气液分离罐筒体制作工艺设计.docx
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气液分离罐筒体制作工艺设计
气液分离罐筒体制作工艺设计
专业：
材料成型及控制工程（焊接）
班级：
姓名：
目录
1气液分离罐筒体的制作工艺
1.1气液分离罐筒体制作工艺流程
1.2钢板检验
1.2.1钢号核对
1.2.2化学成分检验
1.2.3力学性能检验
1.2.4缺陷检验
1.3矫正
1.4钢板表面处理
1.5钢板的划线，号料
1.5.1划线
1.5.2号料
1.6下料
1.6.1筒体的尺寸计算
1.6.2切割
1.6.3边缘加工
1.7筒节的卷制
1.7.1预弯
1.7.2对中
1.7.3卷圆
1.7.4矫圆
1.7.5卷板质量的控制
1.8筒体的组对
1.8.1卧式组对方案的原则
1.8.2组对方法
1.8.3调椭圆度方法
1.8.4始焊点位置的确定
1.8.5间隙不均匀的处理方法
1.8.6筒体环焊缝的焊接
参考文献
附录Vg=30m3气液分离罐罐体设计图
1气液分离罐筒体的制作工艺
1.1气液分离罐筒体制作工艺流程
气液分离罐筒体制作工艺流程如图所示
1.2钢板检验
钢板检验是为了检验所用的钢材是否符合国家标准，相关的技术要求，质量标准和等级标准，主要检验以下几个方面：
钢号、化学成分、力学性能、表面和内部缺陷等。
1.2.1钢号核对
钢材入厂时，检验员应该按厂内的钢材进货要求检查所入钢材是否为本厂要求的同批号钢材，且数量是否足够。
1.2.2化学成分检验
在钢板上取样之后，对其进行化学成分的校对检验。
检验的主要元素是碳，锰，硫，磷。
化学分析试验的操作应符合GB223的规定（化学成分表见表1）。
1.2.3力学性能检验
通过做静负荷试验，来检验钢材的屈服强度，抗拉强度，伸长率，断面伸缩率，硬度，通过动负荷试验来检验钢材的常温冲击（力学性能表见表2）。
试样形状、尺寸及试验方法参见GB2649-81、GB2651-81、GB2653-81的规定。
1.2.4缺陷检验
钢材的缺陷主要有表面缺陷和内部缺陷两种。
（1）检验成品钢材的表面缺陷是指检验其是否在运输中受损，出现严重损伤划痕、沙眼、裂纹等，一般为可见的缺陷。
（2）检查所入钢材的内部缺陷是指检查内部是否存在沙眼、气孔、夹渣、裂纹、麻点、疏松等缺陷。
一般用超声波探伤[4]。
1.3矫正
钢材在轧制、运输、装卸堆放过程中会发生变形，变形超过一定程度时会给尺寸的度量、划线、剪切及其它加工带来困难，而且会影响到成形零件的尺寸和形状的精度，进而影响到装配、焊接和整个产品的质量。
所以，凡是变形超过技术要求的钢材，在划线，号料以前必须进行矫正。
（1）钢材矫正的基本原理和方法
矫正是使钢材或工件在外力作用下产生与原来变形相反的塑性变形（即永久变形），以消除原来工件弯曲、扭曲和皱折、不平等变形。
矫正的方法按操作方法的不同可分为手工矫正、机械矫正和火焰矫正三种[5]。
本设计选择机械矫正，如图1所示。
图1多辊式矫平机工作原理图
（2）钢板矫正设备
钢板的矫正，一般情况下都是采用多辊板料矫正机进行机械矫正，但特殊情况，如对于厚板、小块板料的矫正，也可以用三辊卷板机和各种压力机来代替多辊板材矫平机进行矫正，少数情况下也可进行手工校正。
本设计选用国产4200mm9辊式中厚板矫直机，其技术条件如表1所示。
表14200mm9辊式中厚板矫直机技术条件
厚度（mm）
宽度（mm）
长度（mm）
温度（℃）
辊数×辊距（mm）
8～40
1500～4000
4000～18000
600～800
9×360
辊径×辊长（mm）
上横梁开口度（mm）
传动比（i）
矫直速度
（m/s）
主电动机
（kw）
Ф320mm×4200
240
22
0.3～0.8
125
1.4钢板表面处理
为了避免钢材表面的油污、锈蚀和氧化皮等影响产品的制造质量，应该在进行材料划线、下料之前进行表面预处理。
钢材表面的预处理对于提高产品质量、延长产品的寿命、减少环境污染具有重要的意义。
钢材的表面预处理方法主要有机械法和化学法两种。
本设计选用机械法中的喷丸处理。
选用的喷丸设备是GYX-NM型钢材预处理装置，它既可以用于钢板、型钢的表面处理，也可用于结构部件的表面处理。
该装置进行钢材预处理的工艺过程为：
电磁吊上料→辊道输送→预热（40-50℃）→喷丸→清理丸料→喷漆→烘干（60-70℃）→轨道输送出料。
