气液分离罐罐体制作工艺设计

《焊接结构课程设计说明书》

--------------------------气液分离器生产工艺

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2013-2014第二学期

目录

摘要 (3)

1. 气液分离器概述 (4)

2. 母材的选择及检验 (5)

表2 化学成分表 (5)

3.罐体制造工艺流程 (7)

4．筒体的制作工艺 (8)

5．封头压制 (22)

6．总装配焊接 (27)

7．检验 (31)

8．涂装及零件图 (33)

9.参考文献 (35)

摘要

本设计编制的是气液分离器的制造工艺，按照在承压等级的基础上，综合压力容器工作介质的危害性（易燃、致毒等程度）进行分类，此容器属于Ⅱ类容器。此容器受压元件材料主要为Q245R，故在讨论Q245R焊接性的基础上对该容器进行制造工艺编制。本产品制造、试验和验收按GB150—1998《钢制压力容器》中的技术条件规定执行。

本次设计的气液分离器筒体由?426mm×14mm×2700mm厚的筒体，封头?426mm×14mm由热压方法获得。本设计首先介绍了气液分离器的结构，并分析了制造本产品的材料如Q245R钢的化学成分、力学性能及焊接性，然后分析了该容器焊接制作工艺流程。文中详细论述了气液分离器加工、装配、焊接工艺。同时对容器制作中容易出现的质量问题进行了分析说明，提出了相应的解决措施。

文中重点阐述了装配焊接工艺，包括筒节的纵缝装配焊接、筒节及封头的环缝装配焊接、筒节及筒节的环缝焊接等。如装配方法、焊条、焊剂及焊丝及焊接方法的选择、焊接参数的选取等。并对容器的焊后试验、气密性试验等进行了必要的说明。

压力容器是容器的一种，是指最高工作压力≧0.1MPa，容积≧25Ｌ，工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点液体的容器。这类结构大都在一定的温度和压力下工作，且相当一部分结构的工作介质或内部充装物为易燃易爆，或具有强烈腐蚀性，或有毒的物质，一旦发生泄露或者断裂破坏，就可能产生灾难性的后果，造成人民生命财产的严重损失。因此，必须保证该类结构在工作和运行中的安全可靠性，必须按照产品设计的技术要求中专门的技术规范来进行制造生产，严格控制质量，并且要由专设机构来进行监督和检查。世界各国对于压力容器的制造和使用都非常重视，均设有专门机构，制定了详细的技术规范和检查标准。

压力容器产业的发展离不开机械、冶金、石油化工、电脑信息、经济管理和安全防护等诸多工程技术的改革创新，或者说它是在多项新材料、新技术、新工艺综合开发的基础上发展的工业产品。在科学技术不断提高的今天，压力容器行业的发展当然也离不开先进技术的使用。

气液分离器生产工艺

1. 气液分离器概述

气液分离器可安装在气体压缩机的出入口用于气液分离，分馏塔顶冷凝冷却器后气相除雾，各种气体水洗塔，吸收塔及解析塔的气相除雾等。气液分离器也可应用于气体除尘，油水分离及液体脱除杂质等多种工业及民用应用场合。

1.1结构形式

罐体为单层压力容器，见图1。

气液分离器示意图1

1.2 主要技术参数（见表1）

表1 气液分离罐主要技术参数

1.3 材料分析（见表2）

表2 化学成分表

2.1母材的选择

罐体封头板采用Q245R ，其力学性能及化学成分见表2和表3。裙座、筋板采用Q235。

表2 化学成分表

表3 力学性能

钢板厚度/mm

抗拉强度

R/(N/㎡)

屈服强

度R/(N/

㎡)

伸长率

A/%

温度/℃ 冲击吸收能量

KV2/J

180°弯曲试

验 弯曲直径（b≥35mm ）

3-16400-520≥245≥250≥31d=1.5a

>16-36400-520≥235≥250≥31d=1.5a

>36-60400-520≥225≥250≥31d=1.5a

>60-100390-510≥205≥240≥31d=2a

>100-150380-500≥185≥240≥31d=2a

2.2 焊接性分析

1）16MnDR的焊接性分析

16MnDR钢焊接中需注意如何保证焊接接头的低温韧性,以防止低温使用时发生脆性裂纹。根据碳当量计算公式计算出16MnDR的碳当量为0.49%,说明淬硬倾向小,室温下焊接一般不易产生冷裂纹,且硫、磷含量控制较低,所以也不易产生热裂倾向。板厚小于25mm时不需要预热,板厚超过25mm、接头刚性拘束较大或环境温度过低时,可在焊接之前进行预热,预热温度为100~150℃。当板厚大于16mm时,要进行焊后消除应力热处理。

