毕业设计（论文）压力容器制造工艺研究.doc

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1、压力容器制造工艺研究摘要随着科学技术的发展，压力容器制造水平越来越高，压力容器涉及多个学科， 综合性很强，一台压力容器从参数确定到投入正常使用，要通过很多的环节及相关 部门的各类工程技术人员的共同努力才能实现。 本论文简述了压力容器的结构标准，主要研究了压力容器的焊接工艺及工艺评定，在对熔化槽槽体进行了一定的介绍与笔者理解前提下，对熔化槽槽体进行了焊接工艺的制定与焊接工艺的评定。经过笔者查阅收集资料，阐述了压力容器的组成结构与压力容器标准，通过查阅焊接手册及压力容器工艺手册，对压力容器的焊接材料与焊接工艺有了一定的了解，在老师的大力关心与辅导下完成了压力容器的工艺制定与工艺评定。通过对熔化槽槽

2、体焊接工艺的评定，发现压力容器的制造可以用一定的材料，结构生产是严格复杂的，保证了容器的安全生产与安全使用。通过对常温低压熔化槽槽体焊接工艺评定的研究，发现压力容器的制作是一个复杂而又严紧的过程，压力容器的每个部分都需要确定使用的材料与焊接工艺，不可忽视每一个很小的环节，否则将会有生命的危险。这样多种性的操作特点给压力容器从选材、制造、检验到使用、维护以致管理等诸方面造成了复杂性，因此对压力容器的制造、现场组焊、检验等诸多环节提出了越来越高的要求。关键词：压力容器结构生产；焊接工艺；焊接参数；焊缝质量检验；熔化槽槽体Pressure vesselmanufacturingtechnology

3、researchScience Students cheng xing jun Guidance teacher Wei ZhenAbstractAlong with the science and technology development, the pressure vessel manufacture level is more and more high,The pressure vessel involves many disciplines, the comprehensive nature is very strong, a pressure vessel determines

4、 from the parameter to the investment normal use,must can realize through very many links and the correlation departments each kind of engineers and technicians joint effort.The present paper has summarized the pressure vessel structure standard, Mainly has studied the pressure vessel welding craft

5、and the craft evaluation,In has carried on certain introduction and the author to the Melting groove understood under the premise, has carried on the welding operation code formulation and the welding craft evaluation to the propane storage tank,Consults the data collection after the author, elabora

6、ted the pressure vessel composition structure and the pressure vessel standard, through the consult welding handbook and the pressure vessel craft handbook, had certain understanding to the pressure vessel welding material and the welding craft,Has completed the pressure vessel operation code manufa

7、cture and the craft evaluation in under teachers vigorously care and counselling,Through to the propane storage tank welding craft evaluation, discovered the pressure vessel the manufacture may use certain new material, the structure production is strict complex, has guaranteed the vessel safety in

8、production and the safety handling Through to the normal temperature low pressure Melting groove welding craft evaluation research, discovered the pressure vessel the manufacture is one complex and the close process, pressure vessel each part all needs to determine the use the material and the weldi

9、ng craft, noticeable each very small link, otherwise will be able to have the life danger.So that such many kinds of the operating feature for the pressure vessel from the selection, the manufacture, examined to the use, the maintenance the management and so on the various aspects has created the co

10、mplexity, therefore to the pressure vessel manufacture, the scene group welded, the examination and so on many links set the more and more high request.Keywords: construction of pressure vessel production；welding technology；Welding parameters；Weld quality inspection；Melting groove目录摘要Abstract第一章 绪论1

