Đề tài Tìm hiểu về quy trình công nghệ chế tạo bồn chứa khí hóa lỏng dạng hình trụ nằm ngang

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ***TRƯỜNG CƠ KHÍ*** BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Đề tài: Tìm hiểu quy trình cơng nghệ chế tạo bồn chứa khí hóa lỏng dạng hình trụ nằm ngang GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương SVTH: Vũ Quang Minh MSSV: 20171542 Lớp: CK01 Khóa: 62 Hà Nội, 8-2022 LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghiệp hóa mục tiêu đặt với nhiều nước phát triển, nhằm hướng tới cấu kinh tế đại Trong đó, ngành khí đóng vai trị quan trọng q trình phát triển Hệ thống nghành khí thì, cơng nghệ hàn công nghệ gia công kim loại ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực sản xuất xây dựng như: Chế tạo máy, xây dựng, lắp giáp cơng trình, giao thơng vận tải, hóa chất Ngày nay, người đứng trước phát triển vũ bão khoa học cơng nghệ Vì để bắt nhịp với xu hướng phát triển đó, địi hỏi phải có tìm tịi nghiên cứu cách cụ thể Việc ứng dụng lý thuyết vào thực tế sản xuất khâu quan trọng Chính vậy, sinh viên chuyên ngành Hàn, thấy tầm quan trọng ngành hàn, em định chọn đề tài Hàn để nghiên cứu hoàn thành học phần Thực tập tốt nghiệp Với đề tài: “Tìm hiểu quy trình cơng nghệ chế tạo bồn chứa khí hóa lỏng dạng hình trụ nằm ngang”.Em thấy đề tài hay, có nhiều vấn đề cần nghiên cứu, khai thác Do vốn kiến thức hạn hẹp nên nghiên cứu cịn có phần lúng túng Tuy vậy, nhờ có hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS.TS Nguyễn Tiến Dương, em tự tin hơn, hội hoàn thành đề tài tốt Em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn “Hàn Công nghệ kim loại”, đặc biệt thầy giáo PGS.TS Nguyễn Tiến Dương giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành tốt nhiệm vụ Em xin chân thành cảm ơn! Mục lục CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM CHẾ TẠO 1.1 Tổng quan khí hóa lỏng 1.2 Sản phẩm chế tạo 1.3 Các loại bình, bồn áp lực : Bồn dạng trụ đứng : Bồn dạng trụ ngang Bồn chứa dạng cầu Bồn chứa dạng giọt nước Sản phẩm cần chế tạo CHƯƠNG QUY TRÌNH CHẾ TẠO BỒN CHỨA DẠNG HÌNH TRỤ 12 2.1 Tìm hiểu quy trình chế tạo bồn chứa 12 2.2 Quy trình chế tạo bồn chứa hình trụ 13 Phân tích, lựa chọn vật liệu chế tạo bồn chứa 13 2.3 Chọn quy trình hàn vật liệu hàn cho sản phẩm 15 Lựa chọn quy trình hàn cho sản phẩm 15 Chọn vật liệu hàn 18 2.4 Tính tốn thơng số hình dáng, kích thước 21 Tính tốn chiều dày bồn 21 Tính tốn chi tiết khác 21 2.5 Chế tạo phôi hàn 21 2.6 Phân tích thiết kế quy trình lắp ghép hàn 31 Lắp ghép hàn theo cụm chi tiết 31 Lắp ghép hoàn thiện sản phẩm 33 2.7 Tiến hàn hàn sản phẩm 34 CHƯƠNG TRÌNH TỰ NGUN CƠNG CHẾ TẠO BỒN CHỨA HÌNH TRỤ 37 3.1 Trình tự Nguyên công 37 3.2 Kiểm tra sản phẩm hoàn thiện 43 KẾT LUẬN 45 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM CHẾ TẠO 1.1 Tổng quan khí hóa lỏng Khí đốt hố lỏng (viết tắt