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目录... I

第1章 工厂简介... 1

第2章 典型化工设备的制造工艺过程... 3

2.1 设备简介... 3

2.2 设备主要工艺参数... 3

2.3 制造工艺流程图... 4

2.3 材料选择与检验... 5

2.4 筒体制造... 5

2.5 封头制造... 10

2.6 人孔接管及法兰制造... 11

2.7 容器组装工艺... 12

2.8 容器液压试验... 13

2.9 热处理... 14

2.10容器的涂装... 14

第1章 工厂简介

大庆油田建设集团有限责任公司（建材公司石油石化设备厂、以下简称石油石化设备厂）始建于1963年，是随着大庆油田的开发建设而发展起来的锅炉压力容器专业生产厂，其技术水平、制造能力、生产规模在全国石油系统居于前列。

图1-1 工厂全景图

全厂占地面积220000m²,主要生产厂房50000m²。其中化工容器生产厂房12000 m²，油田专用容器生产厂房18000 m²，球片、封头生产厂房9000m²,锅炉生产厂房3000 m²，彩板H型钢生产线2条，厂房面积4000 m²,全封闭无损检测室900m²。固定资产净值10560万元，钢材处理能力20000吨/年，产值超亿元。

工厂现持有国家质量监督局颁发的A_1、A_2、A₃级压力容器制造安装许可证（含球片压制）；压力管道元件制造单位安全注册证书（A级）；GA₁、GB₂、GC₁级压力管道安装许可证；美国机械工程师协会颁发压力容器U钢印认证资质；国家核安全局颁发的民用核承压设备Ⅱ、Ⅲ级制造许可证；黑龙江省质量监督局颁发的D级锅炉制造许可证；D₁级散装锅炉安装许可证；中国方圆标志认证委员会质量认证中心颁发的GB/TI9002质量体系认证证书；国家建筑施工企业壹级资质；银行企业信誉评定AA级。

石油石化设备厂技术力量雄厚，职工技术素质优良。现有职工612人，各类专业技术及管理人员190人。其中：高级职称6人，中级职称45人，初级职称37人，国家三级检测人员3人，中国焊接协会焊接技术顾问1人，欧共体焊接工程师资质1人，欧共体焊接焊工资质4人。

石油石化设备厂工装设备精良，工艺先进，主要生产设备259台，设备新度系数0.66，总功率11025千瓦，建成了国内领先水平的容器筒体自动焊接生产线，计算机实时成像检测系统，应用了数控切割、管-管板全自动氩弧焊、窄坡口埋弧自动焊等先进的技术装备，拥有1200吨、2400吨压力机，大型封头一次整体压制成型，采用了进口的大型滚板机、剪板机、数控切割机等。使钢板的剪切能力达40mm、火焰切割160mm、滚制厚度能力达到3mx80mm，强化了中、厚板产品的制造能力。20##年6月设备厂将新购进的山西长治生产的滚板机安装完毕，冷滚制厚度能力提高到3200mx160mm热滚制厚度能力达到2500mx200mm，强化了厚板产品的制造能力。有完善的热处理系统，采用4x25m移动式热处理炉等装置，进行原件的热处理，为保证各类压力容器的生产和质量创造了优越的条件。

石油石化设备厂把质量视为工厂的生命，为提高产品质量，增强企业信誉，建立健全了严格的质量保证体系，建立了技术装备先进齐全的焊接试验与培训中心、理化检验室和900平方米γ源探伤全封闭检测室，从产品进料，一直到出厂，实行全过程控制，确保了产品质量。

30多年来，设备厂累积生产各类容器3万多台，并形成了系列化生产，部分产品远销国内外，生产的热推弯头远销加拿大，生产的换热器销往到孟加拉等国家。油田用压力容器产品在青海、新疆、辽河、大港、山东等油田应用。产品经投产运行，符合标准规定，安全可靠、性能稳定。所制造的产品多次获得市局级和省部级优质产品称号。

