現(xiàn)代過(guò)程裝備制造技術(shù)-6受壓殼體制造的準(zhǔn)備

6受壓殼體制造的準(zhǔn)備6.1鋼材的預(yù)處理6.2劃線6.1鋼材的預(yù)處理6.1.1凈化處理6.1.2矯形鋼材的預(yù)處理是指對(duì)鋼板、管子和型鋼等材料的凈化處理、矯形和涂保護(hù)底漆。凈化處理對(duì)象劃線、切割、焊接加工之前的鋼板、管子和型鋼；鋼材經(jīng)過(guò)切割、坡口加工、成形、焊接之后清除其表面的銹、氧化皮、油污和熔渣等。6.1.1凈化處理作用：試驗(yàn)證明，除銹質(zhì)量好壞直接影響著鋼材的腐蝕速度。對(duì)焊接接頭處尤其是坡口處進(jìn)行凈化處理，清除銹、氧化物、油污等，可以保證焊接質(zhì)量?？梢蕴岣呦碌拦ば虻呐浜腺|(zhì)量。6.1.1凈化處理方法手工凈化鋼刷、刮刀、砂紙等，主要用于焊口的局部?jī)艋?。機(jī)械凈化電動(dòng)鋼刷、電動(dòng)砂輪等（適用于小面積或局部）噴砂機(jī)、拋丸機(jī)等（適用于大面積的鋼板、設(shè)備）化學(xué)凈化法6.1.1凈化處理噴砂法：主要用于型材（如鋼板）和設(shè)備大表面的凈化處理，效率較高但粉塵大，對(duì)人體有害，應(yīng)在封閉的噴砂室內(nèi)進(jìn)行。6.1.1凈化處理拋丸法：（壓縮空氣拋丸法或離心法）主要特點(diǎn)是改善了勞動(dòng)條件，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，被處理材料表面質(zhì)量控制方便。噴砂法嚴(yán)重危害人體鍵康，污染環(huán)境，目前國(guó)外已普遍應(yīng)用拋丸法。主要特點(diǎn)：使工件表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，可提高抗應(yīng)力腐蝕的能力；也改善了勞動(dòng)條件。6.1.1凈化處理化學(xué)凈化法：金屬表面的化學(xué)凈化主要是對(duì)材料表面進(jìn)行除銹、除污物和氧化、磷化及鈍化處理，后者即在除污物的基礎(chǔ)上根據(jù)不同材料，將清潔的金屬表面經(jīng)化學(xué)作用（氧化、磷化、鈍化處理）形成保護(hù)膜，以提高防腐能力和增加金屬與漆膜的附著力。除銹除油氧化磷化鈍化處理6.1.1凈化處理鋼鐵酸洗除銹除去表面氧化皮、銹蝕物，焊縫上殘留的熔渣等污物。常用鹽酸，具有下列優(yōu)點(diǎn)：速度快、效率高，不產(chǎn)生氫脆，表面狀態(tài)好，配制洗液時(shí)比硫酸安全、經(jīng)濟(jì)。對(duì)局部表面，可用酸洗膏除銹。注意：化學(xué)凈化后，必須用水沖凈，以免腐蝕。6.1.1凈化處理金屬表面除油利用油脂能溶于有機(jī)溶劑，能發(fā)生皂化反應(yīng)等特性，將金屬表面上的油污除掉。有機(jī)溶劑除油常用溶劑有：汽油、石油溶劑、酒精等。常用方法：浸漬法、蒸汽法和超聲波。堿液除油主要配方：氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉、水玻璃主要適用于黑色金屬如鋼、鑄鐵和不溶于堿液的金屬如鎳、鋼等。乳化除油配方：有機(jī)溶劑、乳化劑、混合溶劑、表面活性劑6.1.1凈化處理金屬的氧化、磷化和鈍化將清潔后的金屬表面經(jīng)化學(xué)作用，形成保護(hù)性薄膜，以提高防腐能力和增加金屬與漆膜的附著力的方法，即氧化、磷化、鈍化處理。氧化處理鋼鐵表面與氧或氧化劑作用，形成保護(hù)性的氧化膜，防止金屬被進(jìn)一步腐蝕。酸性氧化法和堿性氧化法酸性氧化法經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用較廣，耐腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度較高。