LPG-Liquified Petroleum Gas) hay gọi gas, hỗn hợp khí chủ yếu gồm Propane (C3H8) Butan (C4H10) hoá lỏng Thành phần hỗn hợp LPG có tỷ lệ Propane/Butane 50/50 ±10% (mol) Một số tính chất vật lý LPG: - Ở nhiệt độ lớn 0o C mơi trường khơng khí bình thường với áp suất áp suất khí quyến, LPG bị biến đổi từ thể lỏng thành thể theo tỉ lệ thể tích lít LPG thể lỏng hố thành khoảng 250 lít thể - Vận tốc bay LPG nhanh, dễ dàng khuyếch tán, hịa trộn với khơng khí thành hỗn hợp cháy nổ - Tỉ trọng LPG nhẹ so với nước là: Butane từ 0,55 – 0,58 lần, Propane từ 0,5 – 0,53 lần; Ở thể (gas) môi trường không khí với áp suất áp suất khí quyển, gas nặng so với khơng khí: Butane 2,07 lần; Propane 1,55 lần Do LPG ngồi bay là mặt đất, tích tụ nơi kín gió, nơi trũng, hang hốc kho chứa, bếp… - Màu sắc: LPG trạng thái ngun chất khơng có mùi, dễ bị phát khứu giác có rị rỉ LPG pha trộn thêm chất tạo mùi Mercaptan với tỉ lệ định để có mùi đặc trưng LPG gây bỏng nặng da tiếp xúc trực tiếp, với dòng LPG rò rỉ trực tiếp vào da khơng có trang bị bảo hộ lao động Nhiệt độ LPG cháy cao từ 1900oC ÷1950oC, có khả đốt cháy nung nóng chảy hầu hết chất LPG loại nhiên liệu dễ cháy kết hợp với khơng khí tạo thành hỗn hợp cháy nổ Đạt tới giới hạn nồng độ cháy, tác dụng nguồn nhiệt lửa trần bắt cháy làm phá hủy thiết bị, sở vật chất, cơng trình Phân loại Căn vào cơng dụng, LPG phân ra:   LPG dùng làm nhiên liệu: LPG nhiên liệu có nhiệt trị cao, sạch, gây ô nhiễm môi trường, dễ thực biện pháp công nghệ, trị số Octan cao nên LPG sử dụng làm nhiên liệu thay xăng, dầu Khi cháy, LPG toả khói, hàm lượng CO thải thấp ÷ lần, lượng NOx giảm 15%÷20% so với xăng, dầu khơng chứa chì nên khơng gây độc hại LPG đốt cháy hoàn toàn động cơ, độ ồn động thấp LPG dùng làm ngun liệu cơng nghiệp hóa dầu: Làm ngun liệu để tổng hợp olefine propylen, butylen, butadien …  LPG dùng làm môi chất lạnh: Sử dụng LPG kỹ thuật lạnh điều hịa khơng khí xu hướng giới 1.2 Sản phẩm chế tạo Chính vai trị cơng dụng to lớn khí dầu mỏ hóa lỏng sản xuất đời sống việc sản xuất bồn chứa chuyên dụng dùng để bảo quản, cất trữ vận chuyển điều vô quan trọng Những bồn chứa phải bảo đảm yêu cầu khắt khe việc chứa chất cháy nổ, phải đảm bảo an tuyệt đối việc thiết kế chế tạo không đơn giản Hiện có nhiều đơn vị ngồi nước sản xuất chế tạo bồn chứa khí hóa lỏng với đủ loại dung tích từ vài khối nghìn khối 1.3 Các loại bình, bồn áp lực a) Khái niệm bình, bồn áp lực - Bình bồn áp lực (sau gọi chung bồn áp lực) dạng kết cấu vỏ kín làm việc điều kiện chịu tác động áp lực (P > 0,7 kG/cm2) - Các loại bình khơng coi bình áp lực áp suất làm việc bình 0,7 Kg/cm2 dung tích bình khơng 25 lít tích số dung tích (lít) áp suất (kG/cm2) không 200 b) Phân loại ứng dụng Các loại bồn áp lực phân loại theo đặc điểm loại dựa mục đích sử dụng sau: : Bồn dạng trụ đứng Hình 1.1: Bồn dạng trụ đứng - Là loại bồn thơng dụng sản xuất đời