中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2018 年 2 月 137 48m3 液氨储罐罐体制作工艺设计 裴东东 黄松林 沈阳大学，辽宁 沈阳 110044 摘要：液氨储罐属于 III 类容器。本产品制造、试验和验收按 GB150—2011《压力容器》中的技术条件规定执行。本文首先介绍了液氨储罐罐体的整体结构，在分析 16MnR 钢材焊接性的基础上，讨论了钢材的化学成分及力学性能等问题。然后编制了液氨储罐罐体的焊接制作工艺流程，其中详细叙述了液氨储罐罐体的加工、装配、焊接工艺。文中重点阐述了装配焊接工艺，包括筒节的纵缝装配焊接、筒节与封头的环缝装配焊接、筒节与筒节的环缝焊接等。如装配方法的选择，焊条、焊丝和焊接方法的选择及焊接参数的选取等。并对容器的焊后检验、气密性试验等进行了必要的说明。同时选用了 20T 自调式焊接滚轮架，达到提高焊接质量的目的。文中还对液氨储罐类容器产品制作过程中容易出现的质量问题进行了一定的分析说明，并提出了相应的一些解决措施。 关键词：液氨储罐；罐体；制作工艺；滚轮架；设计 中图分类号：TE972 文献标识码：A 文章编号：1671-5500(2018)02-0137-02 1 引言 液氨储罐，顾名思义储罐所储存的介质是液氨。

根据压力容器的基本组成结构，结合液氨储罐的具体产品特点，首先归纳出设计的目的在于：通过罐体的制作工艺及工装设计，培养制定产品制作工艺、特别是焊接工艺能力，考察对所学理论知识的综合运用能力；通过本课题的设计，掌握有关焊接的基础知识，并在此之上多了解压力容器的结构特点和生产特点。其次，所要设计的液氨储罐是压力容器中工作环境、装载介质比较特殊的一种，故设计意义在于搞清楚该类液氨储罐的主要技术特点、制作难点和验收要求，制定出产品的制作工艺流程；从罐体材料的焊接性入手，选择相应的焊接方式、焊接设备及工艺装备，并针对液氨储罐罐体的制作难点，制定出相对可行的解决方案。再次，由于本次设计的液氨储罐在相关压力容器工厂的实际生产中相对普遍和常见，所以制作的主要方法还是依靠查找对比相关成品的生产制作工艺，取其设计制作过程中于本产品相适用的“精华”，去其生产制作过程中于本产品不相适用的“糟粕”，同时结合本产品具体的参数设定，制定出一套既便于实际生产，又安全高效的工艺流程。最后，应当指出现代先进设计技术在压力容器领域的开发应用，主要是指按“应力分析设计”范畴。除了已较普及的计算机辅助计算（CAC）和计算机辅助设计（CAD）外，有待进一步开发的还包括：有限元设计、并行设计、虚拟设计和计算机辅助工程（CAE）等，这些现代先进技术均将在 21 世纪取得不同程度的进展。

与此同时，先进制造技术理念的推广普及，是为了面临着机械制造业全球化挑战和机遇的历史时期，压力容器产业也应尽快提高自己对市场的快速响应能力，开发节能、节材、绿色制造的成形与改性技术，实现产品和工艺研究自动化。而使用低效落后的生产模式和固化僵硬的产业机制终逃不过被时代浪潮淘汰的命运。 2 液氨储罐生产工艺 48m3 液氨储罐由筒体、封头、法兰、密封元件、接管及支座组成[6] 。下面结合产品设计制作简图分别进行说明。产品制作简图见图 1。 封头接管支座法兰 筒体 密封元件24401140 500 500 500 500 3000 1200300 2000 4000 图 1 产品制作简图 （1）筒体 筒体是压力容器主要组成部分之一。储存物料或完成化学反应所需要的压力空间大部分是由它完成的，所以筒体的大小往往是根据工艺要求来确定的[7] 。形状有圆筒形、锥形和球形等。本产品使用的是公称直径为 2440mm，材质为16MnR，壁厚为 16mm 的圆筒形筒体储存液氨介质。 （2）封头 根据几何形状的不同，封头可分为球形封头、椭圆形封头、碟形封头和平盖形封头几种形状。本产品使用的是公称直径为 2440mm，材质为 16MnR，壁厚为 16mm 的椭圆形封头与筒体连接。

（3）法兰 法兰是容器及管道连接中的重要部件，它的作用是用螺栓连接，并通过拧螺栓使垫片压紧而保证密封。本产品所用到的法兰型号主要是 HG5028-58 凸面法兰和 HG5012-58 凹面法兰。 （4）密封元件 密封元件是放在两个法兰或封头与筒体端部接触面之间，借助于螺栓等连接件压紧，使筒体内的液体或气体介质不致泄漏的一种压力容器所使用的元件。根据容器的工作压力、介质、温度等来选择密封元件。密封元件有金属（铜、铝、软钢）密封元件、非金属（石棉、橡胶等）密封元件和组合型密封元件（铁包石棉、钢丝缠绕石棉等）。本产品主要的密封元件是材料为石棉橡胶的垫片。 （5）开孔和接管 由于工艺要求和检修的需要，要在石油化工容器的筒体或封头上开设各种孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出接管等。 （6）支座 支座是支撑压力容器并固定基础上的受压元件。支座是根据容器安装形式来决定的。常见的支座形式有鞍式、支撑式、悬挂式、裙座式等，球形容器常采用柱式和裙式两种支座。本产品主要使用的是鞍式支座。 3 焊接性分析 16MnR 属于热轧钢[8] ，在焊接时主要注意的问题是冷裂纹的产生和热影响区脆化。 3.1 冷裂纹 16MnR 钢含有少量的合金元素，碳当量比较低，一般情况下（除环境温度低或钢板厚度很大时）冷裂倾向不大。

淬硬倾向主要取决于钢的化学成分，其中以碳的作用最明显。可以通过碳当量公式来大致估算 16MnR 钢的冷裂敏感性，碳当量越高，冷裂敏感性越大。国际焊接学会推荐的碳当量公式（1）(%)6 5 15Mn Cr Mo V Cu NiCE C      （1） 一般认为 CE≤0.4%时，钢材在焊接过程中基本无淬硬倾向，冷裂敏感性小。CE=0.4%-0.6%时钢的淬硬倾向逐渐增加，属于有淬硬倾向的钢。