【文章內(nèi)容簡介】 帶圍板 16MnR 48 8 正火 赤道帶板 16MnR 48 12 正火 對 于球罐的一些標準附件，如開口銷、墊圈等，在選購時，要求購買的數(shù)量要多于圖紙上的規(guī)定數(shù)量，以便互換使用和方便維修。此外，球罐的焊接主要采用焊條電弧焊，所以要求準備足夠的 E5015焊條，并按要求做好焊前準備及處理 。 材料復驗、入庫 無論是球殼用鋼板，外購件以及焊材等必須按圖紙及相關(guān)技術(shù)標準進行原材料的復驗或外購件的進廠檢驗，確保原材料的各項性能指標符合要求后方可使用。 對球殼用鋼板的具體要求如下：鋼板幾何尺寸必須符合計劃要求，每塊球殼板均不得拼接，球殼板的材質(zhì) 為 16MnR（化學成分測 定和力學性能試驗），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)下逐張進行超聲波檢測，按 JB4730－ 94《壓力容器無損檢測》規(guī)定 Ⅲ 級為合格，并須在 19℃ 做 V型缺口試驗，沖擊功不小于 20J。 當材料經(jīng)檢驗合格后，存入倉庫，并做好標記，妥善保管。 鋼材的預處理 鋼材的預處理包括鋼板的矯平和鋼板的表面除銹兩個方面。 鋼板的矯平 鋼板在軋制、運輸、裝卸和堆放過程中，由于自重、支撐不當、或裝卸條件不良 及其他原因，可能會產(chǎn)生彎曲、扭曲、波浪及表面不平等變形。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，而且會影響到成形零件的尺寸和幾何形狀的精度，從而影響到裝配、焊接和整個產(chǎn)品的質(zhì)量 [5]。所以，劃線、下料前必須進行鋼板的矯平。 由于 400m3球罐制造所用鋼板厚度較厚，所以選用 42009 輥式中厚板矯平機進行矯平。其矯平 原理如圖 3 所示 ，使板料通過矯平機上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，整個鋼板得到均勻地伸長，使多重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。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到矯平目的。 360340320 圖 3 42009 輥式中厚板矯平機 原理圖 鋼板的表面除銹 鋼板的表面除銹采用噴丸的方法。噴丸是 用高速噴出的壓縮空氣流帶出來的高速運動砂粒沖擊工件表面，打落鐵銹，使金屬表面形成均勻而較光潔的表面，并進一步釋放在鋼板中的殘余應力。鋼材經(jīng)此清理，并經(jīng)噴 涂保護底漆，烘干處理等工序后，既可保護鋼材在生產(chǎn)或使用過程中不再生銹，又不影響機械加工和焊接質(zhì)量。 沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） No 7 鋼板表面除銹選用 GYX－ 3M 型鋼材預處理裝置。 其技術(shù)特性參數(shù)見表 6。 該裝置進行鋼材預處理的具體工藝過程為：電磁吊上料 → 輥道輸送 → 預熱（ 40～ 50℃ ） → 噴丸除銹 → 清理丸料 → 自動噴漆 → 烘干（ 60～ 70℃ ） → 軌道輸送出料。 表 6 GYX3M 型鋼材預處理裝置技術(shù)數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 鋼板 預處理規(guī)格 /mm 寬 1000～ 3000，厚 6～ 600，長 2400～ 12021 軌道最大載荷 2t/m 焊件輸送速度 v/ v=～ 4，無級調(diào)速 年處理量 /t 20210～ 40000 除銹等級 SISO5 5900Sa2 1/2（ A,B） 涂膜等級 /μm 15～ 25 4 球殼板的成形工藝 球殼板的排板 為了便于球殼板制造過程中的檢驗和以后組裝的方便，須根據(jù)設(shè)計圖紙繪制球殼板的排板圖，并計算出各類球殼板的立體幾何尺寸（見圖 4） ，每塊球殼板的材質(zhì)、爐批號、鋼板編號及帶號都應分別記錄在各自的工藝卡上。 (a) (b) 沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（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，應逐張核對鋼板的爐批號及編號，然后將其標記移植到球殼板的指定位置，并經(jīng)檢查人員檢查確認無誤后方可下料，同時將檢查結(jié)果準確記錄在工藝卡上。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)時間、作業(yè)人員、施工過程中的自檢、互檢、專檢的確認以及施工過程中停止點的見證檢驗等。 樣板的制作 根據(jù)設(shè)計圖紙排板圖中球殼板的幾何尺寸（圖 4）， 對不同尺寸的球殼板分別制作劃線樣板，該樣板 主要用 于 球殼板的檢查和球殼板的二次劃線號料 。所以要求劃線樣板的幾何尺寸和曲率精度一定要符合設(shè)計圖紙的要求。劃線樣板采用 厚的鍍鋅薄鋼板制作， 要求有一定的 強度，不易變形。圖 5為赤道帶劃線樣板示意圖。其它帶板與其做法相似，只是形狀、尺寸不同。 把手鉚釘 圖 5 赤道帶 劃線樣板示意圖 圖 6 內(nèi)卡樣板示意圖 此外，每類球殼板還應各做一套內(nèi)卡樣板，用于檢查球殼板的曲率精度。內(nèi)卡樣板采用 厚的鍍鋅薄鋼板制作，要求有一定的 強度，不易變形，易攜帶。內(nèi)卡樣板示意圖見圖 6。 一次號料 因為球殼為雙曲面，是不可能在平面上精確展開的，所以球殼板一次精確下料困難很大，只能先近似展開，即下荒料，在壓制成形后再進行二次切割 [5]。 一次號料時，將所制作的劃線樣板放在用于制作球殼板的坯料上 ，在樣板輪廓線的基礎(chǔ)上，再向外四周分別擴展 150mm,打上下料線。號料 要求沿凈尺寸向四周內(nèi)打檢查線，距凈尺線距離 50mm（見圖7）。 沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） No 9 基準中心線凈尺線檢查線 圖 7 檢查線位置示意圖 一次下料 利用小車式直線氣割機（半自動切割機）按照鋼板毛坯上的下料線進行切割，若條件允許，且所切球殼板尺寸對稱，可采用兩臺半自動切割機分別沿球殼板兩側(cè)同時切割。一次下料前必須經(jīng)自檢、互檢、專檢三方確認后才能進行施工，并備有記錄。 球殼板的壓形 將 一次切割后 的球殼板用 2021 噸油壓機進行壓形， 2021 噸油壓機的技術(shù)參數(shù)見表 7。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，應緩慢壓至所規(guī)定的曲率嚴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。當球殼板弦長在 2021mm以上時，檢查樣板弦長不得小于 2021mm，當球殼板弦長小于 2021mm 時，檢查樣板的弦長不得小于球殼板的弦長。樣板與球殼板的間隙不得大于 3mm（見圖 9），球殼板成形后的實測厚 度不得小于 。 表 7 2021噸油壓機技術(shù)參數(shù) 液壓系統(tǒng)最高工作壓力 快速下行速度 100mm/s 公稱壓力 2021 噸 加壓下行速度 2～ 3mm/s 系統(tǒng)調(diào)定工作壓力 25MPa 提升速度 80mm/s 圖 8 局部成形法示意圖 樣板弦長 樣板 樣板樣板弦長 圖 9 球殼板曲率允許偏差 二次號料 經(jīng)壓制合格后的球殼板下胎后，對其進行二次號料。二次號料時將劃線樣板放 在已成形的球殼板上， 沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） No 10 根據(jù)球殼板的具體形狀和技術(shù)要求找出基準點和基準線，然后，再按照劃線樣板的輪廓線和球殼板的基準線劃出其他必要的加工線，以保證劃線準確性。 此外，部分球殼板需要進行鉆孔，為確定其準確位置和保證其正確的孔形，須在此時進行人孔的劃線號料。 二次下料 二次號料的球殼板經(jīng)自檢、互檢、專檢合格后方可下料切割，并且 球殼板的二次切割須在特制的胎具上進行。此時凈尺時，同時將坡口按圖示要求開好（圖 10）。坡口可采用半自動氣割機配專用靠模進行切割， 切割時，要求割炬運動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。