一、壓力容器制造變形的成因及預防
(一)應力變形及預防
1、火焰切割變形
(1)筒節(jie):大(da)直(zhi)徑殼體短(duan)筒節(jie)下料(料較(jiao)長且(qie)較(jiao)窄)時(shi),其(qi)(qi)端口的火焰切割加工邊(bian)易發生(sheng)變形。因切割高溫(wen)冷卻(que)后(hou),加工邊(bian)產(chan)生(sheng)收縮,直(zhi)線(xian)邊(bian)變為“弧線(xian)”邊(bian),筒節(jie)輥圓(yuan)后(hou),其(qi)(qi)端口就不在一(yi)個水平(ping)面上,誤差(cha)較(jiao)大(da)時(shi),滿足不了組對和焊接的要求。應(ying)采取對稱切割或(huo)機械加工等方法避免(mian)產(chan)生(sheng)變形。
(2)封(feng)頭(tou)(tou):成(cheng)(cheng)型封(feng)頭(tou)(tou)火焰凈料切(qie)割(ge)(ge)后,其端(duan)口(kou)周邊會產(chan)生(sheng)收縮(suo),使(shi)封(feng)頭(tou)(tou)口(kou)徑變(bian)小。嚴重時,收縮(suo)后的封(feng)頭(tou)(tou)口(kou)徑滿足不了尺(chi)寸(cun)要求(qiu)。對整體成(cheng)(cheng)型的封(feng)頭(tou)(tou)端(duan)口(kou)加工,如(ru)采取(qu)火焰切(qie)割(ge)(ge),則其成(cheng)(cheng)型模具設(she)計時要考慮切(qie)割(ge)(ge)后的收縮(suo)量;對瓣片(pian)式組(zu)合封(feng)頭(tou)(tou)的端(duan)口(kou)加工,如(ru)采取(qu)火焰切(qie)割(ge)(ge),則封(feng)頭(tou)(tou)組(zu)裝時口(kou)徑要適當放(fang)大(da),以彌(mi)補切(qie)割(ge)(ge)后的收縮(suo)量。也可(ke)采取(qu)機械加工的方法避(bi)免(mian)產(chan)生(sheng)變(bian)形(xing)。
(3)機加工件坯(pi)料(主(zhu)要是鋼板(ban)(ban)(ban)坯(pi)料):這種坯(pi)料多用于壓力容器(qi)上的(de)大型法蘭或密封圈等。火焰切(qie)割后(hou),由(you)于鋼板(ban)(ban)(ban)脹(zhang)縮不均,致使坯(pi)料板(ban)(ban)(ban)面不平,嚴重時造成(cheng)坯(pi)料面的(de)加工量不夠。應在坯(pi)料板(ban)(ban)(ban)切(qie)割后(hou)進行平整矯形,對難以矯形的(de)坯(pi)料板(ban)(ban)(ban),可適當增(zeng)大其加工余量。
2、加工失穩變形
加工(gong)失穩(wen)(wen)變(bian)形(xing)往往是在(zai)已成型的封(feng)頭或筒節上開大(da)(da)型孔(kong)(kong)(kong)(kong)(如容器的裝卸孔(kong)(kong)(kong)(kong))、由于開孔(kong)(kong)(kong)(kong)區及其附近穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)減弱,造成殼體(ti)局部(bu)或部(bu)件的變(bian)形(xing)。盡量避(bi)免在(zai)單(dan)獨筒節或單(dan)獨封(feng)頭上直接(jie)開大(da)(da)孔(kong)(kong)(kong)(kong),可視情況將(jiang)殼體(ti)組裝成大(da)(da)段或整體(ti)后再(zai)開大(da)(da)孔(kong)(kong)(kong)(kong);開大(da)(da)孔(kong)(kong)(kong)(kong)前將(jiang)開孔(kong)(kong)(kong)(kong)區用緊貼殼體(ti)的筋板進行加強,組焊接(jie)管后殼體(ti)處于整體(ti)穩(wen)(wen)定(ding)狀態時,再(zai)把加強板撤掉(diao)。
3、焊接變形
焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝(yi)是容器焊(han)(han)接(jie)(jie)的技術要求和操作規定,包(bao)括:采用的焊(han)(han)接(jie)(jie)方法(fa)、焊(han)(han)接(jie)(jie)坡口、焊(han)(han)條種類及(ji)直徑,焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝(yi)參數、焊(han)(han)接(jie)(jie)順(shun)序、焊(han)(han)道層數、焊(han)(han)前和焊(han)(han)后(hou)的處理、焊(han)(han)接(jie)(jie)環境(jing)要求以及(ji)防變形、反變形措施等。焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝(yi)必(bi)須(xu)經過工藝(yi)評定達到合(he)格,而且在焊(han)(han)接(jie)(jie)操作過程中(zhong)必(bi)須(xu)嚴格執行工藝(yi)要求。
