现代过程装备制造技术-6受压壳体制造的准备

1、6 受压壳体制造的准备SIT6.1 钢材的预处理钢材的预处理6.2 划线划线SIT6.1 钢材的预处理钢材的预处理6.1.1 净化处理净化处理6.1.2 矫形矫形v 钢材的预处理钢材的预处理 是指对钢板、管子和型钢等材料的净化处理、矫形和净化处理、矫形和涂保护底漆涂保护底漆。v 净化处理对象净化处理对象 划线、切割、焊接加工之前的钢板、管子和型钢；钢材经过切割、坡口加工、成形、焊接之后清除其表面清除其表面的锈、氧化皮、油污和熔渣的锈、氧化皮、油污和熔渣等。SIT6.1.1 净化处理净化处理v作用：作用：v试验证明，除锈质量好坏直接影响着钢材的腐蚀速度。v对焊接接头处尤其是坡口处进行净化处理，清

2、除锈、氧化物、油污等，可以保证焊接质量。v可以提高下道工序的配合质量。SIT6.1.1 净化处理净化处理v方法方法v手工净化手工净化 钢刷、刮刀、砂纸等，主要用于焊口的局部净化。v机械净化机械净化 电动钢刷、电动砂轮等（适用于小面积或局部） 喷砂机、抛丸机等（适用于大面积的钢板、设备）化学净化法化学净化法SIT6.1.1 净化处理净化处理v喷砂法喷砂法：主要用于型材（如钢板）和设备大表面的净主要用于型材（如钢板）和设备大表面的净化处理，效率较高但粉尘大，对人体有害，应在封闭化处理，效率较高但粉尘大，对人体有害，应在封闭的喷砂室内进行。的喷砂室内进行。SIT6.1.1 净化处理净化处理v抛丸法抛

3、丸法：（压缩空气抛丸法或离心法）：（压缩空气抛丸法或离心法） 主要特点是改善了劳动条件，易实现主要特点是改善了劳动条件，易实现自动化自动化，被处理，被处理材料表面质量控制方便。材料表面质量控制方便。 喷砂法严重危害人体键康，污染环境，目前喷砂法严重危害人体键康，污染环境，目前国外已普国外已普遍应用抛丸法遍应用抛丸法。 主要特点：主要特点： 使工件表面产生压应力，可提高抗应力使工件表面产生压应力，可提高抗应力腐蚀的能力；也改善了劳动条件。腐蚀的能力；也改善了劳动条件。SIT6.1.1 净化处理净化处理v化学净化法：化学净化法： 金属表面的化学净化主要是对材料表面进行除锈、除污物和氧化、磷化及钝化

4、处理，后者即在除污物的基础上根据不同材料，将清洁的金属表面经化学作用（氧化、磷化、钝化处理）形成保护膜，以提高防腐能力和增加金属与漆膜的附着力。 除锈 除油 氧化磷化钝化处理SIT6.1.1 净化处理净化处理v钢铁酸洗除锈钢铁酸洗除锈 除去除去表面氧化皮、锈蚀物，焊缝上残留的熔渣表面氧化皮、锈蚀物，焊缝上残留的熔渣等污物等污物。 常用盐酸，具有下列优点：常用盐酸，具有下列优点： 速度快、效率高，不产生氢脆，表面状态好，配制洗液时比硫酸安全、经济。 对局部表面，可用酸洗膏除锈。对局部表面，可用酸洗膏除锈。 注意：化学净化后，必须用水冲净，以免腐蚀。注意：化学净化后，必须用水冲净，以免腐蚀。SIT

5、6.1.1 净化处理净化处理v金属表面除油金属表面除油 利用油脂能溶于有机溶剂，能发生皂化反应等特性，利用油脂能溶于有机溶剂，能发生皂化反应等特性，将金属表面上的油污除掉。将金属表面上的油污除掉。 有机溶剂除油有机溶剂除油 常用溶剂有：汽油、石油溶剂、酒精等。常用溶剂有：汽油、石油溶剂、酒精等。 常用方法：浸渍法、蒸汽法和超声波。常用方法：浸渍法、蒸汽法和超声波。 碱液除油碱液除油 主要配方：氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、水玻璃主要配方：氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、水玻璃 主要适用于黑色金属如钢、铸铁和不溶于碱液的金属如镍、主要适用于黑色金属如钢、铸铁和不溶于碱液的金属如镍、钢等。钢等。 乳化除油乳

