過程設(shè)備制造與檢測課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書二

1、4. 加氫反應(yīng)器制造工藝實(shí)例4.1加氫上封頭制造工藝實(shí)例介紹 上封頭的總體生產(chǎn)工藝過程（工藝流程）圖4-1， 工藝流程圖 原材料檢驗(yàn)噴砂UT檢測標(biāo)準(zhǔn)移植氣割下料刨削拼接坡口預(yù)組合并在大型立車上夾緊車削外圓邊緣坡度在龍門刨床上精加工拼接焊縫坡口組對焊接（組對時在特制的裝有預(yù)熱裝置的場地上進(jìn)行）預(yù)熱溫度200±30檢驗(yàn)，包括焊縫的PT，RT檢測以及焊縫及熱影響區(qū)的硬度試驗(yàn)加熱沖壓測定成形后球殼各部位實(shí)際厚度焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)外表面MT整個球面進(jìn)行UT正火+回火（帶焊接試板）試板力學(xué)性能試驗(yàn)在立車上加工人孔開孔與人孔法蘭的焊接坡口檢驗(yàn)坡口合格后與人孔法蘭鍛件組對點(diǎn)焊固定（預(yù)熱）預(yù)熱（150）

2、焊接UT、MT硬度檢查直線加速器RT檢測（有條件廠家）組對兩個吊耳局部預(yù)熱150焊接吊耳焊滿后表面打磨MT、UT消除應(yīng)力熱處理UT、MT硬度檢查球殼內(nèi)壁打磨光滑呈金屬光澤清洗干凈堆焊不銹鋼（如下圖）堆焊人孔襯里過渡層精加工人孔內(nèi)圓及人孔密封面鑲環(huán)槽組對人孔內(nèi)圓襯里和密封底鑲環(huán)焊接焊接鐵素體檢查焊接表面PT精加工孔密封面螺栓孔加工檢驗(yàn)。 封頭制造的準(zhǔn)備 鋼板的檢測和保存表面質(zhì)量，材料標(biāo)記化學(xué)成份（按爐）分析Cr含量0.80%1.15%，P0.010%，S0.010%， (Si%+Mn%)1.2%，H2ppm O35ppm N80ppm力學(xué)性能（按批）a) 常溫拉伸試驗(yàn)：（最大模擬焊后熱處理）b)

3、 高溫拉伸試驗(yàn)：（最大模擬焊后熱處理）c) 夏比沖擊試驗(yàn)： （最大模擬焊后熱處理）d) 冷彎試驗(yàn)： （最小模擬焊后熱處理）R180° d=3a（無裂紋）e) 金相檢驗(yàn)，晶粒度按ASTM E112進(jìn)行6級。 力容器用鋼板材料說明書，在鋼板的長度頭部或尾部處，在鋼板1/2厚度 處和離鋼板表面1.6mm處取樣作上述力學(xué)性能試驗(yàn)。材料的凈化 原材料在軋制以后以及運(yùn)輸和庫存期間，表面常產(chǎn)生鐵銹和氧化皮，粘上油污和泥土。經(jīng)過劃線、切割成型、焊接等工序后，工件表面會粘上鐵渣，產(chǎn)生傷痕，焊縫及近縫區(qū)會產(chǎn)生氧化膜。這些污物的存在，講影響設(shè)備制造質(zhì)量，所以必須凈化。在設(shè)備制造中凈化主要有以下目的：（1）

4、清除焊縫兩邊緣的油污和鐵銹物，以保證焊接質(zhì)量。（2）為下道工序做準(zhǔn)備，即是下道工序的工藝要求。（3）保持設(shè)備的耐腐蝕性。 常用的凈化方法有：手工凈化、機(jī)械凈化、化學(xué)凈化和火焰凈化四種。 封頭原坯料采用機(jī)械凈化中的噴砂機(jī)除銹。噴砂是大面積去除鐵銹和氧化膜的先進(jìn)方法。它是利用高速噴出的壓縮空氣流帶出來的高速運(yùn)動的砂粒沖擊工件表面而打落鐵銹和氧化膜的方法。這種方法主要用于碳素鋼和低合金鋼的表面除銹。矯形設(shè)備制造所用的鋼板、型鋼、鋼管等，在運(yùn)輸和存放過程中，會產(chǎn)生彎曲、波浪變形或者扭曲變形。這些變形直接影響了劃線、切割、彎卷和裝配等工序的尺寸精度，從而影響了設(shè)備的制造質(zhì)量，有可能造成誤差超差而成為廢品

5、，所以當(dāng)材料的變形超過允許范圍時必須進(jìn)行矯正處理。 矯正處理的實(shí)質(zhì)是調(diào)整彎曲件“中性層”兩側(cè)的纖維長度。最后使全部纖維等長。調(diào)整過程中，可以中性層為準(zhǔn)，使長者縮短，短者伸長，最后達(dá)到與中性層等長。如對彎曲的鋼板和型鋼施以適當(dāng)?shù)姆聪驈澢怪C形。另外一種方法是以長者為主，把其余的纖維都拉長而達(dá)到矯形目的的拉伸法矯形。主要用于斷面較小的管材和線材，如有色金屬管拉直，但要注意其延伸率。 常用的矯正方法有手工矯形、機(jī)械矯形和火焰加熱矯形三種。 封頭的拼接設(shè)計(jì) 劃線劃線是在原材料或經(jīng)初加工坯料上劃出下料線、加工線、各種位置線和檢查線等、劃線工序通常包括對零件的展開計(jì)算，號料和打標(biāo)記等一系列操作。封頭的展

6、開計(jì)算：由于球形封頭屬于不可展的零件，但生產(chǎn)中沖壓加工或旋壓加工是毛坯料展開后的圖形都為圓形，所以只需要求出展開后的半徑或直徑即可采用經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行計(jì)算 Do=KDm+2h Do為包括了加工余量的展開直徑；K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù) Dm 中性層直徑 h 封頭的直邊高 經(jīng)查表，由球形封頭a：b=1，所以K取1.42由總圖可知，Dm=2800+70=2870mm h=0 ,因此Do=1.42X2870=4075.4mm。 所以，內(nèi)徑2800mm半球形封頭整體展開尺寸為直徑4075.4mm。由15CrMoR鋼板標(biāo)準(zhǔn)尺寸的限制以及展開計(jì)算可以得知，需要兩塊塊鋼板， 因此采用拼焊縫技術(shù)。號料 將展開圖正式畫在鋼板上的作

