材料成型及控制工程焊接设计方案(doc 34页).doc

1、1 引言引言 11 加氢反应器的现状及发展趋势加氢反应器的现状及发展趋势 加氢反应器是有机化学实验室和实际生产过程中一件非常重要的设备， 不仅可 以用作加氢反应的容器，而且也可用于液体和气体需要充分混合的场合。在化学制 药方面有着广泛的用途， 可作为产品开发、 有机化学制品和医药品研究的基础设备， 还可用于定量分析工业过程中催化剂的活性。 加氢反应器由于长期处于高温、高压、临氢、高温硫和硫化氢环境 , 其使用 条件苛刻 , 因此设计和制造难度较大。长期以来 , 国内外对其设计、材料和制造 技术进行了大量的理论研究和工程实践。 特别是近年来 , 随着加氢装置的大型化 , 加氢反应器的制造周期加长

2、、生产成本不断提高。为了缩短制造周期、降低生产成 本 , 保证加氢反应器的安全可靠运行 , 研究人员开发了新材料 , 应用了许多新 工艺、新技术。 12 产品简介产品简介 图 1.1 加氢反应器简图 由图 1.1 可知：筒体两端连接椭圆形封头各一个，上封头上接有两个接管、一 个法兰，下封头上接有卸料管、出口弯管，筒体内上部装有积垢篮，筒体上接有五 个接管，筒体采用裙座支撑。 本次设计生产的设备为加氢反应器，属于三类压力容器，筒体直径 1400mm， 高 13900mm，壁厚(163)mm，生产数量：两台设备。 筒体纵焊缝交错分布，避免了十字交叉，有利于减少焊接应力及变形；主要加 工手段为焊接，

3、此外还采用冲压、卷弯、机加工等辅助工艺。 13 工艺性审查工艺性审查 加氢反应器技术特性见表 1.1。 表 1.1 技术特性表 设计压力（MpaG） 2.0 设计温度（） 400 工作压力（MpaG） 1.5 工作温度（） 370 物料名称 氢气、C1-C5 烃、硫化氢 焊缝系数 1 腐蚀裕度（mm） 地震烈度 7 基本风压（N/ 2 m） 400 保温厚度（mm） 190 保温重量（Kg） 最大容量（Kg） 最小重量（Kg） 全容积（ 3 m） 12.93 容器类别 三类 再 生 工 作 压 力 （MpaG） 0.15 再生工作温度（） 510 再 生 设 计 压 力 （MpaG） 0.3

4、再生设计温度（） 520 本设备按加氢反应器制造技术要求进行制造试验和验收。 开口接管与壳体的焊 缝表面应圆滑过渡。设备壳体上除工艺预焊件外不允许焊接设计以外的任何零件。 捕集器（积垢篮）安装时，平面度允差 3mm，其中心线与反应器同轴度允差 3mm。 卸催化剂前应拆除捕集器。容器的全部受压焊缝应进 100%X 射线探伤检查，射线 探伤符合 JB/T 4730.2-2005承压设备射线检测规定中级合格。设备制造完毕 后，以 2MPa 进行水压试验，合格后再以 1.8MPa 进行气密性试验。 经审查，该反应器设计合理，可以着手制定生产工艺。 2 焊接工艺分析焊接工艺分析 15CrMoR 属于耐热

5、钢，焊前需要预热,预热温度 150，焊后 650830退火 处理。 0Cr18Ni10Ti 属于奥氏体不锈钢，焊前不需要预热，焊后不需要热处理。 以上两种钢材均采用熔化极气体保护焊，保护气为 Ar（99.9%）。优点如下： （1）焊接过程中电弧及熔池的加热熔化情况清晰可见，便于发现问题与及时 调整，故焊接过程与焊缝质量易于控制。 （2）焊后不需要清渣，省掉了清渣的辅助工时，降低了焊接成本。 （3）生产效率高，易进行全位置焊及实现机械化和自动化。 根据某些具体情况，适当采用手工电弧焊施焊。 3 焊接生产焊接生产方案方案的的制定制定 1方案的初步制定 方案一：制造出所用全部零件。零件组装成部件；封

