【文章內(nèi)容簡介】 埋弧自動焊焊順6焊滿封頭與接管的焊接采用圖42所示的“插入加強焊接式結(jié)構(gòu)”，單v形坡口，接管與殼體或球封頭只有一處固定，其余可以自由伸長，溫度波動引起的應力變化不大。這種結(jié)構(gòu)要求焊縫應有足夠的強度。焊接工作量稍大且要求較高，坡口加工較困難，但其可靠性高，已被大量采用，經(jīng)過多年的實際運行，效果良好。 接管焊接工藝1) 清理坡口堆焊表面2) 預熱100℃3) 焊條電弧焊焊接坡口過渡層 ≥4㎜4) 焊后消應力處理(隨下封頭一起處理)5) 組對接管、點焊6) 焊條電弧焊打底焊，再焊其余各層，面層圓滑過渡7）焊后熱處理：a) 熱件入爐或出爐時的溫度不得超過400℃，但對厚度差較大、結(jié)構(gòu)復雜、尺寸穩(wěn)定性要求較高、殘余應力值要求較低的被加熱件，其入爐或出爐時的爐內(nèi)溫度一般不宜超過300℃。b) 升溫至400℃后，加熱升溫區(qū)溫度不得超過5000/δs℃/h,且不得超過200 ℃/h，最小可為50℃/h。c) 升溫時加熱區(qū)內(nèi)最高溫度與最低溫度只差不宜超過65℃。d) 保溫期間應控制加熱區(qū)氣氛，防止焊件表面過度氧化。e)焊件按第一步爐溫出爐后應在靜止空氣中繼續(xù)冷卻 8) 檢測發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷，消除不穩(wěn)定因數(shù)，消除隱患，保證設(shè)備在運行中的可靠性。常用的檢測方法有射線檢測、超聲波檢測以及磁粉檢測。缺陷的評定應嚴格按照國家標準。 循環(huán)氫分液灌球形封頭制造工藝介紹封頭總體生產(chǎn)工藝過程球形封頭成形工序見表21表21 球形封頭成形工序序號工序名稱工序說明1準備原材料檢驗、打砂凈化、超聲波探傷、標志移植、氣割下料、刨削拼板接縫直邊2車預組合并在大型立車上夾緊，車削外圓邊緣坡度；3刨刨床上精加工拼接焊縫坡口；坡口表面100%MT，JB/Ⅰ級合格；4組對拼接組對時在特制的裝有預熱裝置的場地上進行。預熱溫度≥200℃→檢驗，包括焊縫的PT、X光射線探傷以及焊縫及熱影響區(qū)的硬度試驗）； 打磨焊縫與母材齊平。5熱沖壓6檢測、加工測定成形后球殼各部位實測厚度→焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)外表面MT正火+回火（帶焊接試板），試板機械性能試驗、精加工環(huán)向端面7車在立車上加工人孔開孔與人孔法蘭的焊接坡口，檢驗坡口合格8組對、焊接與人孔法蘭鍛件組對→焊條點焊固定（預熱）→預熱（≥200℃）焊接，焊接15加工加工環(huán)向焊接坡口。16組對上封頭與筒體組對焊接 坯料準備材料的選擇：本設(shè)計要求的材料為SA516Cr70(HIC)，該型號為美國標準，跟國內(nèi)的Q345R的性能很接近。根據(jù)2008年9月1日實施的《GB 7132008鍋爐和壓力容器用鋼板》的新分類，16Mng和16MnR、19Mng合并為Q345R。Q345R是普通低合金鋼,是鍋爐壓力容器常用鋼材，交貨狀態(tài)分：熱軋或正火，屬低合金鋼。性能與Q345(16Mn)的（16mm鋼板的屈服強度大于345Mpa）性能相近，抗拉強度為（510640）之間，伸長率大于21%，零度V型沖擊功大于34J。Q345R工藝參考標準GB7132008。牌號表示方法：低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號用屈服強度值“屈”字和壓力容器“容”字的漢語拼音首位字母 表示。