坡口加工后必須仔細檢查其面質(zhì)量和曲率。坡口表面應符合下面的要求：坡口表面應平滑，全部進行打磨加工，加工后的坡口表面粗糙度 Ra≤25μm，平面度 ≤；坡口表面熔渣和氧化皮須清楚干凈，并進行 100%的滲透探傷檢測，不得有裂紋、夾渣和分層等缺陷，按 JB4730 中的規(guī)定進行，合格級別不能低于 Ⅱ 級。此外，球殼板周邊 100mm 范圍內(nèi)按 JB47309 規(guī)定進行 100%的磁粉和超聲檢測，磁粉檢測的缺陷累計長度按 Ⅱ 級驗收，超聲檢測按 Ⅲ 級驗收，檢測合格后的焊接坡口表面及其內(nèi)、外邊緣 50mm的 范圍內(nèi)，應立即涂上專用于焊接坡口的可焊性防銹涂料，焊接時不必除去。 圖 10 球殼板的對接坡口 球殼板的檢查 將加工成形的球殼板用樣板檢查，對不合格的部位進行修整。球殼板的幾何尺寸允許偏差見圖 11。具體要求如下： 長度方向弦長允許偏差不大于 177。，寬度方向弦長允許偏差不大于 177。2mm，對角線弦長允許偏差不大于 177。3mm，兩條對角線應在同一平面上，用兩直線對角測量時，兩直線的垂直距離偏差不得大于 5mm。 沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） No 11 B 1 177。 2L177。B 1 /2L177。L /2B 2 177。 2D 177。 3D 177。 3B 2 177。 2B 1 177。 2B 1 / 2L177。L177。B 3 /2B 3 177。 2D 177。 3D 177。 3B 1 177。 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、切割造成的球殼板回彈，必須進行球殼板的修形，用加填板的方法進行修整，直到滿足設(shè)計圖紙及施工規(guī)范的要求。當球殼板成形后的塑性變形超過 3%時，應按焊后熱處理規(guī)范進行熱處理。變形量按下式計算： )1(65%0RRR t tt ??）變形量（ （ 41） 式中： t——板厚（ mm）； Rt——最終加工半徑（ mm）； R0—— 加工前半徑（ mm），平板時為無限大。 半成品及成品的中間檢驗 按照設(shè)計圖紙及施工規(guī)范的要求，對壓制成形的球殼板逐項進行檢查，并做好記錄，出半成品。同時，球罐相關(guān)的一些零部件，如：接管，支柱等應該制作完成，并按設(shè)計要求進行半成品或成品的檢驗，以便進行下一步的組裝。 5 球罐 的 組裝 工藝 零部件的組焊 人孔、接管與極板的組焊 上下兩個極帶中間板，在壓制成形并經(jīng)檢查合格后，對其進行開孔。極板開孔時，按管口方位圖、位置尺寸劃好中心點，并劃好對準球心的中心軸線。根據(jù)人孔、接管接頭的實際尺寸，劃出 開孔尺寸線，并做好標記。 為保證孔的精度，采用仿形靠模氣割的方法。氣割開孔前，應在切割線內(nèi)鉆一個 φ8mm 的工藝孔作為氣割起始點。坡口表面及邊緣 100mm 范圍內(nèi)的檢測要求與球殼板的要求相同（祥見 二次下料）。坡口如圖 12 所示。 沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） No 12 (a) (b) 圖 12 零部件 組焊時的坡口 (a) 球殼板與人孔凸緣的對接坡口 (b) 球殼板與接管的焊接坡口 人孔、接管與極板組對時，人孔、接管的開孔位置偏差不大于 4mm，人孔、接管外伸長度允許偏差不大于 4mm，人孔、接管與極板組對錯邊量不大于 2mm，人孔、接管的中心線應對準中心軸線，法蘭面應平行與球體赤道軸線，加強圈應與極板緊密貼合。 將組裝好人孔、接管的極板，放在胎架上夾緊，加熱到預熱溫度后開始焊接。焊機選用 ZXG 400型弧焊整流器，焊接工藝參數(shù)見表 8。焊接時由 A、 B、 C、 D 4 名焊工同時對稱施焊，焊接方向如 圖 13所示，采用多層多道焊。由于焊道始、終端的硬化容易導致缺陷產(chǎn)生，故不宜集中在一起，而應錯開，見圖 14。為了防止裂紋，應連續(xù)施焊至最后一層。 表 8 人孔、接管與極板組焊時的焊接工藝參數(shù) 焊條 焊條直徑∕ mm 焊接電流∕ A 焊接速度 (cm/min) 預熱溫度∕ ℃ 層間溫度∕℃ E50