6、头、接管、法兰、入口扩 散器焊接成上封头组；筒体、筋板、接管、积垢篮焊接组成壳程；封头、出口收集 器、出口弯管、卸料器焊接成下封头组；裙式壳体、接管、地脚螺栓座、接地板焊 接组成裙式支座；裙式支座、下封头组、壳程、上封头组最后总装成加氢反应器。 方案二：制造出所用全部零件。零件组装成部件；封头、接管、法兰、入口扩 散器焊接成上封头组；筒体、筋板、接管、积垢篮焊接组成壳程；封头、出口收集 器、出口弯管、卸料器焊接成下封头组；裙式壳体、接管、地脚螺栓座、接地板焊 接组成裙式支座；上封头组、壳程、下封头组卧装焊接组成反应器主体；反应器主 体、裙式支座最后总装成加氢反应器。 2方案分析 方案一：下封头

7、组、壳程、上封头组均采用吊装，增加了吊装工作量，但是容 易实现装配 方案二：上封头组、壳程、下封头组卧装须特制装焊夹具，提高了成本。 3制定方案 经上述分析方案一、二都可以实施。但考虑到方案二提高了成本而没有明显的 优势，最终决定选用方案一。根据方案一制定出生产工艺流程图见图 3.1 所示。 图 3.1 加氢反应器生产工艺流程图 4 生产前期准备生产前期准备 1.钢材复检 钢板复检： 包括化学成分、 各种力学性能、 表面缺陷及外形尺寸 （主要是厚度） 的检验，采用抽检的方法，抽检率为 20%。 钢管复检：内容包括钢管材质、圆度及型号，材料应具有质保书，标记齐全。 按批号复验化学成分。 同一种规

8、格的原材料,抽样进行晶间腐蚀倾向性试验。 凡需有特殊复验项目要求的还应按要求进行检验。 2.焊接材料的复检 对焊丝、焊剂等焊接材料的熔敷金属的化学成分、腐蚀、金相进行检查。经验 收和复检合格后，焊接材料应放在符合管理要求的焊接库,并由保管人质在明显的 位置作出材料标记。 5 主要零件的制造主要零件的制造 5.1 法兰盖的制造法兰盖的制造 法兰盖形状及尺寸如图 5.1 所示。 图 5.1 法兰盖简图 1、零件的主要技术要求 1）表面不得有裂纹及其它降低法兰盖强度和连接可靠性的缺陷。 2）螺栓孔中心圆直径和相邻两螺栓孔弦长允差为 0.8mm，任意两螺栓孔弦长 允差为 1.6mm。 3）工件材料为

9、15CrMoR，锻件，级别为级。 2、工艺分析 根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，可以采用粗车的工艺来达 到。 3、基准选择 以粗车后的小端外圆面和凸台端面为定位基准，在一次安装中加工大端各表 面，以保证所要求的位置精度。 4、工艺过程 1）采用 GB4235 锯床，从 250mm 的圆钢上锯取长 1840mm 的一段,尺寸依据 等体积法粗略算得，取加工余量 10%。 2）始锻温度 11501200，终锻温度 800850，使直径达 9506mm，厚 度达 136 6mm。 3）滚圆修整。 4）垫环局部镦粗，始锻温度 11501200，终锻温度 800850，使凸台部 分厚度达 6

10、6 6mm，直径达 3006mm。 5）用凸模冲出 249 的通孔。 6）热处理，650830退火，从而恢复组织。 7）粗车小端外圆和两端面至 29057。 8）倒头粗车大端外圆和端面至 940126，然后粗车出密封面凸台 7496。 9）按图示要求车环槽。 10）划线，划出 24 个螺栓孔的线。 11）钻 52 的螺栓孔。 12）车外圆及孔口倒角。 13）按图纸要求检验。 其加工工艺参见附录 A。 5.2 孔板的制造孔板的制造 孔板形状及尺寸见图 5.2。 图 5.2 孔板简图 1、零件的主要技术要求 1）表面不得有裂纹及其它降低孔板强度和连接可靠性的缺陷。 2）工件材料为 0Cr18Ni1

11、0Ti。 2、工艺分析 根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，可以采用粗加工的工艺来 达到。 3、工艺过程 1）备厚度 6mm 的板料，划线划出 259 的圆。 2）气割割出孔板。 3）修整毛边。 4）在板上按图中要求划出 19 个 44 的孔。 5）钻孔 44，修理各个孔边缘的毛边。 6）按图纸要求检验。 5.3 封头的制造封头的制造 封头形状及尺寸如图 5.3 所示。 图 5.3 封头简图 1、零件的主要技术要求 1）表面不得有裂纹及其它降低封头强度和连接可靠性的缺陷。 2）工件材料为 15CrMoR0Cr18Ni10Ti。 2、工艺分析 根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要