例如：Q345R。Q—“屈”漢語拼音首位字母。345—屈服強度值。R：“容”漢語拼音首位字母。規(guī)格：厚度寬度長度：（8—300）（1500—4020）（5000—18800） 主要用途：用鍋爐容器和精密部件制造。材料的進廠入庫檢測 封頭結(jié)構(gòu)材料SA516Cr70(HIC)，按技術(shù)要求符合GB68150—1998及還應滿足Ⅱ1865JT中的有關(guān)要求。鋼板進行硬度檢測，HB≤225質(zhì)證齊全，標記清楚。二次改造通知單的規(guī)定驗收合格后，應按企業(yè)標準入庫存放。材料表面的凈化鋼板的表面凈化是鋼板預處理一個步驟，運用特定的方法或設(shè)備祛除表面的油污、鐵銹、雜質(zhì)、氧化皮等。表面凈化的方法大體分兩類：機械法和化學法?；瘜W法主要有酸洗、堿洗、鹽洗等。機械法主要有砂輪打磨、噴沙、噴丸處理。本鋼板選用噴沙作為表面凈化的處理方式，除去鐵銹和氧化皮。用噴砂法做表面凈化，所得鋼板質(zhì)量好，且效率高，但是，粉塵太大，所以一般都是在密閉的噴砂室里進行操作。需要注意的是，近年來鋼板出廠時，大都會噴一層防護漆，來避免它的腐蝕，防護漆不影響以后的加工和焊接，此時，表面凈化這一工序就可省略。此處采用GYX3M鋼材預處理裝置。利用拋丸機械除銹的先進大型機械設(shè)備，鋼材經(jīng)此處理，并經(jīng)噴保護底漆，烘干處理等工序后，即可保證鋼材在生產(chǎn)和使用過程中不在生銹，有不影響機械加工和焊接質(zhì)量。矯形鋼材在軋制、運輸、裝卸和堆放過程中，由于自重、支承不當或裝卸條件不良及其他原因，可能會產(chǎn)生彎曲、扭曲、翹曲、波浪變形及表面不平等變形。當這些變形超過一定程度時，會給尺寸的度量、劃線、剪裁及其他加工帶來困難，而且會影響到成形后零件的尺寸和幾何形狀的精度，從而又會影響到裝配、焊接和整個產(chǎn)品的質(zhì)量。所以在劃線下料前應予以矯形。鋼材在加工過程中，也會由于受力不均等工藝原因和其他原因而使工件產(chǎn)生變形，為不影響下道工序的加工和確保加工質(zhì)量，也需進行矯形。另外，在裝配一焊接之后，工件也會因焊接等原因，產(chǎn)生某些變形，亦需矯形，此為成品矯形就是使鋼材或工仵在外力作用下產(chǎn)生與原來變形相反的塑性變形，以消除彎曲、扭曲、皺折、不平等現(xiàn)象，從而獲得正確形狀的過程。矯形的實質(zhì)就是將被拉長的纖維縮短或?qū)⒖s短的纖維拉長，以恢復原狀，或是使其他部分的纖維也拉長或縮短，產(chǎn)生與局部纖維相同的變形。從而達到矯形的目的。矯形的方法按操作方法的不同，可分為手工矯形、機械矯形和火焰矯形三種。本設(shè)計采用多輥矯平機進行機械矯形。多輥矯板機矯平鋼板，是使板料通過矯板機的上下兩列輥子之間，在輥子壓力的作用下，受到多次反復彎曲，整個鋼板得到均勻的拉長，使多種原始曲率逐步趨向一致變?yōu)閱我?，并不斷減小，最終得到矯平。本設(shè)計中，鋼材為SA516Cr70(HIC)，板厚為78mm。選用九輥矯正機，其參數(shù)情況見表31 表31 矯正機參數(shù)輥數(shù)輥距（mm)鋼板最小厚度（mm)輥徑 （mm)最大矯正度 （m/s)主電機最大功率（kw)9 250 5 220 180 劃線 劃線是在原材料或經(jīng)初加工坯料上劃出下料線、加工線、各種位置線和檢查線等、劃線工序通常包括對零件的展開計算，號料和打標記等一系列操作。