sống, bình bồn dạng có nhiều loại thể tích khác lên tới 5000 m3 tùy theo yêu cầu mục đích sử dụng Thậm chí có loại tới 50.000 m3 (VD: Bồn chứa xăng, dầu) - Bồn dạng trụ đứng có thân dạng trụ chân, đáy chỏm cầu, thân bồn đáy gia cố để đảm bảo chịu lực tác động, đỉnh bồn dạng nón, chỏm cầu hay phẳng - Ứng dụng: Dùng để chứa loại chất lỏng, chất khí với áp suất khơng q cao xăng, dầu, nước, hóa chất, dung mơi, khí nén,… - Ưu điểm: + Đơn giản chế tạo lắp ghép + Dung tích chứa lớn, kinh tế + Chiếm diện tích nhà xưởng - Nhược điểm: + Thường dùng để chứa chất lỏng hay chất khí có áp suất thấp Tuy nhiên có ngoại lệ, VD bình chứa O2, dạng trụ đứng, tích đến áp suất 150 atm + Chiều cao bồn lớn  Không đặt phân xưởng (phải đặt nhà xưởng) Bồn trụ đứng đặt ngồi phân xưởng : Bồn dạng trụ ngang Hình 1.2: Bồn dạng trụ ngang - Đặc điểm giống với dạng trụ đứng, dùng để cất trữ vận chuyển bảo quản chất lỏng, chất khí Loại bồn lắp chôn ngầm đất mà không tốn không gian so với bồn chứa trụ đứng - Loại bồn lắp chơn ngầm đất mà không tốn không gian so với bồn chứa trụ đứng - Bồn chứa dạng thường có chân đế chân dạng yên ngựa, loại bồn phổ biến so với bồn trụ đứng - Do hình dạng bồn trụ ngang nên bồn dễ vận chuyển, dễ dàng vận chuyển loại xe tải hay container - Ứng dụng: Loại bồn chịu áp suất cao nên ứng dụng nhiều cơng nghiệp hóa chất, dầu khí - Ưu điểm: + Bồn chứa hình trụ ngang có ưu điểm bồn chứa trụ đứng đơn giản chế tạo, lắp ghép Đặc biệt chế tạo nhà máy vận chuyển đến cơng trình + Khả chịu áp lực cao + Chiều cao nhỏ  Thuận lợi đặt nhà xưởng - Nhược điểm: + Thể tích chứa nhỏ (50 - 500 m3) + Chiếm nhiều diện tích mặt Bồn chứa dạng cầu Hình 1.3: Bồn chứa dạng cầu - Là loại bồn phổ biến Tuy nhiên loại bồn lại thiếu trường hợp yêu cầu áp suất cao, loại bồn có khả chịu áp tốt so với loại bồn - Ứng dụng: + Dùng chứa nhiên liệu hóa lỏng, khí nén,… + Dùng để chứa hóa lỏng có áp suất dư từ 0.25 -1.8 Mpa - Ưu điểm: + Chịu áp cao, áp suất tác dụng lên thành + Do có biên dạng hình cầu  Giảm khả bay chất lỏng - Nhược điểm: Khó gia cơng chế tạo, cơng việc hầu hết phải thực ngồi cơng trường Bồn chứa dạng giọt nước - Về bồn chứa dạng giọt nước có nhiều ưu điểm bồn chứa dạng cầu - Thiết kế dựa sở sức căng mặt giọt nước - Thường dùng để chứa xăng dầu có đàn hồi cao 0.3-0.5 MPa Sản phẩm cần chế tạo Do đặc điểm phức tạp khí hóa lỏng nên lưu trữ bảo quản cần phải đạt an toàn tuyệt đối Dựa vào đặc điểm loại bình bồn áp lực kể Và kết hợp với yêu cầu chế tạo thể tích bồn lớn, ta lựa chọn bồn dạng hình trụ ngang để lưu trữ bảo quản khí hóa lỏng Hình 1.4: Tổng quan cấu tạo bồn chứa khí hóa lỏng LPG Cấu tạo bồn chứa khí hóa lỏng LPG Cấu tạo bồn chứa khí hóa lỏng dạng trụ ngang bao gồm: Bảng 1.2: Thơng kê chi tiết cho sản phẩm chế tạo 10 Chi tiết 7.4(CT7.4) Số lượng Chi tiết 7.5 (CT7.5) Số lượng 26 Chi tiết số (CT8) : Tai móc số lượng Hình dạng kích thước sau : Hình 