11、.1压力容器的介绍11.2现代先进设计技术的开发应用11.3先进制造技术理念的推广普及1第二章 产品结构以及材料性能2.1 产品结构分析32.2 母材性能分析4第三章 产品工艺流程以及焊接材料选取3.1 产品工艺流程图63.2 产品工艺流程图73.3 焊前准备8第四章 钢材预处理4.1 钢材的矫正94.2 钢材的表面处理94.3 表面防护处理11第五章 内筒的下料和卷制5.1 内筒的下料115.2 内筒的卷制12第六章 封头的下料和冲压6.1 封头的下料166.2 封头的冲压16第七章 夹套的下料和成型7.1 夹套的下料197.2 夹套的成形加工19第八章 焊前准备8.1 坡口加工218.2

12、焊前清理228.3焊接材料准备22第九章 纵缝焊接工艺参数9.1点固焊229.2纵缝焊接工艺参数23第十章 环缝焊接工艺参数10.1筒节与封头的装配2410.2筒节与封头的焊接2410.3夹套与夹套封头的焊接25第十一章 焊后检验11.1焊接检验程序的设计原则2511.2X射线检测2611.3超声波检测2611.4涂漆26第十二章 结论28参考文献29致谢第八章30绪论1.1压力容器的介绍压力容器是容器的一种，是指最高工作压力大于等于0.1MPa，容积大于等于25，工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点液体的容器。这类结构大都在一定的温度和压力下工作，且相当一部分结构的工作介

13、质或内部充装物为易燃易爆，或具有强烈腐蚀性，或有毒的物质，一旦发生泄露或者断裂破坏，就可能产生灾难性的后果，造成人民生命财产的严重损失。因此，必须保证该类结构在工作和运行中的安全可靠性，必须按照产品设计的技术要求中专门的技术规范来进行制造生产，严格控制质量，并且要由专设机构来进行监督和检查。世界各国对于压力容器的制造和使用都非常重视，均设有专门机构，制定了详细的技术规范和检查标准。压力容器产业的发展离不开机械、冶金、石油化工、电脑信息、经济管理和安全防护等诸多工程技术的改革创新，或者说它是在多项新材料、新技术、新工艺综合开发的基础上发展的工业产品。在科学技术不断提高的今天，压力容器行业的发展当

14、然也离不开先进技术的使用。1.2现代先进设计技术的开发应用压力容器设计单位必须持有国家质量技术监督部门颁发的相应类别“压力容器设计单位批准书”。设计人员的资格取证不仅需对应于第一、二类或第三类压力容器的要求，而且还将区分能胜任“按应力分析设计”，或只能担任“按规则设计”。现代先进设计技术在压力容器领域的开发应用，主要是指“按应力分析设计”范畴。除了已较普及的计算机辅助计算（CAC）和计算机辅助设计（CAD）外，有待进一步开发的如有限元设计、并行设计、虚拟设计和计算机辅助工程（CAE）等现代先进技术均将在21世纪取得不同程度的进展。1.3先进制造技术理念的推广普及压力容器制造单位必须持有国家质量

15、技术监督部门颁发的“压力容器制造许可证”，并应建立健全的质量保证体系。但我国已取证的压力容器制造企业的人均GDP值和产品附加值都还很低，技术装备、技术素质和管理水平也都很落后。为了面对21世纪的挑战和机遇，达到优化产品质量、降低生产成本、提高劳动生产率、提升国际竞争力，有必要在压力容器产业推广“先进制造技术”理念。所谓先进制造技术（AMT）是美国在上世纪80年代提出的新概念，它是一项集具体制造技术与经营管理技术两个层面于一体的系统工程。AMT的特点为：以市场为导向，以系统观念、工业工程为指导，以全面数字化技术为依托，合理使用先进技术，精心组织经营管理。作为压力容器的生产模式，主要包含三个技术群

