【正文】 D’sm、=Dsm+(23) mm (5—9） =— mm e上模壁厚δ 當(dāng)水壓機(jī)噸位小于等于400 t時(shí)，δ=30—40 mm，取δ=35 mm 下模（沖環(huán)）其結(jié)構(gòu)及主要設(shè)計(jì)參數(shù) a上下模間隙a 對(duì)封頭成型質(zhì)量有直接影響。若a值過(guò)大，則使沖壓力減小，但易產(chǎn)生鼓包和褶皺，并影響封頭直徑尺寸；若a值過(guò)小，則邊緣部分將產(chǎn)生很大的擠壓力和摩擦力，使沖壓力增大，不僅耗費(fèi)功率，而且可能將封頭嚴(yán)重拉薄。因此，間隙a應(yīng)考慮板厚δ，及附加值z(mì)熱沖壓時(shí)，z=（）δ=70=，球形封頭取較大值。 a=δ+ z=70+= mm （5—10） b下模內(nèi)徑Dxm Dxm= Dsm+2a+ δm （5—11） δm——下模制造公差，取δm=2 mm Dxm=（—）+2 +2=（2942—）mm c下模圓角半徑r 沖壓毛坯通過(guò)下模圓角時(shí)，除受拉應(yīng)力外，還受很大的彎曲應(yīng)力。若圓角太小，毛坯滑入下模拐角很急，彎曲應(yīng)力增加，并使沖壓力增大，毛坯受到嚴(yán)重拉薄和表面產(chǎn)生微裂紋；若圓角太大，則易產(chǎn)生褶皺和鼓包，因此 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，采用壓邊圈時(shí)， r=(23)δ（mm）=270=140 mm （5—12） d下模直邊高度h1 h1=（4070）mm， （5—13） 取h1=50 mm e下?？偢叨萮 h=（100250）mm， （5—14） 取h=200 mm f下模外徑D1 D1= Dxm+（200400）mm （5—15） =（3142—）mm h下模座 外徑D應(yīng)大于毛坯直徑D0，高度 H= h+（60100）mm （5—16） 下口內(nèi)徑D2應(yīng)比與之配套的最大壁厚封頭的下模內(nèi)徑Dxm大（510）mm壓邊圈結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)參數(shù) 主要尺寸如下：內(nèi)徑Dn、= Dxm+（5080）（mm）=（2992—）mm 厚度δ、=70120 mm，取δ=80 mm，外徑D’w、=D（下模座外徑）封頭沖壓及其應(yīng)力分析、典型缺陷分析 l 加氫反應(yīng)器下部半球形封頭采用厚板在100t水壓機(jī)上整體沖壓成形，關(guān)鍵條件是有合適噸位、開(kāi)檔、行程的水壓機(jī)和相應(yīng)的工裝模具，高溫加熱爐以及合理的沖壓工藝。將毛坯對(duì)中放在下模（沖環(huán)）上，然后開(kāi)動(dòng)水壓機(jī)使活動(dòng)橫梁空程向下，當(dāng)壓邊圈與毛坯接觸后，開(kāi)動(dòng)壓邊缸將毛坯的邊緣壓緊，接著上模（沖頭）空程下降，當(dāng)與毛坯接觸時(shí)，開(kāi)動(dòng)主缸使上模向下沖壓，對(duì)毛坯進(jìn)行拉伸，至毛坯完全通過(guò)下模后，封頭便沖壓成形。最后開(kāi)動(dòng)提升缸和回程缸，將上模和壓邊圈向上提起，與此同時(shí)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中取出，沖壓過(guò)程即告結(jié)束。 