6、化除油 配方：有机溶剂、乳化剂、混合溶剂、表面活性剂配方：有机溶剂、乳化剂、混合溶剂、表面活性剂SIT6.1.1 净化处理净化处理v金属的氧化、磷化和钝化金属的氧化、磷化和钝化 将清洁后的金属表面经化学作用，形成保护性薄膜，以提高防腐能力和增加金属与漆膜的附着力的方法，即氧化、磷化、钝化处理。 氧化处理氧化处理 钢铁表面与氧或氧化剂作用，形成保护性的氧化膜，防止金属被进一步腐蚀。 酸性氧化法和碱性氧化法 酸性氧化法经济、应用较广，耐腐蚀性和机械强度较高。SIT6.1.1 净化处理净化处理 磷化处理磷化处理 钢铁用锰、锌、镉的正磷酸盐 溶液处理，使表面生成一层不溶性磷酸盐保护膜，即为金属的磷化处

7、理。 可提高金属的耐腐蚀性和绝缘性，并能作为油漆的良好底层。 钝化处理钝化处理 金属与铬酸盐作用，生成三价或六价铬化层，该铬化层具有一定的耐腐蚀性，主要用于用于不锈钢、铝等金属。SIT6.1.1 净化处理净化处理v设备净化处理设备净化处理 过程装备组装后并经过试验后，要进行净化钝化或喷漆处理。 过程装备运行一段时间后都会产生污垢等，如换热器、锅炉和管道。为了恢复、提高设备的工作效率，以及检查引起的局部腐蚀，必须对设备进行净化处理。SIT6.1.2 矫形矫形v矫形对象：矫形对象： 由于钢材在运输、吊装或存放过程中的不当所产生的由于钢材在运输、吊装或存放过程中的不当所产生的较大变形；较大变形； 有

8、些制造精度要求较高的设备（如热套式、层板色扎有些制造精度要求较高的设备（如热套式、层板色扎式高压容器要求钢板的变形很小）；式高压容器要求钢板的变形很小）； 对保存较好的供货钢材也需要矫形，因为供货时的平对保存较好的供货钢材也需要矫形，因为供货时的平面度要求有时不能满足实际制造的要求。面度要求有时不能满足实际制造的要求。SIT6.1.2 矫形矫形v 为了减小型材在矫正、矫直后材料本身塑性性能的损失为了减小型材在矫正、矫直后材料本身塑性性能的损失型材在矫正、矫直前的变形量不能太大，即对可矫正的型材在矫正、矫直前的变形量不能太大，即对可矫正的变形量有所规定。变形量有所规定。SIT6.1.2 矫形矫形

9、v 矫正方法有矫正方法有机械矫正机械矫正和和火焰矫正火焰矫正。v 机械矫正主要用冷矫，当变形较大、设备能力不足时，机械矫正主要用冷矫，当变形较大、设备能力不足时，可用热矫。可用热矫。SIT注意！注意！v火焰加热会不同程度的使钢材产生氧化现象，火焰加热会不同程度的使钢材产生氧化现象，甚至加热区金属组织结构的变化而影响其耐腐甚至加热区金属组织结构的变化而影响其耐腐蚀性能。如不锈钢等钢材严禁使用火焰矫形。蚀性能。如不锈钢等钢材严禁使用火焰矫形。v对于易产生退火裂纹的钢材，由于火焰加热温对于易产生退火裂纹的钢材，由于火焰加热温度正好在其过饱和碳化物的晶间析出敏感区，度正好在其过饱和碳化物的晶间析出敏感