16、，即主体技术群如备料、滚卷、锻压、成形、组装、焊接、热处理、检验测试和压力试验、爆破试验、疲劳试验等；支撑技术群如自动控制技术、信息处理技术、生产物流技术和标准化规范化技术等；及管理技术群如质量控制、人员培训、市场电子商务技术和售后服务等。其中尤以焊接（含现场组焊）和热处理两个环节是保证产品质量的关键。当前国内外都着眼于电脑自动化，特别是自动控制式焊接设备和热处理设备的改进创新更是发展神速，一些便携式自动焊接和热处理设备也已在大型球罐和塔设备等现场组焊中得到推广应用。传统的脏乱差、噪音污染、质量失控的锻焊钣金车间势将退出产业历史舞台。总之，面临着机械制造业全球化挑战和机遇的历史时期，压力容器产

17、业也应尽快提高自己对市场的快速响应能力，开发节能、节材、绿色制造的成形与改性技术，实现产品和工艺研究自动化。如果还使用落后的生产模式和产业机制将最终被时代淘汰。而在压力容器的制造过程中对焊接技术的应用是非常重要的。在科学技术飞速发展的当今时代，焊接已经成功地完成了自身的蜕变。很少有人注意到这个过程何时开始，何时结束。但它确确实实地发生在过去的某个时段。我们今天面对着这样一个事实：焊接已经从一种传统的热加工技术发展到了集材料、冶金、结构、力学和电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。而且，随着相关学科技术的发展和进步，不断有新的知识融合在焊接之中。剖析现代的焊接，不难发现其愈发显现出的几大特征：1

18、、焊接已成为最流行的连接技术；2、焊接显现了极高的技术含量和附加值；3、焊接已成为关键的制造技术；4、焊接已成为现代工业不可分离的组成部分。在工业化发达的美国，焊接被视为“美国制造业的命脉，而且是美国未来竞争力的关键所在”。 其主要根源就是基于这样一个事实：许多工业产品的制造已经无法离开焊接技术。第二章 产品结构以及材料性能2.1产品结构分析压力容器有多种结构形式，最常见的结构为圆柱形、球形和锥形三种。而直径2000mm熔化槽槽体属于圆柱形。其结构简图如图1-1所示，下面简单介绍其结构特点。图1-1 产品结构简图（1）筒体 是压力容器的重要组成部分，由它构成储存物料或完成化学反应所需要的大部分

19、压力空间。当筒体直径较小（小于500mm）时，可用无缝钢管制作。当直径较大时，一般用钢板卷制或压制后焊接而成，由于熔化槽槽体长5122 mm所以采用第二种方法。（2）封头 据几何形状的不同，压力容器的封头可分为凸形封头、锥形封头和平盖封头三种，该罐体属于凸形封头中的椭圆形封头。（3）法兰法兰按其所连接的部分分为管法兰和容器法兰。用于管道连接和密封的法兰叫管法兰；用于容器顶盖与筒体连接的法兰叫容器法兰，而该罐体的法兰属于容器法兰。（）开孔与接管由于工艺要求和检修时的需要，要在石油化工容器的筒体和封头上开设各种孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出接管等。（5）支座 压力容器靠支座支撑并固定

20、在基础上。对于该罐体可采用鞍式支座。2.2 母材性能分析本次罐体所用的材料主要是16MnR，属于热轧钢，是压力容器的常用钢。是通过Mn、Si等合金元素的固溶强化作用来保证钢的强度，属于C-Mn或Mn-Si系钢。2.2.1 材料化学成分及力学性能材料的化学成分主要包括C、Si、Mn 、S、 P等化学元素，而其力学性能也主要受这几种元素含量的变化的影响而发生变化。表1 材料化学成分碳（C） 决定了母材的淬硬倾向和冷裂纹倾向，与碳当量有关。碳当量越大，则母材淬硬倾向和冷裂纹倾向增大。如果碳当量很小，不需要热处理的情况下，焊接性能也非常好。硅（Si） 起到固溶强化的作用，增加钢的强度。如果硅的质量分数