石油石化设备厂全体员工保证：将以“坚持以人为本，追求科技创新；恪守质量标准，谋求持续改进；争创一流业绩，满足顾客需求”的质量方针为工作准则，致力于提高产品质量水平，以最佳的工作质量保证最佳的产品质量，以优质的售前、售中、售后服务，最大程度地满足用户的各种需求。

第2章 典型化工设备的制造工艺过程

2.1 设备简介

本次实习我选择了液态二氧化碳储罐的制造工艺过程进行学习，液态二氧化碳储罐是储存低温液态二氧化碳介质的储存压力容器。

2.2 设备主要工艺参数

表2-1 设备主要参数表

2.3 制造工艺流程图

制造工艺的流程图见图2-1。

2.3 材料选择与检验

选材时，应了解介质特性及使用工况。介质为液化二氧化碳，工作温度-40～-20℃，本容器的设计温度为-33℃，综合考虑材料的机械性能、物理性能及制造工艺性能要求，筒体及封头材质选用16MnDR（正火状态）。16MnDR钢板应符合GB3531-2008《低温压力容器用低合金钢板》规定，钢板表面不允许存在裂纹、气泡、折叠和夹杂等对使用有害的缺陷；对材料化学成分和力学性能、弯曲性能进行复验，化学成分应重点注意S、P的含量，力学性能主要应注意对低温冲击功的要求。低温设备对突然的载荷变化非常敏感，在受到冲击时，材料可能没有时间产生正常的滑移过程就发生脆性开裂，其低温夏比（V型缺口）冲击试验，冲击试验温度为-40℃，试样取样方向为横向，冲击功值应不低于27J。此外，钢板应逐张进行100%超声波探伤，按JB/T4730-2005要求的II级合格。

接管等锻件的材质选用16MnDIII，螺栓材料选用35CrMoA，应进行-40℃的低温V型缺口冲击试验，冲击功值应不低于27J。此外，16MnDIII锻件应逐件进行超声波探伤，锻件按NB/T47009-2010《低温承压设备用低合金钢锻件》标准执行，使用状态为调质，35CrMoA按GB/T3077-1999《合金结构钢》执行，使用状态为调质。

2.4 筒体制造

2.4.1材料检验

钢板检验合格后方可投料，检验项目包括材质证明书和材料标识，使用状态为正火。

2.4.2净化处理

钢板的表面净化是钢板预处理的一个步骤，运用特定的方法或设法祛除表面的油污、铁锈、杂质、氧化皮等。表面净化的方法大体分两类:机械法和化学法。化学法主要有酸洗、碱洗、盐洗等。机械法主要有砂轮打磨、喷沙、喷丸处理。本钢板选用喷沙作为表面净化的处理方式，除去铁锈和氧化皮。用喷砂法做表面净化，所得钢板质量好，且效率高，但是，粉尘太大，所以一般都是在密闭的喷砂室里进行操作。需要注意的是，近年来钢板出厂时，大都会喷一层防护漆，来避免它的腐蚀，防护漆不影响以后的加工和焊接，此时，表面净化这一工序就可省略。

2.4.3矫形

钢材在轧制、运输、装卸和堆放过程中，由于自重、支承不当或装卸条件不良及其他原因，可能会产生弯曲、扭曲、翘曲、波浪变形及表面不平等变形。当这些变形超过一定程度时，会给尺寸的度量、划线、剪裁及其他加工带来困难，而且会影响到成形后零件的尺寸和儿何形状的精度，从而又会影响到装配、焊接和整个产品的质量。所以在划线下料前应子以矫形。钢材在加工过程中，也会由于受力不均等工艺原因和其他原因而使工件产生变形，为不影响下道工序的加工和确保加工质量，也需进行矫形。另外，在装配一焊接之后，工件也会因焊接等原因，产生某些变形，亦需矫形，此为成品娇形。娇形就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，以消除弯曲、扭曲、皱折、不平等现象，从而获得正确形状的过程。矫形的实质就是将被拉长的纤维缩短或将缩短的纤维拉长，以恢复原状，或是使其他部分的纤维也拉长或缩短.产生与局部纤维相同的变形。从而达到矫形的目的。

