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)(jie):大直徑殼體(ti)短(duan)筒節(jie)(jie)下料(liao)(料(liao)較長且較窄)時(shi),其端(duan)口(kou)的火焰切割加工(gong)邊(bian)易發生變形。因切割高(gao)溫冷(leng)卻(que)后(hou)(hou),加工(gong)邊(bian)產生收縮(suo),直線邊(bian)變為“弧線”邊(bian),筒節(jie)(jie)輥圓后(hou)(hou),其端(duan)口(kou)就不在(zai)一個(ge)水平面上,誤差較大時(shi),滿(man)足不了組對(dui)(dui)和焊接的要求。應采取(qu)對(dui)(dui)稱(cheng)切割或機(ji)械加工(gong)等(deng)方法避免產生變形。
(2)封(feng)(feng)頭(tou):成型封(feng)(feng)頭(tou)火焰(yan)凈(jing)料切割(ge)(ge)后,其(qi)端(duan)口(kou)周(zhou)邊會產(chan)(chan)生收縮,使封(feng)(feng)頭(tou)口(kou)徑(jing)(jing)變小。嚴(yan)重時,收縮后的(de)封(feng)(feng)頭(tou)口(kou)徑(jing)(jing)滿足不了尺寸要求。對整體成型的(de)封(feng)(feng)頭(tou)端(duan)口(kou)加工,如采(cai)取(qu)火焰(yan)切割(ge)(ge),則其(qi)成型模(mo)具設計時要考慮切割(ge)(ge)后的(de)收縮量;對瓣片(pian)式組合封(feng)(feng)頭(tou)的(de)端(duan)口(kou)加工,如采(cai)取(qu)火焰(yan)切割(ge)(ge),則封(feng)(feng)頭(tou)組裝時口(kou)徑(jing)(jing)要適當(dang)放大,以彌補(bu)切割(ge)(ge)后的(de)收縮量。也可采(cai)取(qu)機(ji)械加工的(de)方法避(bi)免(mian)產(chan)(chan)生變形(xing)。
(3)機(ji)加(jia)工(gong)件坯(pi)(pi)(pi)料(liao)(主(zhu)要是鋼板坯(pi)(pi)(pi)料(liao)):這種坯(pi)(pi)(pi)料(liao)多用于壓(ya)力容器上的(de)(de)大(da)(da)型法蘭或(huo)密封圈等。火(huo)焰(yan)切割后(hou),由(you)于鋼板脹縮不(bu)(bu)均,致使坯(pi)(pi)(pi)料(liao)板面(mian)不(bu)(bu)平(ping),嚴重時造成坯(pi)(pi)(pi)料(liao)面(mian)的(de)(de)加(jia)工(gong)量不(bu)(bu)夠。應(ying)在(zai)坯(pi)(pi)(pi)料(liao)板切割后(hou)進(jin)行平(ping)整矯(jiao)形(xing),對難以(yi)矯(jiao)形(xing)的(de)(de)坯(pi)(pi)(pi)料(liao)板,可適當增大(da)(da)其加(jia)工(gong)余量。
2、加工失穩變形
加工失(shi)穩(wen)變(bian)形(xing)往往是(shi)在已成型的封頭或(huo)(huo)筒(tong)節上(shang)開(kai)(kai)大(da)型孔(kong)(kong)(如(ru)容(rong)器的裝卸孔(kong)(kong))、由于(yu)開(kai)(kai)孔(kong)(kong)區及其附近(jin)穩(wen)定(ding)性(xing)減弱,造(zao)成殼(ke)(ke)體(ti)局部或(huo)(huo)部件的變(bian)形(xing)。盡(jin)量(liang)避(bi)免在單(dan)獨(du)筒(tong)節或(huo)(huo)單(dan)獨(du)封頭上(shang)直接開(kai)(kai)大(da)孔(kong)(kong),可視情況將(jiang)殼(ke)(ke)體(ti)組裝成大(da)段或(huo)(huo)整體(ti)后(hou)再開(kai)(kai)大(da)孔(kong)(kong);開(kai)(kai)大(da)孔(kong)(kong)前(qian)將(jiang)開(kai)(kai)孔(kong)(kong)區用緊(jin)貼殼(ke)(ke)體(ti)的筋板進行加強(qiang),組焊接管后(hou)殼(ke)(ke)體(ti)處于(yu)整體(ti)穩(wen)定(ding)狀態(tai)時,再把加強(qiang)板撤掉。
3、焊接變形