21、超过0.6%使韧性不利，使韧脆转变温度提高。锰(Mn) 起到固溶强化的作用，增加钢的强度。如果锰的质量分数超过1.6%，焊接时易出现裂纹，在热影响区还会出现淬硬组织。硫 (S) 危害性元素。如果锰硫比升高，含碳量降低则不会出现冷热裂纹。磷（P） 危害性元素。对钢材的焊接性有不利的影响。表2力学性能2.2.2 母材焊接性16MnR属于热轧钢，在焊接时主要注意的问题是冷裂纹的产生和热影响区脆化。（1）冷裂纹 16MnR钢含有少量的合金元素，碳当量比较低，一般情况下（除环境温度低或钢板厚度很大时）冷裂倾向不大。淬硬倾向主要取决于钢的化学成分，其中以碳的作用最明显。可以通过碳当量公式来大致估算16Mn

22、R钢的冷裂敏感性，碳当量越高，冷裂敏感性越大。国际焊接学会推荐的碳当量公式为：一般认为CE0.4%时，钢材在焊接过程中基本无淬硬倾向，冷裂敏感性小。CE=0.4%0.6%时钢的淬硬倾向逐渐增加，属于有淬硬倾向的钢。16MnR的碳当量为0.4%，所以在焊接过程中焊接热影响区基本无淬硬倾向，冷裂敏感性小。（2）热影响区脆化由于16MnR钢的热影响区脆化主要是粗晶区脆化，所以我们只介绍粗晶区脆化，而热应变脆化基本上不发生。粗晶区脆化 钢材被加热到1200以上的热影响区过热区可能产生粗晶区脆化，韧性明显降低，这是由于热轧钢焊接时，采用过大的焊接热输入所致。粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏组织而降低韧性，焊

23、接热输入过小，粗晶区中马氏体组织所占的比例增大而降低韧性，这在焊接含碳量偏高的热轧钢时较明显。第三章 产品工艺流程以及焊接材料选取3.1产品工艺流程图3.2 焊缝位置分布主要焊缝位置如图2-2所示，内筒分为两节有两道纵缝、两道环缝，夹套分为上夹套和下夹套，上夹套有一道纵缝，下夹套有一道纵缝一道环缝，夹套与筒节间有四道环缝。图2-2 焊缝位置分布图1-筒节纵缝 2-筒节环缝 3-夹套纵缝 4-夹套与筒节环缝 5-筒节与封头的环缝3.3 焊前准备焊前准备工作主要包括熟悉图样和技术要求。除了对产品结构、形状及尺寸进行审核和分析外，还要综合考虑与加工制造有关的国家技术标准和规范。压力容器的可靠性与所选

24、用材料有密切关系，首先要考虑所选材料有足够的强度、塑性、韧性及稳定性；其次应具有良好的冷、热加工性能，尤其保证焊接性良好。1）生产图纸和工艺焊前必须熟悉生产图纸和工艺，这是保证焊接产品顺利生产的重要环节。主要内容如下：熟悉沥青熔化槽的结构形式、采用的材料种类及技术要求。熟悉沥青熔化槽的焊接部位的尺寸、焊接接头及坡口的结构形式。熟悉采用的焊接方法、焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接顺序、焊前预热温度及层间温度等。熟悉焊后热处理工艺、焊接检验方法及焊接产品的质量要求。2）材料检验材料检验包括母材和焊接材料的检验，这也是焊前准备的重要组成部分。母材检验母材检验包括焊接产品母材和外协委托加工件的检验。

25、母材检验的内容如下：a 材料入库要有材质证明书，要有符合规定的材料标记符号。要对材料的数量和几何尺寸进行检验复核。对材料的表面质量进行检查验收（如表面光洁情况、生锈腐蚀情况、变形情况和表面机械损伤情况等）。b 根据有关规定，对材料进行化学成分复验。c 对母材进行力学性能复验，包括拉伸试验、弯曲试验、脆性试验、断裂试验、蠕变试验等。焊接材料检验对焊条、焊丝的化学成分、力学性能（主要指熔敷金属）的检验及腐蚀检验等。对焊剂和保护气体的成分和纯度进行检验。操作人员资格审核在焊接产品制造之前，必须检查该焊工所持合格证的有效性，包括审核焊工考试记录表上的焊接方法、试件形式、焊接位置及材料类别等是否与焊接产

