焊接專業(yè)畢業(yè)設(shè)計----加熱槽的設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設(shè)計的加熱槽槽體是加熱及攪拌瀝青的專用容器。以通入夾套中的高溫蒸氣為熱源加熱瀝青。設(shè)計產(chǎn)品普遍應(yīng)用于石油化學(xué)工業(yè)、建筑業(yè)等行業(yè)上。該設(shè)計中詳細(xì)制定了加熱槽的制作工藝和封頭沖壓模具的設(shè)計。</p><p>　　根據(jù)壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)，此加熱槽屬于II類壓力容器。其設(shè)計、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收應(yīng)符合GB150－

2、98《鋼制壓力容器》的規(guī)定。16MnR鋼是制造壓力容器的專用鋼。16MnR的硫、磷含量低，抗拉強(qiáng)度、延伸率、沖擊韌性高。因此，16MnR的力學(xué)性能和工藝性能良好。除環(huán)境溫度很低或鋼板厚度很大時，冷裂紋傾向較大以外，不易產(chǎn)生其它種類的裂紋。Q235B鋼的含碳量低，雖然強(qiáng)度不高，但塑性和沖擊韌性很好，焊接性優(yōu)良。一般不會因焊接而出現(xiàn)嚴(yán)重的淬硬組織。</p><p>　　通過分析母材的各種性能及本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，編制出

3、適合本產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程。主要是筒節(jié)、封頭的加工工藝及加熱槽槽體的總裝配焊接工藝。制定下料及其成形工藝，填寫零件加工工藝過程卡；制定裝配工藝及焊接工藝，填寫焊接工藝卡；制定焊后加工工藝。制定夾套的翻邊、翻孔工藝。在制作封頭時，還需根據(jù)封頭的尺寸計算出封頭沖壓模具上模及下模的具體尺寸，制作沖壓模具。結(jié)合本產(chǎn)品的技術(shù)要求，采用無損探傷和水壓試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。最后，為了防止產(chǎn)品生銹需對產(chǎn)品進(jìn)行涂漆。</p><p><

4、;b>　　關(guān)鍵詞：</b></p><p>　　加熱槽； 焊接工藝； 夾套； 沖壓模具</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The heating trough body of this time design is the appropriation container which he

5、ats and mixes blend the asphalt. Take passes over in the clamp cover the high temperature steam to heat up the asphalt as the heat source. The design product generally applies to profession and soon in petrochemical indu

6、stry, architecture industry…etc. In this design in detail formulated to the manufacture craft of the heating trough and the design of the head of the trough ramming mold. </p><p>　　According to the standard

7、of pressure container, this heating trough is belonged to II kind of pressure container. Its design, manufacturing, examination and acceptance should conform to the provision of GB150－98《Steels system pressure containers

8、》.The 16MnR steel is the appropriation steel which makes pressure container. The content of sulfur, phosphorus in 16MnR is low, the tensile strength, the elongation ratio and pounds at tenacity are high. Therefore, mecha

9、nics function and craft function w</p><p>　　Through analyzes various function of the parent metal and the structure characteristics of this product, draw up the production technical process suited this produ

10、ct. Mainly is the processing craft of the tube stanza, the head and the final assembly welding craft of the heating trough a body. Establishment the craft of Inciseing material and taking it shape , fill in the component

11、s processing craft process card; establishment assembly craft and welding craft, fill in the welding craft card; draw</p><p>　　Key word: </p><p>　　heating trough; welding craft; clamp cover; ram

12、ming mold</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　在承受壓力等級的基礎(chǔ)上，綜合壓力容器工作介質(zhì)的危害性（易燃，致毒程度）可以將壓力容器分為I、II、III類。本次設(shè)計的加熱槽槽體屬于II類壓力容器。符合下列其中一項(xiàng)的即為二類容器：①中壓容器(III類規(guī)定的除外)；②易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和儲存容器；③毒性程度

13、為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器；④低壓管殼式余熱鍋爐；⑤低壓的搪瓷玻璃壓力容器。</p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)中具有特定的工藝功能并承受一定壓力的密閉設(shè)備，稱為壓力容器。目前壓力容器在各行業(yè)中的應(yīng)用已十分廣泛。貯運(yùn)容器、反應(yīng)容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器。它是在石油化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等國民經(jīng)濟(jì)的各個部門都起著重要作用的設(shè)備。其整個制造過程涉及冶金、結(jié)構(gòu)設(shè)計、機(jī)械加工、焊接、熱處理和無損檢測等專業(yè)

