2022年过程设备制造与检测课程设计指导书

1、锁斗制造工艺设计实例5.1 锁斗左椭圆形封头制造工艺介绍 锁斗的左封头制造椭圆封头制造工艺简明流程图材检喷丸探伤号料气割刨坡口坡口探伤装焊拼缝探伤装焊探伤热成形探伤正火加回火喷丸正火加回火 炉外消氢 探伤椭圆封头制造工艺过程卡片 工序号 工序名称 工艺要求及工序图 1 材检 钢板除应符合GB6654压力容器用钢板 的有关规定外，尚应符合3311-00JT中的有 关要求。 质证齐全、标记清楚。 2 喷丸 钢板单面喷丸，彻底除锈。 3 探伤 对钢板进行100%UT检测，按JB/T4730.3-20 05及3311-00JT中的有关要求执行。 4 号料 号出椭圆封头的下料线，封头的下料尺寸为： =4

2、384 5 气割 按线气割下料并清理熔渣。 6 刨坡口 按图刨封头拼缝坡口 7 坡口探伤 拼缝坡口进行100%MT，按JB4730.4-2005中级合格 8 装焊拼缝 1 组焊封头拼缝 2 焊接详见焊接工艺说明书 3 打磨 清理焊缝表面 9 探伤 拼缝坡口进行100%MT，按JB4730.4-2005中级合格 10 热成形 1 冲压前，把板抷加热至始锻温度，放在水压机上冲 压 成形后，执行热处理工艺 2 检查封头端口尺寸 11 探伤 焊缝及热影响区内外表面MT，整个椭圆面进行UT 检测。 12 正火加回火 1封头进行正火加回火处理，执行热处理工艺 2 带封头母材试板及拼缝试板 3 封头母材试板

3、取1/2模拟后送检 4 检测封头端口尺寸 13 喷丸 钢板单面喷丸，处理表面氧化皮。 14 正火加回火 封头进行正火加回火处理，执行热处理工艺 15 立车 立车封头端坡口和人孔开孔与人孔法兰的焊接坡口 。 16 炉外消氢 用环形加热装置进行炉外消氢执行热处理 工艺。 17 探伤 所有坡口进行100%MT，按JB/4730.4-2005中合格 封头的工艺设计选材压力容器的选材原理1具有足够的强度，塑性，韧性和稳定性。2具有良好的冷热加工性和焊接性能。3在有腐蚀性介质的设备必须有良好的耐蚀性和抗氢性。4在高温状态使用的设备要有良好的热稳定性。5在低温状态下使用的设备要考虑有良好的韧性。 封头选材

4、压力容器材料的种类：1碳钢，低合金钢；2不锈钢；3特殊材料：复合材料（16MnR+316L）；钢镍合金；超级双向不锈钢；哈氏合金（NiMo:78% 20%合金） 锁斗是煤气化装置重要设备之一，主要起储存和排放炉渣的作用，是一台承受循环载荷的压力容器。按其载荷性质设备遵循压力容器应力分析设计规范进行设计和制造，该设备分析设计采用国家标准，材料宜采用16MnR。 锁斗内的工作介质为气化炉渣/黑水，含有硫化氢,氯离子，硫酸根离子等腐蚀性介质，锁斗循环水中的氯离子浓度确实最高，这股水应该与激冷室黑水和洗涤塔黑水的水质差不多，因此具有强腐蚀性，因此需要在锁斗内堆焊6mm厚的不锈钢材料以满足防腐蚀要求，因

5、此国内采用低合金钢锻件16MnR.材检化学成分分析见表4-1 表4-1化学成分钢号CSiMnPS16MnR0.20.200.601.201.60=0.035=265450-590=18d=3a室温=27横向-试验温度见表4-3表4-3 试验温度牌号钢板厚度mm20025030035040045050016MnR高温规定的残余应力Map60100225205185175165155封头的强度计算因为该筒体主要受内压作用，所以采用封头厚度按内压计算公式查D-5 碳素钢和低合金钢钢锻件许用应力知t=110Map查钢制压力容器焊接接头系数表，采用双面焊对接接头和相当于双面焊的对接接头，焊接接头系数：=

6、1封头为标准椭圆形封头，计算公式为：=KPcDi/(2t-0.5pc) =14.83600/（21231-0.54.8） =70.95mm腐蚀余量：C2=5mm设计厚度：d=+C2=75.95mm，因为封头的厚度为90mm，大于75.95mm，所以容器在该厚度的条件合格。材料的净化原材料在轧制以后以及运输和库存期间，表面常产生铁锈和氧化皮，粘上油污和泥土。经过划线、切割成型、焊接等工序后，工件表面会粘上铁渣，产生伤痕，焊缝及近缝区会产生氧化膜。这些污物的存在，讲影响设备制造质量，所以必须净化。在设备制造中净化主要有以下目的：（1）清除焊缝两边缘的油污和铁锈物，以保证焊接质量。（2）为下道工序做

7、准备，即是下道工序的工艺要求。（3）保持设备的耐腐蚀性。常用的净化方法有：手工净化、机械净化、化学净化和火焰净化四种。封头原坯料采用机械净化中的喷砂机除锈。喷砂是大面积去除铁锈和氧化膜的先进方法。它是利用高速喷出的压缩空气流带出来的高速运动的砂粒冲击工件表面而打落铁锈和氧化膜的方法。这种方法主要用于碳素钢和低合金钢的表面除锈。矫形设备制造所用的钢板、型钢、钢管等，在运输和存放过程中，会产生弯曲、波浪变形或者扭曲变形。这些变形直接影响了划线、切割、弯卷和装配等工序的尺寸精度，从而影响了设备的制造质量，有可能造成误差超差而成为废品，所以当材料的变形超过允许范围时必须进行矫正处理。矫正处理的实质是调