26、品要求的一致，所有考试项目是否合格。第四章 钢材预处理金属材料预处理是指在下料、装配、焊接前，进行矫正、材料表面除锈清理、喷涂防护层和烘干等加工工序。它是提高产品质量，延长产品使用寿命，减少环境污染，提高零件气割下料质量，尤其有利于数控切割机正常工作和设备保养的有效措施。4.1 钢材的矫正1）钢材矫正目的 钢材在轧制、运输、装卸和堆放过程中，由于自重、支撑不当，或装卸不良及其他原因，可能会产生弯曲、扭曲、波浪及表面不平等变形。当这些变形超过一定程度时，会给尺寸的度量、划线、剪裁及其他加工带来困难，而且会影响到成形零件的尺寸和几何形状的精度，从而影响到装配、焊接和整个产品的质量。所以划线、下料前

27、应予以矫正。2）矫正的基本原理 矫正的基本原理是使钢板在外力的作用下产生与原来变形相反的塑性变形，以消除弯曲、扭曲、皱折、表面不平等变形，从而获得正确形状的过程。对钢材进行的矫平和矫直统称为矫正。金属材料矫正后的允许变形值与所制造的产品精度有关。一般钢结构制造的通用技术条件规定，轧制钢材下料前允许偏差如表2-1所示。在这范围内视为允许可不进行矫正。表2-1 号料前钢材变形允许值3）钢材的矫正方法 采用十一辊式矫平机对钢板进行矫平。钢板矫平机的工作原理如图2-3所示，采用多辊对板材进行多次正反弯曲，使其多种曲率逐步变为单一曲率，最终将板材矫正。常用的是711辊的钢板矫平机，辊数最多可达21辊，钢

28、板越薄，矫平时要求的辊数越多；板材越宽，要求的辊子直径和长度比越大。为了提高钢板矫平机的工作效率，通常在矫平机两端附设两个滚轮工作台，以便钢材在矫平过程中来回移动。图2-3 多辊矫平机工作原理图1-上支承辊 2-上工作辊 3-下支承辊 4 -下工作辊 5-导向辊4.2 钢材的表面处理沥青熔化槽属于类压力容器，在各工序之前应先对钢材表面进行除锈处理，采用喷砂的方法对钢板表面进行除锈，喷砂的工作原理是将砂粒喷射在钢材表面，使氧化皮和锈斑剥离，除锈较彻底，生产效率较高，但粉尘多，劳动条件差，需在要封闭场所进行操作。对厚度在4mm以下的薄钢板表面容易造成损伤。4.3 表面防护处理原材料的表面清理工作完

29、成后，立即进行表面防护处理，以防短期内再度生锈。在钢板表面喷涂专用防护底漆。表面所加的防护底漆在焊接时无需去除，对焊接质量没有影响。第五章 内筒的下料和卷制5.1 内筒的下料内筒总长4340mm，内径2000mm，板厚16mm，内筒的展开按中性层内径展开，由周长公式L=d=3.14（2000+16）=6331mm，查实用钢铁材料手册知，可选用的钢板尺寸为6500mm2700mm16mm，将内筒平均分为两段进行加工，每节内筒的展开尺寸为6331mm2128mm16mm，由于轧制等原因，钢板边缘处厚度不均匀，影响焊接质量，因此，下料时每边需预留出修边余量约30mm。内筒的展开下料图如图2-4所示，