14、技術(shù)門類。因此，壓力容器行業(yè)的國際地位在一定程度上反映了國家的綜合實(shí)力。</p><p>　　壓力容器一般由筒體、封頭、法蘭、密封元件、開孔和接管、支座等六大部分構(gòu)成容器本體。此外，還配有安全裝置、表計及完成不同生產(chǎn)工藝作用的內(nèi)件。壓力容器由于內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力，是對安全性有較高要求的密封容器。早期主要用于化學(xué)工業(yè)，壓力多在10兆帕以下。合成氨和高壓聚乙烯等高壓生產(chǎn)工藝出現(xiàn)后，要求壓力容器的壓力達(dá)100

15、兆帕以上。隨著化工、石油化工等工業(yè)的迅猛發(fā)展，壓力容器的工作溫度范圍越來越寬、容量不斷增大，有些還要求耐介質(zhì)腐蝕。20世紀(jì)60年代開始，核電站（電站鍋爐）的發(fā)展對反應(yīng)堆壓力容器提出了更高的安全和設(shè)計要求。從而促進(jìn)了壓力容器的進(jìn)一步發(fā)展。</p><p>　　為了生產(chǎn)和使用更安全、更具有經(jīng)濟(jì)性的壓力容器產(chǎn)品，傳統(tǒng)的設(shè)計、制造、焊接和檢驗(yàn)方法已經(jīng)無法滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，正在被新技術(shù)、新工藝所代替，而冶金、機(jī)械加工、焊接

16、和無損檢測等壓力容器相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，是壓力容器行業(yè)整體技術(shù)水平提高的前提條件。</p><p>　　由于壓力容器發(fā)展迅速，壓力容器的工作條件越來越苛刻，對焊接技術(shù)的要求也更加嚴(yán)格?，F(xiàn)代焊接技術(shù)已能焊出無內(nèi)外缺陷的、力學(xué)性能等于甚至高于被連接體的焊縫。焊接的密封性好，適于制造各類容器。采用焊接工藝能有效利用材料，焊接結(jié)構(gòu)可以在不同部位采用不同性能的材料，充分發(fā)揮各種材料的特長，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的目的。焊接已成為現(xiàn)

17、代工業(yè)中不可缺少、而且日益重要的加工工藝方法。</p><p>　　傳統(tǒng)的壓力容器通常采用低碳鋼或低合金高強(qiáng)度鋼母材制造。近年來隨著焊接技術(shù)的不斷完善，高強(qiáng)度鋼在現(xiàn)代壓力容器結(jié)構(gòu)中獲得了廣泛應(yīng)用。目前，焊條正向著高效、低污染和具有特殊性能方向發(fā)展。氣體保護(hù)焊和埋弧焊焊絲逐漸由實(shí)芯焊絲向藥芯焊絲方向發(fā)展，藥芯焊絲具有高效、節(jié)能及成分調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，是未來發(fā)展的方向。埋弧焊用焊劑也逐漸由大量使用熔煉型焊劑向燒結(jié)型焊劑

18、過渡。燒結(jié)型焊劑具有節(jié)能、成分調(diào)節(jié)方便及制造簡單等一系列優(yōu)點(diǎn)，也是焊劑的發(fā)展方向。未來的焊接工藝，一方面要研制新的焊接方法、焊接設(shè)備和焊接材料，以進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和安全可靠性，如改進(jìn)現(xiàn)有電弧、等離子弧、電子束、激光等焊接能源；運(yùn)用電子技術(shù)和控制技術(shù)，改善電弧的工藝性能，研制可靠、輕巧的電弧跟蹤方法。</p><p>　　本次設(shè)計的加熱槽槽體為圓柱形鋼制容器，是加熱及攪拌瀝青的專用容器，以通入夾套中的高溫蒸氣為熱

19、源加熱熔化瀝青。首先，要根據(jù)產(chǎn)品要求設(shè)計出結(jié)構(gòu)各個部件的主要尺寸及制作工藝；其次，要合理選擇材料，以滿足加熱槽的強(qiáng)度、剛度等質(zhì)量要求。</p><p>　　加熱槽的制造工藝已基本成熟且應(yīng)用十分廣泛。目前加熱槽的設(shè)計正在向大型化高參數(shù)方向發(fā)展；材料廣泛應(yīng)用各級別的低合金高強(qiáng)度鋼。近幾年我國壓力容器制造業(yè)嘗試應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)。如焊接工藝編制采用焊接專家系統(tǒng)；焊接工藝評定和焊工培訓(xùn)考試使用計算機(jī)管理；編制零部件制造工藝過