8、整弯曲件“中性层”两侧的纤维长度。最后使全部纤维等长。调整过程中，可以中性层为准，使长者缩短，短者伸长，最后达到与中性层等长。如对弯曲的钢板和型钢施以适当的反向弯曲使之矫形。另外一种方法是以长者为主，把其余的纤维都拉长而达到矫形目的的拉伸法矫形。主要用于断面较小的管材和线材，如有色金属管拉直，但要注意其延伸率。常用的矫正方法有手工矫形、机械矫形和火焰加热矫形三种。划线划线是在原材料或经初加工坯料上划出下料线、加工线、各种位置线和检查线等、划线工序通常包括对零件的展开计算，号料和打标记等一系列操作。椭圆形形封头坯料厚度考虑热冲压时球形封头减薄量可达12%，取坯料厚度103mm。封头的展开计算将零

9、件的空间曲面展成平面称为展图，是划线的主要工作环节。椭圆形封头毛坯尺寸计算，根据经验法进行计算：相关尺寸：Dm=Dg+ Dg=3600mm =90mm直边段h=50mm展开直径D0=1.19Dm+2h=4384mm(包含加工余量)。所以，内径3600mm椭圆形封头整体展开尺寸为直径4384mm，厚度90mm，由标准钢板的规格限制以及展开计算可以得知，需要三块钢板， 因此采用拼焊缝技术。上封头过渡层堆焊完毕检验合格后整体做消除应力热处理。坯料的拼接 3600mm半球形封头展开尺寸直径为4384mm。采用三张板拼成一个封头坯料，见图4-1。采用热冲压，毛坯厚度应加上减薄量。减薄量是按该企业经验最大

10、减薄量12%。采用埋弧自动焊，坡口为双U形，见图4-2.预热100，焊丝H10MnSi、焊剂SJ101。焊后及时消氢处理，300350,2h。100%UT、100%MT，一级合格图4-2 坯料拼焊及焊接顺序图4-1 拼料示意图号料将展开图正式画在钢板上的作业称为号料，号料时应注意以下问题：划线余量展开得到的尺寸称A展，划线时还应考虑以后加工过程的加工余量，故划线尺寸A划为A划=A展+割+加+收式中割切割余量，与切割方法有关，一般为2-3mm； 加边缘加工余量，与加工方法有关，一般为5mm；收焊缝收缩量，与材料、焊接方法、工件长度、焊缝长度等有关。排样或零件在钢材上如何排列对钢材的利用率影响很大

11、，应尽可能紧凑的排列，充分利用钢板。封头的拼接焊缝应满足以下要求:a: 封头、管板的拼接焊缝数量，公称直径Dg不大于2200mm时，拼接焊缝不多于1条；Dg大于2200mm时拼接焊缝不多于2条。b: 封头各种不相交的拼焊焊缝中心线间距至少应为封头钢材厚度的三倍，而且不小于100mm。封头由成形的瓣片和顶圆板拼制成时，焊缝方向只允许是径向和环向的。打标记划线完成后，为保证加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清等，在切割线、刨边线、开孔中心及装配线等处均匀打上冲眼，用油漆标明标号、产品工号和材料标记移植等，以指导切割，成型，组焊等后续工序的进行。 切割按照所划的切割线从原材料上切割下零件毛坯，该工序称

12、为切割，常用方法有机械切割（锯床、圆盘剪板机等），热切割（氧气切割、等离子切割等）。 边缘加工：首先，按照划线切割余量，消除切割时边缘可能产生的加工硬化、裂纹、热影响区及其他切割缺陷；其次，根据图样规定，加工各种形式，尺寸的坡口，通常加工方法有手工加工，机械加工，热切割加工 成型封头的冲压方式选择/Do100=90/43841000.5故用热冲压。见表4-4表4-4 封头冷热冲压与相对厚度之间的关系冲压状态碳素钢、低合金钢合金钢、不锈钢冷冲压/Do1000.5/Do100=0.5/Do100=0.7从降低冲压力和有利于钢板变形考虑，加热温度可高些。但温度过高会使钢材的晶粒显著长大，甚至形成过热

13、组织，使钢材的塑性和韧性降低。严重时会产生过烧组织，毛坯冲压可能发生碎裂。封头整体热冲压的加热如图4-3所示。其中9001000是最佳冲压温度。图4-3 热冲压封头加热工艺曲线计算冲压力 计算冲压力时影响因素较多，且冲压过程是变化的较复杂，目前计算冲压力常用下面公式：P=CK (D0-Dw)S C压边力影响系数，无压边力C=1，有压边力C=1.2；K封头形状影响系数，球形封头K=1.25-1.35D0封头外径，mm对于椭圆形封头，压边条件D0-Dn(18-20)S,因为4384-3600=3.7S，故不采用压边圈，故取C=1.0，椭圆形封头取K=1.3,查化工设备用钢表9-19，封头材料SA5

14、16-70+316Lmod，厚度90mm,750时抗拉强度为520MPaP=CK (D0-Dw)S=11.33.14【4384-（3600+902）】90520=115.4t 封头的冲压成型通常是在50-8000t水压机或油压机上进行，此处选择120t的水压机。模具设计上模（冲头）其结构及主要设计参数 上模直径Dsm根据封头内径Dn和热冲压的收缩率或冷冲压的回弹率计算，材料为16MnRDsm= Dn（1）=3600 （10.9%）=3567.6-3632.4 取3620mm2 上模曲面部分高度Hsm=hn(1+)=h2(1+)=1750(10.9%)=1734-1765 mm 取1750mm3

15、 模直边高度H0H1封头高度修边余量，一般为15-40mm,取H1=25 mmH2卸料板厚度，一般为40-80mm，取H2=55 mmH3保险余量，一般为40-100mm，取H3=55mm所以，H= h+ H1+ H2+ H3=50+25+55+55=185 mm4 上模上部分直径Dsm、Dsm、=Dsm+(2-3) mm=3623 mm5 上模壁厚S当水压机吨位小于等于400 t时，S=30-40 mm，取S=35 mm下模（冲环）其结构及主要设计参数1 上下模间隙a附加值z热冲压时，z=（0.1-0.2）S=0.1890=16.2 mm，此处取较大值。a=S+ z=90+16.2=106.