为了消除焊接应力,进一步改善焊接接头性能,对气液分离罐进行焊后整体热处理。热处理温度为580~640℃,在600℃下保温3 h,升温速度不大于200℃/h,降温速度不大于260℃/h,随炉自然冷却。

2）Q235的焊接性分析

Q235的含碳量(≤0.25%)低，其它合金元素含量也较少，在通常情况下不会因焊接而引起严重的硬化组织或淬火组织，因而适用于各种焊接方法进行焊接，一般而言不需要采用特殊的焊接工艺措施即可得到优质的焊接接头。这种钢材的塑性和冲击性优良,焊接接头的塑性

也很好，在焊接时一般不需要预热，控制层间温度和后热，焊后也可不用热处理改善组织。在焊接Q235钢时，应着重注意防止结构拘束应力和不均衡的热应力所引起的裂纹。

用电弧焊焊接低碳钢时，为了焊缝金属的塑性、韧性和抗裂性能，通常都是使焊缝金属的碳含量低于母材，依靠提高焊缝中的硅、锰含量和电弧焊所具有较高的冷却速度来达到及母材等强度。因此，焊缝金属会随着冷却速度的增加，其强度会提高，而塑性和韧性会下降。为了防止过快的冷却速度，当厚板单层角焊缝时，其焊角尺寸不宜过小；多层焊时，应尽量连续施焊；焊补表面缺陷时，焊缝应具有一定的尺寸，焊缝长度不得过短，必要时应采用100～150℃的局部预热。

某些焊接方法热源不集中或线能量过大，如气焊和电渣焊等，引起焊接热影响区的晶粒区晶粒更加粗大，从而降低接头的冲击韧性，因此，重要结构焊后往往要进行正火处理。

3.罐体制造工艺流程

图2是此次罐体内筒体和封头设计的工艺流程图，其他部件制作参照流程图。

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图2 气液分离罐罐体生产工艺流程图4．筒体的制作工艺

4.1备料加工

1）钢板的复检

钢板在进行加工之前要对其进行复检，所谓的复检就是对钢板进行必要的化学成分、各种力学性能、表面缺陷及外观尺寸的检查。

钢板进厂后，要对其附带的料单进行验收。需要查验料单上列出的钢板的化学成分和力学性能。

在此基础上还要对钢板进行抽样来做化学成分和力学性能的检验（如拉伸试验、冲击试验等等）。

待复检合格后，才能对其进行加工。对于试验所得出的结论及料单不符的钢板，要进行返货。

2）钢板的预处理

(1) 钢材的矫正在复检合格之后，要对钢板进行预处理。进厂的钢材可能在轧制、运输、装卸和堆放过程中，由于种种原因可能会产生弯曲、扭曲、波浪等变形。当这些变形超过一定程度时，会给尺寸的度量、划线、剪裁及其他加工带来困难，而且会影响到成形零件的尺寸和几何形状的精度，从而影响到装配、焊接和整个产品的质量。所以在划线、下料前应予以矫正。所谓矫正就是在外力的作用下给钢板施加一个及原来变形相反的力，以消除弯曲、扭曲、皱折、表面不平等变形，从而获得正确形状的过程。矫正方法有手工矫正、火焰矫正和机械矫正。本设计选用4200×9辊式中厚板矫平机来对钢板进行矫正。其工作原理如图3所示。

图3多辊矫平机工作原理图

1.导向辊

2. 上支承辊

3. 上工作辊

4. 下支承辊

5.

下工作辊

4200×9辊式中厚板矫平机技术参数如表6所示

表6 4200×9辊式中厚板矫平机技术条件

(2) 钢板的表面预处理钢板的表面预处理主要指清除钢材和零

件表面的锈、油污和氧化物等。清理的方法主要有两类：机械法