，选易焊材； 2.高强度结构钢，尽量优先选； 3.重要结构应选用：镇静钢； 4.异种钢材互焊时偏弱者跟措施； 5.多用锻、压、型材，减少焊缝。
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第二节：焊接结构类型及其力学特点
焊接结构的分类：
焊接结构类型众多，其分类方法也不尽相同，各分 类方法之间也有交叉和重复现象。通常可以从用途（使 用者）、结构形式（设计者）和制造方式（生产者）进 行分类
分类方法
机构类型 焊接结构代表产品
主要受力载荷
按用途分类 按结构形式分类 按制造方式分类
运输工具 存储容器 压力容器 起重设备 建筑设施 焊接机器 桁架结构 板壳结构 实体结构 铆焊结构 栓焊结构 铸焊结构 锻焊结构 全焊结构
第一节：标准与法规
我国焊接 标准体系
国家标准 （GB）
行业标准 （JB）
地方标准
企业标准
CB/Z66-1987
JG/T81-2002 DL/T679-1999 SY/T0327-2003
第一节：标准与法规
标准查询：
1.焊接论坛 2.易起标准网 3.百思论坛
第三节：焊接结构的设计
焊缝的布置焊缝布置的一般原则：
1. 避开应力最大处； 2.焊缝远离加工面； 3.对称布置变形小； 4.焊缝布置求分散； 5.便于操作想周到； 6.尽量平焊效率高。
第三节：焊接结构的设计
接头形式的选择与设计 1.接头形式 2. 坡口形式 3.接头过渡形式 4.其他焊接方法的接头与坡口形式
第三节：焊接结构的设计
焊接结构设计Biblioteka 基本要求：▪ 实用性 使用功能和预期效果 ▪ 可靠性 安全可靠、受力合理 ▪ 工艺性 方便焊接操作（焊前加工、焊后处理） ▪ 经济性 原材料、能源和工时最少
第三节：焊接结构的设计
焊接结构设计的基本方法：
▪ 许用应力设计法 1）母材许用应力钢制压力容器设计用母材安全系数 GB 150-1998
汽车、火车、船舶、飞机
球罐、气罐 锅炉、钢包、反应釜 建筑塔吊、车间行车 桥梁、钢结构房屋、场馆 减速机、机床机身 桥梁、网架结构 容器、锅炉、管道 焊接齿轮、机身、机器 小型机械结构等 桥梁、轻钢结构 机床机身等 机器、大型厚壁压力容器 船舶、压力容器、起重
静载、疲劳、冲击 静载 静载、热疲劳 静载、低周疲劳 静载、风雪载荷 静载、交变载荷 静载、低周疲劳 静载、热疲劳 静载、交变载荷 静载 静载、风雪、低周 静载、交变载荷 静载、交变 静载、低周
第五章 焊接结构设计
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第五章 焊接结构设计
焊接手册 焊接方法及设备 材料的焊接性 焊接结构 焊接结构基础 典型焊接结构设计 焊接结构生产
第一节：标准与法规
主要标准化机构：
1.全国焊接标准化技术委员会（SAC/TC55）； 2.国际标准化组织焊接及相关工艺技术委员会（ISO/TC44）； 3.欧洲标准化委员会焊接技术委员会（CEN/TC121）； 4.美国焊接协会（AWS）标准； 5.日本工业标准（JIS）