16、2 mm2 模内径DxmDxm= Dsm+2a+mSm下模制造公差，取Sm=2 mmDxm=3620+2106.2+2=3834.4mm3 模圆角半径r根据经验选取，不采用压边圈时，r=(4-6)S（mm）=590=450 mm4 模直边高度h1 h1=（40-70）mm，取h1=50 mm5 模总高度h h=（100-250）mm，取h=200 mm6 下模外径D1D1= Dxm+（200-400）mm=(4034.4-4234.4)mm7 下模座外径D应大于毛坯直径D0，（4384mm），高度H= h+（60-100）mm下口内径D2应比与之配套的最大壁厚封头的下模内径Dxm大（5-10）

17、mm封头冲压及其应力分析、典型缺陷分析椭圆形封头采用厚板在水压机上整体冲压成形，关键条件是有合适吨位、开档、行程的水压机和相应的工装模具，高温加热炉以及合理的冲压工艺。将毛坯对中放在下模（冲环）上，然后开动水压机使活动横梁空程向下，当压边圈与毛坯接触后，开动压边缸将毛坯的边缘压紧，接着上模（冲头）空程下降，当与毛坯接触时，开动主缸使上模向下冲压，对毛坯进行拉伸，至毛坯完全通过下模后，封头便冲压成形。最后开动提升缸和回程缸，将上模和压边圈向上提起，与此同时用脱模装置将包在上模上的封头脱下，并将封头从下模支座中取出，冲压过程即告结束。封头的冲压过程属于拉延过程，在冲压过程中各部分的应力状态和变形情

18、况都不同，处于压边圈下部分的毛坯边缘A部分，由于封头的下压力使其经受径向拉伸应力，并向中心流动，坯料外直径减小；边缘金属沿切向收缩，产生切向压缩应力，会使毛坯边缘丧失稳定而产生褶皱；常用压边圈将边缘压紧，则在板厚方向又产生压应力，即部分材料承受三向应力状态。处于下模圆角部分的材料，除受到径向拉伸应力和切向压缩应力外，还受到弯曲而产生弯曲应力。在冲头与下模空隙的部分金属材料，仍受径向拉伸应力和切向压缩应力，而板厚方向不受力，处于自由状态；封头底部处的金属材料，径向和切向都受到拉应力，有较小的伸长，所以壁厚略有减薄。封头边缘余量的切割封头切割机来切割封头的边缘余量，工作过程如下：封头置于转盘上并随

19、之转动；机架上装有割枪固定设备，装有弹簧使滚轮紧靠在封头外侧，以控制割嘴与封头之间间隙不会随封头椭圆变化而影响切割。放置封头时，一定要注意放正，让转盘的回转轴尽量和封头的回转轴重合，割前应按照封头的规格、直边尺寸划好切割线，并检查保证割距在整个圆周上正冲切割线。封头开孔为了连接接管和人孔，在封头上要开孔，这些孔可以先划好线然后用气割切出。首先在封头上找孔中心，划好中心线并用色漆写上中心线编号，按图纸画出接管的孔，在中心和圆周上打冲印，然后切出孔，同时切出焊接坡口。装接管或人孔、手孔的孔中心位置的允许偏差为10 mm。对直径在150以下的孔，其偏差为-0.5-1.5 mm；直径在150-300

20、mm之间，偏差为-0.5-2.0mm；直径在300 mm以上，偏差为-0.5-3.0 mm，开孔可以用手工气割或机械化气割。锁斗封头制造详细工艺流程（包括检测）原材料检验喷砂UT检测标准移植气割下料刨削拼接坡口预组合并在大型立车上夹紧车削外圆边缘坡度在龙门刨床上精加工拼接焊缝坡口组对焊接（组对时在特制的装有预热装置的场地上进行） 预热温度20030检验，包括焊缝的PT，RT检测以及焊缝及热影响区的硬度试验加热冲压测定成形后球壳各部位实际厚度焊缝及热影响区内外表面MT整个球面进行UT正火+回火（带焊接试板）试板力学性能试验精加工环向端面球壳内壁用砂轮打磨光滑呈金属光泽清洗内表面在专用的焊接变位器

21、上夹紧，找正通电预热，使球壳温度100UT检测（也抽查30，以焊带搭接处为主）消除应力热处理表面清洗，不得有油污等影响继续堆焊质量的杂物铁素体测定100PT100UT加工环向焊接坡口镗制底部和侧面物料接管焊接坡口所有坡口的碳钢部分进行MT清洗坡口表面（用酒精擦洗除去油污）组对接管球壳接管周围适当预热焊接焊接铁素体测定焊缝表面PT与筒体组对焊接 见表8-1。表8-1 上封头加工工序序号工序名称工序说明1准备原材料检验、打砂净化、超声波探伤、标志移植、气割下料、刨削拼板坡口，2车预组合并在大型立车上夹紧，车削外圆边缘坡度；3刨刨床上精加工拼接焊缝坡口；坡口表面100%MT，JB/T4730.4中级

22、合格；4组对拼接组对时在特制的装有预热装置的场地上进行。预热温度20030检验，包括焊缝的PT、X光射线探伤以及焊缝及热影响区的硬度试验）； 打磨焊缝与母材齐平。5热冲压6检测、加工测定成形后球壳各部位实测厚度焊缝及热影响区内外表面MT正火+回火（带焊接试板），试板机械性能试验、精加工环向端面7修整、焊吊装件修整椭圆壳内表面，椭圆壳内壁用砂轮打磨光滑呈金属光泽、按工艺要求组对焊接工装环8清理、热处理清洗焊层表面的试剂等污染物。从变位器上卸下封头下封头进行消除应力热处理560104h9检验铁素体测定，其含量0.6%，每根焊条测一点。焊层表面100%PT（JB/T 4730-2005级）带极焊层1