娇形的方法按操作方法的不同，可分为手工娇形、机械矫形和火焰矫形三种。本设计采用多辊矫平机进行机械矫形。多辊矫板机矫平钢板，是使板料通过矫板机的上下两列辊子之间，在辊子压力的作用下，受到多次反复弯曲，整个钢板得到均匀的拉长，使多种原始曲率逐步趋向一致变为单一，并不断减小，最终得到矫平。

2.4.4钢板的划线、号料

划线和号料就是根据施工图样及工艺上的要求，正确地确定一个欲加工零件的配料尺寸和形状，并用划线的方法在钢材上号料，同时标注上必要的加工符号及其他必要内容，用以指导以后各道工序的加工。它直接决定着零件的尺寸和儿何形状的精度，而且对以后的装配和焊接工序也有很大的影响。

总体来看，划线和号料大致可以分为以下三部分操作内容和步骤：放样展开、制作样杆样板、在钢材上进行号料。号料尺寸公差是反映整个划线工序的最终允许公差，根据GB/T 9019一2001，压力容器公称直径标准的规定，长x宽及其他外廓尺寸线为±1mm，超过一米的为L/1000,但不超过3mm；中心线、基准线为±0.5mm；正方形或长方形，其对角线L1-L2之差≤2mm。应注意的是，放样展开最后获得的尺寸是零件的设计尺寸或者说是零件加工后应得的尺寸，而样板是用来号料的，其外部尺寸应该是零件加工前坯料尺寸，这两者是不一样的。零件的坯料尺寸是由零件展开尺寸、工艺余量和加工余量三部分组成的。工艺余量是零件加工过程中由于工艺条件和工艺因素的影响而造成的尺寸变化和偏差。在焊接结构制造中，主要是焊接收缩量和成型后的修边余量。加工余量主要包含切割余量，边缘加工余量两项。气割时会产生一定宽度的割缝，但是当沿外侧切割时可不考虑工艺余量。切割后尚需进行边缘机械加工，留5mm的加工余量。

由于筒节为回转体，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：

                             (2-1)

式中：L为筒节毛坯展开长度(mm)

D_g为容器公称直径(mm)

δ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徽等)(mm)

如两侧均需刨边，则取10mm。则L=3.14(3600+30)+10=11408.2mm，筒体的整个长度为19420mm，整个筒体由8个筒节构成，所以每个筒节的宽度为2427.5mm。

根据上面的计算得出下料尺寸(长x宽)11408mmx2428mm,由于没有符合尺寸的钢板，选择的钢板规格(厚x长x宽)30mmx11500mmx2500mm。

简节展开毛坯尺寸如图2-2所示。

图2-2 毛坯尺寸

2.4.5钢板的剪裁

钢板的剪裁就是按照所划的切掉线切割出零件的毛坯。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。

目前常用的机械剪切机床有:龙门式剪板机，联合式剪板机，盘园式剪板机，振动式剪板机，以及专用或多用的型钢剪断机等。由于剪切后仍然需要对其进行开坡口，因此，本设计选用数控切割机和剪板机进行切割来进行钢板的下料，留出5 mm的刨屑余量。

气体火焰切割原理是利用可燃气体与氧气棍合燃烧形成的预热火焰，将被切割的金属加热到其燃烧温度，再用喷射出高速氧气流使割缝被加热到燃点的金属发生剧烈燃烧产生大量热量，并将产生的氧化物熔渣吹除掉，从而把金属分割开来的一种加工方法。

开坡口是边缘加工的一种，本次使用刨边机刨边，刨边时进刀量应较小，避免产生撕裂状表面，并用砂轮机修磨整个表面。

2.4.6 筒体的卷制

筒体的卷制是对钢板进行弯曲加工的主要形式，所用的最普遍的设备是对称式三辊卷板机。

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、下辊之问，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。上辊下压儿次，就将钢板弯曲到需要的曲率半径。

三辊式卷板机的工作原理如图2-2所示。

图2-3 三辊卷板机原理图

2.4.6.1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；本次使用三辊卷板机进行预弯，预弯的过程如图2-3所示。

