【文章內(nèi)容簡介】 行沖擊試驗(yàn)。使用液體冷卻介質(zhì)，保溫時(shí)間不得少于5min。試樣移出冷卻介質(zhì)至打斷的時(shí)間不超過5s，如超過5s則應(yīng)將試樣放回冷卻介質(zhì)重新冷卻，保溫，再進(jìn)行試驗(yàn)。采用擺錘沖擊試驗(yàn)，其示意圖如圖34所示。 圖34 擺錘沖擊試驗(yàn) 彎曲試驗(yàn)將試件放在實(shí)驗(yàn)機(jī)帶滾動(dòng)軸的支座上，用規(guī)定的彎心直徑壓頭將試件彎曲到要求的角度，彎曲試件的中心應(yīng)對準(zhǔn)焊縫中心，當(dāng)彎曲到規(guī)定角度后，沿試件長度方向上為不大于3mm。試件如圖35所示。 圖35 彎曲試件 工藝評定試驗(yàn)分析（1）無損探傷 試驗(yàn)試板焊后經(jīng)射線探傷，均末發(fā)現(xiàn)焊接缺陷。（2）接頭力學(xué)性能 根據(jù)接頭力學(xué)性能試驗(yàn)的結(jié)果，其接頭強(qiáng)度、塑性均能滿足規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。（3）接頭沖擊韌性 試驗(yàn)結(jié)果表明，焊縫金屬的45℃卻貝沖擊值可以達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，熱影響區(qū)45℃卻貝沖擊值比規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值要高得多，其沖擊值完全可以滿足15MnNiDR鋼的標(biāo)準(zhǔn)。熔合線的沖擊值所反映的是焊縫或熱影響區(qū)的沖擊韌性?？梢哉J(rèn)為，只要是熱影響區(qū)尤其是焊縫金屬的沖擊韌性解決好了，熔合線的沖擊韌性應(yīng)該能獲得較為滿意的結(jié)果。（4）根據(jù)試驗(yàn)可以看出，焊接接頭無淬硬組織。接頭的硬度分布是正常的。調(diào)質(zhì)鋼焊接后，如不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，則熱影響區(qū)的軟化將成為調(diào)質(zhì)鋼焊接的一個(gè)重要問題， 而15MnNiDR鋼的焊接接頭并無軟化現(xiàn)象。 焊接工藝參數(shù)的選擇從防止冷裂紋出發(fā)，要求冷卻速度慢為佳，但對防止脆化來說，卻要求冷卻較快為好，因此應(yīng)該確定兼顧兩者的冷卻速度范圍。這個(gè)范圍的上限取決于不產(chǎn)生冷裂紋，下限取決于熱影響區(qū)不出現(xiàn)脆化的混合組織。但在焊接厚板時(shí)，即使采用了大的線能量，冷卻速度往往還是超過了它的上限，這就必須通過預(yù)熱來使冷卻速度降到低于不出現(xiàn)裂紋的極限值。因此，正確選擇線能量和預(yù)熱這兩個(gè)參數(shù)使保證不出現(xiàn)裂紋和脆化的關(guān)鍵。①焊接線能量 如果焊接線能量較大，使得熱影響區(qū)的晶粒粗大，則焊縫中的柱狀晶也粗大，焊接線能量大，必然會引起結(jié)晶時(shí)的冷卻速度較慢，最高加熱溫度Tm升高和Ac3以上停留的時(shí)間長，從而導(dǎo)致焊縫金屬的晶粒就更粗大。線能量較小，焊速過快，焊工操作困難，而且易產(chǎn)生夾渣等焊接缺陷，所以焊接線能量一般應(yīng)以8～12kJ/cm為宜。②預(yù)熱溫度 預(yù)熱主要希望它能降低馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度，通過馬氏體的自回火作用來提高抗裂性能。由于殼體厚度僅12mm，所選用的鋼板厚度為12mm，所以不需要預(yù)熱。③焊后熱處理：考慮到15MnNiDR 鋼調(diào)質(zhì)時(shí)的回火溫度為640～660℃，所以焊后退火處理溫度，只能是600℃左右。在此溫度范圍內(nèi)，焊縫45℃沖擊韌性是可以滿足所規(guī)定的要求的。