23、00%UT检测。测量椭圆壳中分面内径10清理清洗表面的试剂等污染物。从变位器上卸下封头11车按多层筒体尺寸削薄椭圆壳中分面上的壳壁增厚部分。加工环向焊接坡口。12镗孔加工椭圆壳上接管孔及坡口。13修磨修磨坡口、15检查所有坡口的碳钢部分进行MT清洗坡口表面，用酒精擦洗除去油污16修磨焊缝修磨光洁圆滑，过渡层表面100%PT (JB/T 4730-2005级）17焊接组对、焊接接管18检验焊缝修磨光洁圆滑、焊缝铁素体测定、焊缝表面PT。19组对焊接上封头与筒体组对焊接。接管的焊接工艺（包括热处理及检测）焊接方法采用焊条电弧焊，焊条BM310Mo-L，所有坡口的碳钢部分进行MT，并清洗坡口表面，用

24、酒精擦洗除去油污。焊接时16MnR母材预热温度大于100，先堆焊各接管孔端坡口过渡层，过渡层厚度4 mm，焊修磨光洁圆滑，过渡层表面100%PT (JB/T 4730-2005级）；组对焊接各接管，焊后修磨焊缝表面光洁圆滑，进行相关检测。见图9-1、表9-1。 图9-1 焊接顺序 表9-1 接管焊接工艺焊接过程检验要求1清理坡口表面2预热1003焊条电弧焊焊接坡口过渡层 4100%PT (JB/T 4730-2005 = 1 * ROMAN I级)4焊后消应力处理(随下封头一起处理)焊后热处理56010/4h5组对接管、点焊6焊条电弧焊打底焊，再焊其余各层，面层圆滑过渡外观逐层PT (JB/T

25、 4730-2005 = 1 * ROMAN I级)FT0.6%(每一根焊条测一点)层次焊接方法焊材牌号规格极性电流(A)电压(V)速度(cm/min)烘烤温度保温时间1SMAWBM310Mo-L3.2590110232510152002其余SMAWBM310Mo-L4120140242612182002封头成形后热处理及其检测封头的热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能 ，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。a.16Mn之类的低合金钢大都采用正火工艺，细化晶粒，均匀组织。b. 该材质正火之后一般不需要

26、回火，大件最好回下火, 回火温度以下50度左右，可以去疲劳，提高寿命。c. 16Mn锻件和钢板的材料力学性能总体上差不多，但低温冲击和疲劳性能差异较大d.正火处理：1.250装炉，升温180/h，5小时；2. 900保温4小时；3. 空冷。注：筒体钢板使用状态为正火+回火处理，钢板生产商必须以试板进行正火+回火+模拟焊后热处理其各项性能均满足本技术条件的要求。e.钢板应按JB/T4730.3-2005进行超声检测，必须进行100%扫查，验收标准为I级。 热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加

27、热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。 整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。封头是主要受压元件应进行100%探伤，即100%RT,100%UT检测。对该整体冲压成形的椭圆形封头对接焊缝可进行局部射线或超声检测。5.2 锁斗筒体制造工艺设计介绍 筒体制造工艺简明流程图材料检测抛丸除锈探伤-坯料拼接-退火-打磨-探伤号料气割刨坡口坡口检测预弯卷板筒节纵

28、焊退火筒节校圆焊缝打磨焊缝探伤（RT，UT，MT）筒节拼接炉外消氢打磨探伤-开口接管-焊接退火-打磨-MT探伤锁斗筒体制造工艺过程卡片 工序号 工序名称 工艺要求及工序图 1 材料检测 1 钢板除应符合GB6654压力容器用钢板 的有关规定外，尚应符合3311-00JT中的有 关要求。 2 质证齐全、标记清楚。 2 抛丸除锈 1 钢板单面喷丸，彻底除锈。 3 探伤 1 对钢板进行100%UT检测，按JB/T4730.3-20 05及3311-00JT中的有关要求执行。 4 号料 1 号出筒体的下料线，筒体的下料尺寸为： L=3400mm。 2 号筒体的纵向焊接接头试板一对 5 气割 1 按线气

29、割下料并清理熔渣。 6 刨坡口 1 按图纸要求刨筒节纵、环缝坡口 7 坡口检测 1 坡口表面100%MT检查，按JB/T4730.4-200 5中一级合格。 8 坯料拼接 1 两块板料拼接成筒节所需的要求 9 预弯 1 用大型油压机压头 10 卷板 1 用日本三辊卷板机进行冷卷。 11 筒节纵焊 1 组装纵向焊接接头并进行尺寸检查错边量 1mm. 2 焊接详见焊接工艺说明书。 3 纵向焊接接头试板一对 4 焊接接头取样做化学成分分析，其结果应符 合4.1.4的规定。 12 退火 1 进行退火热处理，执行热处理工艺。 2 带筒体纵向焊接接头试板一对。 13 校圆 1 筒体进行冷校圆，椭圆度3mm

30、. 14 打磨 1 对坡口表面进行打磨清理。 2 处理干净坡口表面的锈质。 3 仔细检查直到合格为止。 15 探伤 1 对焊接接头进行100%RT检测，按JB/T4730 .2-2005中二级合格。 2 焊接接头进行100%UT检测，按JB/T4730.3 -2005中一级合格。 3 焊接接头表面进行100%MT检测，按JB/T4 730.4-2005中一级合格。 16 筒节拼接 1 组装筒体与管箱侧法兰环缝，焊接详见焊接 工艺说明书。 17 炉外消氢 1 用环形加热装置进行炉外消氢执行热处理 工艺。 18 打磨 1 外表面焊缝加强金属高2mm,焊缝表 面 不允许存在咬肉、裂纹、气孔、弧坑、

