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【材料課堂】壓力容器的主要制造工藝

作者: 來源: 日期:2022/3/13 11:22:30 人氣:1686

壓力容器的主要制造工藝


制造工藝

壓力容器的制造工藝包括原材料的準備、劃線、下料、彎曲、成形、邊緣加工、裝配、焊接、檢驗等。

 

原材料的準備

鋼材在劃線前,首先要對鋼材進行預處理。鋼材的預處理是指對鋼板、管子和型鋼等材料的凈化處理、矯形和涂保護底漆。

凈化處理主要是對鋼板、管子和型鋼在劃線、切割、焊接加工之前和鋼材經過切割、坡口加工、成形、焊接之后清除其表面的銹跡、氧化皮、油污和焊渣等。

矯形是對鋼材在運輸、吊裝或存放過程中所產生的變形進行矯正的過程。

涂保護漆主要是為提高鋼材的耐蝕性、防止氧化、延長零部件及裝備的壽命,在表面涂上一層保護涂料。

 

劃 線

劃線是壓力容器制造過程的第一道工序,它直接決定了零件成形后的尺寸精度和幾何形狀精度,對以后的組對和焊接工序有著很大的影響。

劃線是在原材料或經初加工的坯料上劃出下料線、加工線、各種位置線和檢查線等,并打上(或寫上)必要的標志、符號。

劃線工序通常包括對零件的展開、放樣和打標記等環節。劃線前應先確定坯料尺寸。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主要有以下幾種:

1)作圖法:指用幾何制圖法將零件展開成平面圖形。

2)計算法:指按展開原理或壓(拉)延變形前后面積不變原則推導出計算公式。

3)試驗法:指通過試驗公式決定形狀較復雜零件的坯料展開尺寸,這種方法簡單、方便。

4)綜合法:指對過于復雜的零件,可對不同部位分別采用作圖法、計算法來確定坯料展開尺寸,有時也可用試驗法配合驗證。

制造容器的零件可分為兩類:可展開零件和不可展開零件,如圓形筒體和橢圓形封頭就分別屬于可展開與不可展開零件。

 

切 割

切割也稱下料,是指在劃過線的原材料上把需要的坯料分離下來的工序。切割方法有機械切割和熱切割兩種。

1、機械切割

機械切割主要包括剪切、鋸切、銑切和沖切等,其特點是在切割過程中機械力起主要作用。

(1)剪切

剪切是將剪刀壓入工件中,使剪切應力超過材料的抗剪強度而達到剪斷的目的。這種方法效率高、切口精度高,只要材料硬度和尺寸合適均可采用,但距切口附近2-3mm的金屬有明顯硬化現象。按被剪切的平面形狀,可分為直線剪切和曲線剪切。

1)直線剪切

利用直線形長剪刃進行剪切的剪床有兩種,分別為平口剪床和斜口剪床。

平口剪中,兩直線切削刃平行,剪切過程沿切削刃長度同時進行,故剪切力大且沖擊性強,適用于剪切厚而窄的條料。

斜口剪中,兩直線切削刃斜交成一定角度,剪切過程沿切削刃長度逐步進行,故剪切力比平口剪在剪相同厚度的工件時要小,沖擊性降低,適用于剪切薄而寬的板料。

在設備制造中,剪切直線形工件多采用龍門剪床。該剪床使用方便、送料簡單、剪切速度快、精度高。

(2)鋸切

鋸切屬于切削加工,所用的設備有砂輪鋸、圓盤鋸等。鋸切一般多用于管件和型材的切割。

2、氧氣切割

氧氣切割簡稱氣割,也稱火焰切割。氧氣切割屬于熱切割,切割時需要一個預熱火焰,但只有火焰并不能實現切割,關鍵在于還要有高速純氧氣流。

3、等離子切割

等離子是物質的一種狀態,物質被全部電離成正、負離子。等離子切割是利用高溫、高速等離子焰流來熔斷材料以形成切口,它屬于熱切割中的高溫熔化切斷。它不受物性限制,可切割金屬也可切割非金屬,但主要用于切割不銹鋼、鋁、銅、鎳及其合金。

 

成 形

筒體的成形

筒體是由若干筒節通過環向焊縫焊接構成,筒節是通過板材卷圓和縱向焊縫焊接而成。這筒節的卷圓原理筒節卷圓也稱滾圓或卷板,是筒節的基本制造方法。滾彎原理是利用卷板機對鋼板施以連續均勻的塑性彎曲以獲得圓柱面。

封頭的成形

封頭成形的方法主要有沖壓法、旋壓法和爆炸成形法三種。目前常用的方法是沖壓法和旋壓法。

 

焊 接

焊接是通過加熱或加壓,或兩者兼用,使焊件達到原子間結合并形成永久接頭的工藝過程。世界每年鋼材消耗量的50%都有焊接工序的參與。

焊接可分為三大類:熔焊、壓焊和釬焊。

(1)熔焊

將要焊接的工件局部加熱至熔化,冷凝后形成焊縫而使構件連接在一起的加工方法。包括電弧焊、氣焊、電渣焊、電子束焊、激光焊等。熔焊是廣泛采用的焊接方法,大多數的低碳鋼、合金鋼都采用熔焊方法焊接。特種熔焊還可以焊接陶瓷、玻璃等非金屬。

(2)壓焊

焊接過程中必須要施加壓力,可能加熱也可能不加熱才能完成的焊接。其加熱的主要目的是為使金屬軟化,靠施加壓力使金屬塑變,讓原子接近到相互穩固吸引的距離,這一點與熔焊時的加熱有本質的不同。壓焊包括電阻焊、摩擦焊、超聲波焊、冷壓焊、爆炸焊、擴散焊、磁力焊。其特點是焊接變形小、裂紋少、易實現自動化等。

(3)釬焊

將熔點比母材低的釬料加熱至熔化,但加熱溫度低于母材的熔點,用熔化的釬料填充焊縫、潤濕母材并與母材相互擴散形成一體的焊接方法。釬焊分兩大類:硬釬焊和軟釬焊。硬釬焊的加熱溫度大于450℃,抗拉強度大于200MPa,經常用銀基、銅基釬料,適于工作應力大、環境溫度高的場合,比如硬質合金車刀、地質鉆頭的焊接。軟釬焊的加熱溫度小于450℃,抗拉強度小于70MPa,適于應力小、工作溫度低的環境,比如電路的錫基釬焊。









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