壓力容器的主要制造工藝

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(zhǔn)備、劃線、下料、彎曲、成形、邊緣加工、裝配、焊接、檢驗(yàn)等。

原材料的準(zhǔn)備

鋼材在劃線前，首先要對(duì)鋼材進(jìn)行預(yù)處理。鋼材的預(yù)處理是指對(duì)鋼板、管子和型鋼等材料的凈化處理、矯形和涂保護(hù)底漆。

凈化處理主要是對(duì)鋼板、管子和型鋼在劃線、切割、焊接加工之前和鋼材經(jīng)過(guò)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(duì)鋼材在運(yùn)輸、吊裝或存放過(guò)程中所產(chǎn)生的變形進(jìn)行矯正的過(guò)程。

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

劃線

劃線是壓力容器制造過(guò)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(duì)以后的組對(duì)和焊接工序有著很大的影響。

劃線是在原材料或經(jīng)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?qū)懮希┍匾臉?biāo)志、符號(hào)。劃線工序通常包括對(duì)零件的展開(kāi)、放樣和打標(biāo)記等環(huán)節(jié)。劃線前應(yīng)先確定坯料尺寸。坯料尺寸由零件展開(kāi)尺寸和各種加工余量組成。確定零件展開(kāi)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(kāi)成平面圖形。

2)計(jì)算法：指按展開(kāi)原理或壓（拉）延變形前后面積不變?cè)瓌t推導(dǎo)出計(jì)算公式。

3)試驗(yàn)法：指通過(guò)試驗(yàn)公式?jīng)Q定形狀較復(fù)雜零件的坯料展開(kāi)尺寸，這種方法簡(jiǎn)單、方便。

4)綜合法：指對(duì)過(guò)于復(fù)雜的零件，可對(duì)不同部位分別采用作圖法、計(jì)算法來(lái)確定坯料展開(kāi)尺寸，有時(shí)也可用試驗(yàn)法配合驗(yàn)證。

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

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切割

切割也稱(chēng)下料，是指在劃過(guò)線的原材料上把需要的坯料分離下來(lái)的工序。切割方法有機(jī)械切割和熱切割兩種。

1.機(jī)械切割

機(jī)械切割主要包括剪切、鋸切、銑切和沖切等，其特點(diǎn)是在切割過(guò)程中機(jī)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(yīng)力超過(guò)材料的抗剪強(qiáng)度而達(dá)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(xiàn)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(zhǎng)剪刃進(jìn)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(guò)程沿切削刃長(zhǎng)度同時(shí)進(jìn)行，故剪切力大且沖擊性強(qiáng)，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(guò)程沿切削刃長(zhǎng)度逐步進(jìn)行，故剪切力比平口剪在剪相同厚度的工件時(shí)要小，沖擊性降低，適用于剪切薄而寬的板料。

在設(shè)備制造中，剪切直線形工件多采用龍門(mén)剪床。該剪床使用方便、送料簡(jiǎn)單、剪切速度快、精度高。

(2)鋸切

鋸切屬于切削加工，所用的設(shè)備有砂輪鋸、圓盤(pán)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(jiǎn)稱(chēng)氣割，也稱(chēng)火焰切割。氧氣切割屬于熱切割，切割時(shí)需要一個(gè)預(yù)熱火焰，但只有火焰并不能實(shí)現(xiàn)切割，關(guān)鍵在于還要有高速純氧氣流。

3．等離子切割

等離子是物質(zhì)的一種狀態(tài)，物質(zhì)被全部電離成正、負(fù)離子。等離子切割是利用高溫、高速等離子焰流來(lái)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(jié)通過(guò)環(huán)向焊縫焊接構(gòu)成，筒節(jié)是通過(guò)板材卷圓和縱向焊縫焊接而成。這筒節(jié)的卷圓原理筒節(jié)卷圓也稱(chēng)滾圓或卷板，是筒節(jié)的基本制造方法。滾彎原理是利用卷板機(jī)對(duì)鋼板施以連續(xù)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。

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焊接

焊接是通過(guò)加熱或加壓，或兩者兼用，使焊件達(dá)到原子間結(jié)合并形成永久接頭的工藝過(guò)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(lèi)：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(gòu)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(shù)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(guò)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(wěn)固吸引的距離，這一點(diǎn)與熔焊時(shí)的加熱有本質(zhì)的不同。壓焊包括電阻焊、摩擦焊、超聲波焊、冷壓焊、爆炸焊、擴(kuò)散焊、磁力焊。其特點(diǎn)是焊接變形小、裂紋少、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。

(3)釬焊

將熔點(diǎn)比母材低的釬料加熱至熔化，但加熱溫度低于母材的熔點(diǎn)，用熔化的釬料填充焊縫、潤(rùn)濕母材并與母材相互擴(kuò)散形成一體的焊接方法。釬焊分兩大類(lèi)：硬釬焊和軟釬焊。硬釬焊的加熱溫度大于450℃，抗拉強(qiáng)度大于200MPa，經(jīng)常用銀基、銅基釬料，適于工作應(yīng)力大、環(huán)境溫度高的場(chǎng)合，比如硬質(zhì)合金車(chē)刀、地質(zhì)鉆頭的焊接。軟釬焊的加熱溫度小于450℃，抗拉強(qiáng)度小于70MPa，適于應(yīng)力小、工作溫度低的環(huán)境，比如電路的錫基釬焊。