【正文】 口表面及其內(nèi)外邊緣 50mm 范圍內(nèi)涂可焊性漆料。上段支柱的組裝，在赤道板經(jīng)向和緯向兩個(gè)方向的中心允許偏差不得大于 2mm。為了防止裂紋，應(yīng)連續(xù)施焊至最后一層。氣割開孔前，應(yīng)在切割線內(nèi)鉆一個(gè) φ8mm 的工藝孔作為氣割起始點(diǎn)。當(dāng)球殼板成形后的塑性變形超過 3%時(shí)，應(yīng)按焊后熱處理規(guī)范進(jìn)行熱處理。 2B 1 177。3mm，兩條對(duì)角線應(yīng)在同一平面上，用兩直線對(duì)角測(cè)量時(shí)，兩直線的垂直距離偏差不得大于 5mm。坡口加工后必須仔細(xì)檢查其面質(zhì)量和曲率。當(dāng)球殼板弦長(zhǎng)在 2021mm以上時(shí)，檢查樣板弦長(zhǎng)不得小于 2021mm，當(dāng)球殼板弦長(zhǎng)小于 2021mm 時(shí)，檢查樣板的弦長(zhǎng)不得小于球殼板的弦長(zhǎng)。內(nèi)卡樣板示意圖見圖 6。要求制作 過程中的所有工序都必須作好施工記錄，包括施工作業(yè)時(shí)間、作業(yè)人員、施工過程中的自檢、互檢、專檢的確認(rèn)以及施工過程中停止點(diǎn)的見證檢驗(yàn)等。 360340320 圖 3 42009 輥式中厚板矯平機(jī) 原理圖 鋼板的表面除銹 鋼板的表面除銹采用噴丸的方法。 當(dāng)材料經(jīng)檢驗(yàn)合格后，存入倉庫，并做好標(biāo)記，妥善保管。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 5 備 料材料復(fù)驗(yàn)、入庫鋼材預(yù)處理球殼板的成形球罐的組裝球罐的焊接無損檢測(cè)熱處理水壓試驗(yàn)去銹、涂裝氣壓試驗(yàn)驗(yàn)收、交貨一次號(hào)料一次下料二次號(hào)料二次下料檢 查球殼板的壓制極板的開孔組裝各種管口的組裝赤道帶與支柱上部組裝其它附件組裝整球組裝 修 形 圖 2 400m3 球罐生產(chǎn)工藝流程 3 球殼板的備料工藝 備料 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)每塊球殼板用計(jì)算機(jī)放大樣，根據(jù)放樣后的實(shí)樣，提出球殼板的備料計(jì)劃，要求備料球殼板的同時(shí)，要考慮到球罐焊接產(chǎn)品的試板用量，需復(fù)驗(yàn)的材質(zhì)要求和安裝用胎具用量以及球殼板所需的工藝余量和加工余量等，并且應(yīng) 盡量節(jié)省材料。 當(dāng) CE=%～ %，鋼的淬硬傾向逐漸增加 [8]，所以 16MnR 屬于有淬硬傾向的鋼。但是，其基本制造工藝還是比較穩(wěn)定的，所以球罐的制造技術(shù)應(yīng)該被廣泛的應(yīng)用，并在原基礎(chǔ)上有所突破創(chuàng)新。與同容積的圓筒形容器相比，球罐的表面積最小，受力均勻，在相同直徑和工作壓力下，其所受內(nèi)應(yīng)力最小。目前，焊接已廣泛用于能源、石油化工、航空航天、原子能、海洋、交通 等重大工程項(xiàng)目，同時(shí)亦遍及工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。 球殼板成形采取局部成形的方法。在整個(gè)生產(chǎn)過程中，球殼板的壓制成形、球罐的組裝與球罐的焊接屬于生產(chǎn)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，在本文中都進(jìn)行了詳細(xì)的分析和論述。 welding 引 言 隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，焊接已成為機(jī)械制造等行業(yè)中一種越來越重要的加工工藝手段。