化工设备制造主要工序 压力容器材料的切割及坡口加工

6思考题5焊缝坡口的边缘加工4碳弧气刨3等离子切割2氧－乙炔切割1机械切割目录contents

机械切割机械切割最常用的设备是剪板机。其工作原理是利用机械装置对材料施加一个剪切力，当剪切应力超过材料的抗剪切强度时就被切断，从而达到分离材料的目的。工作原理操作简单，劳动成本低，切割质量和效率比手工切割有大幅度提高。缺点是切割厚度受到限制，且仅限于各种直线切割。特点剪切原理及特点剪切设备龙门式斜口剪板机剪刃主要参数①剪刃间的间隙②上剪刃的倾斜角剪板机的上下两刀片成一个的角度，斜刃剪板机剪切力比平刃剪板机小，故电机功率及整机重量等大大减小，实际应用最多。平口剪平口剪板机需要较大的剪切功率，因此剪切厚度受到限制，但剪切时间较短，适宜于剪切狭而厚的条钢，剪切后的钢板不会产生弯曲变形比较平直。剪切设备平口剪板机剪扳机的结构与传动方式基本与斜口剪板机相同。圆盘剪板机圆盘剪板机的剪切部分是由一对圆形滚刀组成，适宜于剪切长度很长的条料。而且剪床操作方便，生产效率高，所以应用较广泛。剪切设备圆盘剪扳机剪曲线的剪板机有滚刀斜置式圆盘剪板机和振动式斜口剪板机两种。砂轮切割在型钢切割中应用很广泛。砂轮切割是利用砂轮片高速旋转时，与工件摩擦产生热量，使之熔化而形成割缝。剪切设备砂轮切割应用最广的砂轮切割工具，是可移式砂轮切割机，它是由切割动力头、可转夹钳、中心调整机构及底座等部分组成。可移式砂轮切割机氧－乙炔切割氧气割原理氧气切割的原理利用高温下的铁在纯氧气流中剧烈燃烧，铁燃烧时产生的氧化物被切割气流带走，从而达到分离金属的目的。氧气切割的化学反应式为：3Fe+2O2→Fe3O4+Q（放热反应）氧气割原理1.氧气切割的过程④工件燃烧放出的潜热使附近的金属预热，移动割嘴使金属燃烧，切割连续进行。③高速的纯氧气流将燃烧生成的氧化物从切口中吹掉。②向预热金属喷射纯氧，使高温下的铁在纯氧气流中剧烈燃烧。①点燃氧－乙炔混合气体的预热火焰，将切割金属预热到1350℃。氧气切割的条件固态燃烧是切割质量的基本保障，必须同时具备下列条件的材料才能被切割。1金属的燃点必须低于金属的熔点。2金属氧化物的熔点必须低于金属的熔点。3金属燃烧时放出的热能足以补偿金属传导及向周围辐射损失的热能。条件氧气割原理氧气切割气体氧气乙炔乙炔是一种可燃气体，分子式为C2H2。乙焕具有低热值、发热量高、火焰温度高、制取方便等特点。乙焕的制取主要利用水分解电石。氧气本身不能自燃，它是一种极为活泼的助燃气体。氧气的化合能力随着压力的增加和温度的升高而增加。工业氧气的制取方法是分离空气。CaO+3CCaC2+CO氧气切割设备氧气切割设备由氧气瓶、乙炔气瓶、氧气减压器、乙炔减压器、回火防止器、割炬和胶管组成。氧气瓶相关参数1—瓶帽；2一瓶阀；3一瓶箍；4一防振橡胶圈；5—瓶体氧气瓶用来盛装O2，常用氧气瓶的压力为14.7MPa。有关气瓶的使用、运输、储存等其他方面应遵《气瓶安全监察规程》的规定。氧气瓶在使用过程中每隔3年应检验一次。按我国《气瓶安全监察规程》规定，氧气瓶外部涂天蓝色油漆，用黑色油漆写上“氧气”两字作标志。乙炔气瓶相关参数1—瓶帽；2一瓶阀；3一瓶口；4一过滤物质；5—瓶体；6—多孔性填料；7—瓶座；8—易熔安全塞在15℃以下充装压力不得超过1.5MPa，越过15℃时最高限定压力应相应降低。乙炔瓶体通常被漆成白色，并漆有“乙炔”红色字样。瓶装乙炔是利用乙炔易溶于某些有机溶剂的特性，又以多孔填料作为溶剂的载体，将乙炔在加压的条件下，充入到乙炔气瓶中。氧气减压器相关参数1一调节螺钉；2一调压弹簧；3一外壳；4一低压室；5一出口；6一低压表；7一安全阀；8一减压活门；9一高压室；10一副弹簧；11一高压表；12—传动杆；13一弹性膜片为了保证切割的稳定性，应要求减压器的工作压力不随瓶内氧气的消耗而变化，能稳定地维持在调整好的工作压力上。