6.1.1凈化處理磷化處理鋼鐵用錳、鋅、鎘的正磷酸鹽溶液處理，使表面生成一層不溶性磷酸鹽保護(hù)膜，即為金屬的磷化處理?？商岣呓饘俚哪透g性和絕緣性，并能作為油漆的良好底層。鈍化處理金屬與鉻酸鹽作用，生成三價(jià)或六價(jià)鉻化層，該鉻化層具有一定的耐腐蝕性，主要用于用于不銹鋼、鋁等金屬。6.1.1凈化處理設(shè)備凈化處理過(guò)程裝備組裝后并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后，要進(jìn)行凈化——鈍化或噴漆處理。過(guò)程裝備運(yùn)行一段時(shí)間后都會(huì)產(chǎn)生污垢等，如換熱器、鍋爐和管道。為了恢復(fù)、提高設(shè)備的工作效率，以及檢查引起的局部腐蝕，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行凈化處理。6.1.2矯形矯形對(duì)象：由于鋼材在運(yùn)輸、吊裝或存放過(guò)程中的不當(dāng)所產(chǎn)生的較大變形；有些制造精度要求較高的設(shè)備（如熱套式、層板色扎式高壓容器要求鋼板的變形很?。粚?duì)保存較好的供貨鋼材也需要矯形，因?yàn)楣┴洉r(shí)的平面度要求有時(shí)不能滿足實(shí)際制造的要求。6.1.2矯形為了減小型材在矯正、矯直后材料本身塑性性能的損失型材在矯正、矯直前的變形量不能太大，即對(duì)可矯正的變形量有所規(guī)定。6.1.2矯形矯正方法有機(jī)械矯正和火焰矯正。機(jī)械矯正主要用冷矯，當(dāng)變形較大、設(shè)備能力不足時(shí)，可用熱矯。注意！火焰加熱會(huì)不同程度的使鋼材產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，甚至加熱區(qū)金屬組織結(jié)構(gòu)的變化而影響其耐腐蝕性能。如不銹鋼等鋼材嚴(yán)禁使用火焰矯形。對(duì)于易產(chǎn)生退火裂紋的鋼材，由于火焰加熱溫度正好在其過(guò)飽和碳化物的晶間析出敏感區(qū)，有產(chǎn)生退火裂紋的可能，因此也必須禁止使用此方法。6.2劃線劃線是在原材料或經(jīng)初加工的坯料上劃出下料線、加工線、各種位置線和檢查線等，并打上（或?qū)懮希┍匾臉?biāo)志、符號(hào)。劃線工序通常包括對(duì)零件的展開計(jì)算、放樣和打標(biāo)記。劃線前應(yīng)先確定坯料尺寸。坯料尺寸由零件展開尺寸和各種加工余量組成。6.2劃線確定零件展開尺寸的方法如下：作圖法：用幾何制圖法將零件展開成平面圖形。計(jì)算法：按展開原理或壓（拉）延變形前后面積不變?cè)瓌t推導(dǎo)出計(jì)算公式。試驗(yàn)法：通過(guò)試驗(yàn)公式?jīng)Q定形狀較復(fù)雜零件的坯料，簡(jiǎn)單、方便。綜合法：對(duì)計(jì)算過(guò)于復(fù)雜的零件，可對(duì)不同部位分別采用作圖法、計(jì)算法，有時(shí)尚需用試驗(yàn)法配合驗(yàn)證。6.2.1零件的展開計(jì)算6.2.2號(hào)料（放樣）6.2.3標(biāo)記和標(biāo)記移植6.2.1零件的展開計(jì)算把零件坯料的空間曲面（筒體、封頭等）展成平面稱為展圖，這是劃線工作的主要環(huán)節(jié)。展圖依據(jù)可展面：相鄰兩素線位于同一平面內(nèi)的（如柱面、錐面）才是可展的。可展面能精確確定展開后的圖形和尺寸。不可展面：凡是由曲線構(gòu)成的曲面（如球面、橢圓封頭）是不可展的。在由直線構(gòu)成的曲面若相鄰兩素線不在同一平面內(nèi)者（如螺旋面）也是不可展的。只能用近似方法展開。6.2.1零件的展開計(jì)算中性尺寸：板材彎曲時(shí)尺寸不變的稱中性尺寸，即平均厚度上的尺寸。展圖時(shí)按中性尺寸計(jì)算，但對(duì)不可展面，尤其是厚板，按中性尺寸計(jì)算的結(jié)果有誤差，要適當(dāng)修正。