....成績成績銀川能源學院課程設計說明書題目：120m2

固定管板式換熱器管箱的工藝設計學 號:院（系）:專 業:班 級::2015610目錄前言 3一、設計任務書 4設計題目 4設計原始參數 4設計內容 4二、封頭成型的主要步驟及工序 5三、材料的預處理 5凈化處理 5噴砂發操作規程： 5矯形 5火焰矯正 6四、下料 64.1換熱器封頭的壁厚計算 6五、設備選用及模具設計 7計算沖壓力 7模具設計 7六、封頭的成型及其方法 96.1封頭沖壓 96.3旋壓成型 10七．焊接 10焊接接頭的分類 10焊接方法的分類 11焊接坡口的種類 12八、檢測 13檢測方式 13熒光檢測的介紹及其原理 13九．小.........................................................................................................................................13參考文獻 13前言換熱設備在煉油、石油化工以及在其他工業中使用廣泛，它適用于冷卻、冷凝、加熱、蒸發和廢熱回收等各個方面。其中，管殼式換熱器雖然在換熱效率、設備的體積和金屬材料的消耗量等方面不如其他新型的換熱設備，但它具有結構堅固、彈性大、可靠程度高、使用范圍廣等優點，所以在各工程中仍得到普遍使用。管殼式換熱器的結構設計，是為了保證換熱器的質量和運行壽命，必須考慮很多因素，如材料、壓力、溫度、壁溫差、結垢情況、流體性質以及檢修與清理等等來選擇某一種合適的結構形式。（得到適合工況下最合理最有效也最經濟的便于生產制造的換熱器等等。步的了解。一、設計任務書設計題目：固定管板式換熱器的的工藝設計設計原始參數（1）表1管程管程殼程工作介質氨水過熱蒸汽工作溫度180—200℃375℃工作壓力1.3MPa2.5MPa換熱面積：120m2 換熱器材料：Q235R 設計壽命年封頭公稱直徑：封頭壁厚：6.7mm 采用標準橢圓形封頭a2b封頭直邊段高度：封頭曲面高度：直徑：L設計內容成形后熱處理及其檢測等；工藝設計小結；繪制設備結構簡圖以及焊縫結構詳圖圖紙）及編寫課程設計說明書二、封頭成型的主要步驟及工序隨著石油化工設備的大型化發展，對大型封頭的需要量也相應增多，這給沖壓成型帶來了困難。此外，大型封頭有多屬單件，模具成本高，故且對于大型封頭采用旋壓成型較為優越。當然旋壓成型制造小型封頭也有特色。凈化→鋼板的劃線→切割→旋壓→封頭端面加工（切余量，切坡口。三、材料的預處理處理可大大提高清理工作的效率，減輕清理工作的勞動強度和對環境的污染。凈化處理a噴砂法：是目前國內常用的一種機械凈化方法，主要用于鋼材和設備大表面的凈化處理。可除銹、氧化皮等，效率較高，但粉塵大對人體有害，應在封閉的噴砂室內進行。b制方便。c化學凈化法：金屬表面的化學凈化處理主要是對材料表面進行除銹，除污物和氧面經化學處理（氧化、磷化和鈍化）附著力。由于以上各種處理方法綜合考慮使用噴砂法對Q245R進行表面凈化處理。噴砂發操作規程：1、工作前必須穿戴好防護用品，不準赤裸膀臂工作。工作時不得少于兩人。2、儲氣罐、壓力表、安全閥要定期校驗。儲氣罐每兩周排放一次灰塵，沙罐里的過濾器每月檢查一次。3、檢查通風管及噴砂機門是否密封。工作前五分鐘，須開動通風除塵設備，通風除塵設備失效時，禁止噴砂機工作。4、壓縮空氣閥要緩慢打開，氣壓不準超過0.8MPa。5、噴砂粒度應與工作要求相適應，一般在十至二十號之間適用，砂子應保持干燥。6、噴砂機工作時，禁止無關人員靠近。清掃和調整運轉部位時，應停機進行。7、不準用壓縮空氣吹身上灰塵或開玩笑。8、工作完后，通風除塵設備應繼續運轉五分鐘再關閉，以排出室內灰塵，保持場地清潔。9、發生人身、設備事故，應保護現場，并報告有關部門。矯形原理矯正就是使鋼板或工件在外力的作用下產生與原來變形相反的塑性變形，已消除彎曲、扭曲、皺折、表面不平等變形，從而獲得正確形狀的過程。矯形原因個工序稱為鋼材變形的矯正。矯形方法輥式矯板機矯正、斜輥矯管機矯正、型鋼矯正機矯正。由于以上幾種矯正方法的特點，綜合選用火焰矯正。火焰矯正在軸類零件彎曲的最高點區域內，用氧乙炔焰進行點熱，由于加熱點受熱膨脹，使軸的彎曲程度增大，但立即澆水冷卻，工件驟冷收縮，使軸兩端上撓，而且上撓量超過加熱時增加的彎曲度，超過部分就是矯正量。校正方法：角變形的校正，在角變形板上面（對準焊縫外）縱向線狀加熱（加熱溫度控制在650度以下ab正或中溫校正法。波浪變形校正，波浪變形首先要找出凸起的波峰，用圓點加熱法配合手錘校正。加熱圓點的直徑一般為50～90mm600～700750火焰校正注意事項1、烤火位置不得在最大應力截面附近；2、校正處烤火面積在一個截面上不得過大，要多選幾個截面；3、宜用點狀加熱方式，以改善加熱區的應力狀態；4、加熱溫度最好不超過700度。四、下料4.1換熱器封頭的壁厚計算由于橢圓形封頭屬于不可展的零件，但生產中沖壓加工或旋壓加工是毛坯料展開后的圖形都為圓形，所以只需要求出展開后的半徑或直徑即可0 故采用經驗法進行計算 D KD 20 D---為包括了加工余量的展開直徑；0K---為經驗系數D ---封頭中性層處直徑mh---封頭的直邊高6-20，由橢圓封頭ab2K1.19D 1.19D 2h0 m封頭的公稱直徑Dg