20、程卡等。焊接機(jī)械化和自動化水平已得到提高，如焊機(jī)實(shí)現(xiàn)程序控制、數(shù)字控制；研制從準(zhǔn)備工序、焊接到質(zhì)量監(jiān)控全部過程自動化的專用焊機(jī)；在自動焊接生產(chǎn)線上，推廣、擴(kuò)大數(shù)控的焊接機(jī)械手和焊接機(jī)器人。隨著焊接和無損檢測等技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是以計算機(jī)技術(shù)為代表的信息技術(shù)的飛速發(fā)展，加熱槽等壓力容器的安全性和可靠性得到了顯著提高。</p><p><b>　　1 產(chǎn)品介紹</b></p>

21、<p>　　1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　本次設(shè)計的加熱槽槽體屬于II類壓力容器。工業(yè)生產(chǎn)中具有特定的工藝功能并承受一定壓力的密閉設(shè)備，稱壓力容器[1]。目前壓力容器在各行業(yè)中的應(yīng)用已十分廣泛。貯運(yùn)容器、反應(yīng)容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器。它在石油化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等國民經(jīng)濟(jì)的各個部門都起著重要作用。</p><p>　　本加熱槽的設(shè)計目的是加熱及攪

22、拌瀝青，瀝青是毒性程度為中度危害的介質(zhì)，每個焊縫都必須保證質(zhì)量達(dá)到要求。本產(chǎn)品主要是由內(nèi)筒、上夾套、下夾套、內(nèi)筒封頭、夾套封頭和一個角鋼法蘭所組成。產(chǎn)品的簡要數(shù)據(jù)如表1所示。</p><p>　　表1 產(chǎn)品簡要數(shù)據(jù)表</p><p>　　加熱槽上還有支座、支架、支撐架等幾個附件，具體位置如圖1所示。</p><p>　　圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡圖</p>

23、<p>　　1—高溫蒸汽出口；2—支架；3—高壓蒸汽進(jìn)口；4—支座；5—支撐架； </p><p>　　6—人孔；7—廢料排出口；8—瀝青出口；9—吊架。</p><p>　　1.2 母材性能分析</p><p>　　根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求，加熱槽的內(nèi)筒及內(nèi)筒封頭部分選用的材料為16MnR鋼，夾套及夾套封頭等部分選用的材料為Q235B鋼。16MnR鋼是制造壓力

24、容器的專用鋼。16MnR的硫、磷含量略低于16Mn，沖擊韌性比16Mn有所提高。16MnR的力學(xué)性能和工藝性能良好。Q235B鋼的含碳量低，雖然強(qiáng)度不高，但塑性和沖擊韌性很好，焊接性優(yōu)良。</p><p>　　1.2.1內(nèi)筒材料的性能分析</p><p>　　(1)16MnR鋼的化學(xué)成分分析</p><p>　　材料的化學(xué)成分直接影響著材料的各項(xiàng)性能，因此需控制材料

25、中的有害雜質(zhì)硫、磷的含量。材料中含硅量超過了0.6%對沖擊韌性不利，使脆性轉(zhuǎn)變溫度提高。含碳量超過0.3%和含錳量超過1.6%，焊接時易出現(xiàn)裂紋，同時在熱軋鋼板上還易出現(xiàn)脆性的貝氏體組織。16MnR鋼的屈服強(qiáng)度為345MPa，是屈服強(qiáng)度在294~392MPa之間的熱軋鋼。這一類熱軋鋼主要通過錳、硅等合金元素的固溶強(qiáng)化獲得高強(qiáng)度。16MnR鋼的化學(xué)成分如表2所示。</p><p>　　表2 16MnR鋼的化學(xué)成分

26、</p><p>　　(2)16MnR鋼的力學(xué)性能分析</p><p>　　本設(shè)計中選用的16MnR鋼板的厚度為16mm，該厚度鋼板的力學(xué)性能如表3所示。</p><p>　　表3 16MnR鋼的力學(xué)性能[2]</p><p>　　材料的力學(xué)性能與焊接結(jié)構(gòu)的使用安全有很大關(guān)系，因此材料的力學(xué)性能必須達(dá)標(biāo)才可使用。</p>&l

