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):大直(zhi)徑(jing)殼體短筒節(jie)下料(liao)(料(liao)較長且較窄)時(shi),其端(duan)口的火焰切(qie)割(ge)加工邊易發生變(bian)(bian)形(xing)。因切(qie)割(ge)高溫冷卻后,加工邊產生收縮,直(zhi)線邊變(bian)(bian)為“弧(hu)線”邊,筒節(jie)輥圓后,其端(duan)口就不在一(yi)個(ge)水平面上,誤差較大時(shi),滿足不了組對和焊(han)接的要求。應(ying)采取對稱切(qie)割(ge)或機械加工等方法避免產生變(bian)(bian)形(xing)。
(2)封(feng)(feng)頭(tou)(tou):成型封(feng)(feng)頭(tou)(tou)火焰凈(jing)料(liao)切(qie)割(ge)后(hou)(hou),其(qi)端口(kou)(kou)周邊(bian)會產(chan)生(sheng)收(shou)(shou)縮(suo),使封(feng)(feng)頭(tou)(tou)口(kou)(kou)徑(jing)(jing)變小。嚴重時,收(shou)(shou)縮(suo)后(hou)(hou)的(de)封(feng)(feng)頭(tou)(tou)口(kou)(kou)徑(jing)(jing)滿足不了尺(chi)寸要求。對整體(ti)成型的(de)封(feng)(feng)頭(tou)(tou)端口(kou)(kou)加工(gong)(gong),如采(cai)(cai)取火焰切(qie)割(ge),則其(qi)成型模具設(she)計時要考慮切(qie)割(ge)后(hou)(hou)的(de)收(shou)(shou)縮(suo)量;對瓣片式組合封(feng)(feng)頭(tou)(tou)的(de)端口(kou)(kou)加工(gong)(gong),如采(cai)(cai)取火焰切(qie)割(ge),則封(feng)(feng)頭(tou)(tou)組裝時口(kou)(kou)徑(jing)(jing)要適當放(fang)大,以彌補切(qie)割(ge)后(hou)(hou)的(de)收(shou)(shou)縮(suo)量。也可(ke)采(cai)(cai)取機械加工(gong)(gong)的(de)方法避免產(chan)生(sheng)變形。
(3)機(ji)加(jia)工(gong)件坯(pi)(pi)料(liao)(主要是鋼板坯(pi)(pi)料(liao)):這種坯(pi)(pi)料(liao)多用于壓力容器上的大(da)型(xing)法(fa)蘭或密封圈等。火(huo)焰(yan)切(qie)割后,由于鋼板脹縮不(bu)均,致使坯(pi)(pi)料(liao)板面不(bu)平(ping),嚴重(zhong)時造成坯(pi)(pi)料(liao)面的加(jia)工(gong)量不(bu)夠。應在坯(pi)(pi)料(liao)板切(qie)割后進行平(ping)整矯形,對難以(yi)矯形的坯(pi)(pi)料(liao)板,可(ke)適(shi)當增大(da)其加(jia)工(gong)余量。
2、加工失穩變形
加(jia)工失穩(wen)變形往往是在已成(cheng)型(xing)的封(feng)(feng)頭或筒(tong)節上開(kai)大(da)型(xing)孔(kong)(如容器(qi)的裝(zhuang)卸孔(kong))、由于開(kai)孔(kong)區及其附近(jin)穩(wen)定性減弱,造成(cheng)殼體(ti)(ti)局部或部件的變形。盡量(liang)避免在單獨(du)筒(tong)節或單獨(du)封(feng)(feng)頭上直(zhi)接開(kai)大(da)孔(kong),可視情(qing)況將殼體(ti)(ti)組(zu)裝(zhuang)成(cheng)大(da)段或整(zheng)(zheng)體(ti)(ti)后再(zai)開(kai)大(da)孔(kong);開(kai)大(da)孔(kong)前將開(kai)孔(kong)區用緊貼殼體(ti)(ti)的筋板進(jin)行加(jia)強,組(zu)焊接管后殼體(ti)(ti)處(chu)于整(zheng)(zheng)體(ti)(ti)穩(wen)定狀態(tai)時,再(zai)把(ba)加(jia)強板撤掉。
3、焊接變形
焊(han)(han)接(jie)工(gong)藝(yi)是容器(qi)焊(han)(han)接(jie)的(de)技術(shu)要求和操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)規定(ding),包(bao)括:采用的(de)焊(han)(han)接(jie)方法、焊(han)(han)接(jie)坡口、焊(han)(han)條(tiao)種(zhong)類及(ji)直(zhi)徑,焊(han)(han)接(jie)工(gong)藝(yi)參數(shu)、焊(han)(han)接(jie)順序(xu)、焊(han)(han)道(dao)層(ceng)數(shu)、焊(han)(han)前和焊(han)(han)后的(de)處理、焊(han)(han)接(jie)環境(jing)要求以及(ji)防(fang)變形、反(fan)變形措施等。焊(han)(han)接(jie)工(gong)藝(yi)必須(xu)經過(guo)工(gong)藝(yi)評定(ding)達到合格(ge),而且在(zai)焊(han)(han)接(jie)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)過(guo)程(cheng)中必須(xu)嚴(yan)格(ge)執行(xing)工(gong)藝(yi)要求。