封頭的沖壓過(guò)程屬于拉延過(guò)程，在沖壓過(guò)程中各部分的應(yīng)力狀態(tài)和變形情況都不同，處于壓邊圈下部分的毛坯邊緣部分，由于封頭的下壓力使其經(jīng)受徑向拉伸應(yīng)力，并向中心流動(dòng)，坯料外直徑減小；邊緣金屬沿切向收縮，產(chǎn)生切向壓縮應(yīng)力，會(huì)使毛坯邊緣喪失穩(wěn)定而產(chǎn)生褶皺；常用壓邊圈將邊緣壓緊，則在板厚方向又產(chǎn)生壓應(yīng)力，即材料承受三向應(yīng)力狀態(tài)。處于下模圓角部分的材料，除受到徑向拉伸應(yīng)力和切向壓縮應(yīng)力外，還受到彎曲而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。在沖頭與下?？障兜牟糠纸饘俨牧?，仍受徑向拉伸應(yīng)力和切向壓縮應(yīng)力，而板厚方向不受力，處于自由狀態(tài)；封頭底部的金屬材料，徑向和切向都受到拉應(yīng)力，有較小的伸長(zhǎng)，所以壁厚略有減薄。l 封頭沖壓時(shí)常出現(xiàn)的缺陷有拉薄、褶皺和鼓包等，其影響因素很多，簡(jiǎn)要分析如下： a拉薄 碳鋼封頭沖壓后，其壁厚會(huì)產(chǎn)生不等程度的變化球形封頭深度大，底部拉伸減薄最多。 b褶皺 沖壓時(shí)板坯周圍的壓縮量最大，其值為△L=∏（DpDm）式中Dp——坯料直徑；Dm——封頭中徑。 封頭越深，毛坯直徑越大，周圍縮短量也越大，周向縮短產(chǎn)生兩個(gè)結(jié)果，一個(gè)是工件周邊區(qū)的厚度和徑向長(zhǎng)度均有所增加，另一個(gè)是過(guò)分的壓應(yīng)變使板料產(chǎn)生失穩(wěn)而褶皺。板熱加熱不均、搬運(yùn)和夾持不當(dāng)造成坯料不平，也會(huì)造成褶皺。c鼓包 產(chǎn)生原因與褶皺類似，但主要影響因素是拼接焊縫余量的大小以及沖壓工藝方面的原因，如加熱不均勻，壓邊力太小或不均勻、封頭與下模間隙太大以及下模圓角太大等。為了防止封頭沖壓時(shí)產(chǎn)生缺陷，必須采用下列措施：板坯加熱均勻；保持適當(dāng)而均勻的壓邊力；選定合適的下模圓角半徑；降低模具（包括壓邊圈）表面的粗糙程度；合理潤(rùn)滑以及在大批量沖壓封頭時(shí)應(yīng)適當(dāng)冷卻模具。封頭邊緣余量的切割及封頭開(kāi)孔封頭邊緣余量的切割 用封頭切割機(jī)來(lái)切割封頭的邊緣余量，工作過(guò)程如下：封頭置于轉(zhuǎn)盤上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；機(jī)架上裝有割槍固定設(shè)備，裝有彈簧使?jié)L輪緊靠在封頭外側(cè)，以控制割嘴與封頭之間間隙不會(huì)隨封頭橢圓變化而影響切割。放置封頭時(shí)，一定要注意放正，讓轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)軸盡量和封頭的回轉(zhuǎn)軸重合，割前應(yīng)按照封頭的規(guī)格、直邊尺寸劃好切割線，并檢查保證割距在整個(gè)圓周上正沖切割線。封頭開(kāi)孔為了連接接管和人孔，在封頭上要開(kāi)孔，這些孔可以先劃好線然后用氣割切出。首先在封頭上找孔中心，劃好中心線并用色漆寫(xiě)上中心線編號(hào)，按圖紙畫(huà)出接管的孔，在中心和圓周上打沖印，然后切出孔，同時(shí)切出焊接坡口。裝接管或人孔、手孔的孔中心位置的允許偏差為177。10 mm。對(duì)直徑在150以下的孔， mm；直徑在150300 mm之間，；直徑在300 mm以上， mm，開(kāi)孔可以用手工氣割或機(jī)械化氣割。裝焊 焊縫坡口的選擇： （1） GB150，JB/T 4709對(duì)坡口表面有如下要求：1) 坡口表面不得有裂紋，分層，夾雜等缺陷。