4 工藝方案的選擇本次設(shè)計(jì)的銅液氨冷凝器，其主體部分由封頭、筒體和腿式支座采用法蘭連接組成，封頭和筒體上連接有接管，接管與法蘭連接。由此可以確定其制造工藝方案如下：，可采用鍛、焊、機(jī)加工等手段，零件制造完成后，需要進(jìn)行尺寸、質(zhì)量等檢驗(yàn)。，可以采用必要的裝配夾具等。裝焊完成后，需要進(jìn)行無損檢驗(yàn)，可以采用100%射線探傷或100￥超聲波探傷且加70%射線探傷復(fù)檢。5 主要零件的加工制造 工藝流程如下：1. 鋼板復(fù)檢：對鋼板進(jìn)行復(fù)檢，內(nèi)容包括鋼的化學(xué)成分、各種力學(xué)性能、表面缺陷及外形尺寸（主要是厚度）的檢驗(yàn)。一般采用抽檢法，抽檢的百分比15%。：復(fù)檢合格后對鋼板進(jìn)行矯正。矯正后對鋼板進(jìn)行噴丸、噴漆等表面處理。原理：將淬硬鋼丸(一般應(yīng)用錳鋼丸,硬度為HRC4750),以壓縮空氣噴出或離心式噴丸機(jī)借離心力甩到金屬表面, 利用鋼丸對金屬表面的沖擊作用使零件表面硬化。鋼丸沖擊金屬表面: 深的硬化層, 增加零件表面對塑性變形和斷裂的抵抗能力,并使表層產(chǎn)生壓應(yīng)力,提高其疲勞強(qiáng)度。第二使零件表面上的缺陷和由于機(jī)械加工所帶來的損傷減少, 從而降低應(yīng)力集中。：劃線前應(yīng)展開，可采用計(jì)算展開法。具體展開公式如下： L=π（Dg+δ）+S式中 L筒節(jié)毛坯展開長度（mm） Dg容器公稱直徑（mm） δ容器壁厚（mm） S加工余量（包括切割余量、刨邊余量和焊接收縮量等）（mm），如兩側(cè)均需刨邊，則取10～15mm。筒體展開后，其實(shí)就是一塊矩形金屬板。毛坯寬度為筒節(jié)的長度，其大小取決于原材料的寬度和容器上焊縫的分布情況（焊縫不允許十字交叉）。注意，毛坯實(shí)際寬度也要包括加工余量S。經(jīng)查閱資料及計(jì)算，如圖51所示，取劃線尺寸為44502258（長度寬度）的坯料。圖51 下料尺寸示意圖：采用氣體火焰切割。：采用刨邊機(jī)進(jìn)行鋼板的直線邊緣加工和開坡口，加工精度高，坡口尺寸準(zhǔn)確。坡口型式及加工尺寸如圖22所示。：采用對稱式三輥卷板機(jī)來卷制鋼板。（1）預(yù)彎 采用對稱式三輥卷板機(jī)彎卷鋼板時(shí)，鋼板兩端各有一平直段無法彎卷。為使鋼板都能彎曲成同一曲率，在卷板前要先將其兩端彎曲成所需要的曲率，稱為預(yù)彎。 本次設(shè)計(jì)利用壓力機(jī)預(yù)彎。受模具長度限制，板料的壓彎需逐段進(jìn)行，且在壓制過程中需要隨時(shí)用樣板檢查曲率半徑的大小，以保證成形尺寸滿足要求。如圖52所示。 圖52 利用壓彎機(jī)預(yù)彎（2）對中 板料預(yù)彎后，放入卷板機(jī)上下輥之間進(jìn)行輥卷前必須使板料的母材與輥的軸線平行，使板料的縱向中心線與輥的軸線保持相互垂直，即對中，其目的是防止鋼板在滾卷過程中產(chǎn)生扭斜變形。（3）卷圓 鋼板對中后，即可用上輥壓住板料并使之產(chǎn)生一定彎曲，開動(dòng)機(jī)床進(jìn)行滾卷。每滾卷一次行程，便適當(dāng)下調(diào)上輥一次，這樣經(jīng)過多次滾卷就可將板料彎曲成所要求的曲率。在滾卷過程中要注意：隨時(shí)用卡樣板測量，看是否達(dá)到曲率要求，不可過卷量太多，因?yàn)檫^卷要比曲率不足難以修正，且易使金屬性能變壞。在冷卷時(shí)要考慮到回彈的影響，必須施加一定的過卷量。當(dāng)卷制達(dá)到曲率要求時(shí)，還應(yīng)在此曲率下多卷幾次，以使其變形均勻和釋放內(nèi)應(yīng)力，減少回彈。15MnNiDR鋼回彈量較大，需要在最終成形之前進(jìn)行一次退火。卷板機(jī)輥?zhàn)拥奈恢藐P(guān)系如圖53所示。圖53 三輥卷板機(jī)輥?zhàn)拥奈恢藐P(guān)系7．