12、求，可以采用粗加工的工艺来 达到。 3、基准选择 以中心线 AB 和 CD 为基准 4、工艺过程 封头由半个椭球和一个高度为 h 的圆柱形短节（封头直边部分）构成，其型式 参数关系为： Di4（H-h） DNDi 封头外形尺寸如下： 公称直径：DN1400mm 封头壁厚：a19mm 直边高度：h50mm 封头总深度：H400mm 封头制造工艺如下： 1）预处理：矫正，喷丸处理。 2）划线：椭圆形封头毛坯尺寸的计算为 222 )( 4 1 )(2 2 babaP 式中： P封头椭圆部分的半周长 a椭圆的长半轴 b椭圆的短半轴 由于 a=700mm，b=350mm，得出 P=1715.9mm。 考

13、虑加工余量后，封头毛坯直径可按下式计算： D0=P+2hk0+2S 式中： 0 k封头冲击成形是的拉伸系数，取 k0=1 S封头边缘加工余量 h直边高度 可求得 D0=1835.9mm。 综上，在原材料上划一直径为 1835.9mm 的圆。 3）下料：采用等离子弧切割下料。 4）热冲压：先加热至 1000，再水压机压制成形并预留直边加工余量。 5）二次划线：量取直边高度 50mm 划线，同时对所有孔划线。 6）切割：LGK8 等离子弧切割机切出 50mm 直边。 7）制孔：按所划的孔线钻出 20；钻中心孔 50，钻左边的孔 50，然后分别 对中心孔和左边的孔扩孔，分别扩至 600，100。 8

14、）修理毛边。 9）按图样要求检查其尺寸、质量等。 5.4 法兰的制造法兰的制造 法兰形状及尺寸如图 5.4 所示。 图 5.4 法兰简图 1、零件的主要技术要求 1）表面不得有裂纹及其它降低法兰强度和连接可靠性的缺陷。 2）螺栓孔中心圆直径和相邻两螺栓孔弦长允差为 0.6mm。 3）工件材料为 15CrMoR，锻件，级别为 III 级。 2、工艺分析 根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，可以采用粗车的工艺来达 到。 3、基准选择 以粗车后的小端外圆面和凸台端面为定位基准，在一次安装中加工大端各表 面，以保证所要求的位置精度。 4、工艺过程 1）采用 GB4235 锯床，从 250mm

15、 的圆钢上锯取长 435mm 的一段，尺寸依据 等体积法粗略算得，取加工余量 10%。 2）始锻温度 11501200，终锻温度 800850，使直径达 5146mm，厚度 达 103 6mm。 3）垫环局部镦粗，始锻温度 11501200，终锻温度 800850，使法兰盖凸 出部分厚度达 68 6mm。 4）滚圆修整 5）用冲模冲 249 的通孔。 6）热处理，650830回火，恢复组织。 7）粗车小端外圆和两端面，车出颈部，保证尺寸 273、343、88。 8）倒头粗车大端外圆和端面至 51066.5。 9）粗车密封面 3562.5。 10）车环槽。 11）划 12 个 33 螺栓孔的线，

16、并钻孔。 12）车外圆及孔口倒角。 13）按图纸要求检验。 5.5 筒节的制造筒节的制造 1.矫正 原理如图 5.5 所示。 图 5.5 七辊矫平机矫正原理 2.划线 划线前应展开，可采用计算展开法。具体展开公式如下： L=（Dg+）+S 式中 L-筒节毛坯展开长度（mm） Dg-容器公称直径（mm） -容器壁厚（mm） S-加工余量（包括切割余量、刨边余量和焊接收缩量等） （mm） ，如两侧均 需刨边，则取 1015mm。 筒体展开后，其实就是一块矩形金属板。毛坯宽度为筒节的长度，其大小取决 于原材料的宽度和容器上焊缝的分布情况（焊缝不允许十字交叉） 。注意，毛坯实 际宽度也要包括加工余量