27、t;p>　　(3)16MnR鋼的焊接性分析</p><p>　　16MnR鋼是制造壓力容器的專用鋼，對硫、磷等雜質(zhì)控制嚴(yán)格，但在焊接接頭中仍有可能產(chǎn)生缺陷及性能變化：</p><p>　　①熱裂紋 焊縫中的熱裂紋是指焊縫在結(jié)晶時形成的沿晶間開裂的裂紋。熱軋鋼含碳量較低，且錳含量較高，即焊接熱裂紋傾向較小。但在埋弧自動焊時，焊接熱輸入較高，熔池尺寸較大，柱狀晶體發(fā)達(dá)，晶間偏析較嚴(yán)重，

28、焊接接頭中也會出現(xiàn)各種形式的熱裂紋，此時產(chǎn)生的熱裂紋主要是結(jié)晶裂紋。結(jié)晶裂紋在結(jié)晶后期(溫度稍高于固相線溫度以上)，由于低熔點(diǎn)共晶形成的液態(tài)薄膜削弱了晶粒間的聯(lián)系，在拉伸力作用下發(fā)生開裂[3]。而16MnR鋼板中碳、硫、磷等元素含量必須控制在要求值以下。由于同時16MnR鋼的含錳量相對較高，錳硫比 (Mn/S)能達(dá)到除硫要求，所以具有較好的抗熱裂性能，正常焊接條件下熱裂紋傾向較小。</p><p>　　②冷裂紋

29、 熱軋鋼含有少量的合金元素，碳當(dāng)量比較低，一般情況下（除環(huán)境溫度很低或鋼板厚度很大時）冷裂紋傾向不大。焊接接頭在焊后的冷卻過程中，會產(chǎn)生組織應(yīng)力、熱應(yīng)力及拘束應(yīng)力等內(nèi)應(yīng)力，又因擴(kuò)散氫及淬硬組織的共同作用，故極易在鋼材的熱影響區(qū)產(chǎn)生具有延遲特征的冷裂紋。本設(shè)計中16MnR鋼板采用的是16mm的中等厚度鋼板，因此不易產(chǎn)生冷裂紋。</p><p>　　③再熱裂紋 再熱裂紋易出現(xiàn)在含有沉淀強(qiáng)化元素的高強(qiáng)鋼、珠光體鋼、奧

30、氏體鋼中，其基本特征為：厚板焊接結(jié)構(gòu)消除應(yīng)力處理過程中，在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)存在不同程度的應(yīng)力集中時，由于應(yīng)力松弛所產(chǎn)生附加變形大于該部位的蠕變塑性，則發(fā)生再熱裂紋。由于不含強(qiáng)碳化物形成元素，所以16MnR鋼對再熱裂紋不敏感[15]。</p><p>　?、軐訝钏毫?層狀撕裂是指有角接接頭或丁字接頭的大型厚板結(jié)構(gòu)焊接時，在鋼板厚度方向承受較大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致沿鋼板軋制方向形成的階梯狀的裂紋。內(nèi)筒部分選用厚度為16m

31、m的16MnR鋼板，不易產(chǎn)生層狀撕裂。</p><p>　?、葸^熱區(qū)脆化 焊接接頭過熱區(qū)脆化取決于母材成分和焊接熱循環(huán)方式，后者以高溫停留時間和冷卻速度為主要指標(biāo)。奧氏體晶粒在過熱區(qū)(高于1100℃區(qū)域)顯著長大甚至產(chǎn)生魏氏體，使韌性急劇降低；鋼中的碳化物、氮化物等難溶質(zhì)點(diǎn)高溫時溶入過熱區(qū)，冷卻時未能及時析出而保留在奧氏體晶粒中等，均是引起脆化的原因。此外，冷卻過程中還可能產(chǎn)生一系列不利的組織轉(zhuǎn)變，例如生成粗大

32、馬氏體，鐵素體-貝氏體-高碳馬氏體脆性混合組織和M-A組元等，都是產(chǎn)生脆化的原因[4]。16MnR鋼主要靠合金元素的固溶強(qiáng)化作用來保證其具有良好的力學(xué)性能，且在熱軋狀態(tài)下使用僅以粗晶脆化為主，其它脆化不易產(chǎn)生。16MnR鋼焊后經(jīng)600℃，1h的回火處理后。16MnR經(jīng)消除應(yīng)力回火處理后，韌性有很大恢復(fù)，可防止脆化。</p><p>　　經(jīng)過對16MnR鋼的焊接性進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：</p>&l