7、業(yè)稱為號料，號料時應(yīng)注意以下問題：加工余量 加工余量主要包括變形余量，機(jī)加工余量，切割余量，焊焊接工藝余量等。由于實(shí)際加工制造方法，設(shè)備，工藝過程等內(nèi)容不盡相同，因此加工余量的最后確定是比較復(fù)雜的，要根據(jù)實(shí)際情況來確定。查資料知：表6-1， 焊縫坡口間隙雙U型坡口，02 取1mm邊緣機(jī)加工雙邊余量根據(jù)加工長度，查表10切割余量鋼板切割加工，查表14焊縫收縮量對接接頭雙邊焊，34劃線公差保證產(chǎn)品符合國家制造標(biāo)準(zhǔn)，取1但由于此精致反應(yīng)器的上部球形封頭最終下部切削量大，所以不考慮加工余量。所以，實(shí)際用料直徑=展開尺寸+焊接收縮量+邊緣加工余量焊縫坡=4075.4mm+3mm+24mm-1mm=410

8、3.4mm 圓整為4104mm切割下料直徑=實(shí)際用料直徑+切割余量+劃線公差=4104mm+5mm+1mm=4110mm排樣 樣板或零件在鋼材上如何排列對鋼材的利用率影響很大，應(yīng)盡可能緊湊的排列，充分利用鋼板.采用熱沖壓，毛坯厚度應(yīng)加上減薄量。減薄量是按該企業(yè)經(jīng)驗(yàn)最大減薄量12%計(jì)算，故毛坯厚度選用80mm.查15CrMoR鋼板標(biāo)準(zhǔn)尺寸可得80mm厚度的鋼板尺寸范圍為寬*長 2300-2900*9300-12000。選擇寬度2700mm鋼板，設(shè)計(jì)排料圖見圖6-1。圖6-1，排料圖打標(biāo)記 劃線完成后，為保證加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清等，在切割線、刨邊線、開孔中心及裝配線等處均勻打上沖眼，

9、用油漆標(biāo)明標(biāo)號、產(chǎn)品工號和材料標(biāo)記移植等，以指導(dǎo)切割，成型，組焊等后續(xù)工序的進(jìn)行。切割及邊緣加工 按照所劃的切割線從原材料上切割下零件毛坯，該工序稱為切割，常用方法有機(jī)械切割（鋸床、圓盤剪板機(jī)等），熱切割（氧氣切割、等離子切割等）。邊緣加工：首先，按照劃線切割余量，消除切割時邊緣可能產(chǎn)生的加工硬化、裂紋、熱影響區(qū)及其他切割缺陷；其次，根據(jù)圖樣規(guī)定，加工各種形式，尺寸的坡口，通常加工方法有手工加工，機(jī)械加工，熱切割加工。 拼接的焊接設(shè)計(jì)及焊接工藝編制 坡口加工坡口加工的注意事項(xiàng)： （1）坡口工序是一個封頭各項(xiàng)數(shù)據(jù)（包括周長、內(nèi)總高）達(dá)到JB/T4746標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵工序。（2）坡口是為了在封頭和筒體

10、拼接的時候，使焊接更加徹底。（3）坡口主要的切割工序和下料工序工具一樣，都是利用等離子切割。（4）切割時，根據(jù)流轉(zhuǎn)卡上的工藝要求，確定坡口的類型（內(nèi)坡口、外坡口、X型坡口）以及確定坡口的角度。（5）坡口前要對封頭涂抹飛濺劑。（6）坡口時先進(jìn)行試坡，然后量角器量取角度，確定在公差范圍內(nèi)，調(diào)整后，進(jìn)行整坡。坡口的選擇及制備由于15CrMoR標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度小于450MPa，應(yīng)經(jīng)火焰切割的坡口表面。圖7-1 雙U形坡口焊縫結(jié)構(gòu)圖按圖紙要求，需用刨邊機(jī)刨縱、環(huán)縫坡口?？v縫坡口為雙U形坡口，環(huán)縫坡口為UX形坡口，見圖7-1. 焊接技術(shù)選擇 綜合考慮鋼板厚度，鋼板材料等因素，選擇埋弧自動焊。 焊接材料的選擇（

11、1） 埋弧焊的焊絲主要有實(shí)心焊絲和藥芯焊絲兩種，生產(chǎn)中主要使用前者。焊絲直徑的選取依用途而定，自動埋弧焊一般使用直徑為（3-6mm）的焊絲，以發(fā)揮埋弧焊大電流和高熔敷率的有優(yōu)點(diǎn)。表7-1，焊絲直徑（mm）1.52.02.54.05.06.0電流范圍，A115-500125-600150-600340-1100400-1300600-1600 焊絲H08MnA、H08A、廣泛用于壓力容器等行業(yè)，更適用于中、厚板的焊接，三者均屬于中錳中硅型焊絲，與中錳、硅的焊劑相匹配，對母材上的銹跡不敏感，焊道成型及脫渣性能優(yōu)良。其主要參數(shù)見表7-2：表7-2，牌號成分MnCSiSNiCrH08A0.30-0.5

12、50.100.030.0300.300.20H08MnA0.80-1.100.100.070.0300.300.20H10Mn21.50-1.900.120.070.0350.300.20（2）焊劑根據(jù)生產(chǎn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書表3-1可選HJ101（3）焊接電源、焊接速度 表7-3，焊接電源（A）焊接速度（com/min）電源類型300-500100直流600-9003.8-75直流、交流120012.5-38交流 埋弧焊工藝參數(shù)的選擇埋弧焊的焊接參數(shù)主要有：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲直徑、電流種類、焊絲傾角和伸出長度等。焊接電流一般焊接條件下，焊縫熔深與焊接電流成正比。 隨著焊接電流的增加，熔