近似展圖：數(shù)學(xué)上的近似作圖法，即用切線或割線構(gòu)成的拆線可代替曲線，用切面或割面構(gòu)成的折面可代替曲面。只要拆線或折面的分段尺寸足夠小就能達(dá)到必要的精度。通用性強(qiáng)。利用某些塑性變形的假定作為展圖的依據(jù)。如：假定變形過(guò)程中某弧長(zhǎng)不變?yōu)榈然￠L(zhǎng)法、面積不變稱等面積法、體積不變稱等體積法。鍛件毛坯尺寸的計(jì)算普遍采用等體積法。6.2.2號(hào)料（放樣）工程上把零件展開圖畫在板料上的過(guò)程稱為號(hào)料（放樣）。號(hào)料過(guò)程中主要注意兩個(gè)方面的問(wèn)題：全面考慮各道工序的加工余量；考慮劃線的技術(shù)要求。加工余量號(hào)料時(shí)還要考慮零件在全部加工工藝過(guò)程中各道工序的加工余量，如成形變形量、機(jī)加工余量、切割余量、焊接工藝余量等。6.2.2號(hào)料（放樣）加工余量筒節(jié)卷制伸長(zhǎng)量鋼板冷卷伸長(zhǎng)量較小，通常忽略，約7~8mm。鋼板熱卷伸長(zhǎng)量較大，不容忽略，用經(jīng)驗(yàn)公式可估算伸長(zhǎng)量。式中，K為修正系數(shù)，K＝0.9931~0.9960。熱卷筒節(jié)展開后長(zhǎng)度l的計(jì)算公式為6.2.2號(hào)料（放樣）邊緣加工余量包括焊接坡口余量，主要考慮內(nèi)容為機(jī)加工（切削加工）余量和熱切割加工余量。見表6-22、6-23、6-24。焊接坡口余量主要是考慮坡口間隙。坡口間隙的大小主要由坡口形式、焊接工藝、焊接方法等因素來(lái)確定。焊縫變形量對(duì)于尺寸要求嚴(yán)格的焊接結(jié)構(gòu)件，劃線時(shí)要考慮焊縫變形量（焊縫收縮量）。見表6-26、6-27。6.2.2號(hào)料（放樣）劃線技術(shù)要求加工余量與尺寸線之間的關(guān)系實(shí)際用料線尺寸=展開尺寸-卷制伸長(zhǎng)量+焊縫收縮量-焊縫坡口間隙+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+劃線公差劃線公差目前劃線尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各制造單位根據(jù)具體情況制定內(nèi)部要求，來(lái)保證產(chǎn)品符合國(guó)家制造標(biāo)準(zhǔn)。6.2.2號(hào)料（放樣）劃線技術(shù)要求合理排料充分利用原材料、邊角余料，使材料利用率達(dá)到90%以上；零件排料要考慮到切割方便、可行；筒節(jié)下料時(shí)注意保證筒節(jié)的卷制方向應(yīng)與鋼板的軋制方向一致；認(rèn)真設(shè)計(jì)焊縫位置。P170~1716.2.3標(biāo)記和標(biāo)記移植在鋼板劃線時(shí)對(duì)制造受壓元件的材料應(yīng)有確認(rèn)的標(biāo)記（如打上沖眼、涂上標(biāo)號(hào)），如原有確認(rèn)標(biāo)記被截掉或材料分成幾塊，應(yīng)于切割前完成標(biāo)記移植工作，以保證材料及加工尺寸的準(zhǔn)確、清晰，而有利于后續(xù)工序順利進(jìn)行，且有利于材料的管理、待查和核準(zhǔn)。對(duì)有防腐要求的不銹鋼以及復(fù)合鋼板制容器，不得在防腐蝕面采用硬印作為材料的確認(rèn)標(biāo)記。作業(yè)P1726-1、6-2、6-3、6-4名詞解釋：凈化、矯形、展圖、號(hào)料補(bǔ)充：鋼材的切割及邊緣加工1鋼材的切割從號(hào)料過(guò)的鋼材上把需要的坯料割取下來(lái)的工序稱為切割，也稱下料。用于設(shè)備制造的切割方法分為機(jī)械切割和熱切割兩類。