【正文】 焊前對(duì)球殼板進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱的目的是：減緩焊接接頭加熱時(shí)溫度梯度及冷卻速度，適當(dāng)延長(zhǎng)在800℃～500℃區(qū)間的冷卻時(shí)間，改善焊縫金屬和熱影響區(qū)的顯微組織，從而減少和避免產(chǎn)生淬硬組織，有利于氫的逸出，可防止冷裂紋的產(chǎn)生[4]。定位焊的焊接接頭如圖26所示。對(duì)停止焊接工作6個(gè)月以上的焊工，在參加施焊前，應(yīng)對(duì)其重新進(jìn)行技能考試。表13 焊后幾何尺寸檢驗(yàn)項(xiàng)目執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)允許偏差檢驗(yàn)用具棱角GB12337≤10mm（含錯(cuò)邊量）R樣板和深度游標(biāo)卡尺赤道截面內(nèi)徑差GB12337＜46mm鋼卷尺兩板間凈距與設(shè)計(jì)內(nèi)徑差GB12337＜46mm鋼卷尺支柱垂直度GB12337≤2mm線錘、鋼尺注：棱角沿對(duì)接焊縫每500mm測(cè)量1點(diǎn)。接著調(diào)節(jié)縱縫、環(huán)縫的間隙，錯(cuò)邊量和棱角，其允許偏差見表12。吊裝閉合后，調(diào)整縱縫和環(huán)縫的間隙、錯(cuò)邊量、棱角和上口圓度，允許偏差見表12。按圖23所示順序?qū)ΨQ安裝。其余各塊赤道板依次吊裝，直至完成赤道帶的組裝。要求上段支柱與下段支柱的中心偏差不大于177。所用的電焊機(jī)、焊條烘箱、空壓機(jī)、起重機(jī)、工裝夾具等必須性能良好，數(shù)量能滿足施工需要。放置墊鐵部位的基礎(chǔ)面應(yīng)鏟削平整，其水平度允許偏差2mm/m。檢查基礎(chǔ)的標(biāo)高基準(zhǔn)線、縱橫中心線，沉降觀測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)等是否符合標(biāo)準(zhǔn)。拉桿、下段支柱等桿件宜集束包扎。2mm，上段支柱離開球殼板表面的距離允許偏差177。圖13 嵌入式人孔的焊接圖14 焊道始、終端的錯(cuò)開將赤道板置于專用胎架上，并劃好裝配中心線，見圖15。焊機(jī)選用ZXG 400型弧焊整流器，焊接工藝參數(shù)見表8。極板開孔時(shí)，按管口方位圖、位置尺寸劃好中心點(diǎn)，并劃好對(duì)準(zhǔn)球心的中心軸線。2mm，對(duì)角線弦長(zhǎng)允許偏差不大于177。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。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。要求有一定的強(qiáng)度，不易變形，易攜帶。 (a) (b)(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。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。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，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。400m3球罐生產(chǎn)工藝流程見圖2。通過計(jì)算得出，16MnR的碳當(dāng)量CE=%～%。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。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。 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。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。球殼板成形采取局部成形的方法。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。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。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。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。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)材料經(jīng)檢驗(yàn)合格后，存入倉(cāng)庫(kù)，并做好標(biāo)記，妥善保管。圖3 42009輥式中厚板矯平機(jī)原理圖鋼板的表面除銹采用噴丸的方法。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。內(nèi)卡樣板示意圖見圖6。當(dāng)球殼板弦長(zhǎng)在2000mm以上時(shí)，檢查樣板弦長(zhǎng)不得小于2000mm，當(dāng)球殼板弦長(zhǎng)小于2000mm時(shí)，檢查樣板的弦長(zhǎng)不得小于球殼板的弦長(zhǎng)。坡口加工后必須仔細(xì)檢查其面質(zhì)量和曲率。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。根據(jù)人孔、接管接頭的實(shí)際尺寸，劃出開孔尺寸線，并做好標(biāo)記。焊接時(shí)由A、B、C、D 4名焊工同時(shí)對(duì)稱施焊，焊接方向如圖13所示，采用多層多道焊。接縫兩側(cè)500mm范圍內(nèi)除銹，打磨光潔。