13、深和焊縫余高都有顯著增加，而焊縫的寬度變化不大。同時，焊絲的熔化量也相應(yīng)增加，這就使焊縫的余高增加。隨著焊接電流的減小，熔深和余高都減小。電弧電壓電弧電壓的增加，焊接寬度明顯增加，而熔深和焊縫余高則有所下降。但是電弧電壓太大時，不僅使熔深變小，產(chǎn)生未焊透，而且會導(dǎo)致焊縫成形差、脫渣困難，甚至產(chǎn)生咬邊等缺陷。所以在增加電弧電壓的同時，還應(yīng)適當(dāng)增加焊接電流。焊接速度當(dāng)其他焊接參數(shù)不變而焊接速度增加時，焊接熱輸入量相應(yīng)減小，從而使焊縫的熔深也減小。焊接速度太大會造成未焊透等缺陷。為保證焊接質(zhì)量必須保證一定的焊接熱輸入量，提高生產(chǎn)率而提高焊接速度的同時，應(yīng)相應(yīng)提高焊接電流和電弧電壓。焊絲直徑與伸出長度

14、當(dāng)其他焊接參數(shù)不變而焊絲直徑增加時，弧柱直徑隨之增加，即電流密度減小，會造成焊縫寬度增加，熔深減小。反之，則熔深增加及焊縫寬度減小。當(dāng)其他焊接參數(shù)不變而焊絲長度增加時，電阻也隨之增大，伸出部分焊絲所受到的預(yù)熱作用增加，焊絲熔化速度加快，結(jié)果使熔深變淺，焊縫余高增加，因此須控制焊絲伸出長度，不宜過長。焊絲傾角焊絲的傾斜方向分為前傾和后傾。傾角的方向和大小不同，電弧對熔池的力和熱作用也不同，從而影響焊縫成形。當(dāng)焊絲后傾一定角度時，由于電弧指向焊接方向，使熔池前面的焊件受到了預(yù)熱作用，電弧對熔池的液態(tài)金屬排出作用減弱，而導(dǎo)致焊縫寬而熔深變淺。反之，焊縫寬度較小而熔深較大，但易使焊縫邊緣產(chǎn)生未熔合和咬

15、邊，并且使焊縫成形變差。 焊條電弧焊工藝參數(shù)選擇 焊條電弧焊電源種類、極性和焊接電流的選擇焊條電弧焊采用的電源有交流電源和直流電源兩大類，應(yīng)根據(jù)焊條藥皮類型和焊條的使用說明來選擇焊接電流種類和極性。選擇電流時，要考慮焊條直徑、藥皮類型、焊件厚度、接頭類型、焊接位置、焊道層數(shù)等因素。一般碳鋼焊接結(jié)構(gòu)是根據(jù)焊條直徑來確定焊接電流.計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式如下： I=Kd表7-4，焊條直徑/mm1.62.0-2.53.24.0-6.0K20-2525-3030-4040-50電弧電壓的選擇電弧電壓是由電弧長度所決定的，弧長是指從焊條端部到熔池表面的距離，電弧電壓則是影響焊縫寬度的主要因素。焊接速度 接速度主要取

16、決于焊條的熔化速度和所要求的焊縫尺寸、裝配間隙和焊接位置等，焊接速度對焊縫外觀有直接的影響。在厚板焊接時，必須采用多層焊或多層多道焊。在對焊接力學(xué)7.5.4、焊接層數(shù)的選擇性能和致密度要求較高的情況下，要求每層焊道厚度不大于4mm。封頭拼焊工藝（1）材料 15CrMoR(鋼板) （2）焊接位置 平焊 （3）焊接方法 埋弧自動焊 （4）焊材 焊絲：H08MnMoA 4。焊劑：SJ101。焊條（裝配、點(diǎn)焊用）：E6015-B3 4或5 (5)焊接工序 焊接坡口干磁粉(MT)檢測預(yù)熱(預(yù)熱溫度200)裝配、點(diǎn)焊窄間隙埋弧自動焊焊接外坡口(層間溫度200 250)后熱(200 300×2h)

17、 24 h后無損檢測(100MT+100UT+100RT)。 (6)焊接參數(shù) 焊接電流I=500 550A； 焊接電壓U=28 30V； 焊接速度v=360 400mm/min。 沖壓成型工藝 板坯加熱封頭沖壓時，板坯塑性變形很大，且為厚壁中壓封頭，故用熱沖壓，/Do×100=80/4110×1000.7故用熱沖壓。表8-1，沖壓狀態(tài)碳素鋼，低合金鋼合金鋼，不銹鋼冷沖壓/Do×1000.5/Do×1000.7熱沖壓/Do×1000.5/Do×1000.7.沖壓前，把板坯加熱至始鍛溫度放在壓力機(jī)上沖壓，到終鍛溫度時停止沖壓毛坯熱沖壓的加

18、熱溫度的選擇從降低沖壓力和有利于鋼板變形考慮，加熱溫度可高些，但是溫度過高會使鋼材的晶粒顯著成長，甚至形成過熱組織，是鋼材的塑性和韌性降低，嚴(yán)重時會產(chǎn)生過燒組織，毛坯沖壓可能發(fā)生碎裂，因此合理選擇加熱溫度是很有必要的按照常用封頭材料的加熱規(guī)范表見表8-2.表8-2，封頭熱成形加熱裝爐溫度加熱速度/H加熱溫度均熱后保溫時間冷卻方式850200950+/-2030分鐘出爐沖壓沖壓加工常用的潤滑劑 查表7-8，潤滑劑選取 石墨粉+水.沖壓過程： 將封頭毛坯對中放在下模上，然后開動水壓機(jī)使活動橫梁空程向下，當(dāng)壓邊圈與毛坯接觸后，開動壓邊鋼將毛坯的邊緣壓緊。接著上?？粘滔陆担?dāng)與毛坯接觸時，開動主缸使上