10、区，有产生退火裂纹的可能，因此也必须禁止使用有产生退火裂纹的可能，因此也必须禁止使用此方法。此方法。SIT6.2 划线划线v划线是在原材料或经初加工的坯料上划出下料划线是在原材料或经初加工的坯料上划出下料线、加工线、各种位置线和检查线等，并打上线、加工线、各种位置线和检查线等，并打上（或写上）必要的标志、符号。（或写上）必要的标志、符号。v划线工序通常包括对零件的展开计算、放样和划线工序通常包括对零件的展开计算、放样和打标记。打标记。v划线前应先确定坯料尺寸。坯料尺寸由零件展划线前应先确定坯料尺寸。坯料尺寸由零件展开尺寸和各种加工余量组成。开尺寸和各种加工余量组成。SIT6.2 划线划线确定零

11、件展开尺寸的方法如下：确定零件展开尺寸的方法如下： 作图法：用几何制图法将零件展开成平面图形。作图法：用几何制图法将零件展开成平面图形。 计算法：按展开原理或压（拉）延变形前后面积不变原计算法：按展开原理或压（拉）延变形前后面积不变原则推导出计算公式。则推导出计算公式。 试验法：通过试验公式决定形状较复杂零件的坯料，简试验法：通过试验公式决定形状较复杂零件的坯料，简单、方便。单、方便。 综合法：对计算过于复杂的零件，可对不同部位分别采综合法：对计算过于复杂的零件，可对不同部位分别采用作图法、计算法，有时尚需用试验法配合验证。用作图法、计算法，有时尚需用试验法配合验证。SIT6.2.1 零件的展

12、开计算零件的展开计算6.2.2 号料（放样）号料（放样）6.2.3 标记和标记移植标记和标记移植SIT6.2.1 零件的展开计算零件的展开计算v把零件坯料的空间曲面（筒体、封头等）展成把零件坯料的空间曲面（筒体、封头等）展成平面称为展图，这是划线工作的主要环节。平面称为展图，这是划线工作的主要环节。v展图依据展图依据 可展面可展面：相邻两素线位于同一平面内的（如柱面、锥：相邻两素线位于同一平面内的（如柱面、锥面）才是可展的。可展面能精确确定展开后的图形和面）才是可展的。可展面能精确确定展开后的图形和尺寸。尺寸。 不可展面不可展面：凡是由曲线构成的曲面（如球面、椭圆封：凡是由曲线构成的曲面（如球

13、面、椭圆封头）是不可展的。在由直线构成的曲面若相邻两素线头）是不可展的。在由直线构成的曲面若相邻两素线不在同一平面内者（如螺旋面）也是不可展的。只能不在同一平面内者（如螺旋面）也是不可展的。只能用近似方法展开。用近似方法展开。SIT6.2.1 零件的展开计算零件的展开计算 中性尺寸中性尺寸：板材弯曲时尺寸不变的称中性尺寸，即平：板材弯曲时尺寸不变的称中性尺寸，即平均厚度上的尺寸。展图时按中性尺寸计算，但对不可均厚度上的尺寸。展图时按中性尺寸计算，但对不可展面，尤其是厚板，按中性尺寸计算的结果有误差，展面，尤其是厚板，按中性尺寸计算的结果有误差，要适当修正。要适当修正。 近似展图：近似展图： 数

14、学上的近似作图法，即用切线或割线构成的拆线可代替曲数学上的近似作图法，即用切线或割线构成的拆线可代替曲线，用切面或割面构成的折面可代替曲面。只要拆线或折面线，用切面或割面构成的折面可代替曲面。只要拆线或折面的分段尺寸足够小就能达到必要的精度。通用性强。的分段尺寸足够小就能达到必要的精度。通用性强。 利用某些塑性变形的假定作为展图的依据。如：假定变形过利用某些塑性变形的假定作为展图的依据。如：假定变形过程中某弧长不变为等弧长法、面积不变称等面积法、体积不程中某弧长不变为等弧长法、面积不变称等面积法、体积不变称等体积法。锻件毛坯尺寸的计算普遍采用等体积法。变称等体积法。锻件毛坯尺寸的计算普遍采用等