31、夹渣等缺陷。 19 探伤 1 对焊接接头进行100%RT检测，按JB/T4730 .2-2005中二级合格。 2 焊接接头进行100%UT检测，按JB/T4730.3 -2005中一级合格。 3 焊接接头表面进行100%MT检测，按JB/T4 730.4-2005中一级合格 20 开口接管 1 按图样进行切割 21 退火 1 进行退火热处理，执行热处理工艺 22 打磨 1焊缝应打磨为凹形 23 MT探伤 1 焊接接头表面进行100%MT检测，按JB/T4 730.4-2005中一级合格。筒体制造的准备工作材料检测 (1)化学成分分析 化学成分如下表所示(查表 16Mn专业用钢的化学成分/%如表

32、41) 表41 16Mn专业用钢的化学成分钢号CSiMnPS16MnR0.20.200.601.201.60=0.03516-36490-6203252131d=3a36-60470-6003052131d=3a60-100460-5902852031d=3a100-120450-5802752031d=3a根据表得90mm厚的16Mn460-5902852031d=3a(3) 试验温度 表43 残余应力与温度关系表如下 表43 残余应力与温度关系表牌号钢板厚度mm20025030035040045050016MnR高温规定的残余应力Map601002252051851751651554室温弯

33、曲试验：d=3a,弯曲180，无裂纹5材料要求a.16Mn之类的低合金钢大都采用正火工艺，细化晶粒，均匀组织。b.该材质正火之后一般不需要回火，大件最好回下火, 回火温度以下50度左右，可以去疲劳，提高寿命。c.16Mn锻件和钢板的材料力学性能总体上差不多，但低温冲击和疲劳性能差异较大d.正火处理：1.250装炉，升温180/h，5小时；2. 900保温4小时；3. 空冷。注：筒体钢板使用状态为正火+回火处理，钢板生产商必须以试板进行正火+回火+模拟焊后热处理其各项性能均满足本技术条件的要求。e.钢板应按JB/T4730.3-2005进行超声检测，必须进行100%扫查，验收标准为I级。抛丸法除

34、锈1、目的：喷丸能使零件避免表面残留高的张应力，产生压应力而提高其疲劳强度。2、使用范围：一般钢铁零件使用温度超过260，铝制品零件使用温度超过170，不需要做喷丸处理。因为使用温度太高，会使喷丸产生的压应力被消除而失去预期的效果。3、工艺过程：(1) 丸种类的选择：a铸钢丸硬度一般为HRC4050，加工硬金属时，可把硬度提高到HRC5762。铸钢丸韧性较好，使用广泛，其使用寿命为铸铁丸的几倍。b 铸铁丸硬度一般为HRC5865，质脆而易于破碎，寿命短，使用广泛，主要用于需喷丸强度高的场合。(2) 喷丸大小的选择：a喷丸粒度一般选用在650目之间，喷丸强度要求越高，喷丸粒度相对加大。b喷丸尺寸

35、的选择还受喷丸处理零件形状的限制，其直径不应超过沟槽内圆径的一半。一般喷丸越大，冲击能量较大，则喷丸强度地越大，但喷丸的覆盖率降低。因此，在能产生所需喷丸强度的前提下，尽量减小喷丸的尺寸是有利的。(3) 喷丸硬度的选用一般喷丸的硬度要大于零件的硬度。当其硬度大于零件的硬度时，喷丸硬度值的变化不影响喷丸强度。反之，喷丸硬度值降低，将使喷丸强度降低。(4) 喷射速度的选用 喷丸速度增高，喷丸强度便加大，但速度过高会使喷丸破碎量增多。喷丸消耗增加。(5) 喷射角度的调整 呈垂直状态时，喷丸强度最高，因此一般均以此状态地行喷丸处理。若受零件形状的限制，必须以小角度喷丸时，应适当加大喷丸尺寸喷丸速度。(

36、6)喷丸的破碎量 破碎喷丸的喷丸强度低，因此就经常清除碎丸， 要保证喷丸的完整率不低于85%。(7)喷丸时间 喷丸时间多少要因工件在喷丸过程中所产生的喷丸效果而定，原则是达到所需的喷丸强度即可。（一般30分钟左右） 因此16MnR钢板用HRC45的铸钢丸，粒度选择在30目，喷射速度67ms,垂直均匀的的喷在钢板上，时间维持在30分钟左右，这样可以保证筒体除锈的彻底，为后来工序提供很好的配合质量.划线1筒体的展开计算a.已知筒体高度H、公称直径Dg、中性层直径Dm、壁厚，计算时以中性层为基准。b.分析确定零件展开后图形的形状及所求的几何参数，圆柱形筒体展开后为矩形，所求的几何参数分别为长和宽。则

37、 L=Dm=（Dg+）； h=H （41）c.筒体公称直径Dg， Dg选取3600 L=（3600+90）=11586.6 H=34002号料 工程上把零件展开图画在板料上的过程，该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。a.加工余量加工余量主要包括变形余量，机加工余量，切割余量，焊焊接工艺余量等。由于实际加工制造方法，设备，工艺过程等内容不尽相同，因此加工余量的最后确定是比较复杂的，要根据实际情况来确定。 筒节卷制伸长量，与被卷材质，厚板，卷制直径大小，卷制次数，加热等条件有关。边缘加工余量包括焊接坡口余量，主要考虑内容为机加工（切屑加工）余量和热加工切

38、割余量。焊接坡口余量主要考虑坡口间隙，坡口间隙的大小主要有破口形式，焊接工艺，焊接方法等因素来确定。焊缝的收缩量，弯曲变形量等受多种因素影响，在划线时若能准确的考虑由于焊接变形所产生的各种焊接余量是十分困难的，因此查表取近似值如下表表44。 表44 加工余量筒节卷制伸长量冷卷伸长量较小，通常忽略，约78焊缝收缩量对接接头双边焊，34焊缝坡口间隙单，双U型坡口，23边缘机加工双边余量根据加工长度，查表10切割余量钢板切割加工，查表14划线公差保证产品符合国家制造标准，取1展开尺寸11586.6b.划线技术要求实际用料线尺寸=展开尺寸-卷制伸长量+焊缝收缩量-焊缝坡口间隙+边缘加工余量 =1158

