【正文】 球罐的生產(chǎn)工藝流程與其它焊接產(chǎn)品的工藝流程大致相同，主要包括：生產(chǎn)前的準(zhǔn)備，金屬材料的加工，裝配與焊接以及焊后的成品加工四大部分[5]。400m3球罐生產(chǎn)工藝流程見圖2。球殼板的備料除外形尺寸必須準(zhǔn)確無誤外，同時(shí)要求各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)必須寫清楚，以便購料。球殼板毛坯規(guī)格見表5。此外，球罐的焊接主要采用焊條電弧焊，所以要求準(zhǔn)備足夠的E5015焊條，并按要求做好焊前準(zhǔn)備及處理。對(duì)球殼用鋼板的具體要求如下：鋼板幾何尺寸必須符合計(jì)劃要求，每塊球殼板均不得拼接，球殼板的材質(zhì)為16MnR（化學(xué)成分測(cè)定和力學(xué)性能試驗(yàn)），并要求在正火狀態(tài)下供貨，厚度保證48mm，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(jìn)行超聲波檢測(cè)，按JB4730－94《壓力容器無損檢測(cè)》規(guī)定Ⅲ級(jí)為合格，并須在19℃做V型缺口試驗(yàn)，沖擊功不小于20J。 鋼材的預(yù)處理鋼材的預(yù)處理包括鋼板的矯平和鋼板的表面除銹兩個(gè)方面。當(dāng)這些變形超過一定程度時(shí)，會(huì)給尺寸的度量、劃線、剪裁及其他加工帶來困難，而且會(huì)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(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量[5]。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(jī)進(jìn)行矯平。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(dá)到矯平目的。噴丸是用高速噴出的壓縮空氣流帶出來的高速運(yùn)動(dòng)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(jìn)一步釋放在鋼板中的殘余應(yīng)力。鋼板表面除銹選用GYX－3M型鋼材預(yù)處理裝置。該裝置進(jìn)行鋼材預(yù)處理的具體工藝過程為：電磁吊上料→輥道輸送→預(yù)熱（40～50℃）→噴丸除銹→清理丸料→自動(dòng)噴漆→烘干（60～70℃）→軌道輸送出料。 (a) (b)(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(yīng)逐張核對(duì)鋼板的爐批號(hào)及編號(hào)，然后將其標(biāo)記移植到球殼板的指定位置，并經(jīng)檢查人員檢查確認(rèn)無誤后方可下料，同時(shí)將檢查結(jié)果準(zhǔn)確記錄在工藝卡上。 樣板的制作根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙排板圖中球殼板的幾何尺寸（圖4），對(duì)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(hào)料。要求有一定的強(qiáng)度，不易變形。其它帶板與其做法相似，只是形狀、尺寸不同。要求有一定的強(qiáng)度，不易變形，易攜帶。 一次號(hào)料因?yàn)榍驓殡p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(jìn)行二次切割[5]。號(hào)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）。一次下料前必須經(jīng)自檢、互檢、專檢三方確認(rèn)后才能進(jìn)行施工，并備有記錄。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(dòng)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(yīng)緩慢壓至所規(guī)定的曲率嚴(yán)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。樣板與球殼板的間隙不得大于3mm（見圖9）。二次號(hào)料時(shí)將劃線樣板放在已成形的球殼板上，根據(jù)球殼板的具體形狀和技術(shù)要求找出基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)線，然后，再按照劃線樣板的輪廓線和球殼板的基準(zhǔn)線劃出其他必要的加工線，以保證劃線準(zhǔn)確性。 二次下料二次號(hào)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(jìn)行。坡口可采用半自動(dòng)氣割機(jī)配專用靠模進(jìn)行切割，切割時(shí)，要求割炬運(yùn)動(dòng)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。