球罐建造的增長(zhǎng)速度如此之大，是因?yàn)槿藗冊(cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到使用球罐比圓筒形容器更加合理。 目前，雖然我國(guó)的球罐制造業(yè)發(fā)展很快，但總體制造水平偏低，某些加工手段及工藝措施還相對(duì)保守。通過計(jì)算得出 ， 16MnR 的碳當(dāng)量CE=%～ %。 400m3 球罐生產(chǎn) 工藝流程見圖 2。 對(duì)球殼用鋼板的具體要求如下：鋼板幾何尺寸必須符合計(jì)劃要求，每塊球殼板均不得拼接，球殼板的材質(zhì) 為 16MnR（化學(xué)成分測(cè) 定和力學(xué)性能試驗(yàn)），并要求在正火狀態(tài)下供貨， 厚 度保證 48mm，鋼板減薄量不得大于 ，必須符合 GB6654－ 96《壓力容器用鋼板》中的規(guī)定，并在交貨狀態(tài)下逐張進(jìn)行超聲波檢測(cè)，按 JB4730－ 94《壓力容器無損檢測(cè)》規(guī)定 Ⅲ 級(jí)為合格，并須在 19℃ 做 V型缺口試驗(yàn)，沖擊功不小于 20J。為了提高矯平效果，可使輥間距離前后不等，前邊輥間距離較小，使鋼板產(chǎn)生較大的變形，以使彎曲均勻，而后面的輥間距離較大，使鋼板的變形逐漸減小和平直，這樣一次通過便能達(dá)到矯平目的。 (a) (b) 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 8 (c) (d) 圖 4 球殼板的幾何尺寸 示意圖 (a) 極帶中間板 (b) 極帶側(cè)板 (c) 極帶圍板 (d) 赤道帶板 下料前，應(yīng)逐張核對(duì)鋼板的爐批號(hào)及編號(hào)，然后將其標(biāo)記移植到球殼板的指定位置，并經(jīng)檢查人員檢查確認(rèn)無誤后方可下料，同時(shí)將檢查結(jié)果準(zhǔn)確記錄在工藝卡上。內(nèi)卡樣板采用 厚的鍍鋅薄鋼板制作，要求有一定的 強(qiáng)度，不易變形，易攜帶。壓形采取 局部 成形的方法（見圖 8）， 局部成形屬于冷壓成形， 坯料每壓一次后向前移動(dòng)一段距離，注意要留有一定的壓延重疊面積，以保證曲率均勻一致，要求一次下壓量不要太大，應(yīng)緩慢壓至所規(guī)定的曲率嚴(yán)禁采用急劇加工成形，在壓制過程中，用內(nèi) 卡 樣板檢查球殼板，合格后方可下胎。坡口可采用半自動(dòng)氣割機(jī)配專用靠模進(jìn)行切割， 切割時(shí)，要求割炬運(yùn)動(dòng)軌跡位于球殼板的圓弧上，并且要求切割 坡口的垂直中心線須指向球心。2mm，對(duì)角線弦長(zhǎng)允許偏差不大于 177。 3B 2 177。 2 圖 11 球殼板幾何尺寸允許偏差 球殼板的修形 由于二次搬運(yùn)、切割造成的球殼板回彈，必須進(jìn)行球殼板的修形，用加填板的方法進(jìn)行修整，直到滿足設(shè)計(jì)圖紙及施工規(guī)范的要求。 為保證孔的精度，采用仿形靠模氣割的方法。由于焊道始、終端的硬化容易導(dǎo)致缺陷產(chǎn)生，故不宜集中在一起，而應(yīng)錯(cuò)開，見圖 14。上段支柱與赤道板相貫的弧形面應(yīng)保證切割精度，裝配間隙不大于 1mm。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 14 1232 13 圖 16 上段支柱與赤道板焊接 球殼板及零部件的出廠 在零部件組焊完畢后，安排球殼板及零部件的包裝出廠。工廠提交現(xiàn)場(chǎng)組裝單位的焊接工藝評(píng)定試板和產(chǎn)品焊接試板宜裝箱運(yùn) 輸，試板上打上鋼印標(biāo)記。按設(shè)計(jì)圖紙用鋼卷尺、鋼直尺、水準(zhǔn)儀等測(cè)量基礎(chǔ)各部位尺寸， 見圖 17，允許偏差不得超過表 10 的 規(guī)定。斜墊鐵應(yīng)成對(duì)使用，墊鐵應(yīng)伸進(jìn)支柱管壁位置內(nèi) 10～ 15mm，露出支柱底板外 10～ 20mm。 