現(xiàn)代過程裝備制造技術(shù)-6受壓殼體制造的準備

6受壓殼體制造的準備6.1鋼材的預處理6.2劃線6.1鋼材的預處理6.1.1凈化處理6.1.2矯形鋼材的預處理是指對鋼板、管子和型鋼等材料的凈化處理、矯形和涂保護底漆。凈化處理對象劃線、切割、焊接加工之前的鋼板、管子和型鋼；鋼材經(jīng)過切割、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：試驗證明，除銹質(zhì)量好壞直接影響著鋼材的腐蝕速度。對焊接接頭處尤其是坡口處進行凈化處理，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凈化。機械凈化電動鋼刷、電動砂輪等（適用于小面積或局部）噴砂機、拋丸機等（適用于大面積的鋼板、設備）化學凈化法6.1.1凈化處理噴砂法：主要用于型材（如鋼板）和設備大表面的凈化處理，效率較高但粉塵大，對人體有害，應在封閉的噴砂室內(nèi)進行。6.1.1凈化處理拋丸法：（壓縮空氣拋丸法或離心法）主要特點是改善了勞動條件，易實現(xiàn)自動化，被處理材料表面質(zhì)量控制方便。噴砂法嚴重危害人體鍵康，污染環(huán)境，目前國外已普遍應用拋丸法。主要特點：使工件表面產(chǎn)生壓應力，可提高抗應力腐蝕的能力；也改善了勞動條件。6.1.1凈化處理化學凈化法：金屬表面的化學凈化主要是對材料表面進行除銹、除污物和氧化、磷化及鈍化處理，后者即在除污物的基礎上根據(jù)不同材料，將清潔的金屬表面經(jīng)化學作用（氧化、磷化、鈍化處理）形成保護膜，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：速度快、效率高，不產(chǎn)生氫脆，表面狀態(tài)好，配制洗液時比硫酸安全、經(jīng)濟。對局部表面，可用酸洗膏除銹。注意：化學凈化后，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溶劑，能發(fā)生皂化反應等特性，將金屬表面上的油污除掉。有機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)化學作用，形成保護性薄膜，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，形成保護性的氧化膜，防止金屬被進一步腐蝕。酸性氧化法和堿性氧化法酸性氧化法經(jīng)濟、應用較廣，耐腐蝕性和機械強度較高。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，生成三價或六價鉻化層，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凈化處理設備凈化處理過程裝備組裝后并經(jīng)過試驗后，要進行凈化——鈍化或噴漆處理。過程裝備運行一段時間后都會產(chǎn)生污垢等，如換熱器、鍋爐和管道。為了恢復、提高設備的工作效率，以及檢查引起的局部腐蝕，必須對設備進行凈化處理。6.1.2矯形矯形對象：由于鋼材在運輸、吊裝或存放過程中的不當所產(chǎn)生的較大變形；有些制造精度要求較高的設備（如熱套式、層板色扎式高壓容器要求鋼板的變形很小）；對保存較好的供貨鋼材也需要矯形，因為供貨時的平面度要求有時不能滿足實際制造的要求。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，即對可矯正的變形量有所規(guī)定。6.1.2矯形矯正方法有機械矯正和火焰矯正。機械矯正主要用冷矯，當變形較大、設備能力不足時，可用熱矯。注意！火焰加熱會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。如不銹鋼等鋼材嚴禁使用火焰矯形。對于易產(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臉酥?、符號。劃線工序通常包括對零件的展開計算、放樣和打標記。劃線前應先確定坯料尺寸。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。計算法：按展開原理或壓（拉）延變形前后面積不變原則推導出計算公式。試驗法：通過試驗公式?jīng)Q定形狀較復雜零件的坯料，簡單、方便。綜合法：對計算過于復雜的零件，可對不同部位分別采用作圖法、計算法，有時尚需用試驗法配合驗證。6.2.1零件的展開計算6.2.2號料（放樣）6.2.3標記和標記移植6.2.1零件的展開計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?？烧姑婺芫_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算中性尺寸：板材彎曲時尺寸不變的稱中性尺寸，即平均厚度上的尺寸。展圖時按中性尺寸計算，但對不可展面，尤其是厚板，按中性尺寸計算的結(jié)果有誤差，要適當修正。近似展圖：數(shù)學上的近似作圖法，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到必要的精度。