17、S。 经查阅资料及计算，取划线尺寸为 4457 2500（长度 宽度） 。 3.下料 采用等离子切割下料。 4边缘加工 采用刨边机进行钢板的直线边缘加工和开坡口，加工精度高，坡口尺寸准确。 5.卷制 采用对称式三辊卷板机来卷制钢板。 （1）预弯 采用对称式三辊卷板机弯卷钢板时，钢板两端各有一平直段无法 弯卷。 为使钢板都能弯曲成同一曲率， 在卷板前要先将其两端弯曲成所需要的曲率， 称为预弯。 本次设计利用压力机预弯。受模具长度限制，板料的压弯需逐段进行，且在压 制过程中需要随时用样板检查曲率半径的大小，以保证成形尺寸满足要求。如图 5.6 所示。 图 5.6 压力机预弯示意图 （2）对中 板料

18、预弯后，放入卷板机上下辊之间进行辊卷前必须使板料的母 材与辊的轴线平行，使板料的纵向中心线与辊的轴线保持相互垂直，即对中，其目 的是防止钢板在滚卷过程中产生扭斜变形。 （3）卷圆 钢板对中后，即可用上辊压住板料并使之产生一定弯曲，开动机 床进行滚卷。 每滚卷一次行程，便适当下调上辊一次，这样经过多次滚卷就可将板料弯曲成 所要求的曲率。在滚卷过程中要注意：随时用卡样板测量，看是否达到曲率要求， 不可过卷量太多，因为过卷要比曲率不足难以修正，且易使金属性能变坏。在冷卷 时要考虑到回弹的影响，必须施加一定的过卷量。当卷制达到曲率要求时，还应在 此曲率下多卷几次，以使其变形均匀和释放内应力，减少回弹。

19、如图 5.7 所示。 图 5.7 滚卷示意图 6.对齐 用容器拉紧器使筒体要焊接的两边对齐。 通过调节拉紧器上的横向螺母来保证 焊接间隙筒，通过调节拉紧器上的径向螺母来消除焊缝错边。如图 5.8 所示。调节 完毕后，把筒体放到焊接工作台上进行焊接。 图 5.8 拉紧器示意图 7.焊接 筒节采用复合钢板制造，外层先采用熔化极气体保护焊进行定位焊，然后正式 施焊；内层采用手工堆焊。坡口形状及尺寸见图 5.9。 图 5.9 坡口形状及尺寸 熔化极气体保护焊采用 H08CrMoC(1.0mm)焊丝，采用 NB-200 焊机, 工艺参数见表 5.1。 表 5.1 熔化极气体保护焊工艺参数 焊接电 流/A

20、 焊接电 压/V 焊接速 度 /(m/h) 保 护 气 体 保 护 气 流量 /L min-1 100 120 2830 25 Ar （ 99.5% ） 20 焊前 150预热，焊后应进行 650830退火处理。 手工堆焊采用 ZXG-300 硅整流式电焊机，堆焊工艺参数见表 5.2。 表 5.2 手工堆焊工艺参数 堆焊层 焊条牌号 规格/mm 焊接电 流 /A 焊接 电压 /V 过渡层 309L 1.0 700-720 32-34 面层 347 1.0 700-720 32-34 堆焊完成后缓冷。 8.矫圆 焊接结束后，在卷板机上进行矫圆，大致可分三个步骤。 （1）工件放入卷板机上辊之后，根

21、据计算，将上辊调至所需要的最大矫正曲 率的位置进行加载。 （2）使工件在矫正曲率下多次滚卷，并着重于焊缝区的矫正，使圆筒曲率均 匀一致。经测量，直到合乎要求为止。 （3）逐渐卸除载荷，并使工件在逐渐卸除载荷的过程中多次滚卷。 9.检验 按图纸要求检查尺寸等。 5.6 90 度弯头的制造度弯头的制造 弯头形状及尺寸见图 5.10。 图 5.10 弯头简图 1、零件的主要技术要求 1）表面不得有裂纹及其它降低弯头强度和连接可靠性的缺陷。 2）工件材料为 0Cr18Ni10Ti。 2、工艺分析 根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，可以采用粗车的工艺来达 到。 3、工艺过程 1）备 2731

22、2（外径 管厚）的管料。 2）采用弯压的方法，弯出 90 度弯头。 3）按图中所示尺寸加工成型。 4）车内、外圆倒角。 5）按图纸要求检验。 5.7 接管的制造接管的制造 接管形状及尺寸见图 5.11。 图 5.11 接管简图 1、零件的主要技术要求 1）表面不得有裂纹及其它降低弯头强度和连接可靠性的缺陷。 2）工件材料为 0Cr18Ni10Ti。 2、工艺分析 根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，可以采用粗车的工艺来达 到。 3、工艺过程 1）备 32512 的（外径 管厚）的管料。 2）划线，满足长度 667。 3）切割。 4）修整毛边。 5）按图纸要求检验。 5.8 锥体的制造