4.8 hình dạng kích thước chi tiết số Chi tiêt số (CT9): Miếng lót tai móc Hình 4.9 hình dạng kích thước chi tiết số Chi tiết số 10 (CT10) : Ống nhập liệu hình dạng giống chi tiết số (CT6) Chi tiết nhập trực tiêu chuẩn ASME B16.5 class 1500 type long weld neck: 27 Kích thước chi tiết chọn size : Cửa cấp lấy nhiên liệu - Hình dáng cấu tạo tương tự ống xả đáy tác giả chọn size Size B D O C R L chọn 88,9 124,0 215,9 177,8 139,7 228,6 Sau xác định hình dáng , kích thước chi tiết, ta lựa chọn phôi tiếng hành cắt phơi, sau uốn phơi, tạo hình vát mép phơi để chuẩn bị mối hàn 28 Hình 2.13:Một số hình ảnh chế tạo phơi cho bồn 29 2.6 Tiến hàn hàn sản phẩm Nhóm 1: Phương pháp hàn SAW mối hàn dài mối hàn đường sinh thân bồn,hàn chu vi bồn, hàn đường sinh ống nối liên kết giáp mối, theo AWS D1.1 tác giả chọn kiểu liên kết sau: Liên kết giáp mối vát mép Nhóm 2: Gồm liên kết hàn góc hàn phía liên kết hàn cửa thăm, ống xả với thân bồn mối hàn góc Tác giả chọn kiểu liên kết sau : 30 Sau lựa chọn phương án vát mép, ta tiến hành hàn đính sản phẩm, sau tính tốn chế độ hàn theo tiêu chuẩn tiến hành hàn sản phẩm Các thông số hàn mà cần phải kiểm sốt Dịng điện(Ih), Điện áp(Uh), Tốc độ hàn(Vh),Năng lượng đường (Qđ) Trong phần báo cáo thực tập ta không sâu vào tính tốn chi tiết chế độ hàn cho sản phẩm Các q trình tính tốn khai triển phần Đồ Án tốt nghiệp Cần chuẩn bị mẫu hàn để đem kiểm tra Phá hủy (DT) không phá hủy (NDT) Để soạn thảo thơng số quy trình hàn cho sản phẩm 31 CHƯƠNG TRÌNH TỰ NGUN CƠNG CHẾ TẠO BỒN CHỨA HÌNH TRỤ NẰM NGANG 3.1 Trình tự Ngun cơng Ngun công : Thực hàn đường sinh thân bình - Bước 1.1 Đặt bình lên đồ gá turning roll chỉnh vị trí thân bình cho mối hàn nằm vị trí để đưa mối hàn từ hàn 1G - Bước 2.1 Thực hàn đính - Bước 3.1 Gá chống tâm hàn dọc đường sinh hàn SAW 32 Hình 5.14 Ngun cơng Ngun cơng 2: Hàn đáy với thân bồn - Bước 1.2 Đặt thân bình lên đồ gá đồng tâm có trục định hướng - Bước 2.2 Đặt chi tiết đáy lên thân bình, chỉnh cho vị trí hàn - Bươc 3.2 Tiến hành hàn đinh - Bước 4.2 Lấy chi tiết phương thăng đứng dùng xe nâng kẹp đặt tiếp xúc với đáy lại Chú ý không bỏ lực nâng kẹp để giảm áp lực lên Đáy - Bước 5.2 Đính nốt đáy lại vào thân bồn - Bước 6.2 Gỡ chi tiết đặt chi tiết lên đồ gá Turning roll hàn hoàn thiện chu vi đường hàn đáy 33 Hình 5.15 Ngun cơng Ngun công 3: Khoét lỗ mở thân bồn - Bước 1.3 Xác định vị trí vạch dấu lỗ mở thân bồn - Bước 2.3 Tiến hành khoét lỗ máy cắt chép hình - Bước 3.3 Kiểm tra kích thước sinh mép lỗ 34 Hình 5.16 Ngun cơng Ngun cơng : Hàn cụm chi tiết cửa thăm - Bước 1.4 Hàn đường sinh ống nối - Bước 2.4 Vát mép phần ống nối - Bước 3.4 Lồng bích vào ống nối tiến hành hàn đính sau hàn hết chu vi Hình 5.17 Ngun cơng Ngun công : Hàn cụm chi tiết chân đế Gồm chi tiết 7.1-7.5 - Bước 1.5 Vát mép chi tiết, lấy chi tiết CT 7.2 làm gốc để tiến hành hàn chi tiết 7.3,7.4,7.5 - Bước 2.5 Dùng Các ke