根據壓力容器和大型部件(jian)的焊接(jie)(jie)條件(jian)和焊接(jie)(jie)量,預先分(fen)析(xi)焊接(jie)(jie)將要(yao)產生的變形大小和形態,有針對性地(di)制(zhi)定的控制(zhi)措施:
(1)對多焊(han)道的(de)大(da)型壓力(li)容(rong)器,例如球(qiu)形容(rong)器,應先(xian)組(zu)裝聯結成整(zheng)體后再進行(xing)焊(han)接,焊(han)接應對稱進行(xing),并(bing)要遵守規定的(de)焊(han)接順(shun)序(xu)。
(2)對多焊道的(de)大(da)型部件,如(ru)瓜瓣式組(zu)合封(feng)頭和由瓣片組(zu)合的(de)殼體(ti)過渡段,除(chu)執行上述要求外,還應(ying)在施焊場(chang)地設口(kou)形固定(ding)卡具。
(3)較長且分多節組焊(han)的壓力容器,其筒節下料時尺寸要適當放出焊(han)接收縮量,以避免出現(xian)焊(han)后殼體縮短現(xian)象。
(4)對壓力(li)容器,特別對結構復雜(za)的壓力(li)容器的組焊,要采取(qu)合理的組裝順序和焊接防(fang)變形(xing)(xing)措施,確保其制造(zao)中不變形(xing)(xing)。
(5)反(fan)變(bian)形(xing)措施:根據實(shi)踐經驗或推算(suan),預先在焊(han)接(jie)(jie)件上向(xiang)(xiang)(xiang)焊(han)接(jie)(jie)變(bian)形(xing)相反(fan)的(de)方向(xiang)(xiang)(xiang)給以變(bian)形(xing),焊(han)接(jie)(jie)后這個預變(bian)形(xing)量剛好(hao)得到抵(di)(di)消(xiao)(xiao),具體做法(fa)是:壓力容器筒節的(de)縱縫對接(jie)(jie)處兩端頭壓弧時,在發生焊(han)接(jie)(jie)變(bian)形(xing)方向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)相反(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)留出反(fan)變(bian)形(xing)量;組(zu)合式(shi)瓣形(xing)封頭和(he)過渡段模具尺寸考慮抵(di)(di)消(xiao)(xiao)焊(han)接(jie)(jie)變(bian)形(xing)的(de)反(fan)變(bian)形(xing)量。
4、熱處理變形的預防措施
(1)熱(re)處(chu)理爐必須符合規范要求,爐內溫度均勻準確,爐壁火(huo)焰噴嘴處(chu)應設擋(dang)火(huo)墻(qiang),嚴禁(jin)火(huo)焰直接(jie)接(jie)觸或接(jie)近熱(re)處(chu)理件。
(2)長(chang)度較大的壓力容(rong)器進爐后,要加臨時(shi)支座支墊(dian),所用(yong)數量視(shi)容(rong)器具(ju)體尺度而定。
(3)直徑較大(da)、厚度較薄的殼(ke)體,一般應進行內部加(jia)強。
(4)分(fen)段預制的壓力容器,分(fen)段端口(kou)處(chu)應(ying)設加強支撐。
(5)對受高溫易失(shi)去穩定的壓(ya)力容器部(bu)件(jian),也應根據具體情(qing)況進行加固加強。
(二)加工誤差變形
1、下料誤差變形
由于下(xia)料(liao)尺(chi)寸(cun)(cun)不準,使(shi)成型(xing)后的部件(jian)形(xing)狀超出了(le)標(biao)準規定。下(xia)料(liao)尺(chi)寸(cun)(cun)不準主要是由于計(ji)算(suan)或(huo)放大樣有誤,除了(le)提高(gao)下(xia)料(liao)人員的技術水平,還應施行下(xia)料(liao)尺(chi)寸(cun)(cun)校(xiao)對(dui)制,并盡可能采取下(xia)料(liao)尺(chi)寸(cun)(cun)計(ji)算(suan)機軟件(jian)管理(li)。
2、成型誤差變形