23、锥体的制造 锥体形状及尺寸见图 5.12。 图 5.12 锥体简图 1、零件的主要技术要求 1）表面不得有裂纹及其它降低锥体强度和连接可靠性的缺陷。 2）工件材料为 0Cr18Ni10Ti。 2、工艺分析 根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，可以采用粗加工的工艺来 达到。 3、基准选择 焊接时为避免错边，待焊的两边缘互为基准。 4、工艺过程 1）备厚度 6mm 的板料。 2）采用普通的三滚卷板机按图示尺寸卷制，做个可以转动的轴防止大小头向 一个方向跑。 3）修整毛边。 4）焊接纵缝。 5）按图纸要求检验。 5.9 裙座基础板的制造裙座基础板的制造 裙座基础板形状及尺寸见图 5.13。

24、 图 5.13 裙座基础板简图 1、零件的主要技术要求 1）裙座螺栓孔中心圆直径允差以及相邻两孔和任意两孔弦长允差均为 2mm.。 2）工件材料为 Q235-A。 2、工艺分析 根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，可以采用气割的工艺来达 到。 3、基准选择 划边缘 12 个豁口以圆心和水平虚线为定位基准，划内径的线以圆心为基准。 4、工艺过程 1）选厚度 20 的钢板，采用气割落 1604 的圆板料。 2）打磨毛边。 3）划出内径和 12 个边缘豁口的线。 4) 气割割出内径和豁口并打磨毛边。 5）按图纸要求检验。 5.10 接头的制造接头的制造 接头形状及尺寸见图 5.14。 图

25、5.14 接头简图 1、零件的主要技术要求 1）表面不得有裂纹及其它降低接头强度和连接可靠性的缺陷。 2）工件材料为 15CrMo，锻件，级别 III。 2、工艺分析 根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，可以采用粗车的工艺来达 到。 3、基准选择 以较粗一端的端面为定位基准。 4、工艺过程 1）采用 GB4235 锯床，从 250mm 的圆钢上锯取长 462mm 的一段。 2）始锻温度 11501200，终锻温度 800850，使直径达 3282mm，厚度 达 276 2mm。 3）滚圆修整。 4）用凸模冲出 260 的通孔。 5）热处理，650830退火，恢复组织。 6）粗车一端外

26、圆和端面至 326274。 7）钻中心孔至 50，镗中心孔至 260。 8）车外圆及孔口倒角。 9）倒头粗车另一端外圆和端面至 325273。 10）按要求粗车车出的斜椎式外圆。 11）车外圆及孔口倒角。 12）按图纸要求检验。 5.11 其它零件的制造其它零件的制造 筋板、盖板、垫板这些零件都是一些板料。按照尺寸划线，留出加工余量 3 5 ，用气割法切割。机加工表面去除四周毛刺，并用砂纸打磨表面，去除表面氧 化物、油渍等，以便后面焊接。 6 主要部件的制造主要部件的制造 6.1 筒体筒体 装配简图及系统图见图 6.1。 （a） （b） 图 6.1 筒体装配简图及系统图 以筒节 16-4 为基

27、准件，采用卧装，装配时需要借助于装配胎架，筒体在滚轮 架和辊筒架上装配。对接装配时，将两圆筒置于胎架上靠紧或按要求留出间隙，然 后采用测量圆筒同轴度的方法，校正两节圆筒的同轴度，校正合格后施行定位焊。 其焊接工艺完全参考前述 5.5 中筒节纵缝焊接工艺。 6.2 筒体与封头筒体与封头 装配简图及系统图见图 6.2。 （a） （b） 图 6.2 封头与筒体装配简图及系统图 以筒体为基准件，采用吊装，按图所示依次装配、点固，保证各零件的中心线 如图中所示，从而完成装配。 其焊接工艺完全参考前述 5.5 中筒节纵缝焊接工艺。 6.3 法兰与法兰盖法兰与法兰盖 法兰与法兰盖装配见图及系统图见图 6.3