常用的减压器为单级反作用式。氧气减压器又称氧气表，其作用是将氧气瓶内高压气体的压力降低到工作时所需要的压力并输送到割炬内。割炬1—割嘴；2一切割氧通道；3一切割氧控制阀；4一氧气管接头；5一乙炔管接头；6一乙炔控制阀；7一手把；8一预热氧控制阀；9一主体；10一氧气针阀；11一喷嘴；12一射吸管螺母；13一射吸管；14一混合气管；15一乙炔针阀相关参数割炬将氧气和乙炔以一定的比例进行混合后形成一定能率的预热火焰，同时在预热火焰中心喷射一定压力的切割氧，从而保证切割连续进行。割炬分为射吸式和等压式两种，常用的是射吸式。切割火焰切割火焰调节措施：通过调节割炬上氧气和乙炔的控制阀来选择不同的切割火焰。切割火焰有焰芯、内焰和外焰三部分组成。乙炔完全燃烧的化学反应式：2C2H2+5O24C02+2H2O+Q根据氧和乙炔的比例可以把切割火焰三种，中性焰：O2/C2H2=1.2，乙炔和氧完全燃烧，用于焊接及氧气切割低碳钢和低合金钢。氧化焰：O2/C2H2>1.2，燃烧反应剧烈，用于焊接低沸点的金属。碳化焰：O2/C2H2<1.2，乙炔和氧不完全燃烧，主要适合于焊接高碳钢。切割火焰1-焰芯；2-内焰；3-外焰半自动氧气切割在压力容器制造厂及承担预制工作的石油化工厂施工单位，各种半自动气割机被广泛采用。半自动氧气-乙炔气体火焰切割机机械化切割的应用，在提高氧气切割效率、保证切割质量、减轻劳动强度等方面显示出手工切割所不能比拟的优势。高速切割把切割氧孔道做成扩散型并把切割氧压力提高，可显著增大切割氧气流的动量。这样一方面促使钢板燃烧反应加速，另一方面增加了排渣能力。将其装在半自动切割机或数控切割机上，可实现高速和高精度切割。数控切割机数控切割机是在数控系统的基础上，经过二次开发运用到热切割领域，可以控制氧气切割、普通等离子切割、精细等离子切割等。适用于各种碳钢、厚板及有色金属板的精密切割、下料。板材利用率高，省时省料。氧气切割工艺规范4割嘴与工件之间的倾角和距离2切割速度1氧气压力3切割氧纯度氧气压力是根据切割材料的厚度来确定。切割速度应与金属氧化的速度相适应。切割用氧的纯度为：Ⅰ级不小于99.2%、Ⅱ级不小于98.5%。割嘴与工件之间的距离为切割火焰焰芯的长度为宜；割嘴一般应垂直子切割件表面。等离子切割等离子切割的特点在等离子体中一方面原子不断离解成电子和正离子；另一方面电子、正离子又不断地复合成原子，在一定条件下，这种离解、复合过程将达到某种动态平衡状态。等离子当电子和正离子复合时，以热和光的形式释放能量，使等离子体具有很高的温度和强烈的光。等离子等离子切割的原理等离子切割是电弧切割的一种。它利用压缩强化的电弧，使气体介质被充分电离，获得一种比电弧温度更高、能量更集中，具有很大的动能和冲刷力的等离子焰流，将切口处金属迅速熔化，随即由高速气流把熔化金属吹走，使金属或非金属材料分离。等离子切割的特点特点设备相对较贵，切割过程会产生弧光辐射，烟尘及噪声。缺点优点电源的空载电压高，耗电量大，容易造成操作人员触电等。切割厚度大、切口较窄、切口平整光滑。热影响区小、变形小、速度快、生产率高。机动灵活和装夹工件简单以及可以切割曲线等。等离子弧的产生等离子弧是由三种形式的压缩效应得到的，在自由电弧的基础上，经过进一步的压缩，使弧柱显著收细，能量高度集中，`弧校内的气体完全电离，形成稳定的等离子弧。(1)机械压缩效应强迫自由电弧通过割嘴上的细孔，对弧柱进行机械压缩。(2)热压缩效应割嘴中高速冷却的气流迫使带电粒子流向高温和高电离度的弧柱中心区域集中。(3)电磁压缩效应弧柱中的带电粒子流体自身的磁场所产生的磁力使相互吸引而进一步收缩。等离子弧的类型电极接负极，工件接正极。高温阳极斑点直接落在工件上，因此，工件上常受到的热量高而集中。常用于切割各种金属的中厚板。（1）转移型等离子弧（直接弧）电极接负极，割嘴作正极。从割嘴喷出的等离子焰流加热熔化金属，所以温度较低，能量较不集中。