2.4.6.2对中

当钢板弯好之后，即可将钢板放入卷板机上下辊之间，进行滚卷，但首先注意将钢板放正，也就是要对中，其目的是工件的母线要与辊子轴线平行，以防止产生扭斜。

2.4.6.3卷圆

钢板对中以后，就可以调上下辊压住钢板并使之产生一定弯曲，开动机床进行滚卷，不要一次成型，要反复几次逐渐形成，每滚卷一次行程便适当向下调上辊一次，这样经过多次滚卷就可将钢板弯曲成所要求的曲率。

   用样板检查曲率合格后，点固焊，焊接要按焊接工艺要求。点固焊用筋板点焊，棱角度E≤5mm，对口错边量不得大于3mm。

2.4.6.4校圆

校圆大致有以下三个步骤：

图2-4 钢板的预弯过程

①工件放入卷板机上辊之后，先是根据经验或计算将辊调到所需要

的最大矫正曲率位置，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滚卷，使整圈曲

率均匀一致，并经测量，直至合乎要求为止。

③逐渐卸除载荷，并使工件在逐渐减少的载荷下多次滚卷。

用300mm曲率样板检查曲率环向棱角E不得大于5mm，同一断面最大最小直径差不得大于25mm。

2.5 封头制造

2.5.1钢材预处理

1、检验：钢板检验合格后方可投料，检验项目包括材质证明书和材料标识，使用状态为正火。按图纸及标准要求对钢板进行检验。

2、净化处理：如钢板的表面有锈迹和油污需要进行净化处理，除锈迹的方法有喷砂法和抛丸法，油污的处理用化学处理方法进行清洗。

3、矫形：如果钢材在轧制、运输、装卸和堆放过程中，由于自重、支承不当或装卸条件不良及其他原因，可能会产生弯曲、扭曲、翘曲、波浪变形及表面不平等变形，需要进行矫形处理。

2.5.2 划线与号料

封头的展开计算就是计算出圆形毛坯的直径或者是半径，常用的方法有等面积法、等弧长发法和经验法。

标准椭圆封头用等弧长法做展开计算的公式为：

                      （2-1）

式中：D_a为展开后圆形毛坯的直径；

      D_g为封头的公称直径；

      h为封头的直边段的高度。

                           

                              

                               =4441.8mm

2.5.3 切割与坡口加工

下料切割按展开尺寸1.3D_a下料切割。

坡口加工用刨边机或铣边机加工坡口，检验尺寸。用刨边机刨边时进刀量应较小，避免产生撕裂状表面，并用砂轮机修磨整个表面。

2.5.4 成型

由于直径很大，材料尺寸不够，所以必须采用拼接钢板(拼板的对口错边量不得大于钢板厚度的10%，且不大于1.5mm)，然后进行整体冲压。压力容器封头拼板缝一般是在平板状态下完成的，焊接条件比较好，焊接坡口采用V形。封头拼缝宜采用焊条电弧焊十理弧自动焊组合。拼焊焊缝的位置应满足有关标准的要求，即拼缝距封头中心不得大于1/4公称直径，拼接焊缝可预先经无损检测合格。这可避免在冲压过程中坯料从焊缝缺陷处撕裂的可能。坯料拼缝的余高如有碍成形质量，在成形前应打磨与母材齐平，必要时还应作表面检测.

拼接钢板时，错边量不得大于1.5 mm。焊接见焊接工艺卡。

封头成形的方法主要有冲压成形、旋压成形和爆炸成形，本容器的直径较大，因此选用旋压成形的方法制作封头。

封头热成型后应进行正火处理，并带母材验证试件。并进行无损检测：A类焊缝按JB/T4730-2005进行100％RT检测， AB－Ⅱ级合格；射线检测完毕进行50%超声附加检测，技术等级不低于B级，Ⅰ级合格；焊后磨平，焊缝表面按JB/T4730-2005进行100%磁粉检测，Ⅰ级合格。若有返修按原焊接和检验工艺执行。