28、。 （a） （b） 图 6.3 法兰与法兰盖装配简图及系统图 以法兰盖为基准件，按图所示装配、点固，保证各零件的中心线如图中所示， 从而完成装配。 坡口形式及尺寸如图 6.4。 图 6.4 坡口形状及尺寸 采用熔化极气体保护焊，采用 H08CrMoC 焊丝，采用 NB-200 焊机。 焊前用钢丝刷清理坡口及附近杂质。 焊前预热温度为 150，焊接工艺参数如表 6.1。 表 6.1 TIG 焊工艺参数 焊材规格 /mm 焊接 电流/A 保护 气体 电弧电压 /V 保护气流量 /L.min.-1 1.2 110130 Ar （99. 9%） 1214 15 焊后 650830退火处理。 其焊接工艺

29、参见附录 B。 然后对部件内壁和密封面进行堆焊，采用带极堆焊，焊机型号 ZDE-1250，焊 接工艺参数见表 6.2。 表 6.2 带极堆焊工艺参数 层次 焊带焊剂 规格（mm） 电流（A） 电压（V） 焊速 （cm/min） 过渡层 D309L SMJ34 0.450 700-720 34-36 12-15 表面层 D347 SMJ34 0.450 700-720 34-36 12-15 6.4 出口弯管出口弯管 出口弯管装配简图及系统图见图 6.5。 （a） （b） （c） 图 6.5 出口弯管装配简图及系统图 先以法兰为基准件，将法兰和接管装焊为套件。 再以弯头为基准件，采用 V 型槽和

30、很短的 V 型槽定位，然后采用 V 型槽定位 接头，接着再采用 V 型槽定位法兰、接管组成的套件，夹紧后定位焊。具体采用 的夹具见后叙的出口弯管工装夹具设计。 其装配工艺参见附录 C。 图 6.5（a）中 I 和 III 焊缝为异种钢（耐热钢与奥氏体不锈钢）之间的焊缝， 采用手工电弧焊， 焊条牌号 A042， 焊前焊条须经 200-250烘焙 1h， 用 ZXG-300 硅整流式电焊机。坡口形式及尺寸见图 6.6，焊前用钢丝刷清除坡口两侧 50mm 内 的油污、铁锈、氧化皮等杂质，并用丙酮清洗。焊接工艺参数见表 6.3。 图 6.6 坡口形状及尺寸 表 6.3 手工电弧焊工艺参数 焊接电 流/

31、A 焊接电 压/V 焊接速 度 /(m/h) 230 250 2830 2025 图 6.5（a）中 II 焊缝采用熔化极气体保护焊，采用 NB-200 焊机，采用 H0Cr19Ni9Ti 焊丝，保护气体为 Ar（99.9%） ，坡口形式及尺寸见图 6.6，焊前用钢 丝刷清除坡口两侧 50mm 内的油污、铁锈、氧化皮等杂质，并用丙酮清洗。焊接工 艺参数见表 6.4。 表 6.4 熔化极气体保护焊工艺参数 焊丝直径 /mm 焊接电流/A 焊接电压/V 焊接速度 /mm.min.1 保护气流量 /L.min.-1 1.2 180200 2426 300 15 6.5 分配锥分配锥 分配锥装配简图及

32、系统图见图 6.7。 （a） （b） 图 6.7 分配锥装配简图及系统图 以孔板为基准件， 按图所示依次装配、 点固， 保证各零件的中心线如图中所示， 从而完成装配。 采用手工电弧焊，焊条牌号 A137，采用 ZXG-300 硅整流式电焊机，焊接 工艺参数见表 6.5。 表 6.5 手工电弧焊工艺参数 焊接电 流/A 焊接电 压/V 焊条直径 /(mm) 160 180 1618 3.2 坡口形式及尺寸如图 6.8。 图 6.8 坡口形式及尺寸简图 焊后打磨焊缝表面。 6.6 裙座底部裙座底部 裙座底部装配图及系统图见图 6.9。 （a） （b） （c） 图 6.9 裙座底部装配简图及系统图

33、以基础板为基准件，按图所示依次装配、点固，如图中所示，从而完成装配。 采用手工电弧焊，焊条牌号 E4303，采用 ZXG-300 硅整流式电焊机，焊接 工参数见表 6.6。 表 6.6 手工电弧焊工艺参数 焊 接 电 流 /A 焊 接 电 压 /V 焊接速度 /(mm/min) 160 180 20 22 220 7 总装配总装配 整体上讲采用吊装。 1.预先将裙式支座，通过地脚螺栓固定在地面上，然后将下封头吊起，与裙座 按装配图所示进行装配，并焊接固定。 2.用吊车将壳程吊起，按装配图所示进行装配，并焊接固定。 3. 用吊车将上封头组吊起，按装配图所示进行装配，并焊接固定。 至此，加氢反应器