33、t;p>　?、?6MnR鋼板可裝配成各種不同的焊接接頭，適合不同位置焊接，且焊接工藝和技術(shù)要求相對簡單。</p><p>　?、诤盖耙话悴恍枰A(yù)熱。</p><p>　　③塑性和沖擊韌性良好，焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋或熱裂紋的傾向小，適合各類大型結(jié)構(gòu)和受壓容器。</p><p>　?、?6MnR鋼，對焊接電源設(shè)備沒有特殊要求，交直流弧焊機(jī)都可以焊接；對焊接材料也無特

34、殊要求，酸性、堿性焊條和焊劑都可以使用。</p><p>　　1.2.2夾套材料的性能分析</p><p>　　(1) Q235B鋼的化學(xué)成分分析</p><p>　　Q235B鋼含碳量小于或等于0.20%，錳、硅等元素含量也比較少。其焊接用鋼均為鎮(zhèn)靜鋼，具體化學(xué)成分如表4所示。</p><p>　　表4 Q235B鋼的化學(xué)成分</p

35、><p>　　(2) Q235B鋼的力學(xué)性能分析</p><p>　　Q235B鋼屬于典型的碳素結(jié)構(gòu)鋼。本次設(shè)計選用的Q235B鋼板的厚度為12mm，該厚度鋼板的力學(xué)性能如表5所示。</p><p>　　表5 Q235B鋼的力學(xué)性能</p><p>　　(3)Q235B鋼的焊接性分析</p><p>　　Q235B鋼屬于

36、碳素結(jié)構(gòu)鋼中的低碳鋼。其含碳量少，錳、硅等元素含量較少，一般用熔焊法或其他焊接方法通常不會因焊接而出現(xiàn)嚴(yán)重的硬化組織或淬硬組織。這種鋼的強(qiáng)度不高，塑性和沖擊韌性良好，焊接接頭的塑性和沖擊韌性也很好。焊接時一般不需要預(yù)熱、層間保溫和后熱，焊后也不必?zé)崽幚?。所以Q235B鋼的焊接性優(yōu)良[5]。但是，當(dāng)剛性大的結(jié)構(gòu)件在低溫條件下焊接時，可能出現(xiàn)裂紋。為此，在寒冷天氣焊接時有必要采用適當(dāng)?shù)念A(yù)熱和緩冷措施。</p><p>

37、;　　2 零部件加工工藝</p><p>　　本加熱槽內(nèi)筒與夾套選用了不同的材料，根據(jù)材料的性能以及各部件的特殊要求制定制作工藝流程。</p><p>　　2.1產(chǎn)品制作工藝流程圖</p><p>　　2.1.1內(nèi)筒筒節(jié)制作工藝流程圖</p><p>　　此加熱槽的內(nèi)筒筒體部分是由兩節(jié)筒節(jié)焊接而成，筒節(jié)的制作工藝流程如圖2所示。</p

38、><p>　　圖2 內(nèi)筒筒節(jié)制作工藝流程圖</p><p>　　2.1.2夾套筒節(jié)制作工藝流程圖</p><p>　　夾套部分分為上夾套、下夾套和夾套封頭，其中上、下夾套的工藝相同，如圖3所示。</p><p>　　圖3 夾套筒節(jié)制作工藝流程圖</p><p>　　2.1.3封頭制作工藝流程圖</p>&

39、lt;p>　　本設(shè)計中有兩個封頭，內(nèi)筒封頭和夾套封頭，它們的制作工藝是相同的，如圖4所示。</p><p>　　圖4 封頭制作工藝流程圖</p><p>　　2.1.4總制造工藝流程圖</p><p>　　各部件制造完成后，進(jìn)行整體裝配焊接，工藝過程如圖5所示。</p><p>　　圖5 總裝配工藝流程圖</p>&l

40、t;p><b>　　2.2焊縫位置分布</b></p><p>　　本加熱槽內(nèi)筒焊縫的位置分布如圖6所示。焊縫如此布置，是為了保證焊縫沒有十字交叉。</p><p><b>　　圖6 焊縫布置圖</b></p><p>　　2.3內(nèi)筒筒節(jié)制作工藝</p><p><b>　　2.3