39、6.6-7+3-3+10=11589.6 （42） 切割下料线尺寸=实际用料尺寸+切割余量+划线公差 =11589.6+14+1= 11604.6。 （43） c.合理排料（1）充分利用原材料，边角余料，使材料利用率达到90%以上。（2）零件排料要考虑到切割方便、可行。例如，剪板机下料必须是贯通的直线等。（3）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（4）排料必须符合国家标准规定，充分利用原材料。（5）在钢板上划线下料，规格L=120012000mm下料下料的加工方法分析及选用常用的切割方法有机械切割、氧气切割和等离子切割。机械切割操作简单，成本低，但其生产效率低，切口精度差，而

40、且不适合用于切割太厚、形状较复杂的钢板，它只适用于切割矩形或棒料。等离子切割机的特点是切割速度快、切缝狭窄、切口平整、热影响区小、工件变形度低、操作简单，并且具有显著的HYPERLINK /list/jdzl.shtml 节能效果。它是用于任何材料的切割，但是它的成本太高。气割是用可燃气体与氧气混合燃烧的预热火焰，将金属加热到燃烧点，并在氧气射流中剧烈燃烧而将金属分开的加工方法。可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的。气割所用的可燃气体主要是乙炔、液化石油气和氢气等。氧炔焰气割过程是：预热一燃烧一吹渣。并不是所有金属都能被气割，只有符合下列条件的金属才能被气割： (1)金属能同氧

41、剧烈反应，并放出足够的热量。 (2)金属导热性不应太高。 (3)金属燃烧点要低于它的熔点。 (4)金属氧化物的熔点要低于金属本身的熔点。(5)生成的氧化物应该易于流动。与机械切割相比较，气割的最大优点是设备简单操作灵活、方便，适应性强，它可以在任意位置，任何方向切割任意形状和任意厚度的工件， 生产效率高、切口质量也相当好,有些焊接坡口可一次直接用切割方法切割出来，切割后直接进行焊接。气体火焰切割的精度和效率大幅度提高，依据以上分析，筒体钢板切割选用氧气切割。坯料拼接 采用三板拼成一个筒节毛坯拼接坡口及焊接顺序，坡口加工使用龙门刨。为了防止焊接变形，应按图中顺序号14进行反翻身焊接。焊接顺序2时

42、要挑焊根。预热120用自动埋弧焊，焊丝牌号：H08MnA,焊剂牌号：HJ250。按焊接工艺加工拼缝坡口形式，破口形式：双u形坡口如图41焊后及时消氢处理，300350,2h。100%UT、100%MT，一级合格。筒体制造过程筒节弯卷1.筒节弯卷成形分析筒节的弯卷成形时用钢板在卷板机上弯卷而成形的。根据钢板的材质、厚度、弯曲半径、卷板机的形式和卷板能力，实际生产中筒节的弯卷基本上可分为冷卷和热卷。筒体参数如下表表45 表45 筒体参数筒体选用材料 16MnR锻件筒节的最小冷弯半径计算公式Rmin=10（双向拉伸）筒节实际壁厚90mm允许最小冷弯半径的最大值Rmin=10=900筒节内径D=360

43、0即筒节的实际半径D/2大于允许的最小冷弯半径Rmin，可以冷弯卷制。因为D/2=1800mmRmin=900mm,所以采用冷卷成型。冷卷成形通常是指在室温下的弯卷成形，不需要加热设备，不产生氧化皮，操作工艺简单且方便操作，费用低。2.成形设备的选择卷板机有三辊卷板机、四辊卷板机和立式卷板机，其中对称式三辊卷板机的主要特点如下：（1）与其他类型卷板机相比，其构造简单，价格便宜，应用很普遍。（2）被卷钢板两端各有一段无法弯卷而产生直边，直边长度大约为两个下辊中心距的一半。直边的产生使筒节不能完成整圆，也不利于校圆、组对、焊接等工序的进行。因此在卷板之前通常将钢板两端进行预弯曲。3.筒节弯卷的设计

44、和计算（1）直边预弯1 X$ 预弯是筒节成型的一个关键工序，制造完成预弯模具后将下料钢板放在油压机上进行预弯工序。为了保证预弯曲率的一致性，在钢板两端进行每隔50mm划线工作，每次压机的下压点均落在线上，而且保证每次的压力大小均等。预弯成型后预制样板进行检查，间隙保证小于0.5m（2）直边预留留一部分直边，此方法浪费直边部分钢材，而且工艺麻烦，适用于单台装备制造或筒节制造精度要求较高的情况。所以通常采用第一种的方案，直直边预弯。（3）筒节弯卷的回弹估算弯卷钢板在辊子压力下既有塑性弯曲，又有弹性弯曲，故钢板卸载后，会有一定的弹性回复，即回弹。筒节在热弯卷时，回弹量很小，不予考虑。只要掌握好筒节的

45、下料尺寸，使弯卷钢板两端面刚好闭合即可，直至钢板温度下降到500以下为止。但是，在冷弯卷时，钢材的强度越大，回弹量越大。为了尽量控制回弹量，冷弯卷时要过卷。同时，在最终成行前进行一次退火处理。a.冷卷回弹量的计算 筒节回弹前的内径Dn1可按下式估算： Dn=（1- 2Kos/E）Dn （45） 1+K1SDn/E b.过卷量l可按下式计算： l=/2（Dn-Dn） （46） 式中 Dn筒节内径，3600mm S 钢材屈服极限，MPa E钢材弹性模量，MPa K1钢板界面形状系数，矩形K1=1.5 钢板厚度，90mm Ko钢材相对强化模数，16MnR钢材的Ko=5.8查阅标准，得s=345MPa