34、总装完毕。 8 出口弯管出口弯管工装夹具工装夹具设计设计 8.1 夹具设计任务夹具设计任务 焊接产品“出口弯管”的产品图见图 6.5（a） 。 出口弯管由接头、弯头、接管、法兰构成；接头和法兰材料为 15CrMo，弯头 和接管材料为 0Cr18Ni10Ti；出口弯管的总体尺寸是（长 宽 高）1362.5 510 909。 焊接产品“出口弯管”的技术要求分析： （1）件 3 与件 4 中心线之间重合，件 1 和件 3 的中心线与件 2 中心线的切 线重合。 （2）接头中心线与右端面距离 1200 1.0。 （3）法兰中心线与上端面 654 1.0。 8.2 工件的定位及夹紧原理工件的定位及夹紧原

35、理 以弯头为基准件。弯头是由较长的 90 度 V 型槽和很短 90 度 V 型槽定位的， 基准面是槽面。接头是由 V 型槽配合基准件定位的，接管和法兰组成的套件也是 采用 V 型槽配合基准件定位的。 扭动手柄使螺杆带动压板向下移动，压住零件。 8.3 主要零件设计说明主要零件设计说明 底座：固定弯头支承座、接头支承座、接管支承座、升降架，减小整个夹具对 地面的压强。 弯头支承座：放置弯头，并对弯头定位。 接头支承座：放置接头，并对接头定位。 接管支承座：放置接管，并对接管定位。 夹紧器支架：与手柄、螺杆、压板配合夹紧零件。 8.4 夹具使用说明夹具使用说明 1）拧动手柄，使螺杆带动压板向上移动

36、。 2）把弯头放入弯头支撑座上，拧动手柄夹紧。 3）把接头放入接头支撑座上，移动接头，使接头与弯头边相距 23mm，拧 动手柄夹紧接头。 4）把接管与法兰组成的套件放入支撑座上，移动套件，使接管与弯头边相距 23mm，拧动手柄夹紧套件。 5）焊接。 6）拧动手柄，取出焊件。 9 检验检验 容器全部受压焊缝进行 100%X 射线探伤检查， 射线探伤符合 JB/T 4730.2-2005 承压设备射线检测 规定中级合格。 设备制造完毕后， 以 2MPa 进行水压试验， 合格后再以 1.8MPa 进行气密性试验，检验过程如下。 9.1 表面检查表面检查 表面检验是检查产品表面是否有大的缺陷， 主要进

37、行的是焊接坡口、 焊缝余高、 焊缝表面质量检验等。具体要求为：焊接坡口：不得有裂纹、分层、夹渣等； 焊缝余高：余高 02.5mm焊缝表面质量：不得有裂纹、气孔、弧坑、夹渣、熔 渣、未融合、飞溅物。 9.2 X 射线探伤射线探伤 原理：利用 X 射线可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷。它适用 于检查弓箭内部的缺陷。对气孔、夹渣等体积性缺陷，具有较高的检测灵敏度。 焊缝射线探伤的一般程序： 焊缝表面质量检查核对实物与委托单项目机器 预热画草图贴片、贴标、屏蔽散射线对位选焦距开机透照胶片处理底片 评定签发检验报告底片及资料存档。 9.3 水压试验及要点水压试验及要点 水压试验的水温30，采用

38、水泵加压试验。用水泵将容器充满水，堵住容器 上的一切孔。试验时，升压或降压均应缓慢进行。当升至工作压力时暂停，进行初 检，无异常可继续升压到规定压力进行保压，然后降至工作压力或设计压力，保持 30min 进行仔细检查。试验压力为工作压力的 1.5 倍，即 2.25Mpa。加压后距离焊 缝 20mm，用小锤轻轻锤击，然后卸载。 结果分析与判定： 保压时， 表压稳定准确； 检查所有焊缝部位， 无渗水或水珠； 肉眼观察没有发现残余变形，焊缝强度为合格。 9.4 气密性试验及要点气密性试验及要点 气密性试验比水压试验灵敏、迅速，试验后不用排水处理，按照设计规定，进 行 P=0.392MPa 的气密性试