2.5.5 成形后加工

封头成形并做完相应的热处理后，就要进行封头与筒体连接用的坡口加工，用立式车床加工坡口，应用样板检验坡口尺寸。进刀量应较小，避免产生撕裂状表面，并用砂轮机修磨整个表面。

2.5.6检验

①实测厚度：封头厚度不小于29mm；

②用内样板检查椭圆封头形状偏差，椭圆度不得大于18mm；

③最大间隙外凸不得大于45mm，内凹不得大于22.5mm；

④封头直边不得存在纵向皱折；

⑤直边高度允差-2mm～4mm；

⑥封头总深度公差-5.2mm～15.6mm。

2.6 人孔接管及法兰制造

2.6.1 人孔接管制造

1、材料检验：锻件检验合格后方可投料，使用状态为调质。按图纸及标准要求对钢板进行检验。

2、下料、粗加工：根据图中尺寸对人孔接管进行下料，然后进行粗加工。

3、划线：根据图纸及标准要求尺寸对人孔接管进行划线，允许偏差为0.25 mm。

4、车削加工：根据图中尺寸对人孔接管进行车削加工，工件在调头装夹前应在尾架车出找正带，保证图样要求。尺寸加工按图纸及《机械加工工艺守则》进行。线性尺寸的未注公差按GB/T1804-2000中m级精度。

5、检验：按图纸给定尺寸及相关标准进行检验。

2.6.2 人孔法兰制造

1、材料检验：锻件检验合格后方可投料，使用状态为调质。按图纸及标准要求对钢板进行检验。

2、下料、粗加工：根据图中尺寸对法兰进行下料，然后进行粗加工。

3、划线：根据图纸及标准要求尺寸对法兰进行划线允许偏差为0.25mm。

4、车削加工：根据图中尺寸对法兰进行车削加工，工件在调头装夹前应在尾架车出找正带，保证图样要求。尺寸加工按图纸及《机械加工工艺守则》进行。

5、钻孔：螺栓孔中心圆的偏心±1.25㎜，螺栓孔直径L偏差±0.5mm。

6、检验：按图纸给定尺寸及相关标准进行检验。

2.6.3人孔法兰盖制造

1、材料检验：锻件检验合格后方可投料，使用状态为调质。按图纸及标准要求对钢板进行检验。

2、下料、粗加工：根据图中尺寸对法兰盖进行下料，然后进行粗加工。

3、划线：根据图纸及标准要求尺寸对法兰盖进行划线允许偏差为0.25mm

4:、车削加工：根据图中尺寸对法兰盖进行车削加工，工件在调头装夹前应在尾架车出找正带，保证图样要求。尺寸加工按图纸及《机械加工工艺守则》进行。

5、钻孔：螺栓孔中心圆的偏心±1.25mm，螺栓孔直径L偏差±0.5。

6、检验：按图纸给定尺寸及相关标准进行检验。

2.7 容器组装工艺

1、筒体划线：先划出0°、90°、180°、270°四条基准线，再按施工图划出各开孔位置的中心及开孔边缘线。

2、开孔：切割开孔并修磨，对于小孔应用锉刀清理坡口表面。

3、接管与法兰组焊：接管与法兰组对时，法兰端面的倾斜度不得大于法兰外径的1%，不大于3㎜，焊接见焊接工艺卡。

4、无损检测：公称直径≥250mm的接管与长颈法兰、接管与接管的对接焊缝按JB/T4730-2005进行100％RT检测， AB－Ⅱ级合格，50％UT，B-Ⅰ级合格，进行100％MT，Ⅰ级合格；公称直径＜250mm的接管与长颈法兰、接管与接管的对接焊缝进行100%MT检测,Ⅰ级合格。若有返修按原焊接和检验工艺执行。