3mm。所有加工體表面應(yīng)涂防銹油脂，拉桿螺紋應(yīng)妥善保管。檢查基礎(chǔ)外觀是否有裂紋、蜂窩狀氣孔、空洞和露肋等缺陷。墊鐵均布在地腳螺栓兩側(cè)，每疊墊鐵高度不小于25 mm，且不多于3塊。所用計(jì)量器具，必須在周檢期內(nèi)。3mm，焊后，整個(gè)支柱應(yīng)校直，直線度偏差不大于177。圖21 赤道帶分段組裝按每塊赤道板的赤道線，調(diào)整到設(shè)計(jì)標(biāo)高，其水平的高低偏差見表12。先裝下極帶圍板，再裝上極帶圍板。最后拆除中心桅桿。組裝完成后，進(jìn)行整球調(diào)整。施焊前必須搭設(shè)堅(jiān)固的防護(hù)棚，并須有防風(fēng)、防雨、防雷措施。對(duì)每一個(gè)持證焊工，頒發(fā)識(shí)別鋼印。球殼板上的定位焊采用焊條電弧焊，焊機(jī)選用ZXG 400型弧焊整流器，焊接時(shí)采用短弧操作，焊接位置要求平焊、仰焊、立焊、橫焊。熱源采用液化石油氣，定位焊和臨時(shí)焊縫采用點(diǎn)狀加熱器，球殼焊縫采用條狀加熱器，且應(yīng)放在焊縫小坡口的一側(cè)。球罐焊縫見圖27。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。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)1～3E5015反接160～18024～26～～2E5015反接180～20026～28～～3E5015反接180～20026～28～～4E5015反接180～20026～28～～5E5015反接180～20026～28～～6E5015反接180～20026～28～～7E5015反接160～18024～26～～8E5015反接160～18024～26～～9～11E5015反接180～20026～28～～12E5015反接160～18024～26～～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。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。⑤焊接第2～7層焊縫，焊接時(shí)注意坡口兩側(cè)熔合情況，不要產(chǎn)生夾渣或未焊透現(xiàn)象。焊縫表面不得有裂紋、氣孔、夾渣、咬邊、弧坑、焊瘤以及飛濺物。補(bǔ)焊后的表面須修磨平滑。要求檢測(cè)人員必須持有有效期內(nèi)的無損探傷資格證，并且探傷經(jīng)驗(yàn)豐富。圖37 球罐熱處理工藝在熱處理之前，應(yīng)將平臺(tái)、梯子的予焊件焊好，用于固定產(chǎn)品銘牌和注冊(cè)銘牌的銘牌架也應(yīng)在熱處理之前焊在球殼板上，并避開焊縫。在熱處理過程中，在300℃以上升溫和降溫時(shí)，℃。試驗(yàn)介質(zhì)為干燥、清潔的壓縮空氣，溫度不低于5℃。確認(rèn)無泄漏后繼續(xù)升壓。要求球殼內(nèi)表面除銹達(dá)Sa3級(jí)，見金屬光澤，把內(nèi)表面與氧氣接觸的部位按HGT20282《脫脂工程及驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行脫脂處理，脫脂處理后用波長(zhǎng)3200～3800埃的紫外線檢查，無油脂熒光為合格。待施工單位與定貨廠家達(dá)成交貨協(xié)議后，400m3球罐制造工程竣工。但我國(guó)球罐行業(yè)的整體制造水平較國(guó)外相比，還有很大差距，還必須不斷努力學(xué)習(xí)，以提高本國(guó)的球罐制造水平。特別要感謝的是：我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師—閔慶凱老師。為保證球罐的質(zhì)量，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：① 保證球殼板的成形精度。球殼板外表面噴砂除銹達(dá)Sa2級(jí)，并涂?jī)傻兰t丹醇防銹漆，然后再刷銀粉兩道。在球罐焊縫及接管法蘭部位涂肥皂水，檢查有無泄漏。在球罐頂部安裝兩只安全閥，～。并隨時(shí)調(diào)整支柱位置，以保證其垂直度。此外， 在熱處理之前，還應(yīng)把試板對(duì)稱地設(shè)置在球罐赤道帶外側(cè)赤道線上。球罐的所有焊縫表面以及嵌入式接管與球殼連接的對(duì)接焊縫表面，須按照J(rèn)B473094規(guī)定進(jìn)行磁粉檢測(cè)，檢查結(jié)果不得有任何裂紋、任何橫向缺陷顯示、不得有單個(gè)尺寸4mm以上的圓形缺陷顯示，即按JB473094Ⅰ級(jí)為合格。對(duì)焊縫內(nèi)部超標(biāo)缺陷焊補(bǔ)時(shí)，為控制角變形，缺陷的清除深度不應(yīng)超過球殼板厚度的2/3，即32mm。 焊后修補(bǔ)球殼板局部表面和焊縫表面的缺陷及工裝夾具痕跡，必須用砂輪修磨，修磨范圍內(nèi)的斜度至少為3 ：1。⑦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。 ⑩焊后打磨焊縫，去除飛濺、焊瘤，圓滑過渡焊縫。②焊接位置要求橫焊。圖31 大環(huán)縫焊接方法示意圖圖32 上、下大環(huán)縫及方環(huán)縫焊接接頭簡(jiǎn)圖表16 上、下大環(huán)縫及方環(huán)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)1E5015反接160～18024～26～～2/2～3E5015反接200～22028～30～～3/4～6E5015反接200～22028～30～～4～5/7～15E5015反接200～22028～30～～6/16～21E5015反接160～18024～