15、体积法。SIT6.2.2 号料（放样）号料（放样）v工程上把零件展开图画在板料上的过程称为号工程上把零件展开图画在板料上的过程称为号料（放样）。料（放样）。v号料过程中主要注意两个方面的问题：号料过程中主要注意两个方面的问题： 全面考虑各道工序的加工余量； 考虑划线的技术要求。v 加工余量加工余量1.号料时还要考虑零件在全部加工工艺过程中各道工序的加工余量，如成形变形量、机加工余量、切割余量、焊接工艺余量等。SIT6.2.2 号料（放样）号料（放样）v加工余量加工余量筒节卷制伸长量筒节卷制伸长量 钢板冷卷伸长量较小，通常忽略，约78mm。 钢板热卷伸长量较大，不容忽略，用经验公式可估算伸长量。

16、 式中，K为修正系数，K0.99310.9960。 热卷筒节展开后长度l的计算公式为(1)mlKD mlK DSIT6.2.2 号料（放样）号料（放样）边缘加工余量边缘加工余量 包括焊接坡口余量，主要考虑内容为机加工（切削加工）余量和热切割加工余量。见表6-22、6-23、6-24。 焊接坡口余量主要是考虑坡口间隙。坡口间隙的大小主要由坡口形式、焊接工艺、焊接方法等因素来确定。焊缝变形量焊缝变形量 对于尺寸要求严格的焊接结构件，划线时要考虑焊缝变形量（焊缝收缩量）。见表6-26、6-27。SIT6.2.2 号料（放样）号料（放样）v划线技术要求划线技术要求加工余量与尺寸线之间的关系加工余量与尺

17、寸线之间的关系 实际用料线尺寸实际用料线尺寸=展开尺寸展开尺寸-卷制伸长量卷制伸长量+焊缝收缩量焊缝收缩量-焊缝坡焊缝坡口间隙口间隙+边缘加工余量边缘加工余量 切割下料线尺寸切割下料线尺寸=实际用料线尺寸实际用料线尺寸+切割余量切割余量+划线公差划线公差划线公差划线公差 目前划线尚无统一标准，各制造单位根据具体情况制定内部要求，来保证产品符合国家制造标准。SIT6.2.2 号料（放样）号料（放样）v划线技术要求划线技术要求合理排料合理排料充分利用原材料、边角余料，使材料利用率达到90%以上；零件排料要考虑到切割方便、可行；筒节下料时注意保证筒节的卷制方向应与钢板的轧制方向一致；认真设计焊缝位置

18、。P170171SIT6.2.3 标记和标记移植标记和标记移植v 在钢板划线时对制造受压元件的材料应有确认的标记（在钢板划线时对制造受压元件的材料应有确认的标记（如打上冲眼、涂上标号），如打上冲眼、涂上标号）， 如原有确认标记被截掉或材如原有确认标记被截掉或材料分成几块，应于切割前完成标记移植工作，料分成几块，应于切割前完成标记移植工作， 以保证材以保证材料及加工尺寸的准确、清晰，而有利于后续工序顺利进料及加工尺寸的准确、清晰，而有利于后续工序顺利进行，且有利于材料的管理、待查和核准。行，且有利于材料的管理、待查和核准。 v 对有防腐要求的不锈钢以及复合钢板制容器，不得在防对有防腐要求的不锈钢

19、以及复合钢板制容器，不得在防腐蚀面采用硬印作为材料的确认标记。腐蚀面采用硬印作为材料的确认标记。SIT作业作业P1726-1、6-2、6-3、6-4名词解释：名词解释：净化、矫形、展图、号料净化、矫形、展图、号料补充：钢材的切割及边缘加工SIT1 钢材的切割钢材的切割v 从号料过的钢材上把需要的坯料割取下来的工序称为切从号料过的钢材上把需要的坯料割取下来的工序称为切割，也称下料。割，也称下料。v 用于设备制造的切割方法分为用于设备制造的切割方法分为机械切割机械切割和和热切割热切割两类。两类。v 机械切割机械切割 剪切：将剪刀压入工件中使剪切应力超过材料抗剪强度而达到剪断的目的。这种方法效率高，