30、采用数控火焰切割机进行切割。火焰切割后用刨边机将每边刨掉5mm，以消除割口组织的变化对焊接接头质量的影响。图2-4 内筒展开图（图中虚线为选用板材尺寸，实线为内筒展开尺寸）5.2 内筒的卷制钢板的卷制是对已经按尺寸要求剪裁下料，并经边缘加工后的板材实施弯曲的工艺方法。1）卷板机的工作原理卷板机的主要结构形式分为三辊、四辊及立式卷板机。本设计采用对称式三辊卷板机进行钢板的卷制。对称式三辊卷板机的工作原理如图2-5所示，其上辊1可在垂直方向上下调节。两下辊为主动辊，可正反两方向旋转，并对称于上辊中心线排列。弯曲时将钢板放入上下辊之间，然后上辊向下移动将钢板压紧并使之弯曲，是钢板达到塑性变形状态，再

31、驱动两下辊旋转，并借助于钢板与辊子之间的摩擦力使钢板左右移动，同时上辊也随之转动，这样，就使钢板连续通过垂直面，受到相同的弯曲，产生相同的的变形。钢板成为曲率相同的弧形板。一次行程之后，再将上辊下压一定距离，又驱动下辊，使钢板进一步受到弯曲。上辊几次下压，就将钢板弯曲到需要的曲率半径。板料的两端不能同时进入三辊之间的部分得不到弯曲，称为剩余直边。剩余直边的长度约为两下辊中心距的一半。坯料经卷弯后所得的曲率取决于辊轴的相对位置、板料的厚度和力学性能。它们之间的关系可以近似的用下式表示：式中： ,d-辊轴的直径，mm；s-板料的厚度，mm；R-零件的曲率半径，mm；H，B-辊轴之间的距离，mm。钢

32、板在常温下弯曲加工时，其曲率半径不应小于某一最小规定允许值，若超过规定值，超过材料常温下塑性变形能力，则应进行热弯。通常根据规定D/ s 40，可进行冷弯；D/s40，可以冷弯。图2-5 三辊卷板机工作原理示意图1.上辊 2.下辊 3.板料2）内筒卷制工艺对称式三辊卷板机弯卷钢板时，钢板两端各有一平直段无法弯卷。为使钢板都能弯曲成同一曲率，在卷板前要先将其两端弯曲成所需要的曲率。 预弯 常用的预弯方法有三种，利用弯曲模和卷板机预弯（适于02，24mm），利用楔垫板预弯（适于较薄板）和利用模具和压力机预弯（适于各种板厚），它分为专用模具预弯（适用于批量生产）和通用模具预弯（用于单件小批量生产）。

33、本产品钢板厚度为16mm，可采用弯曲模和卷板机预弯的方法进行预弯，利用弯曲模和卷板机预弯的工作原理如图2-6所示，模板厚度一般取卷制钢板厚度的两倍或稍多些，其曲率半径应小于被弯曲钢板的曲率半径，这样既可以不致增加卷板机的负担，免于损坏机床，又可以保证钢板的预弯曲率。预弯的长度一般应大于两下辊中心距的一半，可取（620），通常为150200mm。图2-6 弯曲模具和卷板机预弯工作原理图 对中 板料预弯之后，将放入卷板机上下辊之间进行滚卷前必须使板料的母线与辊的轴线平行，使板料的纵向中心线与辊的轴线保持相互垂直，也就是对中。其目的是防止钢板在滚卷过程中产生扭斜。本产品用倾斜进料对中的方法进行对中，

34、具体方法如图2-7所示。 卷圆 钢板对中后，即可用上辊压住板料并使之产生一定弯曲，开动机床进行滚卷。每滚卷一个行程，便适当下调上辊一次，这样经过多次滚卷就可将板料弯曲成所要求的曲率。调整上辊的次数和每次调节量的大小，可依下述原则来确定：a 冷卷时不得超过材料允许的最大变形率。b 板料不致打滑，且不超过设备的额定功率。在滚卷过程中还应注意随时用卡样板测量，看是否达到曲率要求，不可过卷量太多，因过卷比曲率不足难以修正，且易使金属性能变坏，但冷卷时，考虑到回弹的影响，必须施加一定的过卷量。当卷制达到要求曲率时，还应在此曲率下多卷几次，以使其变形均匀和释放内应力，减少回弹。 矫圆 当圆筒形工件进行点装