縱縫裝焊：筒節(jié)的裝配一般在V形鐵或焊接滾輪上進(jìn)行。帶Ⅱ鐵的螺旋壓緊器和斜楔式壓緊器可以防止錯(cuò)邊，螺旋拉緊器可以調(diào)整間隙。如圖54所示。 a．帶Ⅱ鐵的螺旋壓緊器 b．螺旋拉緊器 C．斜楔式壓緊器 圖54 輔助夾具通過采用夾具保證縱縫邊緣齊整，且沿著整個(gè)長度方向上間隙均勻一致后，可進(jìn)行定位焊。定位焊時(shí)，焊點(diǎn)要有一定尺寸，且焊點(diǎn)間距300mm。筒節(jié)縱縫采用埋弧自動(dòng)焊焊焊接，坡口形式與尺寸見圖22，采用埋弧自動(dòng)焊機(jī)MZ11000，其焊接工藝參數(shù)見表51： 表51 筒節(jié)縱縫焊接工藝參數(shù)板厚/mm坡口形式焊絲直徑/mm焊接電流/A焊接電壓/V焊絲焊接速度m/h電流極性12V型90040H08Mn2SiA36直流反接焊后退火溫度：600℃左右其焊接工藝卡見附錄一。8．矯圓：焊接結(jié)束后，在卷板機(jī)上進(jìn)行矯圓，大致可分三個(gè)步驟。（1）工件放入卷板機(jī)上輥之后，根據(jù)計(jì)算，將上輥調(diào)至所需要的最大矯正曲率的位置進(jìn)行加載。（2）使工件在矯正曲率下多次滾卷，并著重于焊縫區(qū)的矯正，使圓筒曲率均勻一致。經(jīng)測量，直到合乎要求為止。（3）逐漸卸除載荷，并使工件在逐漸卸除載荷的過程中多次滾卷。9．無損檢驗(yàn)：焊縫進(jìn)行X射線局部無損探傷，探傷長度分別不少于縱環(huán)焊縫長度的100%，《焊縫射線探傷標(biāo)準(zhǔn)》達(dá)到Ⅱ級為合格。10．制孔：須在筒體上開1個(gè)Ф89mm的孔。先要進(jìn)行劃線、打標(biāo)記來確定孔中心的位置。將筒節(jié)置于V形鐵上固定，在筒體上已標(biāo)記的孔中心位置分別沿筒體徑向和周向劃出接管的尺寸和位置線。仔細(xì)檢查核對孔的大小、方位后開孔，選用型號為Z3080搖臂鉆床鉆出。 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的制造按JB/T 47462002《鋼制壓力容器用封頭》，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭由半個(gè)橢球和一個(gè)高度為h的圓柱形短節(jié)（封頭直邊部分）構(gòu)成，如圖55所示。其型式參數(shù)關(guān)系為：Di＝4（Hh）DN＝Di圖55 橢圓形封頭封頭外形尺寸如下：公稱直徑：DN＝1400mm封頭壁厚：δa＝14mm直邊高度：h＝54mm封頭總深度：H＝404mm封頭制造工藝如下：：復(fù)檢材料成分、規(guī)格、牌號。：矯正，噴丸處理。：橢圓形封頭毛坯尺寸的計(jì)算：式中： P—封頭橢圓部分的半周長a—橢圓的長半軸b—橢圓的短半軸。由于a=700mm，b=350mm，得出P=?？紤]加工余量后，封頭毛坯直徑可按下式計(jì)算：D0=P+2hk0+2S式中：—封頭沖擊成形是的拉伸系數(shù)，取k0=1S—封頭邊緣加工余量h—直邊高度可求得D0=1855mm。綜上，在原材料上劃一直徑為1855mm的圓。：氣體火焰切割。：先加熱至1000℃，再1000t水壓機(jī)壓制成形并預(yù)留直邊加工余量。：量取直邊高度54mm劃線，同時(shí)對Ф89mm的孔劃線。：LGK8等離子弧切割機(jī)切出54mm直邊。：先用Z3080搖臂鉆床鉆出Ф20mm的孔。孔位置如圖56所示。 圖56 孔位置示意圖：用CWC200擴(kuò)孔機(jī)擴(kuò)孔至Ф89mm。：按圖樣要求檢查其尺寸、質(zhì)量等。其加工工藝過程卡見附錄二。 管法蘭的制造按HG/T 20592~206352009《》，殼體上的管法蘭為帶頸平焊法蘭法蘭，公稱通徑為1400mm，材料為16Mn，零件形狀尺寸見圖57。 圖57 全平面帶頸平焊法蘭其具體參數(shù)如表52所示。