39、验。所用气体必须干燥洁净，气温不得低于 15，当试 验压力达到规定值时，停止加压。施压下的产品不得敲击、振动和修补缺陷焊缝。 结果分析与判定： 停止加压后， 用涂肥皂水检漏或检查工作压力表的数值变化。 肉眼观察未发现残余变形，如没有发现漏气或压力表数值不稳定，则焊缝强度为合 格。 10 结束语结束语 本文在分析加氢反应器结构的基础上， 对加氢反应器的生产步骤进行了方案分 析，并与实际密切结合，确定了加氢反应器的生产工艺。重点阐述法兰盖、封头等 零件的加工工艺，出口弯管、法兰与法兰盖等部件的装焊工艺，并根据加氢反应器 制造的需要，设计了出口弯管焊接工装夹具。 本次设计的加氢反应器各结构件的制造、

40、焊接方法等均符合加氢反应器制造 技术要求及焊接手册的有关要求和规定。焊缝经过 X 射线探伤可保证焊缝 的质量要求。经过水压试验和气密性试验可以初步保证应用水平，但是否具备合格 的使用条件还需根据成品在服役期间的工作情况来判定。 参考文献参考文献 1 张振戎, 卢庆春. 加氢反应器的发展历史 J .一重技术, 2004：122125. 2 李超. 国内外加氢技术特点及发展趋势 J . 石油规划设计, 2004, 5 (6) : 58. 3 袁耀如. 加氢反应器制造与使用中的问题及对策 J . 石油化工设备, 2004, 33 (2) : 70 - 72. 4 李波, 郑启文. 加氢反应器损伤及检

41、验技术探讨 J . 化工科技, 2004, 12 (5) : 39 - 42. 5 孟庆森，吴志先.金属材料焊接基础.北京:化学工业出版社.2006,3: 85130. 6 李亚江，王娟.耐热钢焊接及工程应用.北京：化学工业出版社.2003，9：160 190. 7 王国凡.钢结构焊接制造.北京:化学工业出版社.2004,5:100160. 8 李淑华,王申.焊接工程组织管理与先进材料焊接.北京:国防工业出版 社.2005,5:1112,99100. 9 J.F.Lancaster,THE Physics of Welding NEW YORK: PERGAMON PRESS,1984 10

42、H.Sekiguchi.Fundamental Research on the Welding Heat-affected Zone of Steel.The Nikkan Kogyo Shimbun Ltd.1976. 11 邓文英，宋力宏.金属工艺学.北京：高等教育出版社.2008, 35(4) : 5105. 12 王先奎.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社. 2007,3: 530. 13 ASME.Boiler and Pressure Vessel Code Welding and Brazing Qualification Section IX. 2004：32. 14 周浩森

43、.焊接结构生产及装备.北京：机械工业出版社.1998，5:132145. 15 李亚江.焊接材料的选用.北京：化学工业出版社.2004，3：95124. 16 黄蓝林.焊接生产工艺设计.西安：西安交通大学焊接研究室，2005:36. 17 李亚江,刘强,王娟.焊接质量控制与检验.北京：化学工业出版社，2006，6： 123125. 18 N.Yurioka.Determination of Necessary preheating Temperature in steel Welding.Welding Journal.1983,62(6):147152. 19 董大勤.压力容器设计手册.北京

44、：工业出版社.2006，1：289295. 20 史光远.焊接结构设计与制造.黄河水利出版社，2006，10：5360. 21 陈焕明.焊接工装设计.北京：航空工业出版社.2006，8：251269. 22 韩广利,曹文杰.机械加工工艺基础.天津:天津大学出版社.2005,9:3569. 23 梁启涵.焊接检验.北京：机械工业出版社.2004，1：740760. 24 强天鹏.压力容器检验.北京：新华出版社.2008，9：8587. 致致 谢谢 此次毕业设计从二零一 一年三月下旬开始，到六月中旬结束，历时三个月左 右的时间。我的导师给了我很多的理论指导，使我在短短三个月的时间里学到了很 多东西，同时我也从老师的身上体会到一个科学工作者对学问一丝不苟的严谨态 度，也更深一步体会到这种严谨的科学态度对研究学问的重要性。正是有了老师的 耐心指导和严格要求，我才能够顺利地完成本次设计。 在设计过程中， 等同学也给我提出不少宝贵意见，并在我感觉设计没有头绪 时，给我找了不少参考书，使我对课题有了进一步认识。在此一并表示感谢。 最后，再次衷心地感谢老师和其他给过我帮助的老师和同学！