放樣，劃線與號料是決定焊接坯料形狀與尺寸公差的重要工藝，也是焊接過程中主要的質(zhì)量控制點之一。放樣是在制造金屬結(jié)構(gòu)之前，按照設(shè)計圖樣，在放樣平臺上用1：1的比例尺寸，劃出結(jié)構(gòu)或者零件的圖形和平面展開尺寸。號料和劃線采用劃針或者磨尖的石筆、粉線作線。三部分操作內(nèi)容和步驟：放樣，展開、制作樣桿樣板、在鋼材上進行號料。號料尺寸公差是反映鋼板的劃線、號料劃線和號料就是根據(jù)施工圖樣及工藝上的要求，正確地確定一個欲加工零件的配料尺寸和形狀，并用劃線的方法在鋼材上號料，同時標注上必要的加工符號及其他必要內(nèi)容，用以指導以后各道工序的加工。它直接決定著零件的尺寸和幾何形狀的精度，而且對以后的裝配和焊接工序也有很大的影響。總體來看，劃線和號料大致可以分為以下整個劃線工序的最終允許公差，根據(jù)GB/T 90192001，壓力容器公稱直徑標準的規(guī)定，長寬及其他外廓尺寸線為+lmm，超過一米的為L/1000，但不超過3mm。中心線、。正方形或長方形，其對角線LlL2之差2mm。應注意的是，放樣展開最后獲得的尺寸是零件的設(shè)計尺寸或者說是零件加工后應得的尺寸，而樣板是用來號料的，其外部尺寸應該是零件加工前坯料尺寸，這兩者是不一樣的。零件的坯料尺寸是由零件展開尺寸、工藝余量和加工余量三部分組成的。工藝余量是零件加工過程中由于工藝條件和工藝因素的影響而造成的尺寸變化和偏差。在焊接結(jié)構(gòu)制造中，主要是焊接收縮量和成型后的修邊余量。本設(shè)計中，SA516Cr70板厚78mm。 .(參照過程設(shè)備制造與檢測表626）。 。 (參照過程設(shè)備制造與檢測表627)。 加工余量加工余量主要包含切割余量，邊緣加工余量兩項。氣割時會產(chǎn)生一定寬度的割縫，但是當沿外側(cè)切割時可不考慮工藝余量。切割后尚需進行邊緣機械加工，留3 mm的加工余量，號料劃線公差圖見圖31。 圖31 號料劃線公差圖 封頭的展開計算圖32 封頭的截面和展開毛坯劃線前應先確定坯料的尺寸。坯料尺寸由零件展開尺寸和各種加工余量組成。確定零件展開尺寸的方法如下：作圖法，計算法，試驗法，綜合法，球形封頭尺寸示意圖見圖33。本次設(shè)計為半球形球封頭，筒體壁厚90mm，半球形封頭壁厚78mm，直徑為3200mm， 經(jīng)驗法：Do=kDm+2h球形封頭半徑R2 =16002+2882，即R=1626mm中性層直徑Dm=2R+S=21626+78=3330mm, h=0球形封頭，取k= 則Do=3330+0=4729mm展開計算得毛坯的直徑Do=4729mm. 圖33 球形封頭尺寸示意圖展開面積S=2πR2=216261626=號料（放樣）號出封頭坯料的氣割線及檢查線，為了提高封頭的成型質(zhì)量，盡量選擇用一塊鋼板進行沖壓，但由于毛坯的直徑太大，沒有合適的鋼板滿足要求，必須通過兩塊或兩塊以上進行拼接，在合理排料要滿足的要求：（1）充分利用原材料，邊角余料，使材料利用率達到90%以上。（2）零件排料要考慮達到切割方便，可行。（3）認真設(shè)計焊縫位置：，公稱直徑Dg≤2200mm時，拼接焊縫不多于1條。公稱直徑Dg≥2200mm時，拼接焊縫不多于2條。 考慮到熱沖壓時球形封頭減薄量可達12%，則鋼板厚度應選90mm,選擇鋼板規(guī)格：5000180090,4000130090具體排料見圖34：圖34 封頭的排料示意圖切割及邊緣加工按照所劃的切割線從原材料上切割下零件毛坯，該工序稱為切割，常用方法有機械切割（鋸床、圓盤剪板機等），熱切割（氧氣切割、等離子切割等）。