41、.1鋼材復(fù)檢</b></p><p>　　壓力容器是質(zhì)量要求嚴(yán)格的重要焊接結(jié)構(gòu)。加熱槽的內(nèi)筒及內(nèi)筒封頭部分選用厚度為16mm的16MnR鋼板制作，夾套及夾套封頭等部分選用厚度為12mm的Q235B鋼板制作。這兩種鋼材在使用前應(yīng)進(jìn)行必要的化學(xué)成分和力學(xué)性能復(fù)檢，還應(yīng)檢驗(yàn)金屬材料的表面及內(nèi)部質(zhì)量(如夾層、砂眼等) [17]。</p><p>　　2.3.2鋼材預(yù)處理</p&g

42、t;<p><b>　　(1)鋼材矯正</b></p><p>　　鋼材在軋制、運(yùn)輸、裝卸和堆放過程中，表面常會出現(xiàn)凹凸不平或彎曲、扭曲、波浪變形等現(xiàn)象。當(dāng)這些變形超過一定程度時，會影響焊接結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)過程中各工序的正常進(jìn)行，并將降低產(chǎn)品的質(zhì)量[6]。</p><p>　　按操作方法的不同對鋼板的矯正可分為手工矯正、機(jī)械矯正和火焰矯正三種方法。在本設(shè)計中對

43、16MnR和Q235B鋼板的矯正選用的是機(jī)械矯正法，采用的專用設(shè)備是4200mm×9輥式中厚板矯平機(jī)，其工作原理如圖7所示，技術(shù)參數(shù)如表6所示。</p><p>　　圖7 4200mm×9輥式中厚板矯平機(jī)原理圖</p><p>　　導(dǎo)向輥； 2—上支承輥； 3—上工作輥； 4—下工作輥； 5—下支承輥。</p><p>　　表6 4200mm

44、×9輥式中厚板矯平機(jī)技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　(2) 表面清理</b></p><p>　　鋼材表面存在的鐵銹、氧化皮及各種污物等，都將直接影響零件和產(chǎn)品的制造質(zhì)量，焊前應(yīng)進(jìn)行清理的工作。除銹的方法有種：化學(xué)法和機(jī)械法。</p><p>　　本設(shè)計中對16MnR和Q235B鋼板清理選用的是機(jī)械法中的噴丸方法。采用GYX-n

45、M型鋼材預(yù)處理裝置，它是一種大型噴丸除銹設(shè)備，既可以用于鋼板、型鋼的表面處理，也可用于結(jié)構(gòu)部件的表面處理。鋼材矯正后，利用電磁吊上料、輥道輸送到加熱室預(yù)熱，再進(jìn)入噴砂機(jī)中將鐵銹及氧化皮除掉，清理掉丸料后，裝置自動噴底漆并烘干，以防鋼板在加工過程中再次生銹[7]。</p><p>　　2.3.3劃線、下料</p><p>　　選定鋼板尺寸規(guī)格后，在板材上進(jìn)行劃線，所謂劃線即按構(gòu)件設(shè)計圖樣的圖

46、形與尺寸1:1劃在待下料的鋼板上，隨后按劃線圖形進(jìn)行下料加工的工序。下料是指將零件從金屬材料上按劃線標(biāo)記切割下來的工序。下料的方法可分為兩類：機(jī)械切割和熱切割。本設(shè)計中16MnR和Q235B鋼板選用的都是中等厚板的板材，對其下料均選用熱切割的方法，采用的設(shè)備是CNC-4A型數(shù)控切割機(jī)，用氧乙炔火焰進(jìn)行切割[8]。</p><p>　　在劃線下料前應(yīng)先對制作內(nèi)筒筒節(jié)的板材進(jìn)行選取，因?yàn)殇摬脑诰韴A后，內(nèi)層纖維受壓而縮

47、短，外層纖維被拉伸而伸長。而在內(nèi)層與外層之間存在著一層既不縮短也不伸長的纖維，該層即為中性層。</p><p>　　制作內(nèi)筒筒節(jié)所用鋼材的展開尺寸計算就是以中性層為依據(jù)的。首先，按彎曲內(nèi)徑與板厚的比值確定中性層位置，為中性層位置系數(shù)。</p><p><b>　　，所以值取0.5。</b></p><p><b>　　故筒節(jié)的展開直徑

48、：</b></p><p><b>　　(2-1)</b></p><p><b>　　筒節(jié)的展開長度：</b></p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　筒節(jié)的展開長度即為選用板材的長度；再根據(jù)筒體的總長選擇板材數(shù)量以及每塊板材的寬度。筒

