【文章內(nèi)容簡介】 行沖擊試驗。使用液體冷卻介質，保溫時間不得少于5min。試樣移出冷卻介質至打斷的時間不超過5s，如超過5s則應將試樣放回冷卻介質重新冷卻，保溫，再進行試驗。采用擺錘沖擊試驗，其示意圖如圖34所示。 圖34 擺錘沖擊試驗 彎曲試驗將試件放在實驗機帶滾動軸的支座上，用規(guī)定的彎心直徑壓頭將試件彎曲到要求的角度，彎曲試件的中心應對準焊縫中心，當彎曲到規(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 工藝評定試驗分析（1）無損探傷 試驗試板焊后經(jīng)射線探傷，均末發(fā)現(xiàn)焊接缺陷。（2）接頭力學性能 根據(jù)接頭力學性能試驗的結果，其接頭強度、塑性均能滿足規(guī)定的標準值。（3）接頭沖擊韌性 試驗結果表明，焊縫金屬的45℃卻貝沖擊值可以達到規(guī)定標準，熱影響區(qū)45℃卻貝沖擊值比規(guī)定的標準值要高得多，其沖擊值完全可以滿足15MnNiDR鋼的標準。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該能獲得較為滿意的結果。（4）根據(jù)試驗可以看出，焊接接頭無淬硬組織。接頭的硬度分布是正常的。調(diào)質鋼焊接后，如不再進行調(diào)質處理，則熱影響區(qū)的軟化將成為調(diào)質鋼焊接的一個重要問題， 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，因此應該確定兼顧兩者的冷卻速度范圍。這個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，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熱這兩個參數(shù)使保證不出現(xiàn)裂紋和脆化的關鍵。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，必然會引起結晶時的冷卻速度較慢，最高加熱溫度Tm升高和Ac3以上停留的時間長，從而導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以8～12kJ/cm為宜。②預熱溫度 預熱主要希望它能降低馬氏體轉變時的冷卻速度，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，所以不需要預熱。③焊后熱處理：考慮到15MnNiDR 鋼調(diào)質時的回火溫度為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計的銅液氨冷凝器，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、機加工等手段，零件制造完成后，需要進行尺寸、質量等檢驗。，可以采用必要的裝配夾具等。裝焊完成后，需要進行無損檢驗，可以采用100%射線探傷或100￥超聲波探傷且加70%射線探傷復檢。5 主要零件的加工制造 工藝流程如下：1. 鋼板復檢：對鋼板進行復檢，內(nèi)容包括鋼的化學成分、各種力學性能、表面缺陷及外形尺寸（主要是厚度）的檢驗。一般采用抽檢法，抽檢的百分比15%。：復檢合格后對鋼板進行矯正。矯正后對鋼板進行噴丸、噴漆等表面處理。原理：將淬硬鋼丸(一般應用錳鋼丸,硬度為HRC4750),以壓縮空氣噴出或離心式噴丸機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)生壓應力,提高其疲勞強度。第二使零件表面上的缺陷和由于機械加工所帶來的損傷減少, 從而降低應力集中。：劃線前應展開，可采用計算展開法。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），如兩側均需刨邊，則取10～15mm。筒體展開后，其實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，毛坯實際寬度也要包括加工余量S。經(jīng)查閱資料及計算，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。：采用刨邊機進行鋼板的直線邊緣加工和開坡口，加工精度高，坡口尺寸準確。坡口型式及加工尺寸如圖22所示。：采用對稱式三輥卷板機來卷制鋼板。（1）預彎 采用對稱式三輥卷板機彎卷鋼板時，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，稱為預彎。 本次設計利用壓力機預彎。受模具長度限制，板料的壓彎需逐段進行，且在壓制過程中需要隨時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 利用壓彎機預彎（2）對中 板料預彎后，放入卷板機上下輥之間進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，開動機床進行滾卷。每滾卷一次行程，便適當下調(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：隨時用卡樣板測量，看是否達到曲率要求，不可過卷量太多，因為過卷要比曲率不足難以修正，且易使金屬性能變壞。在冷卷時要考慮到回彈的影響，必須施加一定的過卷量。當卷制達到曲率要求時，還應在此曲率下多卷幾次，以使其變形均勻和釋放內(nèi)應力，減少回彈。15MnNiDR鋼回彈量較大，需要在最終成形之前進行一次退火。卷板機輥子的位置關系如圖53所示。圖53 三輥卷板機輥子的位置關系7．縱縫裝焊：筒節(jié)的裝配一般在V形鐵或焊接滾輪上進行。帶Ⅱ鐵的螺旋壓緊器和斜楔式壓緊器可以防止錯邊，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，且沿著整個長度方向上間隙均勻一致后，可進行定位焊。定位焊時，焊點要有一定尺寸，且焊點間距300mm。筒節(jié)縱縫采用埋弧自動焊焊焊接，坡口形式與尺寸見圖22，采用埋弧自動焊機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：焊接結束后，在卷板機上進行矯圓，大致可分三個步驟。（1）工件放入卷板機上輥之后，根據(jù)計算，將上輥調(diào)至所需要的最大矯正曲率的位置進行加載。（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：焊縫進行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%，《焊縫射線探傷標準》達到Ⅱ級為合格。10．制孔：須在筒體上開1個Ф89mm的孔。先要進行劃線、打標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。 標準橢圓形封頭的制造按JB/T 47462002《鋼制壓力容器用封頭》，標準橢圓形封頭由半個橢球和一個高度為h的圓柱形短節(jié)（封頭直邊部分）構成，如圖55所示。其型式參數(shù)關系為：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水壓機壓制成形并預留直邊加工余量。：量取直邊高度54mm劃線，同時對Ф89mm的孔劃線。：LGK8等離子弧切割機切出54mm直邊。：先用Z3080搖臂鉆床鉆出Ф20mm的孔?？孜恢萌鐖D56所示。 圖56 孔位置示意圖：用CWC200擴孔機擴孔至Ф89mm。：按圖樣要求檢查其尺寸、質量等。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φ1450177。2mm，厚度達48177。2mm。：始鍛溫度1150～1200℃，終鍛溫度800～850℃，使法蘭盤直徑達φ1424177。2mm，厚度達45177。2mm。: 對其進行600～650℃回火，保溫4h,空冷，以恢復組織。：用Z3080搖臂鉆床鉆出φ1400mm孔。：檢驗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。：對法蘭進行表面檢驗，法蘭的表面應光滑，不得有裂紋及其它降低法蘭強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筒體的尺寸為φ575mm（內(nèi)徑壁厚）的接管為研究對象，進行接管設計研究。采用與母材相同材質的無縫鋼管。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、圓度、型號。：清除管表面雜質。：在鋼管上按需要長度劃線：采用等離子弧切割切出相應長度鋼管。利用等離子弧的熱能實現(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，從而達到切割的目的。：在車床上加工切割斷面，使其達到標準要求；：表面清洗，使其表面不得有油污等雜質；：另取相同鋼管，按GB/T 30912008進行拉伸、彎曲、盛水試漏試驗。 支座的制造設備采用A型腿式支座，其基本結構如圖58所示，按GB ～《固定式壓力容器》和JBT47102005《鋼制塔式容器》進行設計。 圖58 A型腿式支座1 號料 按設計圖紙、標準圖尺寸號料。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，須進行精確放樣。 角鋼垂直度允差按型鋼相應標準規(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 按設計圖紙及標準圖進行底板、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