D 800mm6.7mmg中性層直徑Dm

D 8006.7806.7mmg根據《化工設備課程設計指導》表3-3查得標準橢圓形封頭工稱直徑是800時總深度為225mm又公式Di2計算得直邊高度h=25mm2(Hh)展開直徑D 1.19D 2h1009.973mm0 m劃線完成后，為保證加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清等，在切割線、刨邊線、開孔中心及裝配線等處均勻打上沖眼，用油漆標明標號、產品工號和材料標記移植等，以指導切割，成型，組焊等后續工序的進行。五、設備選用及模具設計計算沖壓力計算沖壓力時影響因素較多，且沖壓過程是變化的較復雜，目前計算沖壓力常用下面公PCK(D0

D tw bC——壓邊力影響系數，無壓邊力C=1，有壓邊力C=1.2；K——封頭形狀影響系數，橢圓封頭K=1.25-1.35；D——封頭外徑，mm0D——w采用壓邊圈是毛坯料只能在壓邊圈與下模之間滑動，可以防止折皺的產生，而且在有壓邊圈產生的摩擦力作用下，增加了經向拉應力，也有利于防止封頭鼓包的嘗試。因此，確定在什么條件下需要采用壓邊圈是關系到封頭質量好壞的重要因素。采用壓邊圈的條件主要決定與Do，Dn，與δ的關系條件如下公式D D ～0 nDo：毛坯直徑，1009.973mm；Dn：封頭內徑，800mm；δ：鋼板厚度，6.7mmDo—Dn=1009.973-800=209.973≥134故取C=1，橢圓封頭取K=1.3PCK(D0

Dtw

沖壓力11.38006.75201510t3封頭的沖壓成型通常是在50～8000t水壓機或油壓機上進行，此處選擇2000t的水壓機。模具設計上模（沖頭）其結構及主要設計參數Dsm