2) 標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值σb﹥540MPa的鋼材及GrMo低合金鋼材，宜采用冷加工方法加工坡口；若經(jīng)火焰切割的坡口表面，應(yīng)進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)，當(dāng)無(wú)法進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)時(shí)，應(yīng)由切割工藝保證坡口質(zhì)量。3) 施焊前應(yīng)清除坡口及母材兩側(cè)表面20mm范圍內(nèi)（以坡口邊緣的距離計(jì)）的氧化物，油污，熔渣及其他有害雜質(zhì)。4) 奧氏體高合金鋼坡口兩側(cè)各100mm范圍內(nèi)應(yīng)刷涂料，以防止粘附焊接飛濺。 (2)由于15CrMoR標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度小于450MPa，應(yīng)經(jīng)火焰切割的坡口表面。 （3）按圖紙要求，需用刨邊機(jī)刨縱、環(huán)縫坡口?？v縫坡口為雙U形坡口，環(huán)縫坡口為UX形坡口。焊接方法：15CrMoR自動(dòng)焊方法是埋弧自動(dòng)焊，電渣焊，CO2氣體保護(hù)焊等。埋弧自動(dòng)焊由于具有熔敷率高，大溶深以及機(jī)械自動(dòng)化操作的優(yōu)點(diǎn)，適合于大型焊接結(jié)構(gòu)的制造，廣泛應(yīng)用，多用于平焊和平角焊位置，電渣焊焊縫及熱影響區(qū)過(guò)熱，晶粒粗化，焊后要進(jìn)行熱處理。焊縫坡口要求見(jiàn)表5—4 表54焊縫坡口要求焊接方法坡口及焊縫尺寸/mm坡口角/176。適用范圍δbPREC=c1H=h1α埋弧自動(dòng)焊40600279101123332939031014鋼板拼焊縫、筒節(jié)縱焊縫95160027910113243384903812手工電弧焊309002136 714202046036895150021367172223280346 結(jié)論：對(duì)于70mm厚的封頭采用埋弧自動(dòng)焊焊接基本金屬為低合金鋼15CrMoR15CrMoR鋼對(duì)接埋弧焊工藝參數(shù) 所要求的焊工資格代號(hào)SAW1G(K)07/09； 焊接方法為埋弧自動(dòng)焊； 焊接姿勢(shì)為平焊； ； 焊接電流：正：700～720，反：750～800； 焊接電壓：3540V； 焊接速度：； 焊接順序：先正焊，在反焊； 焊接材料為15CrMoR鋼(點(diǎn)焊)，焊絲牌號(hào)Cr—Mo鋼，焊劑HJ251. 接管與封頭工藝要求如下：預(yù)熱溫度≥120℃，層間溫度控制在（120250）℃，后熱溫度及時(shí)間（600650）℃2hr回火，坡口加工方法為機(jī)加工坡口，清理焊口：焊前檢查坡口、組裝間隙是否符合要求，定位焊是否牢固，焊縫周圍不得有油污、銹物。清除油銹，清根方法為碳弧氣刨并打磨，焊縫外形要求為焊縫與母材圓滑過(guò)渡，e≤2，并打磨平齊。焊后采用回火熱處理,并進(jìn)行100%UT、RT、MT檢測(cè),分別按JB/Ⅰ級(jí)合格、JB/Ⅱ級(jí)合格、JB/Ⅰ級(jí)合格。（1) 接管與半球形封頭焊接設(shè)計(jì) 1）在壓力容器的設(shè)計(jì)，制造中會(huì)經(jīng)常遇到角接接頭問(wèn)題。根據(jù)角接接頭的重要性和傳遞載荷的大小可把焊接接頭分為主要角接接頭和輔助角接接頭。主要角接接頭以某種方式承受著全部載荷，如果焊縫破壞，所以說(shuō)主要角接接頭必須和其連接的結(jié)構(gòu)具有相同的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)成連續(xù)的全焊透形式。