19、模向下沖壓，對毛坯進(jìn)行拉伸，至毛坯完全通過下模后，封頭便沖壓成形。對后開動提升缸和回程缸，將上模和壓邊圈向上提起，與此同時用脫模裝置將包在上模上的封頭脫下，并將封頭從下模支座下取出，沖壓過程即告結(jié)束。模具設(shè)計(jì)及設(shè)備選用計(jì)算沖壓力 計(jì)算沖壓力時影響因素較多，且沖壓過程是變化的較復(fù)雜，目前計(jì)算沖壓力常用下面公式： （8-1）C壓邊力影響系數(shù)，無壓邊力C=1，有壓邊力C=1.2；K封頭形狀影響系數(shù)，球形封頭K=1.4-1.6；D0封頭外徑，mmDw筒節(jié)外徑，mm 對于球形封頭，壓邊條件的計(jì)算：采用壓邊圈是毛坯料只能在壓邊圈與下模之間滑動，可以防止折皺的產(chǎn)生，而且在有壓邊圈產(chǎn)生的摩擦力作用下，增加了經(jīng)

20、向拉應(yīng)力，也有利于防止封頭鼓包的嘗試。因此，確定在什么條件下需要采用壓邊圈是關(guān)系到封頭質(zhì)量好壞的重要因素。采用壓邊圈的條件主要決定與Do，Dn，與的關(guān)系條件如下公式 DoDn（1415）（8-2） Do： 毛坯直徑，4110mm； Dn： 封頭內(nèi)徑，2800mm ；： 鋼板厚度，80mm DoDn=41102800=1310mm（1415）×80=（11201200）mm 因此需采用壓邊圈故取C=1.2，球形封頭取K=1.5,查化工設(shè)備用鋼表9-19，封頭材料15CrMoR，厚度70mm,750時抗拉強(qiáng)度§為30MPaP=CK (D-Dw)S§=1.2×

21、1.5×3.14×【4110-（2800+80×2）】×80×110=57t封頭的沖壓成型通常是在50-8000t水壓機(jī)或油壓機(jī)上進(jìn)行，此處選擇60t的水壓機(jī)。模具設(shè)計(jì)上模（沖頭）其結(jié)構(gòu)及主要設(shè)計(jì)參數(shù)模直徑Dsm根據(jù)封頭內(nèi)徑和熱沖壓的收縮率或冷沖壓的回彈率計(jì)算，主材為15CrMoR取=0.9%Dsm= Dn（1±）=2800×（1±0.9%）=2774.82825.2 mm 上模曲面部分高度Hsm=hn(1+)= 1400× (1±0.9%)=1387.41412.6mm 上模直邊高度H0 h封

22、頭直邊高度(按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定)，mmH1封頭高度修邊余量，一般為15-40mm,取H1=20 mmH2卸料板厚度，一般為40-80mm，取H2=50 mmH3保險余量，一般為40-100mm，取H3=50mm所以，H= h+ H1+ H2+ H3=0+20+50+50=120 mm 上模上部分直徑Dsm、Dsm、=Dsm+(2-3) mm=2776.82827.2 mm 上模壁厚S當(dāng)水壓機(jī)噸位小于等于400 t時，S=30-40 mm，取S=35 mm下模（沖環(huán)）其結(jié)構(gòu)及主要設(shè)計(jì)參數(shù) 上下模間隙a,附加值z熱沖壓時，z=（0.1-0.2）S=0.18×70=12.6mm，球形封頭取較大值。

23、a=S+ z=70+12.6=82.6 mm下模內(nèi)徑DxmDxm= Dsm+2a+ Sm（8-3）Sm下模制造公差，取Sm=2 mmDxm=（2774.82825.2）+2×82.6 +2=（29422992.4）mm下模圓角半徑r根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，采用壓邊圈時，r=(2-3)S（mm）=2×70=140 mm下模直邊高度h1h1=（40-70）mm，取h1=50 mm下?？偢叨萮h=（100-250）mm，取h=200 mm下模外徑D1D1= Dxm+（200-400）mm=（31423392.4）mm下模座外徑D應(yīng)大于毛坯直徑D0，高度H= h+（60-100）mm下口內(nèi)徑

24、D2應(yīng)比與之配套的最大壁厚封頭的下模內(nèi)徑Dxm大（5-10）mm圖8-1，上模圖 8.2.2.3壓邊圈結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)參數(shù) 主要尺寸如下：內(nèi)徑Dn、= Dxm+（50-80）（mm）=（29923072.4）mm厚度S、=70-120 mm，取S、=80 mm，外徑Dw、=D（下模座外徑） 堆焊方法及其檢測方法確定采用埋弧帶極堆焊，堆焊分二層，第一層作為低合金鋼層的過渡層，采用309L焊帶。焊劑可采用國產(chǎn)的HJ251。焊帶寬60mm，厚度0.5mm，焊接電流750A，電壓28V，焊速120mm/分。第二層為耐蝕層。焊帶必須采用耐氫腐蝕的材料，采用347焊帶和HJ251焊劑，焊接規(guī)范基本上同第一層，只

25、是焊速可略低一些。第一層基體金屬要在球殼外壁安裝遠(yuǎn)紅外電加熱板，通電預(yù)熱，使球殼溫度到達(dá)100，第二層不必預(yù)熱。堆焊工藝見表9-1，表9-1，堆焊工藝焊接過程檢驗(yàn)要求1清理堆焊表面2預(yù)熱1203由里向外埋弧自動焊帶極堆焊過渡層注: 鋼帶伸長3035、焊劑層厚度2530、焊道搭接量68、過渡層厚度4mm。 外觀,測厚100%UT (JB/T 4730-2005 I級)100%PT (JB/T 4730-2005 I級)4焊條電弧焊堆焊封頭中心部位過渡層。注：焊道間的重疊搭接不得少于焊道寬度的一半，起弧采用后退法，弧坑要打磨，消應(yīng)力處理。外觀100%PT (JB/T 4730-2005 I級)續(xù)表