焊接(jie)(jie)(jie)(jie)工藝(yi)(yi)是(shi)容器焊接(jie)(jie)(jie)(jie)的技術(shu)要(yao)(yao)求(qiu)和操作規定(ding),包括:采用的焊接(jie)(jie)(jie)(jie)方(fang)法(fa)、焊接(jie)(jie)(jie)(jie)坡口、焊條種類及(ji)直(zhi)徑,焊接(jie)(jie)(jie)(jie)工藝(yi)(yi)參數、焊接(jie)(jie)(jie)(jie)順序、焊道層數、焊前(qian)和焊后的處理、焊接(jie)(jie)(jie)(jie)環境要(yao)(yao)求(qiu)以及(ji)防變形、反變形措(cuo)施等。焊接(jie)(jie)(jie)(jie)工藝(yi)(yi)必須(xu)(xu)經過(guo)工藝(yi)(yi)評定(ding)達到合格(ge),而且在(zai)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)操作過(guo)程(cheng)中必須(xu)(xu)嚴格(ge)執(zhi)行(xing)工藝(yi)(yi)要(yao)(yao)求(qiu)。
根(gen)據壓力容器和(he)大型部件的(de)焊接條件和(he)焊接量(liang),預先分(fen)析焊接將要產生的(de)變形(xing)大小和(he)形(xing)態,有(you)針對(dui)性地制定的(de)控制措施:
(1)對多焊(han)道(dao)的大型壓力容器,例如(ru)球(qiu)形容器,應先組(zu)裝聯結(jie)成整(zheng)體(ti)后再進行焊(han)接,焊(han)接應對稱進行,并要(yao)遵守規定的焊(han)接順(shun)序。
(2)對(dui)多焊(han)道的大型部件(jian),如瓜(gua)瓣式(shi)組合封頭(tou)和由瓣片(pian)組合的殼體過(guo)渡段,除執行(xing)上述要求(qiu)外,還(huan)應(ying)在施焊(han)場地設口形固定卡具。
(3)較(jiao)長且分多節(jie)組(zu)焊(han)的(de)壓力容器,其筒節(jie)下料時尺寸要(yao)適(shi)當(dang)放出焊(han)接收縮量,以避免(mian)出現(xian)焊(han)后(hou)殼體縮短現(xian)象。
(4)對(dui)壓(ya)力容(rong)器,特別對(dui)結(jie)構復雜的壓(ya)力容(rong)器的組焊(han)(han),要(yao)采(cai)取合理的組裝順序和焊(han)(han)接(jie)防變形措施,確保其制造中不變形。
(5)反(fan)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)措施:根據實(shi)踐經驗(yan)或推(tui)算,預(yu)先在(zai)焊接(jie)(jie)(jie)件上向(xiang)焊接(jie)(jie)(jie)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)相反(fan)的方(fang)向(xiang)給(gei)以(yi)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing),焊接(jie)(jie)(jie)后這(zhe)個預(yu)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)量(liang)剛好得到(dao)抵消(xiao),具(ju)(ju)體做(zuo)法(fa)是:壓(ya)力容(rong)器筒節的縱縫對接(jie)(jie)(jie)處兩端(duan)頭壓(ya)弧(hu)時,在(zai)發生(sheng)焊接(jie)(jie)(jie)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)方(fang)向(xiang)的相反(fan)向(xiang)留(liu)出反(fan)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)量(liang);組合式瓣形(xing)(xing)(xing)封頭和過(guo)渡(du)段(duan)模具(ju)(ju)尺(chi)寸(cun)考慮抵消(xiao)焊接(jie)(jie)(jie)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)的反(fan)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)量(liang)。
4、熱處理變形的預防措施
(1)熱(re)處(chu)理爐必(bi)須(xu)符合規(gui)范要求,爐內溫度均勻準確(que),爐壁(bi)火焰噴嘴處(chu)應設擋(dang)火墻(qiang),嚴(yan)禁火焰直接(jie)接(jie)觸(chu)或接(jie)近熱(re)處(chu)理件。
(2)長度較大的壓力容器進爐后(hou),要加(jia)臨時(shi)支(zhi)座(zuo)支(zhi)墊,所(suo)用數量視(shi)容器具體尺度而定。
(3)直(zhi)徑較大(da)、厚度較薄的殼體,一般(ban)應(ying)進行內部加強。
(4)分(fen)段預(yu)制的(de)壓力容器,分(fen)段端口(kou)處(chu)應(ying)設加強支撐。