表52 帶頸平焊管法蘭（HG/T 20592~206352009）參數(shù)公稱直徑管 子法 蘭 (毫米)螺 栓焊 縫外徑壁厚外徑螺孔中心圓直徑連接凸出部分高 度厚度螺栓孔直 徑重量數(shù)量規(guī) 格焊縫的直角邊 焊縫離 法 蘭面 距 離DNdHSDD1FbdKgn直徑長度KH140014241216751590145434236M24 190410管法蘭制造工藝如下：、預(yù)處理:與筒體基本一致。：采用GB4235鋸床，從φ1000mm的圓鋼上鋸取長81mm的一段。：始鍛溫度1150～1200℃，終鍛溫度800～850℃，使直徑達(dá)φ1450177。2mm，厚度達(dá)48177。2mm。：始鍛溫度1150～1200℃，終鍛溫度800～850℃，使法蘭盤直徑達(dá)φ1424177。2mm，厚度達(dá)45177。2mm。: 對其進(jìn)行600～650℃回火，保溫4h,空冷，以恢復(fù)組織。：用Z3080搖臂鉆床鉆出φ1400mm孔。：檢驗(yàn)鍛造后尺寸是否在允許范圍，是否存在夾層等內(nèi)部缺陷。：X5032銑床粗銑兩端面各留余量1mm。：在已銑好的大端面上，畫出φ24通孔位置線，并用樣沖做好標(biāo)記。：用Z3080搖臂鉆床鉆φ24螺栓孔。：銑床精銑兩端面，不再留余量。：CA6140車床精車柱面，不再留余量。14. CA6140普通車床修銳邊。：對法蘭進(jìn)行表面檢驗(yàn)，法蘭的表面應(yīng)光滑，不得有裂紋及其它降低法蘭強(qiáng)度或連接可靠性的缺陷。 接管的制造取連接上述法蘭與對應(yīng)筒體的尺寸為φ575mm（內(nèi)徑壁厚）的接管為研究對象，進(jìn)行接管設(shè)計(jì)研究。采用與母材相同材質(zhì)的無縫鋼管。尺寸與法蘭公稱直徑相匹配，按GB/T81622008，其具體參數(shù)如表53所示。表53 接管參數(shù)(GB/T81622008)內(nèi)徑/mm57壁厚/mm5理論重量/(Kg/m)其制造工藝過程如下：：檢查鋼管材質(zhì)、圓度、型號。：清除管表面雜質(zhì)。：在鋼管上按需要長度劃線：采用等離子弧切割切出相應(yīng)長度鋼管。利用等離子弧的熱能實(shí)現(xiàn)被切割材熔化的方法稱等離子弧切割，它是利用高速、高溫和高能的等離子體來迅速加熱熔化被切割的材料，并借助內(nèi)部或外部的高速氣流。將熔化的材料排開，直至等離子氣流束穿透工件背面而形成切口，從而達(dá)到切割的目的。：在車床上加工切割斷面，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；：表面清洗，使其表面不得有油污等雜質(zhì)；：另取相同鋼管，按GB/T 30912008進(jìn)行拉伸、彎曲、盛水試漏試驗(yàn)。 支座的制造設(shè)備采用A型腿式支座，其基本結(jié)構(gòu)如圖58所示，按GB ～《固定式壓力容器》和JBT47102005《鋼制塔式容器》進(jìn)行設(shè)計(jì)。 圖58 A型腿式支座1 號料 按設(shè)計(jì)圖紙、標(biāo)準(zhǔn)圖尺寸號料。A型支腿角鋼支柱的材料為A3鋼，底板材料為A3鋼，墊板材料與殼體材料相同。 支柱應(yīng)平直，且無凹坑和損傷等明顯缺陷，支柱直線度允差△L≤H/1000。（或墊板）連接部分須與封頭外壁相吻合，須進(jìn)行精確放樣。 角鋼垂直度允差按型鋼相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。2 下料 按號料線剪切和切割墊板、支柱、底板。直角處制作出R=5~10mm圓度過渡。 剪切面允許有深度≤1mm的磕痕和厚度≤。切割后，材料表面均勻光滑，不得有氧化鐵等雜物，不得有溝槽、缺肉等缺陷。3 滾制 墊板按筒體外徑制作。4 劃線 按設(shè)計(jì)圖紙及標(biāo)準(zhǔn)圖進(jìn)行底板、支柱、墊板的劃線，底板上劃出螺栓孔、底板中心線、支柱安裝位置線，角鋼支柱上劃出90176。V型缺槽，接管支柱上