1.5钢板的划线，号料
1.5.1划线
按构件设计图样的图形与尺寸1:
1划在待下料的钢材上，以便按划线图形进行下料加工的工序为划线。
生产中经常采用的划线方法有样板和草图划线两种，划线时应注意以下事项：
（1）熟悉结构件的图样和制造工艺，根据图样检验样板、样杆，核对选用的钢号，规格应符合规定的要求；
（2）检查钢板是否有表面麻点、裂纹、夹层及厚度不均匀等缺陷；
（3）划线前应将材料垫平、放稳，划线时要尽可能使线条细且清晰，笔尖与样板边缘间不要内倾和外倾；
（4）划线时应标注各种下道工序用线，例如，展开构件的素线位置、弯曲件的弯曲范围或折弯线、中心线、比较重要的装配位置线等，并加以适当标记以免混淆；
（5）弯曲零件号料时，应考虑材料轧制的纤维方向；
（6）钢板两边不垂直时一定要去边。
划尺寸较大的矩形时，一定要检查对角线；
（7）划线的毛坯，应注明产品的图号、件号和钢号，以免混淆；
（8）注意合理排料提高材料的利用率。
1.5.2号料
根据图纸上的图样或样板（草图，样杆等）在钢板和型钢上划线的过程称为号料。
号料时，要求把所有结构零件的真实形状、加工要求、装配用线、孔洞等均标记在钢板上面，并用文字和符号注写清楚。
号料的质量直接影响下道工序的质量，必须十分认真。
1.6下料
1.6.1筒体的尺寸计算
由于筒体为回转体，划线前要进行展开，可采用计算展开法，考虑壁厚因素，按中径展开。
根据公式：
L=π（Dg+σ）+S（1-1）
式中：
L----筒体毛坯展开长度（mm）
Dg----容器公称直径（mm）
σ----容器壁厚（mm）
S----加工余量（mm）
则L=3.14（2600+16）+10=8224.24mm，根据上面的计算得出下料尺寸4600mm×8225mm，还要考虑刨边和余量。
筒节展开毛坯尺寸如图2所
（注：
图中虚线为选板尺寸，实线为毛坯料尺寸。
）
图2筒节展开图
1.6.2切割
钢材的剪裁方法很多，目前金属结构制造厂常用的主要方法有：
机械剪裁、气体火焰切割和等离子弧切割等。
由于气割设备简单、使用灵活方便；切割速度快、生产效率高；成本低，使用范围广。
因此采用气割下料。
气割的实质是金属在氧中的燃烧过程。
它利用可燃气体和氧气混合燃烧的火焰产生的预热被切割金属表面，并使其呈活化状态，然后送进高纯度、高速度的切割氧流，是金属在氧气中剧烈燃烧生成金属氧化物熔渣，并放出大量的热量，借助这些燃烧热和高温熔渣的热传导，不断加热切口金属，直至工件底部同时借助高速氧流把燃烧生成的氧化物熔渣吹除；再由被切割工件与割炬相对移动形成切缝。
气体切割机选用CG1—30小车式半自动切割机，技术参数如表2所示。
表2CG1-30技术参数
切割厚度
（mm）
切割速度
（mm/min）
电动机
型号
电压（V）
功率（kw）
5～60
50～750
S261
220
24
1.6.3边缘加工
边缘加工是将工件的边缘或端面加工成符合工艺要求的形状和尺寸精度的加工工序，对下料后的零件进行边缘加工的主要目的是：
（1）消除前道工序加工所产生的加工硬化层和热影响区。
（2）根据工艺要求完成坡口加工。
（3）消除装配、焊接工件边缘或自由边的各类缺陷，以提高结构的整体质量。
（4）提高结构的表面质量，也可为产品的后期制作创造条件。
1.7筒节的卷制
钢材的卷制是对已经按尺寸要求剪裁下料，并经边缘加工后的板材实施弯曲的工艺方法。
它是在卷板机上，利用工作辊相对位置变化和旋转运动对坯料进行连续弯曲加工的，是焊接结构生产中圆筒形，锥形等工件的主要加工方式。
因此在这里介绍一下三辊式卷板机的工作原理，如图3所示。
图3三辊式卷板机工作原理图
三辊式卷板机的上轴可在oe垂直平面内上下调节，两个下辊为主动辊，可正反旋转，并对称于上辊中心线排列。
弯卷时将钢板放入上、下辊之间，然后上辊向下移动将钢板压紧并使之弯曲，在e点处弯矩最大，使钢板达到塑性变形状态。
再驱动两下辊旋转，并借助于钢板和辊子之间的摩擦力使钢板左右移动。
同时上辊也随之转动，这样就使钢板连续通过oe垂直平面，受到相同的弯曲，产生相同的变形。
既钢板变成曲率相同的弧形板。
一次行程之后，再将上辊下压一定距离，有驱动下辊，使钢板进一步受到弯曲。
上辊下压几次，就将钢板弯曲到需要的曲率半径。
曲率半径的关系式：
（1-3）
主要工序步骤有：
钢板的预弯、对中、卷圆、矫圆。
1.7.1预弯