通用性強。利用某些塑性變形的假定作為展圖的依據(jù)。如：假定變形過程中某弧長不變?yōu)榈然￠L法、面積不變稱等面積法、體積不變稱等體積法。鍛件毛坯尺寸的計算普遍采用等體積法。6.2.2號料（放樣）工程上把零件展開圖畫在板料上的過程稱為號料（放樣）。號料過程中主要注意兩個方面的問題：全面考慮各道工序的加工余量；考慮劃線的技術(shù)要求。加工余量號料時還要考慮零件在全部加工工藝過程中各道工序的加工余量，如成形變形量、機加工余量、切割余量、焊接工藝余量等。6.2.2號料（放樣）加工余量筒節(jié)卷制伸長量鋼板冷卷伸長量較小，通常忽略，約7~8mm。鋼板熱卷伸長量較大，不容忽略，用經(jīng)驗公式可估算伸長量。式中，K為修正系數(shù)，K＝0.9931~0.9960。熱卷筒節(jié)展開后長度l的計算公式為6.2.2號料（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、焊接方法等因素來確定。焊縫變形量對于尺寸要求嚴格的焊接結(jié)構(gòu)件，劃線時要考慮焊縫變形量（焊縫收縮量）。見表6-26、6-27。6.2.2號料（放樣）劃線技術(shù)要求加工余量與尺寸線之間的關(guān)系實際用料線尺寸=展開尺寸-卷制伸長量+焊縫收縮量-焊縫坡口間隙+邊緣加工余量切割下料線尺寸=實際用料線尺寸+切割余量+劃線公差劃線公差目前劃線尚無統(tǒng)一標準，各制造單位根據(jù)具體情況制定內(nèi)部要求，來保證產(chǎn)品符合國家制造標準。6.2.2號料（放樣）劃線技術(shù)要求合理排料充分利用原材料、邊角余料，使材料利用率達到90%以上；零件排料要考慮到切割方便、可行；筒節(jié)下料時注意保證筒節(jié)的卷制方向應與鋼板的軋制方向一致；認真設計焊縫位置。P170~1716.2.3標記和標記移植在鋼板劃線時對制造受壓元件的材料應有確認的標記（如打上沖眼、涂上標號），如原有確認標記被截掉或材料分成幾塊，應于切割前完成標記移植工作，以保證材料及加工尺寸的準確、清晰，而有利于后續(xù)工序順利進行，且有利于材料的管理、待查和核準。對有防腐要求的不銹鋼以及復合鋼板制容器，不得在防腐蝕面采用硬印作為材料的確認標記。作業(yè)P1726-1、6-2、6-3、6-4名詞解釋：凈化、矯形、展圖、號料補充：鋼材的切割及邊緣加工1鋼材的切割從號料過的鋼材上把需要的坯料割取下來的工序稱為切割，也稱下料。用于設備制造的切割方法分為機械切割和熱切割兩類。機械切割剪切：將剪刀壓入工件中使剪切應力超過材料抗剪強度而達到剪斷的目的。這種方法效率高，切口精度高，只要材料硬度適當，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，對于重要設備應把硬化區(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：簡稱氣割，也稱火焰切割，因為切割時需要一個預熱火焰，但只有火焰并達不到切割目的，關(guān)鍵是高速純氧氣流。原理預熱：把切口處金屬（表層）加熱到燃點。氧化：切割純氧流2從噴嘴中心噴出成一細柱狀，把已達到燃點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：新暴露出來的金屬主要受前面金屬的氧化熱作用而升溫至燃點，繼續(xù)被氧流氧化燃燒，成渣、被吹走，直至整個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必須高于金屬氧化物的熔點，這樣才能使氧化過程不斷進行。金屬的熔點必須高于金屬的燃點，這樣才能保證在固態(tài)下切割，切口才能為氣流準確控制以達到較高的精度。如果金屬熔點低于燃點，則會在氧化燃燒之前自行流動，切口難于控制。金屬的氧化潛熱大，導熱系數(shù)低，這樣切割時生成熱量多且散失少，因而預熱速度快、預熱深度大，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。切割特點設備簡單；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，電流密度增加，熱量更加集中，因而溫度顯著升高，最后導至全部電離而成等離子體。通過噴嘴燃燒的電弧受到三種壓縮作用機械壓縮、熱壓縮、磁壓縮經(jīng)壓縮電弧得到的等離子體是一束細長、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能切割任何材料是其最突出的特點，因為高溫、大功率、強沖力；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。應用范圍最貴的一種切割方法，主要用于氣割無法應用的不銹鋼、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，簡稱氣刨。應用：在焊縫返修、鏟根、刨平焊縫余高、除毛刺等作業(yè)；有時也用它來開坡口，特別是曲面上的坡口和平面上的