根據封頭內徑和熱沖壓的收縮率或冷沖壓的回彈率計算，主材為Q245R取0.7％DsmDn8000.007794.4 ～上模曲面部分高度H h2000.007198.6～sm n上模直邊高度H h H H Hsm sm 1 2 3h 封頭直邊高度，25mmH 15-40mm,H1=20mm1H 40-80mmH2=50mm2H 40-100mmH3=50mm3所以H h H H H 25205050145mmsm sm 1 2 3上模上部分直徑Dsm上模壁厚

D Dsm

(2～797.4～當水壓機噸位小于等于400t時，δ=30～40mm當水壓機噸位大于等于1500t時，δ=70～80mm，取δ=75mm上下模間隙a,附加值熱沖壓時z=（0.1～0.2）δ=（0.1～0.2）×6.7=5-10mm橢圓封頭取較大值Z=10mm。Dxm

a=δ+z=6.7+10=16.7mmD D 2axm sm mm---下模制造公差，取δm=2mmD =（794.4～805.6）+2×16.7+2=（829.8～841）mmxm下模圓角半徑r根據經驗選取，不采用壓邊圈時，r=(4～6)δ=5×6.7=33.5mm下模直邊高度h1下模總高度

h=（40～70）mmh1

=50mm下模外徑

h=（100-250）mm，取h=200mmH =D +（200～400）mm=（1229.8～1241）mm1 xm下模座外徑D應大于毛坯直徑DH=h（60-10=25+70=95mm下口內徑D2應比與之配套的最大壁厚封頭的下模內徑Dxm大（5-10）mm壓邊圈其主要尺寸為；內徑Dn’=Dxm+(50~80)mm外徑Dw’=D下模座外徑mm;厚度δ’=70~120mm六、封頭的成型及其方法封頭的成形方法主要有：沖壓成形、旋壓成形、爆炸成形圖16.16.1封頭沖壓。表2封頭冷熱沖壓與相對厚度的關系沖壓狀態沖壓狀態冷沖壓熱沖壓碳素鋼，低合金鋼δ/Do×100≤0.5δ/Do×100≥0.5合金鋼，不銹鋼δ/Do×100≤0.7δ/Do×100≥0.7δ/Do×100=6.7/1009.973×100=0.7≥0.7故用熱沖壓。沖壓前，把板坯加熱至始鍛溫度放在壓力機上沖壓，到終鍛溫度時停止沖壓毛坯熱沖壓的加熱溫度的選擇。封頭沖壓時，板坯塑性變形很大，且為厚壁高壓封頭，故用沖壓加工常用的潤滑劑潤滑劑選取石墨粉水2000t水壓機上整體沖壓成形，關鍵條件是有封頭沖壓及其應力分析、典型缺陷分析處于壓邊圈下部分的毛坯邊緣部分，由于封頭的下壓力使其經受徑向拉伸應力，并向中心流動，坯料外直徑減小；邊緣金屬沿切向收縮，產生切向壓縮應力，會使毛坯邊緣喪失穩定而產生褶皺；常用壓邊圈將邊緣壓緊，則在板厚方向又產生壓應力，即材料承受三向應力狀態。處于下模圓角部分的材料，除受到徑向拉伸應力和切向壓縮應力外，還受到彎曲而產生彎曲應力。考慮到該板相對厚度較大，固沒有采用壓邊圈。在沖頭與下模空隙的部分金屬材料，仍受徑向拉伸應力和切向壓縮應力，而板厚方向不受力，處于自由狀態；封頭底部的金屬材料，徑向和切向都受到拉應力，有較小的伸長，所以壁厚略有減薄。封頭沖壓時常出現的缺陷有拉薄、褶皺和鼓包等，其影響因素很多，簡要分析如下：伸減薄最多。褶皺沖壓時板坯周圍的壓縮量最大，其值為 式中Dp——封頭中徑。封頭越深，毛坯直徑越大，周圍縮短量也越大，周向縮短產生兩個結果，一個是工件周邊區的厚度和徑向長度均有所增加，另一個也會造成褶皺。角太大等。