26、9-15埋弧自動焊帶極堆焊+焊條電弧焊堆焊耐蝕層測量尺寸100%UT (JB/T 4730-2005 I級)100%PT (JB/T 4730-2005 I級)測鐵素體6整體熱處理層次焊接方法焊材牌號規(guī)格極性電流(A)電壓(V)速度(cm/min)烘烤溫度保溫時間1SAW 309L60×0.5DC750±102832110120HJ25135022SMAW 347+HJ2514DC110150242612182002注:預(yù)熱溫度:120;層間溫度150; 焊后熱處理560±10/4h；焊縫長度/耗用焊條長度= 0.80.85 接管的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料 接管15CrM

27、oR(鍛件)，封頭15CrMoR(鋼板)。 焊接位置 平焊。 焊接方法 埋弧自動焊焊材材料 焊材 焊絲：H08MnMoA 4。 焊劑：SJ101。焊接工序 焊接坡口干磁粉(MT)檢測預(yù)熱(預(yù)熱溫度200) 裝配、點(diǎn)焊外坡口埋弧自動焊(層間溫度200 250)后熱(200 300×2h) 24 h后無損檢測(100MT+100UT+100RT)。 焊接參數(shù) 焊條電弧焊 電流I4=170 190A； 電流I5=190 210A，；電壓U4、5=22 26V；焊接速度v4=130 150mm/min；焊接速度v5=140 160mm/min。 埋弧自動焊 焊接電流I=500 550A； 焊

28、接電壓U=28 30V； 焊接速度v=360 400mm/min。 成形過程的熱處理方法確定 熱處理工藝熱處理分類 完全退火 等溫退火 球化退火 退火 擴(kuò)散退火 普通熱處理 正火 去應(yīng)力退火 淬火 回火 熱處理 表面淬火 表面熱處理 化學(xué)熱處理 處理操作步驟（1）首先根據(jù)流轉(zhuǎn)卡確認(rèn)需要進(jìn)行去應(yīng)力退火的封頭。（2）將封頭均勻排布在退火爐中，根據(jù)熱處理工藝要求，將溫度加熱到指定溫度，進(jìn)行保溫（根據(jù)封頭厚度不同，保溫時間不同）。（3）確定保溫時間結(jié)束之后，放置封頭使其自然冷卻。S1 S2溫度Tt1T3T1T2時間 t 熱處理規(guī)程如下圖所示其中： T1進(jìn)爐最低溫度（0C） t1保溫時間（h） T2保溫

29、溫度（0C） T3出爐最高溫度（0C） S1升溫速度 （0C/h） S2降溫速度（0C/h）4.2 加氫反應(yīng)器筒節(jié)制造工藝實(shí)例介紹加氫反應(yīng)器的筒體制造（一） 筒體制造工藝簡明流程圖選擇材料-復(fù)檢材料-凈化處理-矯形-劃線（包括展開計(jì)算、留余量、排料）-切割加工-筒節(jié)的卷制-筒節(jié)的組對轉(zhuǎn)配-焊接-熱處理-無損檢測（二）筒體制造工藝過程卡片 1.筒節(jié)材檢 1）筒體用15CrMoR鋼板除應(yīng)滿足GB6654-1996規(guī)定外，還應(yīng)符合1572-00-JT中的有關(guān)要求； 2）材料質(zhì)證齊全，標(biāo)記清楚。 2.噴砂 噴砂清理鋼板表面氧化皮 3.探傷 鋼板逐張按JB/T4730.3-2005進(jìn)行100%UT檢測，

30、級合格 4.號料 1）號筒體下料線，刨邊線、檢查線，L=12898 2) 號筒體縱縫試板一對，規(guī)格600×120×101 5.下料 按線氣割下料，清除熔渣 6.刨坡口 按圖刨筒體縱環(huán)向接頭坡口，削邊段坡口暫不加工 7.探傷 坡口進(jìn)行100%MT檢測,按JB/T4730.4-2005中級合格 8.筒體成形 筒體在美三輥卷板機(jī)上冷卷成形，符合圖樣要求 9.裝焊縱縫 1）組裝筒體縱向接頭，控制對口錯邊量3 2）焊接詳見焊接工藝說明書 3）帶筒體縱縫試板一對 4）打磨.清理焊縫表面 10.校圓 1）退火 執(zhí)行熱處理工藝說明書 2）筒體在美三輥卷板機(jī)上進(jìn)行校圓，檢查幾何尺寸，符合GB

31、150的有關(guān)規(guī)定 3）帶筒體縱縫試板一對 11.噴砂 噴砂清理表面氧化皮 12.打磨 打磨、清理焊縫表面 13.探傷 1）焊接接頭進(jìn)行100%RT,按JB/T4760.2-2005中級合格 2）焊接接頭進(jìn)行100%UT,按JB/T4760.3-2005中級合格 3) 焊接接頭進(jìn)行100%MT,按JB/T4760.2-2005中級合格 14.加工環(huán)縫 立車加工筒體與封頭相焊一端削邊坡口，削邊尺寸應(yīng)按封頭實(shí)際尺寸相配加工。 15. 探傷 環(huán)縫坡口進(jìn)行100%MT檢測,按JB/T4760.2-2005中級合格 16.組焊環(huán)縫 1）組裝環(huán)縫，控制對口錯邊量3 2）焊接詳見焊接工藝說明書 3）打磨、清理

32、焊縫表面 4）按熱處理工藝進(jìn)行爐外消氫處理 17.打磨 打磨、清理焊縫表面 18.探傷 1）焊接接頭進(jìn)行100%RT,按JB/T4760.2-2005中級合格 2）焊接接頭進(jìn)行100%UT,按JB/T4760.3-2005中級合格 3) 焊接接頭進(jìn)行100%MT,按JB/T4760.2-2005中級合格 19.堆焊過渡層 1）堆焊過渡層，詳見焊接工藝說明書 2）按熱處理工藝進(jìn)行爐外消氫處理 3）打磨、清理過渡層 20.探傷 過渡層進(jìn)行100%PT檢測，按JB/T4730.5-2005中級合格 21.堆焊筒體表層 1）堆焊表層，詳見焊接工藝說明書 2）測鐵素體數(shù) 3）打磨、清理表層 22.筒體探