46、，E=200GPa.根据设计数据，筒节回弹前的内径Dn=（1-25.8345）0.000005/（1+1.5345Dn）（20000090）3600 得Dn= 3209mm过卷量l=/2（Dn-Dn）=3.14(3600-3209)/2 =613.87 mm4筒节弯卷成形 预弯工序结束后即采用对称式三辊卷板机进行筒节的成型工序。为保证卷圆的质量及椭圆度指标，按照工艺要求规定卷板机下压成型的次数在6次以上，保证椭圆度在5mm以内。装焊纵缝1 焊接方法： 1）手工电弧焊,手工电弧焊适合于各种不规则形状，各种焊接位置的焊接。手弧焊是主要根据焊件厚度，破口形式，焊缝位置等选择焊接工艺参数。在保证焊接质

47、量的前提下，应尽可能采用大直径焊条和大电流焊接，以提高生产效率。2）16Mn自动焊方法是埋弧自动焊，电渣焊，CO2气体保护焊等。埋弧自动焊由于具有熔敷率高，大溶深以及机械自动化操作的优点，适合于大型焊接结构的制造，广泛应用，多用于平焊和平角焊位置，电渣焊焊缝及热影响区过热，晶粒粗化，焊后要进行热处理。焊接基本金属为低合金钢16MnR，筒体规格360090 mm，所要求的焊工资格代号SAW-1G(K)-07/09,焊接方法为埋弧自动焊，焊接姿势为平焊，焊丝直径为4.0mm,焊接电流：正：700720，反：720740，焊接电压：36-38V；焊接速度：0.6cm/s；焊接顺序：先正焊，在反焊；焊

48、接材料为E50(点焊)，焊丝牌号H08MnA，焊剂SJ507.（查表 16Mn钢对接埋弧焊工艺参数）2 坡口的形式当压力容器板厚超过一定厚度是，为保证压力容器的焊缝全部焊透而无缺陷，应将钢板接头处开各种形状的坡口。这些坡口的尺寸和形状取决于被焊材料和采用的焊接方法。常用的对接接头形式：a.直边对接，用于不开坡口的单面焊或背面双面焊；b.单面V形坡口，用于单面焊或背面清根的双面焊；c.不对称X形坡口，用于手工电弧焊封底的埋弧自动焊或双面埋弧自动焊；d.对称X形坡口，用于双面手工电弧焊或埋弧自动焊；e.单面U形坡口，用于背面手工电弧焊封底的埋弧自动焊或正面手工氩弧焊封底的埋弧自动焊；f.双U形坡口

49、，用于双面埋弧自动焊或双面手工电弧焊；g.单面双V形坡口，用于手工电弧焊或手工氩弧焊封底的埋弧自动焊。根据筒体筒节的厚度90mm，查GB986-88得双U形对接坡口如下图41 图41 双u形坡口下表46为坡口参数与焊接工艺关系 表46 坡口参数焊接方法坡口及焊缝尺寸/mm坡口角/适用范围bPREC=c1H=h1埋弧自动焊40-600-27-910-1123-3329-390-310-14钢板拼焊缝、筒节纵焊缝90-1600-27-910-1132-4338-490-38-12手工电弧焊30-900-21-36 - 714-2020-460-36-895-1500-21-36-717-2223-

50、280-34-6由表知采用：手工电弧打底的埋弧自动焊3 焊接工艺 ：1焊前准备a坡口形式、坡口角度、钝边尺寸、坡口面加工质量（车铣、火焰切割或专用坡口加工设备必须符合制作工艺要求）b焊接部位的清理：构件组对前必须将焊接部位的30-50MM范围进行清理打磨，表面铁锈、油污、水污及氧化物必须彻底清理干净。板材下料自动切割表面打磨1MM，半自动切割表面打磨0.5MM，坡口表面不规则位置需按焊接工艺补焊打磨。（全渗透要求的其焊缝背面装配的垫板同样要求彻底打磨干净，半渗透其钝边部位也同样要求进行打磨。避免打底时产生气孔缺陷而影响焊接质量。）c焊件的装配：焊接构件的工装必须严格按照制定的制作工艺要求执行。

51、焊缝的装备尺寸，按照双U形坡口的参数装配d点焊要求（定位焊）手工电弧焊，手工电弧焊点焊使用的焊条必须是J506或J507。并且经过彻底烘烤，使用时必须放置在通上电源的保温桶随取随用，点焊的长度80MM及点焊间距800MM，点焊位置坡口磨深5MM，焊角尺寸根据构件的装配要求而定，全渗透带垫板焊角与垫板厚度相同，垫板与焊缝背面必须完全贴紧后再点焊，并且垫板两侧点焊时注意对称点焊，半渗透点焊应注意点焊的焊角尺寸，（必须两层三道，焊角10-12MM），箱梁构件注意在箱量内增加工艺板，（工艺板可以角焊焊接（角焊6MM），且必须四边全部焊满）工字钢构件组对后焊前须加横撑固定。（装配工艺板与横撑要求可以根据

52、构件的实际长度而定，间隔距离1000-1200MM），所有点焊必须焊工操作，厚件定位焊质量较为重要，焊接要求与正式焊缝相同。厚件点焊时注意不得在构件上构件上随意引弧，焊工点焊时注意每个点焊收弧部位的收弧方式，不允许有弧坑，且弧坑必须填满（可往回焊10-20MM或划圈收弧）。咬边缺陷同样要严格控制，大于1MM必须补焊。所有点焊在焊前必须预热（火焰加热100-150）。临时固定去处时不得割伤母材。f引弧板与引出板，每条焊缝两端必须装配引弧板和引出板，引弧板和引出板的大小应足以堆积焊剂并使引弧点和弧坑落在正常焊缝之外。装配要求与正式焊缝相同，（引弧板和引出板长度在100-150MM之间，注意与坡口面

