焊接结构生产课程设计液化气罐设计.docx

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焊接结构生产课程设计液化气罐设计

三一工业职业技术学院

《焊接结构生产课程设计》

说明书

设计项目：

煤气罐焊接结构设计

院系：

焊接工程系

专业：

焊接技术及自动化

姓名：

陈毅

学号：

1001050201

指导老师：

宋宝来

第一部分、煤气罐结构组成及特点…………………2

第二部分、煤气罐图纸分析…………………………6

第三部分、焊接工艺及装备…………………………7

第四部分、焊前准备及焊接参数……………………9

第五部分、煤气罐的检验方法………………………11

第六部分、煤气罐的用途及注意事项………………14

第七部分、小结与体会………………………………15

第一部分煤气罐结构组成及特点

1、煤气罐结构组成：

煤气罐有五部分组成，即套环、阀栏、上壳体、下壳体和下环（如图31—01）。

套环材料为Q235，上、下壳体和筒体材料均为Q345，下环材料为Q235。

图31—01煤气罐外观

2、接头形式：

常用焊接的接头形式有对接、搭接、角接等。

接头形式根据焊件壁厚及形状等特点，可适当地采用对接、搭接或角接。

焊接时可根据要求填丝或不填丝。

对接接头可采用I形或卷边接头形式，也可采用开坡口的接头形式，主要是根据板厚来选择适宜的接头形式。

I形接头的板厚一般不超过4mm,可根据要求留不同的间隙或不留间隙。

厚板可进行填丝焊接，如板较薄或要求无余高时，即可不填丝。

不足1mm的薄板，通常采用卷边对接形式。

当接头两边的板厚相差较大时，需将板厚的边缘削薄，使两者板边的厚度相当。

当板厚大于3mm时，可采用V形坡口对接形式。

采用搭接接头时，两块板的焊接部位要接触良好。

角接接头要采用适宜的工装卡具，保证焊后的焊件角度。

由于煤气罐的承压能力要求高，强度大，其各接头形式如图31—02所示的A-A搭接、B-B对接及C-C搭接。

图31—02煤气罐焊缝接头形式

3、坡口形式及尺寸：

焊接常用的典型坡口形式及尺寸如图31—a所示：

表31—a焊接常用的典型接头的坡口形式及尺寸

参数

接头形式

板材厚度t

/mm

根部间隙/mm

坡口角度

/（°）

焊道宽度

/mm

I形坡口对接接头

0.25~2.3

0

—

—

0.8~3.2

0~0.10t

—

—

V形坡口对接接头

1.6~3.2

0~0.10t`

30~60

（0.10~0.25）t

2.3~3.2

（钝边0.69）

90

—

3.2~6.4

0~0.10t

30~60

（0.10~0.25）t

X形坡口对接接头

6.4~12.7

0~0.20t

30~120

（0.10~0.25）t

U形坡口对接接头

6.4~19

0~0.10t

15~30

（0.10~0.25）t

双U形坡口对接接头

19~38

0~0.10t

15~30

（0.10~0.25）t

角焊缝

0.8~3.2

0~0.10t

0~45

0.25t

3.2~12.7

0~0.10t

30~45

（0.10~0.25）t

根据套环、上壳体、下壳体和下环的板材厚度，焊缝A-A、C-C选用I形坡口，而焊缝B-B选用钝边V形坡口。

第二部分煤气罐图纸分析

1、煤气罐的三视图如图31—03所示：

图31—03煤气罐的三视图

第三部分焊接工艺及装备

1、全自动焊接方法优点：

要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。

自动化采用具有自动控制，能自动调节、检测、加工的机器设备、仪表，按规定的程序或指令自动进行作业的技术措施。

其目的在于增加产量、提高质量、降低成本和劳动强度、保障生产安全等。

自动化程度已成为衡量现代国家科学技术和经济发展水平的重要标志之一。

数控式的专用焊机大多为自动TIG焊机，如全自动管/管TIG焊机、全自动管/板TIG焊机、自动TIG焊接机床等。

在焊接生产中经常需要根据焊件特点设计与制造自动化的焊接工艺装备，如焊接机床、焊接中心、焊接生产线等自制的成套焊接设备，大多可采用通用的焊接电源、自动焊机头、送丝机构、焊车等设备组合，并由一个可编程的微机控制系统将其统一协调成一个整体。

2、焊接方法的选择：

由于煤气罐一般都是成批量生产，所以我们采用车床式自动焊接装备焊接。

上壳体的直边压在下壳体的收口上，然后再与套环及下环一起放到焊接用的车床上，利用装在车床尾架上的气缸将组合件压紧。

利用可变速度的驱动装置转动焊件。

三把焊枪和送丝机构安装在车床后的侧梁托架上，并根据不同规格的圆筒进行调整。

通过电控箱可控制焊道首尾搭接量、调节焊接时间以及保证气体的提前供气和滞后停气。

各焊枪对中之后，按总启动按钮，即可同时启动焊接。

第四部分焊前准备及焊接参数

1、焊前准备：

组装之前，对各结构要进行清理，清洗共分四部：

①浸于60~70℃的苛性腐蚀清洗液中4~6min；②在40~50℃的温水中漂洗1min，漂洗槽应有溢流的水以及空气搅动；③在酸槽中（20℃）还原处理8~10min；④在有溢流的水槽中进行温水（50~60℃）漂洗1~2min。