邊緣加工：首先，按照劃線切割余量，消除切割時邊緣可能產(chǎn)生的加工硬化、裂紋、熱影響區(qū)及其他切割缺陷；其次，根據(jù)圖樣規(guī)定，加工各種形式，尺寸的坡口，通常加工方法有手工加工，機械加工，熱切割加工。經(jīng)上述一系列工序后，得到一處理后的圓形封頭板坯。四 封頭的具體制造工藝——成型加工冷熱沖壓條件按沖壓前毛坯是否預先加熱分為冷沖和熱沖，其選擇的主要依據(jù)如下。 材料的性能。對于常溫下塑性不好的材料，可以采用冷沖壓；對于塑性較好的材料，可以采用熱沖壓。 根據(jù)材料毛坯的厚度δ和毛坯的直徑Do之比來選擇冷。熱沖壓。 對于碳素鋼，低合金鋼： δ/Do100＜，冷沖壓；δ/Do100≥，熱沖壓； 對于不銹鋼，合金鋼: δ/Do100＜，冷沖壓；δ/Do100≥，熱沖壓； 本次設(shè)計封頭的材料是SA516Cr70(HIC)，該材料性能與國內(nèi)Q345R的材料性能很接近低合金碳鋼壓力容器用鋼。具有良好的塑性。δ/Do100=78/4729100=＞，必須采用熱沖壓。坯板的加熱過程沖壓前，把板坯加熱至始鍛溫度放在壓力機上沖壓，到終鍛溫度時停止沖壓毛坯熱沖壓的加熱溫度的選擇：從降低沖壓力和有利于鋼板變形考慮，加熱溫度可高些，但是溫度過高會使鋼材的晶粒顯著成長，甚至形成過熱組織，是鋼材的塑性和韌性降低，嚴重時會產(chǎn)生過燒組織，毛坯沖壓可能發(fā)生碎裂，因此合理選擇加熱溫度是很有必要的，可按照常用封頭材料的加熱規(guī)范表見表41。表41 加熱規(guī)范封頭熱成形加熱裝爐溫度℃加熱速度℃/H加熱溫度℃均熱后保溫時間冷卻方式≤850≤200950177。2030分鐘出爐沖壓 封頭沖壓時，板坯塑性變形很大，且為厚壁高壓封頭，故用熱沖壓，沖壓前，把板坯加熱至始鍛溫度，放在壓力機上沖壓，到終鍛溫度時停止沖壓，封頭毛坯加工工藝見圖41。 圖41 毛坯加工工藝如曲線 沖壓加工常用的潤滑劑查表潤滑劑選取 石墨粉+水沖壓的過程將封頭毛坯對中放在下模上，然后開動水壓機使活動橫梁空程向下，當壓邊圈與毛坯接觸后，開動壓邊鋼將毛坯的邊緣壓緊。接著上?？粘滔陆?，當與毛坯接觸時，開動主缸使上模向下沖壓，對毛坯進行拉伸，至毛坯完全通過下模后，封頭便沖壓成形。對后開動提升缸和回程缸，將上模和壓邊圈向上提起，與此同時用脫模裝置將包在上模上的封頭脫下，并將封頭從下模支座下取出，沖壓過程即告結(jié)束。沖壓力的計算計算沖壓力時影響因素較多，且沖壓過程是變化的較復雜，目前計算沖壓力常用下面公式：P=CKπ(DoDw)Sσb C壓邊力影響系數(shù)，無壓邊力C=1，有壓邊力C=；K封頭形狀影響系數(shù)，球形封頭K=；Do封頭外徑，mmDw筒節(jié)外徑，mm對于球形封頭，壓邊條件6δ≤DoDm≤45δ，因為47293200=，故應采用壓邊圈，且該封頭材料為復合鋼板，無論其厚度如何，沖壓時都必須采用壓邊圈，以防止復板起皺，故取C=，球形封頭取K=,查表，封頭材料SA51670+316Lmod，厚度78mm,750℃時抗拉強度σb為520MPaP=CKπ (DoDw)Sσb=【4729（3200+782）】78520=封頭的沖壓成型通常是在508000t水壓機或油壓機上進行，此處選擇300t的水壓機。沖壓模具設(shè)計上模（沖頭）(1)上模直徑DsmDsm= Dn（1177。φ）Dn封頭內(nèi)徑；%；Dsm= D