5、接管与壳体、封头组焊：法兰跨中均布；外伸长度允差5mm；法兰端面的倾斜度不得大于法兰外径的1%，不大于3mm；位置允差3mm；焊接按焊接工艺卡进行。

6、无损检测：所有开口接管与壳体的角焊缝按JB/T4730-2005进行100%磁粉检测，Ⅰ级合格。其中人孔与筒体角焊缝还应进行100％UT，B-Ⅰ级合格。

7、附件组装：按施工图纸位置尺寸进行鞍座等附件安装、组焊。

8、无损检测：E类焊缝按JB/T4730-2005进行100%磁粉检测，Ⅰ级合格。

9、壳体与封头组对：壳体与封头的组对按排板图，在转胎上进行，对口错边量≤5 mm。

10、焊接：B类焊缝焊接按焊接工艺卡。

11、无损检测：B类焊缝按JB/T4730-2005进行100％RT检测， AB－Ⅱ级合格；射线检测完毕进行50%超声附加检测，技术等级不低于B级，Ⅰ级合格；焊后磨平，焊缝表面按JB/T4730-2005进行100%磁粉检测，Ⅰ级合格。若有返修按原焊接和检验工艺执行。

12、热处理：按热处理工艺卡进行焊后炉内整体消除应力热处理，热处理后不得在壳体上施焊。

13、连接及密封件组装：将所有接管法兰进行密封，密封时各紧固件受力应均匀。

14、水压试验：按水压试验工艺进行水压试验。

2.8 容器液压试验

设计压力P为2.53MPa，试验压力Pt为3.1MPa（卧式），试验介质为水。

水压试验工艺要求：

1、液压试验应使用洁净水；试验时，应排尽容器中的空气。

2、试验时，水温不低于5℃，环境温度不宜低于5℃，当环境温度低于5℃时，应采取防冻措施。

3、试压时，应用两个量程相同的并经过校正的压力表，压力表的量程应在6.2MPa左右为宜，但不应低于4.65MPa和高于9.3 MPa。

4、液压试验时应缓慢升压至2.53 MPa，确认无渗漏后升至3.1 MPa，保压足够时间（≥30分钟），再降至2.53 MPa，保压足够时间（≥30分钟），以压力不降、无渗漏、无变形、无异常响声为合格。

5、试验过程中发现渗漏，不得带压处理。消除缺陷后，应重新进行试验。

6、试验结束后，应排尽积液，排液时应防止形成负压。

水压试验时，非工作人员不得进入水压试验现场。安全部门责任人员必须进行现场监护。水压试验责任师检验确认。

图2-5 压力试验示意图

2.9 热处理

此容器的热处理类别为焊后消除应力热处理。

表2-2 热处理技术要求

图2-6 热处理温度变化曲线

2.10容器的涂装

2.10.1  喷漆 

（1）涂装前的表面处理可采用各种方法，清除容器外表面所有的铁锈、氧化皮、油污、尘土等物。表面处理的质量好坏直接影响油漆涂层的附着力，所以必须认真对待。为保证油漆施工质量，经除锈的容器，应于当日将底漆涂完。 

（2）根据产品图样要求选用底漆、面漆，每层油漆必须使用同一厂家生产的油漆。 本次容器首先涂一层深红色的底漆，然后涂上一层灰色的成品漆。

（3）分段、分片出厂的容器、球壳体质、组装焊缝坡口及其周边100mm范围内可不涂油漆。 

2.10.2包装 

压力容器产品的包装必须在油漆完工后，在发运之前进行按相关标准的规定，精心而有效地做好包装工作，使产品安全、完整、可靠地运达目的地。容器类产品包装形式可分为裸装、架装、箱装及捆装4种。 

（1）裸装适用于容器产品的本体，如整台的塔器、换热器、储罐等，及长大型分段发送的塔器分段。祼装发运必须附设发运支架、托架、并有防翻滚、窜动设施。裸装发运的容器上所有管口均需用盖板封闭。 

（2）架装适用于小型容器本体，大型分片发运的壳体、锥体等。 

（3）箱装适用于精密、易损零件和怕潮、防腐、容易失散的标准件、外购配套件。 

（4）捆装适用于不易失散和操作的零部件及件数较少，不用装箱的零件，如保温支持圈、平台、梯子、格栅及管件等。捆装应牢固包扎，以防止运输半途松散而丢失。

第3章 实习心得