2、焊接参数如下：

接头及坡口形式：

见图31—02。

焊接位置：

水平回转管子

焊接电源：

三台500A可调斜率及可调电压的弧焊整流器

送丝系统：

可调节速度

焊枪：

机械操作，700A,水冷式

焊丝：

Φ1.2mm、Φ1.6mm、ER5356

保护气体：

Ar,23L/min

焊道数量：

3道

对应于各焊道的焊接参数见表31—a。

表31—b煤气罐各焊道的焊接参数

焊道对应剖面

焊接参数

A-A

B-B

C-C

焊丝直径/mm

1.6

1.2

1.2

焊接电流（反接）/A

290

200

190

电弧电压/V

24

25

25

焊接速度/（mm/min）

1143

880

1066

送丝速度/（mm/min）

6069

8255

7874

第五部分煤气罐的检验方法

1、煤气罐的检验方法：

充装介质

液化石油气

充装介质

液化石油气

充装介质

液化石油气

水压试验压力（MPa）

3.2

水压试验压力（MPa）

3.2

水压试验压力（MPa）

3.2

内容积（L）≥

12

内容积（L）≥

118

内容积（L）≥

35.5

外形尺寸（外径×高）mm

Φ249×413

外形尺寸（外径×高）mm

Φ407×1193

外形尺寸（外径×高）mm

Φ320×680

瓶重（kg）

6.8-0.3

瓶重（kg）

44.3-1.5

瓶重（kg）

16.5-0.3

2、常用的探伤方法：

常用的探伤方法有：

X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、γ射线探伤、萤光探伤、着色探伤等方法。

无损探伤：

无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。

⑴磁粉探伤：

a、磁粉探伤的原理：

当工件磁化时，若工件表面有缺陷存在，由于缺陷处的磁阻增大而产生漏磁，形成局部磁场，磁粉便在此处显示缺陷的形状和位置，从而判断缺陷的存在。

b、磁粉探伤的分类：

①按工件磁化方向的不同，可分为周向磁化法、纵向磁化法、复合磁化法和旋转磁化法。

②按采用磁化电流的不同可分为：

直流磁化法、半波直流磁化法、和交流磁化法。

③按探伤所采用磁粉的配制不同，可分为干粉法和湿粉法。

c、磁粉探伤优点：

磁粉探伤设备简单、操作容易、检验迅速、具有较高的探伤灵敏度，可用来发现铁磁材料镍、钴及其合金、碳素钢及某些合金钢的表面或近表面的缺陷；它适于薄壁件或焊缝表面裂纹的检验，也能显露出一定深度和大小的未焊透缺陷；但难于发现气孔、夹碴及隐藏在焊缝深处的缺陷。

⑵超声波探伤

a、超声波探伤的基本原理：

超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

b、超声波探伤与X射线探伤区别：

超声波探伤比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点；缺点是对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性；超声波探伤适合于厚度较大的零件检验。

c、超声波探伤的主要特性：

1、超声波在介质中传播时，在不同质界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时，则超声波在缺陷上反射回来，探伤仪可将反射波显示出来；如缺陷的尺寸甚至小于波长时，声波将绕过射线而不能反射；

2、波声的方向性好，频率越高，方向性越好，以很窄的波束向介质中辐射，易于确定缺陷的位置。

3、超声波的传播能量大，如频率为1MHZ（100赫兹）的超生波所传播的能量，相当于振幅相同而频率为1000HZ（赫兹）的声波的100万倍。

由于产品的性能要求，所以我们在探伤检测的时候选用超声波探伤进行检测，检测产品密封性的时候采用水压试验进行检测。

第六部分煤气罐的用途及注意事项

1、用途：

煤气气罐是用来储存煤气、天然气、液化石油气的储罐，应用于家庭、饭店及工业。

2、注意事项：

煤气罐内部有气体时压力很大，稍有操作不当就有可能引起爆炸，煤气在20摄氏度压力为0.8兆帕，40摄氏度的压力可以达到1.59兆帕。

液化气钢瓶的最大承受压力为2.1兆帕。

若液化气体积不变，温度每升高1摄氏度压力就增加0.04兆帕，所以每只钢瓶只能灌85%，也就是14.5千克。

在空罐时也不要用温水加热钢瓶，否则会引起物理爆炸。

因此，液化气罐必须选用有相关生产制造资质的厂家来生产或使用合格产品。

第七部分小结与体会