機(jī)械切割剪切：將剪刀壓入工件中使剪切應(yīng)力超過(guò)材料抗剪強(qiáng)度而達(dá)到剪斷的目的。這種方法效率高，切口精度高，只要材料硬度適當(dāng)，尺寸在剪床技術(shù)性能范圍內(nèi)均可適用，但切口附近2－3mm內(nèi)的金屬有明顯的硬化現(xiàn)象，對(duì)于重要設(shè)備應(yīng)把硬化區(qū)加工掉。剪床有直線刀刃的平口剪、斜口剪，圓形刀刃的圓盤剪。鋸切：屬于切削加工，主要用于管件切割，如砂輪鋸、圓盤鋸。1鋼材的切割熱切割氧氣切割：簡(jiǎn)稱氣割，也稱火焰切割，因?yàn)榍懈顣r(shí)需要一個(gè)預(yù)熱火焰，但只有火焰并達(dá)不到切割目的，關(guān)鍵是高速純氧氣流。原理預(yù)熱：把切口處金屬（表層）加熱到燃點(diǎn)。氧化：切割純氧流2從噴嘴中心噴出成一細(xì)柱狀，把已達(dá)到燃點(diǎn)的金屬氧化燃燒成氧化物，稱為渣。吹渣：氧化物處于高溫且是液態(tài)，故被高速氧氣流吹走，從而將未氧化的金屬暴露在氧氣流下。前進(jìn)：新暴露出來(lái)的金屬主要受前面金屬的氧化熱作用而升溫至燃點(diǎn)，繼續(xù)被氧流氧化燃燒，成渣、被吹走，直至整個(gè)厚度金屬被氧化吹通止。1鋼材的切割氧氣切割條件金屬的熔點(diǎn)必須高于金屬氧化物的熔點(diǎn)，這樣才能使氧化過(guò)程不斷進(jìn)行。金屬的熔點(diǎn)必須高于金屬的燃點(diǎn)，這樣才能保證在固態(tài)下切割，切口才能為氣流準(zhǔn)確控制以達(dá)到較高的精度。如果金屬熔點(diǎn)低于燃點(diǎn)，則會(huì)在氧化燃燒之前自行流動(dòng)，切口難于控制。金屬的氧化潛熱大，導(dǎo)熱系數(shù)低，這樣切割時(shí)生成熱量多且散失少，因而預(yù)熱速度快、預(yù)熱深度大，故切速快、切割厚度大。能滿足以上條件的金屬主要是含碳量小于0.7%的碳素鋼，絕大部分低碳低合金鋼。切割特點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單；切口質(zhì)量好；切割厚度大；切割形狀和位置靈活；節(jié)省材料。應(yīng)用范圍：低碳鋼和低合金鋼1鋼材的切割熱切割等離子切割：利用等離子體既有高溫又有沖力的特性來(lái)熔斷材料的技術(shù)。它不受物性限制，可切金屬也可切非金屬。等離子體產(chǎn)生方法壓縮電弧，迫使電弧收細(xì)，電流密度增加，熱量更加集中，因而溫度顯著升高，最后導(dǎo)至全部電離而成等離子體。通過(guò)噴嘴燃燒的電弧受到三種壓縮作用機(jī)械壓縮、熱壓縮、磁壓縮經(jīng)壓縮電弧得到的等離子體是一束細(xì)長(zhǎng)、高溫且有較高流速的流體，其溫度分布如圖，等離子體的功率主要由電流確定，沖刷力則決定于氣流速度。1鋼材的切割等離子切割特點(diǎn)能切割任何材料是其最突出的特點(diǎn)，因?yàn)楦邷?、大功率、?qiáng)沖力；切割工作量不大；切口精度和光潔度都不及氣割，且切口較寬；它基本上不能離開專門的切割場(chǎng)地，但在割槍所及的范圍內(nèi)仍不受工件形狀、切口形狀及空間位置的限制。應(yīng)用范圍最貴的一種切割方法，主要用于氣割無(wú)法應(yīng)用的不銹鋼、鋁、銅等工件，特別是厚板和曲線切口。1鋼材的切割熱切割電弧氣刨：利用電弧熱使金屬熔化，在其自重作用下流走，從而達(dá)到切割目的。為提高切割速度和精度，在電弧周圍或后面通入一股高速氣流，如壓縮空氣，使融化金屬迅速流走，同時(shí)還使電弧溫度升高，不但有利于提高切速，而且未熔化的金屬清楚可見，能準(zhǔn)確加熱，從而也提高了切口精度，稱為電?。諝馇懈?，可切斷也可只切去一層，簡(jiǎn)稱氣刨。應(yīng)用：在焊縫返修、鏟根、刨平焊縫余高、除毛刺等作業(yè)；有時(shí)也用它來(lái)開坡口，特別是曲面上的坡口和平面上的