根據壓力容器和(he)大型(xing)部件(jian)的焊(han)接(jie)條件(jian)和(he)焊(han)接(jie)量,預先(xian)分析焊(han)接(jie)將(jiang)要產(chan)生的變(bian)形(xing)大小和(he)形(xing)態,有(you)針(zhen)對性地制(zhi)定的控(kong)制(zhi)措施:
(1)對多(duo)焊道(dao)的大型壓力(li)容器,例如球形(xing)容器,應先組裝聯結成整體后(hou)再進行焊接(jie),焊接(jie)應對稱進行,并要遵守(shou)規定的焊接(jie)順序。
(2)對多焊道的大型(xing)部(bu)件,如瓜(gua)瓣式組合封頭(tou)和由瓣片組合的殼(ke)體過(guo)渡段,除(chu)執行上述(shu)要求(qiu)外,還應在施(shi)焊場(chang)地設口形固定(ding)卡(ka)具。
(3)較長且分多節組焊(han)的壓力容器,其(qi)筒節下料時尺寸要適(shi)當放出焊(han)接收(shou)縮(suo)量,以避免出現焊(han)后殼體(ti)縮(suo)短現象。
(4)對(dui)壓力容(rong)器,特別(bie)對(dui)結構(gou)復雜的壓力容(rong)器的組焊,要采取合理的組裝(zhuang)順序(xu)和焊接防(fang)變形(xing)措施,確保其(qi)制造中(zhong)不變形(xing)。
(5)反(fan)變(bian)(bian)形措施:根據實(shi)踐經(jing)驗或推算,預先在(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)件上向焊(han)(han)接(jie)(jie)變(bian)(bian)形相反(fan)的(de)(de)方(fang)向給(gei)以變(bian)(bian)形,焊(han)(han)接(jie)(jie)后這(zhe)個預變(bian)(bian)形量剛好得到抵(di)消(xiao)(xiao),具(ju)體(ti)做法是:壓(ya)力容器筒節的(de)(de)縱縫對接(jie)(jie)處兩端(duan)頭壓(ya)弧(hu)時,在(zai)發生焊(han)(han)接(jie)(jie)變(bian)(bian)形方(fang)向的(de)(de)相反(fan)向留出反(fan)變(bian)(bian)形量;組合式瓣形封頭和過渡段模具(ju)尺寸考(kao)慮抵(di)消(xiao)(xiao)焊(han)(han)接(jie)(jie)變(bian)(bian)形的(de)(de)反(fan)變(bian)(bian)形量。
4、熱處理變形的預防措施
(1)熱處理爐必須符合規范(fan)要求,爐內(nei)溫度均勻準確,爐壁火(huo)焰(yan)噴嘴處應設擋火(huo)墻,嚴禁(jin)火(huo)焰(yan)直接(jie)(jie)接(jie)(jie)觸或(huo)接(jie)(jie)近熱處理件。
(2)長度較大的壓力容器(qi)進爐后,要加臨時支(zhi)(zhi)座支(zhi)(zhi)墊,所用數量視容器(qi)具體尺度而定。
(3)直徑(jing)較大(da)、厚(hou)度(du)較薄的殼(ke)體,一般應進行內部加強。
(4)分(fen)段(duan)預制(zhi)的壓力容器,分(fen)段(duan)端(duan)口(kou)處應(ying)設加強支(zhi)撐。
(5)對受(shou)高(gao)溫易(yi)失去(qu)穩定(ding)的壓(ya)力容器(qi)部件,也應根據具體情況(kuang)進(jin)行加固(gu)加強。
(二)加工誤差變形
1、下料誤差變形
由于(yu)下料(liao)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)不準(zhun),使成(cheng)型后的(de)部(bu)件形狀(zhuang)超(chao)出了標(biao)準(zhun)規定。下料(liao)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)不準(zhun)主要(yao)是(shi)由于(yu)計算或(huo)放大樣有(you)誤(wu),除了提高下料(liao)人員(yuan)的(de)技(ji)術水(shui)平,還應施行下料(liao)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)校對制,并盡(jin)可能采取下料(liao)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)計算機軟(ruan)件管理(li)。