预弯是在用卷板机弯卷钢板时，钢板两端各有一平直段无法卷弯。
为了使钢板都能弯曲成同一的曲率，在卷板前要采用一定的办法，前将其两端弯曲成所需要的曲率，这就是预弯的目的。
较厚的板采用压力机进行模压弯曲，这种方法需较大型的压力机和模具；本设计板较薄，就用原三辊卷板机，借助一块预弯胎板进行辊卷预弯。
预弯过程见图4中1，2，3，4。
胎板厚度一般取卷制钢板厚度的两倍后稍多一些，本设计选用的胎板厚度为43mm，其曲率半径应略小于被卷钢板的半径，这样既不致于增加板机的负担，免于损坏机床，又可保证钢板的预弯曲率。
预弯的长度一般可取6～20倍板厚，本设计预弯的长度为200mm。
图4预弯过程图
1.7.2对中
预弯后将钢板放入卷板机上，下辊之间进行滚卷，注意将钢板放正，对中，使工件的母线与辊子轴线平行，防止产生扭斜。
对中方法可先在钢板上划出中线，然后与下辊表面的线槽对正，即可对中。
1.7.3卷圆
钢板对中以后，就可以调下上辊压住钢板并使之产生一定的弯曲，开动机床进行弯曲。
每卷辊一次行程，便适当调整上辊一次，经过这样多次滚卷后就可以将钢板弯曲成所需要的曲率。
冷卷时考虑到回弹，要有一定的过卷量，一般为20～30mm，且当曲率达到要求时还应在此曲率下多卷几次。
热卷时不必考虑回弹。
1.7.4矫圆
矫圆大致分三个步骤：
（1）加载根据经验或计算将辊筒调到所需的最大矫正曲率位置。
（2）滚圆将滚筒在矫正曲率下滚卷1～2圈（着重滚卷近焊缝区）使整圆曲率均匀一致。
（3）卸载逐渐卸除载荷，使工件在逐渐减少的矫正载荷下多次滚卷。
1.7.5卷板质量的控制
钢板卷制的质量控制，除按工艺要求、正确的选择加工方法和工艺规范、正确的施焊外，还要注意防止各种缺陷的产生，以及对已经产生的缺陷加以排除。
（1）外形缺陷由材料性能、规格、下料精度，焊接质量，操作方式及工艺规范的差异所引起的筒节形状和尺寸产生的误差。
（2）表面压伤在工件表面和辊子之间存在的氧化皮和其他夹杂物，造成表面压伤，特别是热卷和热矫时，氧化皮的危害尤为严重，为此应采取相应的措施。
（3）卷裂由冷卷硬化，粗晶组织，应力集中及各种脆性条件应起材料塑性变坏，导致卷裂，具体注意事项之前已写到，这里不再重复。
1.8筒体的组对
1.8.1卧式组对方案的原则
卧式组对筒体最佳方案的确定，应以如何将两小段形成的椭圆为同向椭圆为准则，即长轴对长轴，短轴对短轴，即使椭圆度再大也不影响组对；反之，即使椭圆度再小、也不利于组对。
1．8.2组对方法
四套转胎分别置于两小段筒体之下，且各转胎保证等高度等跨度。
主动胎放置的位置，根据实践经验，必须放在中部,不能放在端头，这是因为端头的重量太小，压力不够，摩擦力太小，筒体不易转动。
1.8.3调椭圆度方法
如图5所示，为千斤顶法，将千斤顶和顶杆置于最大短轴上，施力后短轴扩大，长轴缩短，椭圆得以调整。
图5千斤顶法调椭圆度
1.8.4始焊点位置的确定
由于本设备材料为16MnR，所以可以在内侧进行点焊。
通过转动主动胎侧筒体，对正度数线和错口量后，可在最下方或斜下方先点焊以定位，继而在下部进行点焊。
1.8.5间隙不均匀的处理方法
图6间隙不均匀的调整方法
图6为处理间隙不均匀的常用方法。
当下部或水平位置间隙合适而上部间隙大时，可在间隙适合处先点焊一疤，然后利用吊车使上部间隙缩小，如图6（a）所示；当中部间隙合适而下部间隙大时，可在间隙合适处先点焊一疤，然后用吊车使下部间隙缩小，上部间隙自然扩大，如图6（b）所示。
1.8.6筒节环焊缝的焊接
经上述措施调整，各筒节之间点焊之后。
在焊接滚轮架与悬臂式焊接操作机共同配合下，埋弧自动焊完成焊接。
参考文献
[1]崔忠折.金属学与热处理[M].北京:
机械工业出版社,2004.7：
54-63
[2]束德林.工程材料力学性能[M].北京:
机械工业出版社,2006.5：
77-79
[3]周振丰.焊接冶金学（金属焊接性）[M].北京:
机械工业出版社,2003.4：
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[4]张述仁,宇永福.焊接结构制造[M].沈阳:
沈阳冶金机械专科学校,1989.7：
59-83
[5]宗培言.焊接结构制造技术与装备[M].北京:
机械工业出版社,2007.2：
37-130
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