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压力容器的变形与预防
2013/12/14 点击次数:[2559]
一、应力变形及预防
1.火焰切割变形
(1)筒节:大直径壳体短筒节下料(料较长且较窄)时,其端口的火焰切割加工边易发生变形。因切割高温冷却后,加工边产生收缩,直线边变为“弧线”边,筒节辊圆后,其端口就不在一个水平面上,误差较大时,满足不了组对和焊接的要求。应采取对称切割或机械加工等方法避免产生变形。
(2)封头:成型封头火焰净料切割后,其端口周边会产生收缩,使封头口径变小。严重时,收缩后的封头口径满足不了尺寸要求。对整体成型的封头端口加工,如采取火焰切割,则其成型模具设计时要考虑切割后的收缩量;对瓣片式组合封头的端口加工,如采取火焰切割,则封头组装时口径要适当放大,以弥补切割后的收缩量。也可采取机械加工的方法避免产生变形。
(3)机加工件坯料(主要是钢板坯料):这种坯料多用于压力容器上的大型法兰或密封圈等。火焰切割后,由于钢板胀缩不均,致使坯料板面不平,严重时造成坯料面的加工量不够。应在坯料板切割后进行平整矫形,对难以矫形的坯料板,可适当增大其加工余量。
2.加工失稳变形
加工失稳变形往往是在已成型的封头或筒节上开大型孔(如容器的装卸孔)、由于开孔区及其附近稳定性减弱,造成壳体局部或部件的变形。尽量避免在单独筒节或单独封头上直接开大孔,可视情况将壳体组装成大段或整体后再开大孔;开大孔前将开孔区用紧贴壳体的筋板进行加强,组焊接管后壳体处于整体稳定状态时,再把加强板撤掉。
3.焊接变形
焊接工艺是容器焊接的技术要求和操作规定,包括:采用的焊接方法、焊接坡口、焊条种类及直径,焊接工艺参数、焊接顺序、焊道层数、焊前和焊后的处理、焊接环境要求以及防变形、反变形措施等。焊接工艺必须经过工艺评定达到合格,而且在焊接操作过程中必须严格执行工艺要求。
根据压力容器和大型部件的焊接条件和焊接量,预先分析焊接将要产生的变形大小和形态,有针对性地制定的控制措施
(1)对多焊道的大型压力容器,例如球形容器,应先组装联结成整体后再进行焊接,焊接应对称进行,并要遵守规定的焊接顺序。
(2)对多焊道的大型部件,如瓜瓣式组合封头和由瓣片组合的壳体过渡段,除执行上述要求外,还应在施焊场地设口形固定卡具。
(3)较长且分多节组焊的压力容器,其筒节下料时尺寸要适当放出焊接收缩量,以避免出现焊后壳体缩短现象。
(4)对压力容器,特别对结构复杂的压力容器的组焊,要采取合理的组装顺序和焊接防变形措施,确保其制造中不变形。
(5)反变形措施:根据实践经验或推算,预先在焊接件上向焊接变形相反的方向给以变形,焊接后这个预变形量刚好得到抵消,具体做法是:压力容器筒节的纵缝对接处两端头压弧时,在发生焊接变形方向的相反向留出反变形量;组合式瓣形封头和过渡段模具尺寸考虑抵消焊接变形的反变形量。
4.热处理变形的预防措施
(1)热处理炉必须符合规范要求,炉内温度均匀准确,炉壁火焰喷嘴处应设挡火墙,严禁火焰直接接触或接近热处理件。
(2)长度较大的压力容器进炉后,要加临时支座支垫,所用数量视容器具体尺度而定。
(3)直径较大、厚度较薄的壳体,一般应进行内部加强。
(4)分段预制的压力容器,分段端口处应设加强支撑。
(5)对受高温易失去稳定的压力容器部件,也应根据具体情况进行加固加强。
二、加工误差变形
1.下料误差变形
由于下料尺寸不准,使成型后的部件形状超出了标准规定。下料尺寸不准主要是由于计算或放大样有误,除了提高下料人员的技术水平,还应施行下料尺寸校对制,并尽可能采取下料尺寸计算机软件管理。
2.成型误差变形
压力容器部件在加工成型中,由于操作不当或模具不标准而产生变形:热成型封头脱模温度有一定要求,如温度尚高就过早脱模会导致封头收缩较大,严重时可使其几何尺寸超标;机械辊制或压制的容器部件,因操作不当使之产生变形;模具设计考虑不周或有误,使成型后压力容器部件的几何尺寸不符合要求。主要预防措施有:
(1)成型操作严格按工艺技术要求进行。
(2)用检查样板严格控制加工件的形状。
(3)模具设计在依照加工件的理论尺寸形状的基础上,充分考虑压力容器部件加工成型中和成型后发生的变化,冷成型模具要考虑成型件的回弹量,热成型模具要考虑成型件冷却后的收缩量。
3.组装误差变形
压力容器壳体组装时由于错口或不直度误差等超标所产生的变形,称组装变形。其预防措施:
(1)壳体组装应使用定位卡具,直径较大、厚度较薄的壳体,组装时筒节还要加支撑,严格限制壳体对接边的错口。
(2)壳体卧式组装应在托辊上进行,并用直线检查其不直度。
(3)分段预制的压力容器,安装时要设定位卡具,并用经纬仪检查其不直度。
 
 
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