2、成型誤差變形
壓(ya)力容(rong)器部件(jian)(jian)(jian)在加工成型中,由于操作不(bu)當或(huo)模具不(bu)標準而產(chan)生變(bian)形(xing):熱成型封頭脫模溫度有(you)一定要(yao)求(qiu),如溫度尚高就(jiu)過早(zao)脫模會(hui)導致封頭收縮較大(da),嚴重時可使(shi)(shi)其幾何尺(chi)寸超標;機(ji)械輥制或(huo)壓(ya)制的(de)容(rong)器部件(jian)(jian)(jian),因(yin)操作不(bu)當使(shi)(shi)之產(chan)生變(bian)形(xing);模具設計(ji)考慮不(bu)周或(huo)有(you)誤,使(shi)(shi)成型后壓(ya)力容(rong)器部件(jian)(jian)(jian)的(de)幾何尺(chi)寸不(bu)符(fu)合要(yao)求(qiu)。主要(yao)預防(fang)措施(shi)有(you):
(1)成型(xing)操(cao)作嚴格按工藝技術要求(qiu)進行。
(2)用(yong)檢查樣板嚴格控制加工件的形狀。
(3)模具設計在依照(zhao)加(jia)(jia)工(gong)件(jian)的理論尺(chi)寸(cun)形(xing)狀的基礎上,充(chong)分考慮壓力容器(qi)部件(jian)加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)中和(he)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)后發(fa)生的變化,冷成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)模具要考慮成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)件(jian)的回彈量,熱成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)模具要考慮成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)件(jian)冷卻后的收縮量。
3、組裝誤差變形
壓(ya)力容器殼體組裝(zhuang)時(shi)由(you)于(yu)錯口或不(bu)直度誤差等超標所產生(sheng)的變形,稱組裝(zhuang)變形。其預防措施:
(1)殼(ke)體(ti)組(zu)裝(zhuang)應使用(yong)定(ding)位卡具,直徑較(jiao)大、厚度較(jiao)薄的(de)殼(ke)體(ti),組(zu)裝(zhuang)時筒(tong)節還要加(jia)支撐,嚴格限(xian)制殼(ke)體(ti)對接邊的(de)錯口(kou)。
(2)殼體(ti)臥式組(zu)裝應在托輥上進(jin)行,并用直線檢查其(qi)不(bu)直度(du)。
(3)分段預制的壓力容器,安裝時要設定位卡具,并(bing)用經(jing)緯儀檢查其不直度。
二、壓力容器變形怎么處理
壓(ya)力容(rong)器變形(xing)(xing)的(de)檢(jian)(jian)查一般可(ke)用直觀檢(jian)(jian)查,不(bu)太嚴重的(de)變形(xing)(xing)可(ke)以(yi)通(tong)過量具(ju)檢(jian)(jian)查來發現。
產生變形缺陷(xian)的壓力容器,除了(le)不(bu)太嚴重的局部凹陷(xian)以外,其它的一般(ban)不(bu)宜繼續使用。因為(wei)經過塑性變形的容器,壁厚總有不(bu)同程度(du)的減薄,而且變形材料也(ye)會因應變硬化而降低(di)習韌性,耐腐蝕性能也(ye)較(jiao)差。
輕微的(de)(de)鼓(gu)包(bao)變(bian)形(xing),如果變(bian)形(xing)面積不太大(da),而(er)且又未影響到容器(qi)的(de)(de)其它部(bu)(bu)分,則在容器(qi)材料可焊(han)性較好的(de)(de)情(qing)況下(xia),可以(yi)考(kao)慮采(cai)用(yong)挖補處理。即將(jiang)局部(bu)(bu)鼓(gu)包(bao)的(de)(de)部(bu)(bu)分挖去,再用(yong)相(xiang)同形(xing)狀和材料的(de)(de)板塊(kuai)進行補焊(han),焊(han)后(hou)按容器(qi)原來的(de)(de)技(ji)術要求對焊(han)縫進行技(ji)術檢驗。
壓力容器的(de)(de)變(bian)形(xing)主(zhu)要表現(xian)為局部凹陷(xian)、鼓(gu)包、整體(ti)扁癟、整體(ti)膨(peng)脹(zhang)等幾種,變(bian)形(xing)的(de)(de)表現(xian)不同,對應的(de)(de)處(chu)理措施也(ye)是不一樣的(de)(de)。