20、切口精度高，只要材料硬度适当，尺寸在剪床技术性能范围内均可适用，但切口附近23mm内的金属有明显的硬化现象，对于重要设备应把硬化区加工掉。 剪床有直线刀刃的平口剪、斜口剪，圆形刀刃的圆盘剪。1.锯切：属于切削加工，主要用于管件切割，如砂轮锯、圆盘锯。SIT1 钢材的切割钢材的切割v热切割热切割 氧气切割氧气切割：简称气割，也称火焰切割，因为切割时需：简称气割，也称火焰切割，因为切割时需要一个预热火焰，但只有火焰并达不到切割目的，关要一个预热火焰，但只有火焰并达不到切割目的，关键是高速纯氧气流。键是高速纯氧气流。原理原理预热预热：把切口处金属（表层）加热到燃点。氧化氧化：切割纯氧流2从喷嘴中心喷

21、出成一细柱状，把已达到燃点的金属氧化燃烧成氧化物，称为渣。吹渣吹渣：氧化物处于高温且是液态，故被高速氧气流吹走，从而将未氧化的金属暴露在氧气流下。前进前进：新暴露出来的金属主要受前面金属的氧化热作用而升温至燃点，继续被氧流氧化燃烧，成渣、被吹走，直至整个厚度金属被氧化吹通止。SIT1 钢材的切割钢材的切割氧气切割条件氧气切割条件金属的熔点必须高于金属氧化物的熔点，这样才能使氧化过程不断进行。金属的熔点必须高于金属的燃点，这样才能保证在固态下切割，切口才能为气流准确控制以达到较高的精度。如果金属熔点低于燃点，则会在氧化燃烧之前自行流动，切口难于控制。金属的氧化潜热大，导热系数低，这样切割时生成热

22、量多且散失少，因而预热速度快、预热深度大，故切速快、切割厚度大。能满足以上条件的金属主要是含碳量小于能满足以上条件的金属主要是含碳量小于0.7%的碳素钢，绝大部的碳素钢，绝大部分低碳低合金钢。分低碳低合金钢。切割特点切割特点设备简单；切口质量好；切割厚度大；切割形状和位置灵活；节设备简单；切口质量好；切割厚度大；切割形状和位置灵活；节省材料。省材料。应用范围应用范围：低碳钢和低合金钢：低碳钢和低合金钢SIT1 钢材的切割钢材的切割v热切割热切割 等离子切割等离子切割：利用等离子体既有高温又有冲力的特性：利用等离子体既有高温又有冲力的特性来熔断材料的技术。它不受物性限制，可切金属也可来熔断材料的

23、技术。它不受物性限制，可切金属也可切非金属。切非金属。v 等离子体产生方法等离子体产生方法 压缩电弧，迫使电弧收细，电流密度增加，热量更加集中，因而温度显著升高，最后导至全部电离而成等离子体。 通过喷嘴燃烧的电弧受到三种压缩作用 机械压缩、热压缩、磁压缩v 经压缩电弧得到的等离子体是一束细长、高温且有经压缩电弧得到的等离子体是一束细长、高温且有较高流速的流体，其温度分布如图，等离子体的功较高流速的流体，其温度分布如图，等离子体的功率主要由电流确定，冲刷力则决定于气流速度。率主要由电流确定，冲刷力则决定于气流速度。SIT1 钢材的切割钢材的切割等离子切割特点等离子切割特点能切割任何材料是其最突出的特点，因为高温、大功率、强冲力；切割工作量不大；切口精度和光洁度都不及气割，且切口较宽；它基本上不能离开专门的切割场地，但在割枪所及的范围内仍不受工件形状、切口形状及空间位置的限制。应用范围应用范围最贵的一种切割方法，主要用于气割无法应用的不锈钢、铝、铜等工件，特别是厚板和曲线切口。SIT1 钢材的切割钢材的切割v热切割热切割 电弧气刨电弧气刨：利用电弧