35、和纵缝焊接之后，还要进行矫圆。矫圆多是在卷板机上进行的。矫圆大致可按以下三个步骤：a 工件放入卷板机上辊之后，首先根据经验，将上辊调至所需要的最大矫正曲率的位置进行加载。b 使工件在矫正曲率下多次滚卷，并着重于焊缝区的矫正，使圆筒曲率均匀一致。c 逐渐卸除载荷，并使工件在逐渐卸除载荷的过程中多次滚卷，至此整个钢板的卷制过程结束。第六章 封头的下料和冲压6.1 封头的下料标准椭圆形封头坯料尺寸可根据下式计算式中 Dp毛坯料直径（mm）；Dn封头内径（mm）；封头壁厚（mm）；h直边量（mm）；100二次切割余量及防止压偏量（mm）；由公式计算得：Dp=1.2（2000+16）+100+100=2

36、620mm。通过查实用钢铁材料手册知，可选用钢板尺寸为3500mm2800mm18mm。钢板的下料采用数控火焰切割机进行切割，具体加工形状如图2-8所示。图2-8 封头坯料展开图6.2 封头的冲压冲压是利用具有一定半径的模具，将已下料得到的平板坯料制成各种形状的开口空心零件的冲压工序。冲压所用模具与冲裁模具不同，其凹凸模具没有锋利的刃口，而其工作部分都有较大的半径，并且凸、凹模之间的间隙一般大于板料的厚度。封头在冲压过程中，板料的变形很大，为保证封头的质量，采用热冲压进行封头的加工。1）封头的成形过程 整体封头的冲压过程为先将工件加热到1100。然后将其放在下模上，并对准中心，放下压边圈，将坯

37、料压紧到合适程度，以保证冲压时使坯料各处能均匀变形，防止封头产生波纹和起皱，开动压力机加压，使坯料逐渐变形并落入下模。最后上提凸模使封头与上模脱离。由于成形后的封头在温度降低后产生收缩，加之凸模受热后又稍有膨胀，因而封头被紧紧地裹在凸模上，使脱模困难。因此要严格控制终压温度，并在下模的圆周方向上穿六只活动销来脱模。2）封头的壁厚变化整体封头的冲压过程、无论是否采用压边圈，一般在接近大曲率部位封头壁厚都要变薄。椭圆形封头在曲率半径最小处变薄最大，一般壁厚减薄量在8%10%之间，所以选择的封头坯料比筒节坯料厚2mm。影响封头壁厚变化的因素有：材料强度越低，壁厚变薄量越大。变形程度越大，封头底部越尖

38、，壁厚变薄量越大。上、下模间隙及下模圆角越小，壁厚变薄量越大。压边力过大或过小，压制温度过高，都会导致壁厚减小。3）压延力的计算（1） 凸模直径Dsm（2） 凹模直径Dxm 式中封头坯料厚度（mm）；Z模具间隙（mm），热压时Z（0.10.2）；冷压时Z（0.20.3）。球形封头或直边较长的椭圆形封头取较大值。设备能力偏小时，取大值，并可适当加大间隙范围。取Z=2mm。封头冲压时，冲压力采用下面公式计算：式中 F冲压力（N）；e冲压力影响系数，无压边力时e=1，有压边力时e=1.2；K封头形状影响系数，K=1.2；Dp坯料直径（mm）；Dxm下模直径（mm）；坯料厚度（mm）；材料的高温抗拉强