坡口表面應(yīng)符合下面的要求：坡口表面應(yīng)平滑，全部進(jìn)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(jìn)行100%的滲透探傷檢測(cè)，不得有裂紋、夾渣和分層等缺陷，按JB4730中的規(guī)定進(jìn)行，合格級(jí)別不能低于Ⅱ級(jí)。圖10 球殼板的對(duì)接坡口 球殼板的檢查 將加工成形的球殼板用樣板檢查，對(duì)不合格的部位進(jìn)行修整。具體要求如下：長(zhǎng)度方向弦長(zhǎng)允許偏差不大于177。2mm，對(duì)角線弦長(zhǎng)允許偏差不大于177。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(yùn)、切割造成的球殼板回彈，必須進(jìn)行球殼板的修形，用加填板的方法進(jìn)行修整，直到滿足設(shè)計(jì)圖紙及施工規(guī)范的要求。變形量按下式計(jì)算： （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(shí)為無限大。同時(shí)，球罐相關(guān)的一些零部件，如：接管，支柱等應(yīng)該制作完成，并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行半成品或成品的檢驗(yàn)，以便進(jìn)行下一步的組裝。極板開孔時(shí)，按管口方位圖、位置尺寸劃好中心點(diǎn)，并劃好對(duì)準(zhǔn)球心的中心軸線。為保證孔的精度，采用仿形靠模氣割的方法。坡口表面及邊緣100mm范圍內(nèi)的檢測(cè)要求與球殼板的要求相同（ 二次下料）。 (a) (b) 圖12 零部件組焊時(shí)的坡口(a) 球殼板與人孔凸緣的對(duì)接坡口 (b) 球殼板與接管的焊接坡口人孔、接管與極板組對(duì)時(shí)，人孔、接管的開孔位置偏差不大于4mm，人孔、接管外伸長(zhǎng)度允許偏差不大于4mm，人孔、接管與極板組對(duì)錯(cuò)邊量不大于2mm，人孔、接管的中心線應(yīng)對(duì)準(zhǔn)中心軸線，法蘭面應(yīng)平行與球體赤道軸線，加強(qiáng)圈應(yīng)與極板緊密貼合。焊機(jī)選用ZXG 400型弧焊整流器，焊接工藝參數(shù)見表8。由于焊道始、終端的硬化容易導(dǎo)致缺陷產(chǎn)生，故不宜集中在一起，而應(yīng)錯(cuò)開，見圖14。表8 人孔、接管與極板組焊時(shí)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(yù)熱溫度∕℃層間溫度∕℃E5015直流反接160～180～120～140≮120焊接時(shí)，先焊大坡口面的焊縫，注意控制層間溫度，避免產(chǎn)生夾渣和咬肉缺陷。焊后立即進(jìn)行消氫處理，后熱200～250℃，～1h，然后緩冷。圖13 嵌入式人孔的焊接圖14 焊道始、終端的錯(cuò)開將赤道板置于專用胎架上，并劃好裝配中心線，見圖15。上段支柱與赤道板相貫的弧形面應(yīng)保證切割精度，裝配間隙不大于1mm。上段支柱與下段支柱在現(xiàn)場(chǎng)的接口端面應(yīng)平行球罐的赤道軸線。組對(duì)后由數(shù)名焊工同時(shí)對(duì)稱施焊，焊接時(shí)采用焊條電弧焊，焊機(jī)選用ZXG 400型弧焊整流器，焊接工藝參數(shù)見表9，焊接順序如圖16所示。2mm，上段支柱離開球殼板表面的距離允許偏差177。圖16 上段支柱與赤道板焊接在零部件組焊完畢后，安排球殼板及零部件的包裝出廠。每塊球殼板上的鋼號(hào)、爐批號(hào)、球罐號(hào)標(biāo)記，應(yīng)醒目地框出。球殼板發(fā)運(yùn)應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)的托架包裝，球殼板的凸面朝上，各板間墊以柔性材料。拉桿、下段支柱等桿件宜集束包扎。工廠提交現(xiàn)場(chǎng)組裝單位的焊接工藝評(píng)定試板和產(chǎn)品焊接試板宜裝箱運(yùn)輸，試板上打上鋼印標(biāo)記。球罐安裝前，應(yīng)對(duì)球罐零部件進(jìn)行下列復(fù)驗(yàn)：① 零部件的數(shù)量、編號(hào)及標(biāo)志；②球殼板的曲率、幾何尺寸，球殼板和坡口的表面質(zhì)量；③球殼板超聲波抽檢，極帶中間板和極帶側(cè)板各1塊，極帶圍板2塊，赤道帶板2塊。若仍有超標(biāo)缺陷，則應(yīng)100%檢驗(yàn)。檢查基礎(chǔ)的標(biāo)高基準(zhǔn)線、縱橫中心線，沉降觀測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)等是否符合標(biāo)準(zhǔn)。按設(shè)計(jì)圖紙用鋼卷尺、鋼直尺、水準(zhǔn)儀等測(cè)量基礎(chǔ)各部位尺寸，見圖17，允許偏差不得超過表10的規(guī)定。5mm基礎(chǔ)方位1176。2mm地腳螺栓預(yù)留孔中心與基礎(chǔ)中心圓的間距sb177。放置墊鐵部位的基礎(chǔ)面應(yīng)鏟削平整，其水平度允許偏差2mm/m。