33、傷 1）表層進(jìn)行100%PT檢測，按JB/T4730.5-2005中級合格 2）堆焊層及熔合面進(jìn)行100%UT，符合1572-00-JT中的有關(guān)要求3）堆焊層進(jìn)行厚度檢測，符合圖紙要求（三）、筒體制造工藝流程具體內(nèi)容1、 選擇材料此加氫反應(yīng)器筒體材料選擇15CrMoR。15CrMoR是低合金熱強(qiáng)鋼，屬中溫容器板；讀法-拾伍鉻鉬容；對應(yīng)美標(biāo)SA387Gr12，“15”是碳含量成分0.15%、“Cr”是成分含有一定化學(xué)元素-鉻、“Mo”是成分含有一定化學(xué)元素-鉬、“R”是容器板容的第一個字。15CrMoR特點(diǎn):鋼質(zhì)純凈：P0.010%、S0.005%、N70ppm、O15ppm、H2ppm、鋼中夾

34、雜物總量20ppm的高純凈度鋼水。良好的韌性和焊接性。領(lǐng)先的熱處理技術(shù)：正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)等熱處理加工。顯著提高鋼的塑性和沖擊韌性，改善鋼材的各向異性。15CrMoR，熱處理常采用：正火加回；探傷：II級以上。在550以下是，具有較高的持久強(qiáng)度。2、材料的凈化原材料在軋制以后以及運(yùn)輸和庫存期間，表面常產(chǎn)生鐵銹和氧化皮，粘上油污和泥土。經(jīng)過劃線、切割成型、焊接等工序后，工件表面會粘上鐵渣，產(chǎn)生傷痕，焊縫及近縫區(qū)會產(chǎn)生氧化膜。這些污物的存在，講影響設(shè)備制造質(zhì)量，所以必須凈化。在設(shè)備制造中凈化主要有以下目的：（1）清除焊縫兩邊緣的油污和鐵銹物，以保證焊接質(zhì)量。（2）為下道工序做準(zhǔn)備，即是下道工序

35、的工藝要求。（3）保持設(shè)備的耐腐蝕性。常用的凈化方法有：手工凈化、機(jī)械凈化、化學(xué)凈化和火焰凈化四種。封頭原坯料采用高速噴出的壓縮空氣流帶出來的高速運(yùn)動的砂粒沖擊工件表面而打落鐵銹和氧化膜的 方法。這種方法主要用于碳素鋼和低合金鋼的表面除銹。表二 化學(xué)成分（重量分?jǐn)?shù)）/%牌號 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Wt%CSiMnCrNiMoNbVPSAlt15CrMoR0.120.180.150.400.400.700.801.200.450.600.250.0103、矯形 設(shè)備制造所用的鋼板、型鋼、鋼管等，在運(yùn)輸和存放過程中，會產(chǎn)生彎曲、波浪變形或者扭曲變形。這些變形直接影響了劃線、切割、彎卷和裝配等工序的尺

36、寸精度，從而影響了設(shè)備的制造質(zhì)量，有可能造成誤差超差而成為廢品，所以當(dāng)材料的變形超過允許范圍時必須進(jìn)行矯正處理。 矯正處理的實(shí)質(zhì)是調(diào)整彎曲件“中性層”兩側(cè)的纖維長度。最后使全部纖維等長。調(diào)整過程中，可以中性層為準(zhǔn)，使長者縮短，短者伸長，最后達(dá)到與中性層等長。如對彎曲的鋼板和型鋼施以適當(dāng)?shù)姆聪驈澢怪C形。另外一種方法是以長者為主，把其余的纖維都拉長而達(dá)到矯形目的的拉伸法矯形。主要用于斷面較小的管材和線材，如有色金屬管拉直，但要注意其延伸率。 常用的矯正方法有手工矯形、機(jī)械矯形和火焰加熱矯形三種。3、 劃線（1）、展開計(jì)算（a）展開前的形狀及尺寸 （b）展開后的形狀及尺寸圖一 筒節(jié)展開已知：H=

37、3854mm、Dg=3600mm、=95mm則有：Dm=Dg+=3600+90=3690mm (1-1) L=×Dm=3.14×3690=11602.3mm (1-2) h=H=3854mm（2）、留余量（a）、筒體卷制的伸長量：與被卷材質(zhì)、板厚、卷制直徑的大小、卷制次數(shù)等條件有關(guān)，而本次采用冷卷，鋼板冷卷的伸長量較小，約為78mm。（b）、主要考慮內(nèi)容為機(jī)加工余量和熱切割加工余量，見下表：（3）、焊縫變形量對于尺寸要求嚴(yán)格的焊接結(jié)構(gòu)件，劃線時要考慮焊縫變形量（焊縫收縮量），可以查相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。對于簡單結(jié)構(gòu)在自由狀態(tài)下進(jìn)行電弧焊接時，也可以對焊縫收縮量等變形進(jìn)行大致的估算。實(shí)

38、際用料線尺寸=展開尺寸-卷制伸長量+焊縫收縮量-焊縫剖開間隙+邊緣加工余量切割下料線尺寸=實(shí)際用料線尺寸+切割余量+劃線公差（4）、劃線公差長度L和寬度h如圖二所示，對角線之差不大于1mm，兩平行線的不平行度不大于1mm，若考慮相對長度、寬度的關(guān)系則更為完善。一般情況下劃線公差也可以考慮為制造公差的一般。（5）、排料筒體排料的要求：（a）、每節(jié)筒節(jié)，其縱向焊縫數(shù)量，公稱直徑Dg不大于1800mm時，拼接焊縫不多于2條；公稱直徑Dg大于1800mm時，拼接焊縫不多于3條；（b）、每一節(jié)筒體的縱向焊縫中心線間的弧長不應(yīng)小于300mm，見圖三（a）；（c）、相鄰?fù)搀w的縱向焊縫與筒體縱向焊縫應(yīng)互相錯開