主要用于薄板和非金属材料的切割。（2）非转移型等离子弧（间接弧）（1）等离子切割机的切割功率选择等离子切割机的切割功率大小应根据切割厚度选取。选择切割功率时还应考虑喷嘴和电极相匹配。等离子弧的类型切割厚度/mm喷嘴孔径/mm功率/kW切割速度/m·min-1割缝宽度/mm10~122.8252.0~2.54.0~5.015~202.8351.5~2.04.5~5.525~353451.0~1.55.0~6.540~503.2600.6~1.06.5~8.050~603.2700.4~0.68.0~10.0803.21000.2~0.410.0~12.0手工切割工艺参数切割电源应具有较高的空载电压，一般为150～200V。若空载电压高，切割效率高，但安全性差，易使操作人员触电。采用较大的切割电流和较高的工作电压可以提高切割速度和切割厚度。但当切割电流过大时，切割质量下降。增加气体流量，有利于提高切割速度和质量。当气体流量过大时，部分电弧热量被冷却气流带走，反而使切割能力减弱。（2）空载电压（3）切割电流与工作电压（4）气体流量等离子切割工艺切割速度主要取决于钢板厚度、切割功率和喷嘴孔径等。在电极内缩量一定时，喷嘴距切割件的距离一般为4～6mm，电极尖端角度为50°左右。一般取电极至喷嘴端面距离为8～11mm。（5）切削速度（6）喷嘴至工件的距离（7）电极至喷嘴端面距离等离子切割工艺碳弧气刨碳弧气刨的原理碳弧气刨在以碳捧为一极，工件为另一极的回路中，利用碳棒与工件电弧放电而产生的高温，将金属局部加热到熔化状态，同时借助夹持碳棒的气刨钳上通入的压缩空气将熔化的金属吹掉，从而达到对金属进行刨削或切割的目的。工作原理及应用碳弧气刨在生产实际中常作为一种辅助切割。碳弧气刨主要用于氧气切割难以切割的金属，如铸铁、不锈钢和铜等材料。气刨设备简单成本低，对操作人员要求较低。缺点是在刨和削的过程中会产生一些烟雾、噪声，对人的健康有影响。工作原理及应用碳弧气刨示意图碳弧气刨设备碳弧气刨采用直流电源。要求具有陡降的外特性和较好的动特性。电源设备钳式侧面送风刨枪只能向左或向右单一方向进行气刨，圆周送风刨枪可弥补其缺陷，应用较广泛。刨枪工艺参数及其影响碳弧气刨工艺(1)极性(2)电流与碳棒直径(3)刨削速度(4)压缩空气压力(5)电弧长度(6)碳棒的伸出长度电流的大小与碳棒直径有关：I=(30-50)d；碳棒直径的选取应考虑钢板厚度。刨削速度对刨槽尺寸、表面质量都有一定的影响，一般0.5~1.2m/min合适。常用的压力为0.40～6MPa,，压力提高则对刨削有利。碳弧气刨时，电弧长度约为1～2mm。碳棒从钳口导电嘴到电弧端的长度一般为80～100mm左右。碳弧气刨多采用直流反接。夹碳刨削速度太快或碳棒送进过猛，会使碳棒头部粘在金属上，形成夹碳。夹碳会使焊后易出现气孔和裂纹。消除方法是在缺陷前端引弧，将夹碳处连根刨掉。碳弧气刨的常见缺陷和预防措施铜斑有时碳棒镀铜质量不好，刨削时剥落的铜皮呈熔化状态，在刨槽表面形成铜斑点。铜进入焊缝金属的量达到一定数值时会引起热裂纹。清除方法是在焊前用钢丝刷将铜斑刷干净。其他粘渣、刨槽不正和深浅不均、刨偏等缺陷，都会降低刨削质量。焊缝坡口的边缘加工焊接坡口的形状与尺寸，应按GB985-80《手工电弧焊焊接接头的基本型式与尺寸》和GB986-80《埋弧焊焊接接头的基本型式与尺寸》规定选择。边缘加工目的边缘加工是焊接前的一道准备工序，目的是除去切割时产生的边缘缺陷，保证焊接的质量，钢板厚度较大时需要在焊缝处开坡口。单面V形坡口的加工双面X形坡口加工U形坡口的加工封头坡口的加工钢板边缘的加工方法1.氧气切割坡口2.刨边机加工坡口刨边机加工坡口在压力容器制造行业十分普遍。刨边机的工作行程一般为12m左右，加工厚度在200mm以内。刨边机切削具有加工尺寸精确、质量好、生产率高的优点。刨边机主要由床身、横梁、立柱、