斜墊鐵應(yīng)成對(duì)使用，墊鐵應(yīng)伸進(jìn)支柱管壁位置內(nèi)10～15mm，露出支柱底板外10～20mm。2mm。施工現(xiàn)場(chǎng)的電源、水源、預(yù)熱和后熱用的氣源、道路等應(yīng)滿足施工要求。所用的電焊機(jī)、焊條烘箱、空壓機(jī)、起重機(jī)、工裝夾具等必須性能良好，數(shù)量能滿足施工需要。小方塊均焊在球殼板外側(cè)，焊接位置距球殼板邊緣150mm，其相互間距按各帶焊縫長(zhǎng)度和球殼板厚度而定，在500～1500mm范圍內(nèi)。工裝夾具須焊接牢固，且四周焊滿。圖18 工裝夾具示意圖(a) 龍門夾具；(b) 小方塊；(c) 馬蹄形夾板；(d) 定位塊將下段支柱與已焊接在赤道板上的上段支柱在平臺(tái)上進(jìn)行拼接，按圖19所示。要求上段支柱與下段支柱的中心偏差不大于177。支柱與底板組焊后應(yīng)垂直，其垂直度偏差不大于2mm。圖19 上段支柱與下段支柱組對(duì)表11 上段支柱與下段支柱的焊接工藝參數(shù)焊條焊條直徑∕mm焊接電流∕A焊接速度(cm/min)線能量(kj/cm)E4303直流160～170～23～30圖20 赤道帶吊裝總順序吊裝順序見圖20。然后用同樣方法吊裝第2塊帶支柱的赤道板，用纜繩臨時(shí)固定，調(diào)整好垂直度后擰緊地腳螺栓。其余各塊赤道板依次吊裝，直至完成赤道帶的組裝。調(diào)整方法可用支柱底板的墊鐵或定位塊上的螺絲。測(cè)量赤道截面內(nèi)徑時(shí)，必須測(cè)量所有赤道板的數(shù)值，以便從中獲得內(nèi)徑的最大值和最小值。利用龍門夾具、斜楔調(diào)節(jié)對(duì)口間隙、錯(cuò)邊量和棱角，使其滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，見圖22。按圖23所示順序?qū)ΨQ安裝。下極帶的圍板用吊機(jī)從赤道帶上口吊入安裝，利用中心桅桿、鋼絲繩、手拉葫蘆穩(wěn)定每一塊下極帶的圍板（圖24）。吊裝閉合后，調(diào)整縱縫和環(huán)縫的間隙、錯(cuò)邊量、棱角和下口圓度，允許偏差見表12。上極帶圍板用吊機(jī)安裝，利用中心桅桿上的吊桿及手拉葫蘆、鋼絲繩穩(wěn)定，每隔一塊上極帶圍板用一根吊桿。吊裝閉合后，調(diào)整縱縫和環(huán)縫的間隙、錯(cuò)邊量、棱角和上口圓度，允許偏差見表12。圖24 下極帶圍板吊裝 圖25 下極帶中間板吊裝按圖紙方位用吊機(jī)將焊有人孔、接管的下極帶中間板從上極帶圍板上口吊入，注意對(duì)準(zhǔn)中心線方位（圖25），然后吊裝左、右側(cè)板就位。接著調(diào)節(jié)縱縫、環(huán)縫的間隙，錯(cuò)邊量和棱角，其允許偏差見表12。按圖紙方位用吊機(jī)將焊有人孔、接管的上極帶中間板從上極帶圍板上口吊入，注意對(duì)準(zhǔn)中心線方位，然后吊裝左、右側(cè)板就位。接著調(diào)節(jié)縱縫、環(huán)縫的間隙，錯(cuò)邊量和棱角，其允許偏差見表12。其錯(cuò)邊、間隙、棱角、內(nèi)徑差、支柱垂直度和赤道水平度，均應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。表12 焊前組裝檢驗(yàn)表項(xiàng)目執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)允許偏差檢驗(yàn)用具對(duì)口間隙GB12337按圖樣規(guī)定間隙尺對(duì)口錯(cuò)邊量GB12337≤3mm深度游標(biāo)卡尺棱角GB12337≤7mm（含錯(cuò)邊量）R樣板和深度游標(biāo)卡尺赤道水平度工藝控制相鄰赤道板＜177。焊前組裝檢驗(yàn)按表12的規(guī)定。表13 焊后幾何尺寸檢驗(yàn)項(xiàng)目執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)允許偏差檢驗(yàn)用具棱角GB12337≤10mm（含錯(cuò)邊量）R樣板和深度游標(biāo)卡尺赤道截面內(nèi)徑差GB12337＜46mm鋼卷尺兩板間凈距與設(shè)計(jì)內(nèi)徑差GB12337＜46mm鋼卷尺支柱垂直度GB12337≤2mm線錘、鋼尺注：棱角沿對(duì)接焊縫每500mm測(cè)量1點(diǎn)。棚的頂部開有排煙、通風(fēng)窗口。6 球罐的焊接工藝 施焊環(huán)境當(dāng)施焊環(huán)境出現(xiàn)下列任一情況，且無有效防護(hù)措施時(shí)，嚴(yán)禁施焊。尤須指出，焊接環(huán)境溫度和相對(duì)濕度在距球罐表面500～1000mm處測(cè)得。對(duì)停止焊接工作6個(gè)月以上的焊工，在參加施焊前，應(yīng)對(duì)其重新進(jìn)行技能考試。根據(jù)產(chǎn)品施焊記錄中的焊工姓名和鋼印，每月統(tǒng)計(jì)一次，以證實(shí)其資格的連續(xù)性。然后做出有效的焊接工藝評(píng)定報(bào)告。烘干后的焊條應(yīng)保存在100～150℃的恒溫箱中，藥皮應(yīng)無脫落和明顯裂紋。