vuông cỡ lớn để cố định chi tiết 7.3 , 7.4 , 7.5 chi tiết 7.2 sau tiến hành hàn đính - Bước 3.5 Hàn điền đầy phương pháp Hàn SMAW Bước 4.5 Tiến hành đặt chi tiết 7.1 lên cố định vị trí hàn đính hàn hồn thiện để 35 cụm chi tiết 36 Hình 5.18 Nguyên công Nguyên công : Hàm cụm chi tiết tai móc - Bước 1.6 Vát mép phần tai móc - Bước 2.6 Gá đính tai móc vào miếng lót tai móc - Bước 3.6 Hàn hồn thiện chu vi đường hàn Hình 5.19 Ngun cơng 37 Ngun cơng : Hàn cụm tai móc vào thân bồn - Bước 1.7 Do kích thước xác định vị trí lấy đầu tai móc thân bồn - Bước 2.7 Tiến hành hàn đính - Bước 3.7: Hàn hoàn thiện hàn SMAW Hình 5.20 Ngun cơng Ngun cơng 8: Hàn chân đế vào cụm vừa hàn nguyên công - Bước 1.8 Đặt chân đế khoảng cách thẳng hàng mặt phẳng - Bước 2.8 Cẩu tồn cụm chi tiết từ vị trí nằm ngang lên chân đế để xác định khoảng cách - Bước 3.8 Hồn thiện hàn SMAW 38 Hình 5.21 Nguyên công Nguyên công : Hàn cụm chi tiết cửa thăm ống nạp , xả đáy vào thân bồn - Bước 1.9 Vát mép lỗ mở thân bồn - Bước 2.9 Cắt ống cửa thăm theo biên dạng giống với biên dạng thân bồn - Bước 3.9 Đặt cụm chi tiết cửa thăm vào vị trí tiến hành hàn đính (chú ý lồng miếng tăng cứng vào ống nối trước ) - Bước 4.9 Hàn hết chu vi ống nối với thân bồn - Bước 5.9 Hàn hết chu vi miếng tăng cứng cửa thăm phía - Bước 6.9 Đặt ống nạp , xả liệu vào vị trí lỗ mở hàn đính - Bước 7.9 Hàn hết chu vi ống Hình 5.22 Sản phẩm sau ngun cơng 3.2 Kiểm tra sản phẩm hoàn thiện Sau chế tạo sản phẩm hoàn chỉnh tiến hành kiểm tra rò rỉ thử áp cho bồn chứa + Đối với kiểm tra rị rỉ, sau hồn thành xong bồn, ta bơm khơng khí vào vật bồn, dung nước xà phịng bơi vào bề mặt mối hàn phía ngồi bồn Khi có rị rỉ, vị trí bơi xà phịng chúng tạo bọt khí lớn + Đối với q trình thử áp, ta bơm khoảng 80-85% nước vào bồn chứa, sau bơm khí với áp suất 1,5 lần áp suất thiết kế để thử áp Nếu bồn không đạt điều kiện áp suất, bục bên nước giảm rủi ro phát nổ 39 KẾT LUẬN Sau trình tìm hiểu quy trình cơng nghệ chế tạo bồn chứa khí hóa lỏng dạng hình trụ nằm ngang, qua tận tình dạy, hướng dẫn thầy PGS.TS Nguyễn Tiến Dương kết hợp với kến thức học từ thầy cô mơn, tác giả có nhìn tổng quát sản phẩm bình bồn áp lực quy trình tính tốn thiết kế để tạo sản phẩm bồn áp lực hình trụ nằm ngang theo quy trình Hiểu biết thêm kiến thức chun ngành, cách tính tốn thiết kế để chế tạo sản phẩm, từ nhận điều kiến thức học lớp cần thiết đưa vào tính tốn thiết kế, ví dụ mơn học kết cấu hàn, ứng suất biến dạng hàn, tính tốn thiết kế bình bồn áp lực Biết cách tra cứu vật liệu phù hợp cho sản phẩm chế tạo, chọn phương pháp hàn, vật liệu hàn cho tối ưu hiệu nhất, giúp tăng suất chế tạo sản phẩm Biết cách sử dụng tài liệu sẵn có mạng, sách vở, để củng cố thêm cho lập luận Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Dương giúp đỡ tận tình để em hoàn thành học phần Thực Tập Tốt Nghiệp chuẩn bị cho hành trang vững bước đường tới 40