39、度（Mpa）。此封头的坯料直径Dp与封头内径Dn的差满足条件6DpDn45，属于中厚壁封头，用普通模具一次冲压即可成形，不需要特殊措施。对于直径2000mm左右的低碳钢和低合金钢中厚板封头，采用四柱式双动厚板冲压液压机进行压制。设备型号：QYC3150/4000（双动）。采用加热后压制（热压）的方法来加工封头，加热温度为母材金属的线以上。封头压制成形后，进行二次划线，并借助于焊接回转台进行二次切割。经验收合格后待装配。四柱式双动厚板冲压液压机技术参数如表2-2所示。表2-2QYC3150/4000型双动液压机技术参数4） 二次切割封头在制作过程中为了防止因压偏而造成产品的报废，在下料的时候多留

40、出一些余量，封头冲压完成之后需将多余部分切掉。把冲压好的封头放在焊接回转台上，找出封头的中心，将封头定位进行二次划线，然后进行切割，并开出坡口。第七章 夹套的下料和成型7.1 夹套的下料夹套分为上夹套和下夹套，下夹套包括夹套的封头。上夹套长2211mm，内径为2100mm，由周长公式计算出夹套周长为6632mm，下夹套（不包括封头）长1599mm，夹套封头的的坯料尺寸可根据公式 来确定，由公式计算得Dp=1.2（2100+12）+100+100=2734mm。查实用钢铁材料手册知，上、下夹套可选用钢板的尺寸为8000mm1700mm12mm，夹套封头坯料可选用钢板尺寸为3500mm2800mm

41、18mm。7.2 夹套的成形加工夹套筒节的卷制工艺与内筒的卷制工艺相同，夹套筒节的卷制可按内筒的卷制工艺进行加工。夹套的封头可按内筒的封头加工工艺进行加工。夹套筒节加工完成之后，还需进行翻边加工。此种翻边属于压缩类曲面翻边，压缩类曲面翻边是指在坯料的曲面部，沿其边缘向曲面的曲率中心方向翻起竖边的成形方法。翻边坯料变形区内绝对值最大的主应力是沿切向的压应力，在该方向产生压缩变形，并主要发生在圆弧部分，易在这里发生失稳起皱，这是限制压缩类曲面翻边成形极限的主要原因。因而减小圆弧部分的压应力、防止侧边的失稳起皱的发生是提高压缩类曲面翻边成形极限的关键。1）变形分析影响圆弧部分切向变形的主要因素有：零

42、件底面宽度b、翻边高度h、曲率半径R及凹模曲率半径Rd等。底面宽度b的影响 随着b的增大，最大切向应变也增大。这主要由于b的变化改变了其本身切向及横向的应变的大小，进而对侧边切向应变产生影响。翻边高度h的影响 当翻边高度较小时，圆弧部分的切向压缩变形随翻边高度的增加而线性增加，竖边边缘上压缩变形最大，当翻边高度较大时，圆弧部分切向压缩变形先线性增大，达最大值后又逐渐减小，翻边高度较大时，可能出现的最大切向压缩变形有所减少。曲率半径R的影响 随着R的增大，可能出现的最大切向应变减小，且沿高度方向分布更加均匀。凹模曲率半径Rd的影响 当凹模曲率半径大于凸模曲率半径时圆弧部分最大切向应变得到很大程度减轻，并使变形沿高度方向的分布趋于均匀。2）成形极限压缩类曲面翻边的成形极限用极限翻边高度表示，即侧边不起皱的条件下可能得到的最大翻边高度。3）压缩类曲面翻边常见缺陷及预防措施。压缩类曲面翻边常见缺陷及预防措施如表2-3所示。表2-3 压缩类曲面翻边常见缺陷及预防措施第八章 焊前准备第八章 焊前准备8.1坡口加工内筒纵缝坡口 内筒体壁厚为16mm，开X形对称坡口，其坡口形状如图2-10所示。内筒环缝坡口 内筒体壁厚为16mm，开X形坡口其坡口形状如图2-11所示。图2-10 内筒纵缝坡口示意图图2-11 内筒环缝坡口示意图8.2焊前清理在焊接前清除待焊部位及其周围50