工裝夾具焊接 小方塊均焊在球殼板外側(cè)，焊接位置距球殼板邊緣 150mm，其相互間距按各帶焊縫長(zhǎng)度和球殼板厚度而定，在 500～ 1500mm 范圍內(nèi)。支柱與底板組焊后應(yīng)垂直，其垂直度偏差 不大于 2mm。調(diào)整方法可用支柱底板的墊鐵或定位塊上的螺絲。下極帶的圍板用吊機(jī)從赤道帶上口吊入安裝，利用中心桅桿、鋼絲繩、手拉葫蘆穩(wěn)定每一塊下極帶的圍板（圖 24）。 中心桅桿支柱下極帶圍板 圖 24 下極帶圍板吊裝 圖 25 下極帶中間板吊裝 極帶中間板與極帶側(cè)板的安裝 按圖紙方位用吊機(jī)將焊有人孔、接管的下極帶中間板從上極帶圍板上口吊入，注意對(duì)準(zhǔn)中心線方位（圖 25），然后吊裝左、右側(cè)板就位。其錯(cuò)邊、間隙、棱角、內(nèi)徑差、支柱垂直度和赤道水平度，均應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。棚的頂部開有排煙、通風(fēng)窗口。根據(jù)產(chǎn)品施焊記錄 中的焊工姓名和鋼印，每月統(tǒng)計(jì)一次，以證實(shí)其資格的連續(xù)性。定位焊前，須在定位焊及工裝夾具的焊接處至少 150mm 范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為 120～ 140℃ ，層間溫度 不小于 120℃ 。注意應(yīng)保證加熱的均勻性，預(yù)熱溫度為 120～ 140℃ ，實(shí)測(cè)溫度不得低于 120℃ 。 具體的焊接順序是：赤道帶縱縫的焊接（外部）→赤道帶縱縫的焊接（內(nèi)部）→上、下極帶小縱縫的焊接（外部） →上、下極帶小縱縫的焊接（內(nèi)部）→上大環(huán)縫的焊接（外部）→上大環(huán)縫的焊接（內(nèi)部）→下大環(huán)縫的焊接（外部）→下大環(huán)縫的焊接（內(nèi)部）→上極帶方環(huán)縫的焊接（外部）→上極帶方環(huán)縫的焊接（內(nèi)部）→下極帶方環(huán)縫的焊接（外部）→下極帶方環(huán)縫的焊接（內(nèi)部）→上極帶極帶中間板焊縫的焊接（外部）→上極帶極帶中間板焊縫的焊接（內(nèi)部）→下極帶極帶中間板焊縫的焊接（外部）→下極帶極帶中間板焊縫的焊接（內(nèi)部）。 ③ 焊工布置。 ⑤ 層間溫度。當(dāng)單面焊后發(fā)現(xiàn)角變形超差時(shí)，應(yīng)根據(jù)超差的具體情況，在焊縫反面清根時(shí)，可適當(dāng)增加清根的深度和寬度，以使后續(xù)焊的焊縫產(chǎn)生一定的反變形，把棱角控制在允許偏差范圍內(nèi) [3]。 ⑨ 消氫處理。應(yīng)做立、橫和平加 仰焊 3 個(gè)位置的試板各 1 副。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 23 123456789101112 圖 29 赤道帶、極板縱縫焊接接頭簡(jiǎn)圖 表 15 赤道帶縱縫、極板縱縫焊接工藝參數(shù) 層、道 填充材料 焊接電流 電弧電壓 (V) 焊接速度 (cm/min) 線能量 (kj/cm) 型號(hào) 直徑 極性 電流 (A) 1～ 3 E5015 反接 160～ 180 24～ 26 ～ ～ 2 E5015 反接 180～ 200 26～ 28 ～ ～ 3 E5015 反接 180～ 200 26～ 28 ～ ～ 4 E5015 反接 180～ 200 26～ 28 ～ ～ 5 E5015 反接 180～ 200 26～ 28 ～ ～ 6 E5015 反接 180～ 200 26～ 28 ～ ～ 7 E5015 反接 160～ 180 24～ 26 ～ ～ 8 E5015 反接 160～ 180 24～ 26 ～ ～ 9～ 11 E5015 反接 180～ 200 26～ 28 ～ ～ 12 E5015 反接 160～ 180 24～ 26 ～ ～ 具體要求如下： ① 赤道帶由 6 名焊工對(duì)稱施焊，焊完 6 條焊縫后在焊相鄰的 6 條 焊縫。 ⑨焊接小坡口面時(shí)，注意不要產(chǎn)生未熔合或未焊透現(xiàn)象。 ② 此焊縫焊接位置較復(fù)雜，焊接時(shí)應(yīng)按實(shí)際情況進(jìn)行焊接以保證焊透，以少產(chǎn)生缺 陷為原則。 ⑧大坡口面焊完后，采用碳弧氣刨清根，檢查合格后再焊接小坡口面焊縫。 ④ 焊接大坡口面焊縫時(shí)，第一、第二層采用分段退向焊法，每小段焊完后，再焊下一小段焊縫，每段長(zhǎng)分別為 500～ 600mm，除封面層采用退向焊外，其余各層（包括小坡口面焊縫）均為從左向右焊，各焊工之間要留有充分的接頭尺寸。焊接接頭簡(jiǎn)圖見圖 32，具體焊接工藝參數(shù)見表 16。 ④ 焊接時(shí)，各層之間要錯(cuò)開 20～ 30mm，防止接頭在一個(gè)斷面上。焊接接頭簡(jiǎn)圖見圖 29。 ⑤ 先焊大坡口面第一層焊縫，焊接時(shí)背面成形，盡可能焊透。 要求焊接過程中，各條焊縫均應(yīng)有焊接試板數(shù)據(jù)記錄，焊接試板隨球體一同熱處理。消氫處理的溫度測(cè)定方法與預(yù)熱溫度測(cè)定要求相同。壓縮空氣壓力為 ～ ，壓縮空氣流量為180L/min，必須配置水分離器和過濾裝置，嚴(yán)格限制壓縮空氣中所含水分和油脂。在施焊過程中，應(yīng)對(duì)每個(gè)焊工進(jìn)行實(shí)際線能量的測(cè)定。 焊接時(shí)，引弧和熄弧都應(yīng)在坡口焊道上。 ② 焊接方法。預(yù)熱長(zhǎng)度須在施焊長(zhǎng)度兩端各延伸 150mm 以上。焊接坡口采 用 X 形 不對(duì)稱坡口，定位焊在小坡口側(cè)進(jìn)行。烘干后的焊條應(yīng)保 存在 100～ 150℃ 的恒溫箱中，藥皮應(yīng)無脫落和明顯裂紋。 尤須指出，焊接環(huán)境溫度和相對(duì)濕度在距球罐表面 500～ 1000mm 處測(cè)得。 組焊檢驗(yàn) 焊前組裝檢驗(yàn)按表 12 的規(guī)定。按圖紙方位用吊機(jī)將焊有人孔、接管的上極帶中間板從上極帶圍板上口吊入，注意對(duì) 準(zhǔn)中心線方位，然后吊裝左、右側(cè)板就位。上極帶圍板用吊機(jī)安裝，利用中心桅桿上的吊桿及手拉葫蘆、鋼絲繩穩(wěn)定，每隔一塊上極帶圍板用一根吊桿。 利用龍門夾具、斜楔調(diào)節(jié)對(duì)口間隙、錯(cuò)邊量和棱角，使其滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，見圖 22。 然后用同樣方法吊裝 第 2 塊帶 支柱的赤道板，用纜繩臨時(shí)固定，調(diào)整好垂直度后擰緊地腳螺栓。 (a) (b) (c) (d) 圖 18 工裝夾具示意圖 (a) 龍門夾具； (b) 小方塊； (c) 馬蹄形夾板； (d) 定位塊 下段支柱與上段支柱焊接 將下段支柱與已焊接在赤道板上的上段支柱在平臺(tái)上進(jìn)行拼接，按圖 19 所示。 施工現(xiàn)場(chǎng)的電源、水源、預(yù)熱和后熱用的氣源、道路等應(yīng)滿足施工要求。2mm 地腳螺栓預(yù)留孔中心與基礎(chǔ)中心圓的間距 sb 177。若仍有超標(biāo)缺陷，則應(yīng) 100%檢驗(yàn)。球殼板發(fā)運(yùn)應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)的托架包裝，球殼板的凸面朝上，各板間墊以柔性材料。 組對(duì)后由數(shù)名焊工同時(shí)對(duì)稱施焊， 焊接時(shí)采用焊條電弧焊，焊機(jī)選用 ZXG 400 型弧焊整流器，焊接工藝參數(shù)見表 9，焊接順序如圖 16 所示。焊后 立即進(jìn)行消氫處理，后熱 200～ 250℃ ，保溫～ 1h，然后緩冷。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 12 (a)