(5)對受(shou)高溫易失去穩(wen)定的(de)壓力容(rong)器(qi)部(bu)件,也應(ying)根(gen)據具(ju)體(ti)情況進行加(jia)固加(jia)強。
(二)加工誤差變形
1、下料誤差變形
由于下(xia)料尺寸(cun)(cun)不準(zhun),使成型后的部件形狀超出(chu)了標(biao)準(zhun)規定(ding)。下(xia)料尺寸(cun)(cun)不準(zhun)主要(yao)是(shi)由于計(ji)算(suan)或放大樣有(you)誤,除了提高(gao)下(xia)料人員(yuan)的技術水平,還(huan)應施行下(xia)料尺寸(cun)(cun)校(xiao)對制,并(bing)盡(jin)可能采取下(xia)料尺寸(cun)(cun)計(ji)算(suan)機(ji)軟件管(guan)理。
2、成型誤差變形
壓力(li)容(rong)(rong)器部(bu)件在加工成型中,由(you)于操(cao)作不當或模(mo)具不標準(zhun)而產生(sheng)變形(xing):熱(re)成型封頭(tou)脫模(mo)溫度有(you)一定要(yao)求,如溫度尚高就過早脫模(mo)會導致封頭(tou)收縮較大,嚴重時可(ke)使(shi)其幾(ji)何尺寸超標;機械輥(gun)制或壓制的(de)容(rong)(rong)器部(bu)件,因操(cao)作不當使(shi)之(zhi)產生(sheng)變形(xing);模(mo)具設計(ji)考慮(lv)不周或有(you)誤,使(shi)成型后壓力(li)容(rong)(rong)器部(bu)件的(de)幾(ji)何尺寸不符合要(yao)求。主要(yao)預(yu)防措施(shi)有(you):
(1)成(cheng)型操作(zuo)嚴格(ge)按工藝技術要求進行。
(2)用檢查樣板嚴(yan)格(ge)控制加工件的(de)形狀。
(3)模具設(she)計在(zai)依照加(jia)工件的理論(lun)尺(chi)寸(cun)形狀的基礎上,充分考(kao)慮(lv)壓力(li)容器部件加(jia)工成(cheng)型(xing)中(zhong)和成(cheng)型(xing)后(hou)發生的變化,冷成(cheng)型(xing)模具要(yao)考(kao)慮(lv)成(cheng)型(xing)件的回(hui)彈量(liang),熱成(cheng)型(xing)模具要(yao)考(kao)慮(lv)成(cheng)型(xing)件冷卻后(hou)的收(shou)縮量(liang)。
3、組裝誤差變形
壓(ya)力容(rong)器殼體組裝時由于錯口或不直度(du)誤差(cha)等超標所產(chan)生的變形(xing),稱(cheng)組裝變形(xing)。其預防措施:
(1)殼體(ti)組裝(zhuang)應使用定位卡具,直徑較大(da)、厚(hou)度較薄的殼體(ti),組裝(zhuang)時筒節還要加支撐,嚴(yan)格限制殼體(ti)對接邊的錯(cuo)口。
(2)殼體臥式組(zu)裝應在托輥上進(jin)行,并用直(zhi)線檢查其不(bu)直(zhi)度。
(3)分段預(yu)制的(de)壓(ya)力容器(qi),安裝(zhuang)時要設定位卡具,并用(yong)經緯儀檢(jian)查其不直度。
二、壓力容器變形怎么處理
壓力容(rong)器變(bian)形(xing)的檢查一般可用直(zhi)觀檢查,不太嚴重的變(bian)形(xing)可以通過量具檢查來發現。
產(chan)生變(bian)形缺陷的(de)(de)(de)壓力容器(qi),除了不太嚴重(zhong)的(de)(de)(de)局部凹(ao)陷以外,其它的(de)(de)(de)一般不宜繼續(xu)使用。因為(wei)經過塑性變(bian)形的(de)(de)(de)容器(qi),壁厚總有(you)不同程度的(de)(de)(de)減薄,而(er)(er)且變(bian)形材(cai)料也會(hui)因應變(bian)硬(ying)化而(er)(er)降低習韌性,耐腐蝕(shi)性能也較差。
輕微的(de)鼓(gu)(gu)包變形(xing),如果變形(xing)面積(ji)不(bu)太大(da),而(er)且又(you)未(wei)影(ying)響到容器(qi)的(de)其它(ta)部(bu)(bu)分,則在(zai)容器(qi)材料可焊(han)性較好(hao)的(de)情況下,可以(yi)考慮(lv)采(cai)用挖補(bu)處理。即將局部(bu)(bu)鼓(gu)(gu)包的(de)部(bu)(bu)分挖去,再用相(xiang)同形(xing)狀和材料的(de)板塊進(jin)行(xing)補(bu)焊(han),焊(han)后(hou)按容器(qi)原來的(de)技(ji)術(shu)要求對焊(han)縫進(jin)行(xing)技(ji)術(shu)檢(jian)驗。
壓力容器的變(bian)形主要表現為局部凹陷、鼓包(bao)、整體扁癟、整體膨脹等幾(ji)種,變(bian)形的表現不同,對(dui)應的處(chu)理措施也是不一(yi)樣的。