壓(ya)力容(rong)器部件在加工成(cheng)型中(zhong),由(you)于(yu)操作不當或(huo)模具不標準而產生變形:熱成(cheng)型封頭脫模溫(wen)度有(you)一定(ding)要(yao)求(qiu),如溫(wen)度尚高(gao)就過早脫模會導致(zhi)封頭收(shou)縮較(jiao)大,嚴重時可使其幾何(he)尺(chi)寸超標;機械輥制(zhi)或(huo)壓(ya)制(zhi)的容(rong)器部件,因操作不當使之產生變形;模具設計考慮不周或(huo)有(you)誤,使成(cheng)型后壓(ya)力容(rong)器部件的幾何(he)尺(chi)寸不符(fu)合要(yao)求(qiu)。主要(yao)預防措(cuo)施有(you):
(1)成型(xing)操作嚴格(ge)按工藝技術要求進(jin)行。
(2)用(yong)檢查樣板嚴格控制加工(gong)件的形(xing)狀。
(3)模具設計在依照(zhao)加(jia)工(gong)件的(de)(de)理論尺寸形狀的(de)(de)基礎(chu)上,充(chong)分考(kao)慮(lv)壓(ya)力(li)容器部件加(jia)工(gong)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)中(zhong)和成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)后發生(sheng)的(de)(de)變化,冷(leng)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)模具要考(kao)慮(lv)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)件的(de)(de)回彈量(liang),熱成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)模具要考(kao)慮(lv)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)件冷(leng)卻(que)后的(de)(de)收(shou)縮量(liang)。
3、組裝誤差變形
壓力容器殼體(ti)組裝時由于錯(cuo)口(kou)或不直度誤差等超(chao)標所產生的(de)變形(xing),稱(cheng)組裝變形(xing)。其預(yu)防(fang)措施:
(1)殼體組裝應使用定位卡具(ju),直徑較大、厚度較薄(bo)的(de)殼體,組裝時(shi)筒節還(huan)要(yao)加支撐,嚴格限制殼體對接(jie)邊的(de)錯口。
(2)殼體臥(wo)式(shi)組裝應(ying)在(zai)托輥上進行,并(bing)用(yong)直線檢查其不直度。
(3)分段預制的壓力(li)容器,安(an)裝時要設(she)定位卡具(ju),并(bing)用經緯(wei)儀檢查其不直度。
二、壓力容器變形怎么處理
壓力容器變形的(de)檢(jian)查一(yi)般可用直觀檢(jian)查,不太嚴(yan)重的(de)變形可以通過量具檢(jian)查來發(fa)現(xian)。
產生變(bian)(bian)形(xing)缺陷(xian)的(de)(de)壓力容(rong)器(qi),除了不(bu)太(tai)嚴(yan)重的(de)(de)局部凹(ao)陷(xian)以外,其(qi)它(ta)的(de)(de)一般不(bu)宜繼續使(shi)用。因(yin)為經過塑性(xing)(xing)變(bian)(bian)形(xing)的(de)(de)容(rong)器(qi),壁厚總(zong)有不(bu)同(tong)程(cheng)度的(de)(de)減薄,而(er)且變(bian)(bian)形(xing)材料也(ye)會因(yin)應變(bian)(bian)硬化而(er)降低習韌性(xing)(xing),耐腐蝕性(xing)(xing)能也(ye)較(jiao)差。
輕微的(de)(de)鼓(gu)包(bao)變形(xing)(xing),如果變形(xing)(xing)面積不太大(da),而且又未影響到容器的(de)(de)其它部(bu)分,則(ze)在(zai)容器材(cai)料(liao)可焊性較好的(de)(de)情況下,可以(yi)考慮采用挖(wa)補處理。即將(jiang)局部(bu)鼓(gu)包(bao)的(de)(de)部(bu)分挖(wa)去,再(zai)用相(xiang)同形(xing)(xing)狀和材(cai)料(liao)的(de)(de)板塊進行補焊,焊后按(an)容器原(yuan)來(lai)的(de)(de)技術要求對(dui)焊縫進行技術檢驗。
壓力容器的變(bian)形主要表(biao)現為局(ju)部凹陷(xian)、鼓(gu)包(bao)、整(zheng)(zheng)體扁癟、整(zheng)(zheng)體膨(peng)脹等幾種(zhong),變(bian)形的表(biao)現不(bu)同(tong),對應的處理措施也是不(bu)一樣的。