39、，并且兩焊縫中心間的弧長不 得小于100mm，見圖三（b）；（d）、最短筒節(jié)長度不應(yīng)小于300mm;（6）、筒節(jié)彎卷的設(shè)計(jì)和計(jì)算（a）、直邊預(yù)彎1 X$ 預(yù)彎是筒節(jié)成型的一個關(guān)鍵工序，制造完成預(yù)彎模具后將下料鋼板放在油壓機(jī)上進(jìn)行預(yù)彎工序。為了保證預(yù)彎曲率的一致性，在鋼板兩端進(jìn)行每隔50mm劃線工作，每次壓機(jī)的下壓點(diǎn)均落在線上，而且保證每次的壓力大小均等。預(yù)彎成型后預(yù)制樣板進(jìn)行檢查，間隙保證小于0.5m （b）、直邊預(yù)留留一部分直邊，此方法浪費(fèi)直邊部分鋼材，而且工藝麻煩，適用于單臺裝備制造或筒節(jié)制造精度要求較高的情況。所以通常采用第一種的方案，直直邊預(yù)彎。（c）、筒節(jié)彎卷的回彈估算彎卷鋼板在輥?zhàn)?/p>

40、壓力下既有塑性彎曲，又有彈性彎曲，故鋼板卸載后，會有一定的彈性回復(fù)，即回彈。筒節(jié)在熱彎卷時，回彈量很小，不予考慮。只要掌握好筒節(jié)的下料尺寸，使彎卷鋼板兩端面剛好閉合即可，直至鋼板溫度下降到500以下為止。但是，在冷彎卷時，鋼材的強(qiáng)度越大，回彈量越大。為了盡量控制回彈量，冷彎卷時要過卷。同時，在最終成行前進(jìn)行一次退火處理。冷卷回彈量的計(jì)算 筒節(jié)回彈前的內(nèi)徑Dn1可按下式估算： Dn1=（1- 2Kos/E）Dn/1+K1SDn1/E （2-1） 過卷量l可按下式計(jì)算： l=（Dn-Dn1）/2 (2-2） 式中 Dn筒節(jié)內(nèi)徑，3600mm s 鋼材屈服極限，MPa E鋼材彈性模量，MPa K1鋼

41、板界面形狀系數(shù)，矩形K1=1.5 鋼板厚度，90mm Ko鋼材相對強(qiáng)化模數(shù)，16MnR鋼材的Ko=5.8查閱標(biāo)準(zhǔn)，得s=345MPa，E=200GPa.根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，筒節(jié)回彈前的內(nèi)徑Dn1=（1-2×5.8×345）×0.000005/（1+1.5×345×Dn1）÷（200000×90）×3600 得Dn1=3879.6 mm過卷量l=（Dn-Dn1）/2=3.14×(4000-3879.6)/2 =189.1 mm3）筒節(jié)彎卷成形 預(yù)彎工序結(jié)束后即采用對稱式三輥卷板機(jī)進(jìn)行筒節(jié)的成型工序。為保證卷圓的質(zhì)

42、量及橢圓度指標(biāo)，按照工藝要求規(guī)定卷板機(jī)下壓成型的次數(shù)在6次以上，保證橢圓度在5mm以內(nèi)。6、裝焊縱縫焊接基本金屬為15CrMoR，筒體規(guī)格4000×164mm，所要求的焊工資格代號SAW-1G(K)-07/09,焊接方法為埋弧自動焊，焊接姿勢為平焊，焊接材料為R307C(點(diǎn)焊)，焊絲H08CrMoC，焊劑SJ110.工藝要求：預(yù)熱溫度120，層間溫度控制在（120-250），后熱溫度及時間（300-350）×2hr，坡口加工方法為機(jī)加工坡口，清除油銹，清根方法為碳弧氣刨并打磨，焊縫外形要求為焊縫與母材圓滑過渡，e2，并打磨平齊。焊后采用SR熱處理,并進(jìn)行100%UT、RT、

43、MT檢測,分別按JB/T4760.3-2005中級合格、JB/T4760.2-2005中級合格、JB/T4760.2-2005中級合格。 7、筒體內(nèi)壁堆焊1、工藝參數(shù)的控制影響帶極電渣堆焊質(zhì)量的工藝參數(shù)最主要的有焊接電壓、電流和焊接速度，其次還有干伸長，焊劑層厚度，焊道間搭接量、焊接位置等。 控制焊接電壓，當(dāng)電壓太低，有帶極粘連母材的傾向。電壓太高，電弧現(xiàn)象明顯增加，熔池不穩(wěn)定，飛濺也增大，推薦的焊接電壓可在2030V之間優(yōu)選。 焊接電流增加，焊道的熔深、熔寬、堆高均增加，而稀釋率略有下降，但電流過大，飛濺會增加。不同寬度的帶極應(yīng)選擇不同的焊接電流，對75mm×0.4mm的帶極，電流

44、可在10001300A之間優(yōu)選。 隨著焊接速度的增加，焊道的熔寬和堆高減小，熔深和稀釋率增加，焊速過高，會使電弧發(fā)生率增加，為控制一定的稀釋率，保證堆焊層性能，焊接速度一般控制在1517cmmin。 帶極電渣堆焊時，母材傾角會影響稀釋率和焊道成形，采用水平位置或稍帶坡度（1º2º）的上坡焊為宜。  帶極電渣堆焊熱輸入較高，故一般用于堆焊50200mm的厚壁工件。 2、堆焊原理 石油化工行業(yè)的加氫反應(yīng)器、原流合成塔、煤液化反應(yīng)器及核電站的厚壁壓力容器等內(nèi)表面均需大面積堆焊耐高溫，抗氧及硫化氫等腐蝕的不銹鋼襯里。帶極電渣堆焊是利用導(dǎo)電熔渣的電阻熱熔化堆焊材料和母材的，