采取措施：板坯加熱均勻；選定合適的下模圓角半徑；降低模具（包括壓邊圈）表面的粗糙程度；合理潤滑以及在大批量沖壓封頭時應適當冷卻模具。超聲波檢測，沖壓成型后的封旋壓成型特點:1）適合制造尺寸大，壁薄的大型封頭。旋壓機比水壓機輕巧，制造相同尺寸的封頭，比水壓機輕約2.5倍。旋壓模具比沖壓模具簡單，尺寸小，成本低。工藝制備更換時間短，占沖壓加工的左右，適合于單件小批生產。封頭成型質量好，不易產生減薄和折皺。壓鼓機配有自動操作系統，翻邊機的自動化程度也很高，操作條件好。七．焊接焊接接頭的分類焊接，也稱作熔接、镕接，是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的制造工藝及技術。所有拼焊接頭以及嵌入式接管與殼體對接連接的接頭，均屬A類焊接接頭。接頭，均屬B類焊接接頭，但已規定為A類的焊接接頭除外。圓筒的搭接接頭，均屬C類焊接接頭。接管、人孔、凸緣、補強圈等與殼體連接的接頭，均屬DAB類的焊接接頭除外。e）非受壓元件吊耳、支座墊板與壓力容器連接的焊縫，均屬E類焊接接頭。圖2焊接方法的分類焊接方法的分類很多，按照焊接過程中金屬所處狀態的不同，可以把焊接方法分為熔化焊、壓力焊和釬焊三類。每類又分為各種不同的焊接方法。至于金屬熱切割、噴涂、碳弧氣刨等均是跟焊接方法相近的金屬加工方法，通常也屬于焊接專業的技術范圍。焊接方法的分類很多，按照焊接過程中金屬所處狀態的不同，可以把焊接方法分為熔化焊、壓力焊和釬焊三類。每類又分為各種不同的焊接方法。至于金屬熱切割、噴涂、碳弧氣刨等均是跟焊接方法相近的金屬加工方法，通常也屬于焊接專業的技術范圍。（a）熔化焊焊接過程中，將焊件接頭加熱至熔化狀態，不加壓力完成焊接的方法稱為熔焊。常用的熔焊方法有電弧焊、氣焊、電渣焊等。(b壓力焊（加熱或不加熱，以完成焊接的方法稱為壓焊。常用的壓焊方法有電阻焊（對焊、點焊、縫焊、摩擦焊、旋轉電弧焊、超聲波焊（c）釬焊焊接過程中，采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于母材熔點的溫度，利用液態釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現連接焊件的方法稱為釬焊。常用的釬焊方法有火焰釬焊、感應釬焊、爐中釬焊、鹽浴釬焊和真空釬焊等。7.2.1手工電弧焊有以下特點：構的焊接。特別是對不規則的焊縫，短焊穎，仰焊縫，高空和位置狹窄的焊縫，均能靈活運用，操作自如。焊接質量好。因電弧溫度高，焊接速度較快，熱影響區小，焊接接頭的機械性能較為理想。另外，由于焊條和電焊機的不斷改進，在常用的低碳鋼和低合金鋼的焊接結構中，焊縫的機械性能能夠有效地控制，達到與母材等強的要求。對于焊縫缺陷，在一定范圍內可以通過提高焊工水平、改進工藝措施得到克服。在著焊接殘余應力和變形，外形復雜的焊縫、長焊縫和大工件上的焊縫，共殘余應力和變形問題更為突出。采用手工電弧焊，可以通過工藝調整，如跳焊、逆向分段焊、對稱焊等方法，來減少變形和改善應力分布。用可靠，維護方便。不象埋弧焊、電渣焊設備那樣復雜。由于手工操作，生產效率低，焊工的勞動強度也比較大。（6）手工電弧焊的焊接質量，與焊工的技能有關，培訓焊工技能的難度較大，也由于手工操作的隨意性比較大，使焊接質量不穩定，這是手工電弧焊的最大缺點。所以采用手工電弧焊，它的優點突出在焊接前對工件需要焊接處進行的加工，可以氣割，也可以切削而成，一般為斜面，有時也為曲面。！比如兩塊厚10mm