53、和根部间隙必须平齐一致，同样必须经过打磨后在装配）焊接要求：2预热措施：采用电加热器（加热板）控制，焊前预热、焊接过程中的层间温度控制及焊后消氢处理。预热温度：100-150；焊接层间温度：150-250；焊后消氢温度：300-3501-2H；3焊接材料焊接使用的所有材料必须是工程项目规定使用的，未经过项目工程师同意不得随意更换焊接材料。使用的焊接材料必须按规定进行烘烤发放，每天的烘烤记录、发放记录、回收记录必须完整。（埋弧焊剂与定位焊使用焊条烘烤时间必须按要求执行，以确保焊接质量。）当天未使用完的焊条和焊剂必须在下班前归还焊接材料管理员，焊接材料管理员对归还的焊条必须单独与其它区分放置烘烤保

54、温，第二天应首先发放第二次烘烤的焊条。注意焊条重复烘烤不应超过二次。（二次烘烤的焊剂可与新烤的混合在一起使用。）焊条烘烤温度：LB-52 300-350 0.5-1小时；4焊接工艺参数：埋弧焊焊接工艺参数，（焊接设备不同，提供5MM焊丝大致范围。表47 常用钢号采用的焊丝与焊剂钢种类型钢 号焊 丝焊 剂低碳钢Q235-A、B、CH08AHJ43120、25、20g、20RH08A、H08MnA低合金钢高强度钢16Mn、16MnRH10Mn2、H10MnSiHJ431、HJ35015MnV、15MnVRH08MnMoA；H10Mn2、H10MnSiHJ431、HJ350、SJ101奥氏体不锈钢0

55、Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni10H0Cr21Ni10HJ260耐热钢12CrMo、15CrMo、15CrMoRH13CrMoAHJ350、SJ101焊丝型号规格：H10MnSi 焊剂：HJ350焊丝直径：5.0打底：450-550A 27-32V 26-32CM/MIN填充：550-850A 33-40V 20-28CM/MIN盖面：650-750A 32-38V 25-30CM/MIN注意要求：必须根据每台焊机的实际使用特性及焊前调试规范为准，在保证焊接质量的前提下电压不要太高。a焊前工艺参数调试；根据焊接位置，焊接层次选择合适的工艺参数。（焊前在试板调试）b工艺参数

56、的匹配电流、电压与焊接速度之间的匹配关系是埋弧焊操作最主要的参数。焊丝对中的角度及焊丝外伸长度要根据焊缝坡口形式和每道焊接层次而定。埋弧焊打底第一层注意电压不易过大，且不宜焊的太厚（根部悍道截面较窄，如焊的太厚易产生裂纹）。c焊接层次，厚板埋弧焊焊接层次对焊缝内部质量和构件的焊接变形控制有很大的影响。必须多层多道，注意：每道焊接厚度、焊接方向、焊道内层次间布局，要有一个合理的安排。（每层焊道成型控制为内凹为最佳，分道时注意控制坡口两侧的所留的余量）。构件焊接方向，方通、工字钢四条焊缝的焊接方向应控制一致，并注意对称焊接，根据构件的变形尺寸随时调整。单道焊缝的熔宽（焊丝直径4熔宽25MM，焊丝直

57、径530MM）（限制焊道的熔宽和焊接厚度是控制焊接线能量一种有效手段，也是控制构件焊接变形的一种有效措施。）d焊接过程中注意焊剂的覆盖厚度，太厚将增加焊渣熔化量，焊后清渣较困难。且旱道成型较差。太薄电弧保护不好，影响焊接质量。焊剂覆盖厚度应控制在30-40MM之间。e加强焊接过程中焊剂的筛选，焊剂回收过程中注意清理焊剂中夹杂物，焊渣颗粒及其它杂物对焊缝质量有直接影响。f注意焊接过程中使用风铲，厚板焊接加强风铲的使用对焊缝的内部应力有一定的释放作用。每个焊接部位配备两把风铲使用，并要求焊接人员每焊完一道必须用风铲锤击焊道一遍。（盖面后不用锤击）g 整个焊接过程必须使用行走指针，焊缝成型与否行走指

58、针的使用是关键，行走指针是埋弧焊焊接质量的保证。它决定了焊缝温度场在焊道中的温度是否分布均匀，打底、填充、盖面都以行走指针为基准，焊工操作时注意力应高度集中，根据指针与基准线出现的左右偏差和杆丝长度而随时调整。（焊接过程中注意指针与基准线的距离3-4MM，太高观察角度易产生偏差。）h 盖面要求，控制盖面预留深度2-3MM，并要确定整个焊道的深浅一致，必要时应补焊或打磨。注意控制每条盖面焊道的直线度，每道与每道之间应覆盖1/2处为标准，必须覆盖到前一道焊缝的最高点，则易产生凹沟。盖面余高应控制在2-3MM，最高不大于5MM，焊缝盖面注意盖面顺序，（焊接方通由内向外）5焊后热处理构件焊接完毕后通过

59、加热器将温度升到300-350度1-2小时消氢处理，随后保温棉覆盖缓冷。 装焊环缝1 焊接方法坡口参数与焊接工艺如下表48 表48 坡口参数与焊接工艺焊接方法坡口及焊缝尺寸/mm坡口角度/适用范围bPHREcC1H=h11手工电弧焊封底的埋弧自动焊30-600-22-49-1110-1123-3426-4016-200-38-170-75筒节环缝65-900-22-49-119-1132-4038-4616-200-36-1070-7595-1300-22-49-1110-1134-4840-5416-200-36-870-75130-2000-22-49-1110-1139-5145-571

60、6-200-35-670-75双面手工电弧焊30-600-21-39-116-715-2121-2716-200-36-870-7565-900-21-39-116-719-2225-2816-200-34-670-75结论：根据壁厚90mm，采用手工电弧焊封底的埋弧自动焊。2 坡口形式当压力容器板厚超过一定厚度是，为保证压力容器的焊缝全部焊透而无缺陷，应将钢板接头处开各种形状的坡口。这些坡口的尺寸和形状取决于被焊材料和采用的焊接方法。常用的对接接头形式：a.直边对接，用于不开坡口的单面焊或背面双面焊；b.单面V形坡口，用于单面焊或背面清根的双面焊；c.不对称X形坡口，用于手工电弧焊封底的埋弧