45、除引線階段外，整個堆焊過程應(yīng)設(shè)有電弧產(chǎn)生。堆焊技術(shù)可以改變零件表面的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu), 強(qiáng)化機(jī)械零件表面或修復(fù)磨損和崩裂部分，為材料表面改性，完善其性能,延長零件的使用壽命,具有重要的經(jīng)濟(jì)價值.     常用的工藝方法有:手工電弧堆焊、振動電弧堆焊、氧-乙炔焰堆焊、等離子堆焊等。幾種堆焊方法特點(diǎn)比較堆焊方法    稀釋率（%）熔敷速度埋弧堆焊    單絲  3060  4.511.3   多絲  1525 11.327.2 單帶極 1020 1

46、2  36 多帶極    81522 68 等離子弧堆焊  手工送絲 515 0.53.6 自動送絲 5151327 雙熱絲 5150.95.4熔化極氣體自保護(hù)電弧堆焊 10400.95.4帶極電渣堆焊  10141575 石油化工行業(yè)的加氫反應(yīng)器、原流合成塔、煤液化反應(yīng)器及核電站的厚壁壓力容器等內(nèi)表面均需大面積堆焊耐高溫，抗氧及硫化氫等腐蝕的不銹鋼襯里。帶極電渣堆焊是利用導(dǎo)電熔渣的電阻熱熔化堆焊材料和母材的，除引線階段外，整個堆焊過程應(yīng)設(shè)有電弧產(chǎn)生。堆焊技術(shù)可以改變零件表面的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu), 強(qiáng)化機(jī)械零件表面或修復(fù)磨損和崩裂部分

47、，為材料表面改性，完善其性能,延長零件的使用壽命,具有重要的經(jīng)濟(jì)價值.     常用的工藝方法有:手工電弧堆焊、振動電弧堆焊、氧-乙炔焰堆焊、等離子堆焊等。 由于帶極電渣堆焊上述優(yōu)點(diǎn)，在加氫反應(yīng)器、煤氣工程熱壁交換爐、核電站設(shè)備中壓力容器的內(nèi)表面大面積堆焊中均得到了廣泛應(yīng)用。 為了最有效地發(fā)揮堆焊層的作用，希望采用的堆焊方法有較小的母材稀釋、較高的熔敷速度和優(yōu)良的堆焊層性能.帶極電渣堆焊技術(shù)具有比帶極埋弧難焊更高的生產(chǎn)效率、更低的稀釋率和良好的焊縫成形等優(yōu)點(diǎn)，得到迅速發(fā)展和較普遍的應(yīng)用。3、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍 帶極電渣堆焊與帶極埋弧堆焊相比： 1）熔敷效率

48、高，在中等電流下，比埋弧焊高50； 2）熔深淺而均勻，母材稀釋率低，可控制在10以下，單層堆焊即可滿足性能要求。 3）堆焊層成形良好，不易有夾渣等缺陷，表面質(zhì)量優(yōu)良，需機(jī)械加工，省料省時4）帶極中合金元素?zé)龘p和不利元素增量極少，堆焊層的塑性和韌性高于埋弧難焊。 5）接頭熔合區(qū)性能優(yōu)于帶極埋弧堆焊。 由于帶極電渣堆焊上述優(yōu)點(diǎn)，在加氫反應(yīng)器、煤氣工程熱壁交換爐、核電站設(shè)備中壓力容器的內(nèi)表面大面積堆焊中均得到了廣泛應(yīng)用。4、堆焊工藝設(shè)計(jì) 表-筒體內(nèi)壁堆焊工藝要求基本金屬15CrMoR焊接方法帶極埋弧堆焊+帶極電渣堆焊焊絲309L+347焊劑SJ304、SJ-15B預(yù)熱溫度5坡口加工及清理清理待堆焊面

49、層間溫度（100-250）（5-100）后熱溫度及時間（250-300）×2hr（過渡層）焊后熱處理SR無損探傷檢查UT、MT 筒體內(nèi)壁堆焊圖 過渡層厚3.5mm；防腐層厚3mm表二 筒體內(nèi)壁堆焊焊接規(guī)范位置焊接方法焊材牌號直徑電源種類及極性焊接電流A焊接電壓V焊接速度/min過渡層帶極埋弧堆焊309L+ SJ30475×0.4直流反接900-110026-289防腐層帶極電渣堆焊347+ SJ-15B75×0.4直流反接1000-105026-2891）過渡層堆焊后進(jìn)行100%PT檢測，按JB/T4730.5-2005中級合格。2）表層進(jìn)行100%PT檢測，按J

50、B/T4730.5-2005中級合格 3）焊層及熔合面進(jìn)行100%UT，符合1572-00-JT中的有關(guān)要求4）堆焊層進(jìn)行厚度檢測，符合圖紙要求。焊后進(jìn)行SR消除應(yīng)力熱處理，具體方法和參數(shù)加熱設(shè)備 裝爐溫度 加熱速度熱電偶加熱40050/H加熱溫度均熱后保溫時間冷卻方式675（+15-10） 3H60/H冷至400停機(jī)4.3 加氫下封頭制造工藝實(shí)例介紹 下封頭的基本制造工藝流程大致為：選擇材料材料檢查材料凈化處理（包括凈化后的探傷）材料矯形劃線（包括展開計(jì)算及號料）切割及邊緣加工封頭拼接設(shè)計(jì)成型加工(包括模具設(shè)計(jì)）拼焊接開孔與接管的裝焊內(nèi)層堆焊成品檢驗(yàn)（1）制造準(zhǔn)備選材在高溫、高壓下，氫與鋼材中的碳原子能化合生成甲烷，使鋼材變脆,稱為氫蝕。故高壓加氫的反應(yīng)器,必須采用合金鋼材。氫是易燃、易爆物質(zhì)，加氫過程必須考慮安全措施。 在石油加氫裝置中Cr-Mo系低合金耐熱抗氫鋼得到廣泛的使用。加氫反應(yīng)器在高溫高壓等惡劣條件下工作，工作介質(zhì)常含H2S，H2等反應(yīng)產(chǎn)物，有強(qiáng)烈的腐蝕性等，選用15CrMoR,內(nèi)