由于焊接接頭的特殊結(jié)構(gòu)，制造時(shí)大多采用單面焊，角接接頭的幾何尺寸較復(fù)雜，位于不連續(xù)部位。焊后難以進(jìn)行射線及超聲波檢測(cè)。在設(shè)計(jì)角接接頭應(yīng)該遵循這樣原則：重要的焊接接頭盡量避免采用角接頭，即使采用也應(yīng)保證其盡量全焊透，對(duì)于疲勞容器或高壓等重要設(shè)備中接管與筒體的連接應(yīng)盡可能的采用交接結(jié)構(gòu)，而且盡量采用雙面焊交接接頭，同時(shí)為了保證焊透，應(yīng)先焊一面，背面清根在焊，而且焊接各層間的夾渣應(yīng)該清凈，如果不能采用雙面焊時(shí)，應(yīng)該采取類似于雙面焊的單面焊。如氬弧焊打底加手工焊蓋面的工藝就滿足要求，對(duì)于需預(yù)熱的鋼種，接管與殼體的焊接應(yīng)選用從設(shè)備外側(cè)施焊的單面焊，要求全焊透時(shí)刻采用帶墊板的結(jié)構(gòu)。 2）工藝要求：采用氬弧焊打底加手工焊，手工焊平焊；焊前預(yù)熱100℃焊條直徑56mm( 板厚與焊條直徑的關(guān)系)；堿性焊條，直流電源3540A；坡口形式角接頭表面應(yīng)該修成圓弧形，與殼體表面形成圓滑過(guò)渡；焊接角度：由于壁厚不相等，所以焊條與管子的角度盡量?。唤庸芘c筒體的焊接采用角接的形式，由于壁厚為70mm,所以角接采用兩個(gè)。下封頭內(nèi)壁堆焊工藝：采用埋弧帶極堆焊，堆焊分二層，第一層作為低合金鋼層的過(guò)渡層，采用309L焊帶。 焊劑可采用國(guó)產(chǎn)的HJ焊帶寬60mm，焊接電流750A，電壓28V，焊速120mm/分。第二層為耐蝕層。焊帶必須采用耐氫腐蝕的材料，采用347焊帶和HJ251焊劑，焊接規(guī)范基本上同第一層，只是焊速可略低一些。第一層基體金屬要在球殼外壁安裝遠(yuǎn)紅外電加熱板，通電預(yù)熱，使球殼溫度到達(dá)≥100℃，第二層不必預(yù)熱。堆焊工藝見(jiàn)表55表55堆焊工藝焊接過(guò)程檢驗(yàn)要求1清理堆焊表面2預(yù)熱120℃3由里向外埋弧自動(dòng)焊帶極堆焊過(guò)渡層注: 鋼帶伸長(zhǎng)30~35㎜、焊劑層厚度25~30㎜、焊道搭接量6~8㎜、過(guò)渡層厚度≥4mm。 外觀,測(cè)厚100%UT (JB/T 47302005 I級(jí))100%PT (JB/T 47302005 I級(jí))4焊條電弧焊堆焊封頭中心部位過(guò)渡層。注：焊道間的重疊搭接不得少于焊道寬度的一半，起弧采用后退法，弧坑要打磨，消應(yīng)力處理。外觀100%PT (JB/T 47302005 I級(jí))5埋弧自動(dòng)焊帶極堆焊+焊條電弧焊堆焊耐蝕層測(cè)量尺寸100%UT (JB/T 47302005 I級(jí))100%PT (JB/T 47302005 I級(jí))測(cè)鐵素體6整體熱處理層次焊接方法焊材牌號(hào)規(guī)格極性電流(A)電壓(V)速度(cm/min)烘烤溫度保溫時(shí)間1SAW 309L60DC＋750177。1028~32110~120HJ25135022SMAW 347+HJ251φ4DC＋110~15024~2612~182002注:預(yù)熱溫度:120℃。層間溫度≤150℃。 焊后熱處理560177。10℃/4h；焊縫長(zhǎng)度/耗用焊條長(zhǎng)度= ~，正火+回火處理焊后檢測(cè)容器上所有的接管、補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體相接的焊縫及拼焊縫，須經(jīng)100%MT 或100%PT JB/T47302005 I級(jí)合格。38 / 38