49、體總長4200mm，選取兩塊板材即可，寬度分別為1900mm和2300mm。采用數(shù)控切割機(jī)下料時，鋼板邊緣處厚度不均勻，影響焊接質(zhì)量，因此，需預(yù)留出余邊量為50mm。</p><p>　　根據(jù)以上計算，選擇制作筒節(jié)板材的尺寸,一塊；</p><p>　　,一塊。所選內(nèi)筒筒節(jié)板材，如圖8所示。</p><p>　　圖8 內(nèi)筒筒節(jié)下料尺寸</p><

50、;p>　　注：——為毛坯尺寸；----為選板尺寸</p><p><b>　　2.3.4邊緣加工</b></p><p>　　邊緣加工是按工藝要求采用一定的加工方法將工件的邊緣或端面加工成符合工藝要求的形狀、平直度和粗糙度的生產(chǎn)過程。邊緣加工可以消除前到工序加工所產(chǎn)生的加工硬化層和熱影響區(qū)；根據(jù)工藝要求完成坡口加工；消除裝配、焊接工件邊緣或自由邊的各類缺陷，以提

51、高加熱槽的整體質(zhì)量；提高結(jié)構(gòu)的表面質(zhì)量，也可為產(chǎn)品的后期制作創(chuàng)造條件。常用邊緣加工的方法為刨削、銑削、車削等切削加工工藝。在設(shè)計中所選用的設(shè)備是B81050A型刨邊機(jī)進(jìn)行邊緣加工。</p><p><b>　　2.3.5筒節(jié)卷制</b></p><p>　　鋼板的彎曲加工，實(shí)際上是通過旋轉(zhuǎn)的輥軸，使鋼板在輥軸的作用力和摩擦力的作用下，自動向前推進(jìn)產(chǎn)生塑性變形而彎曲。本

52、設(shè)計選用對稱式三輥卷板機(jī)，鋼板卷制的基本原理如圖9所示。</p><p>　　圖9 三輥卷板機(jī)工作原理圖</p><p>　　坯料經(jīng)卷彎后所得的曲率取決于輥軸的相對位置、鋼材的厚度和力學(xué)性能，如下式所示：</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p>　　式中：----上輥的直徑，mm；</p&

53、gt;<p>　　----上輥的直徑，mm；</p><p>　　----鋼板的厚度，mm；</p><p>　　----零件的曲率半徑，mm；</p><p>　　----上輥與下輥的中心距，mm；</p><p>　　----兩下輥之間的中心距，mm。</p><p>　　鋼板在彎曲加工時，通常規(guī)定，

54、可以進(jìn)行冷彎試驗(yàn)，若，超過了材料在常溫塑性變形能力，則必須進(jìn)行熱彎。其中：為圓筒直徑，為鋼板的厚度鋼板。加熱槽的內(nèi)筒，可以進(jìn)行冷彎。根據(jù)工藝要求，本設(shè)計采用Wn-16×3200型號的對稱式三輥卷板機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如表7所示。</p><p>　　表7 Wn-16×3200型對稱式三輥卷板機(jī)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　(1)預(yù)彎 使用對稱式三輥卷板機(jī)進(jìn)行鋼板卷制時，在

55、鋼板的兩端各存在一個平直段（約為兩下輥中心距長度的一半）無法卷彎。為此，在卷制之前，應(yīng)采取的措施將鋼板兩端彎曲成所需要的曲率。預(yù)彎的方法有以下兩種：模壓預(yù)彎和彎胎預(yù)彎。在此選擇彎胎預(yù)彎的方法，即利用彎曲胎板在卷板機(jī)上進(jìn)行的。其原理如圖10所示。</p><p>　　圖10 預(yù)彎胎板法工作原理圖</p><p>　　預(yù)彎胎板一般用厚度大于筒體厚度兩倍以上的板材制成。在本設(shè)計中預(yù)彎胎板的厚度

56、取35mm。在冷變形時需考慮到回彈量，預(yù)彎胎板的曲率半徑應(yīng)略小于筒體的半徑，所以取900mm。預(yù)彎長度應(yīng)大于兩下輥中心距的一半，通常為(6~20)s，在此取240mm。</p><p>　　(2)對中 為防止鋼板在卷制過程中出現(xiàn)扭斜，產(chǎn)生軸線方向的錯邊，滾卷之前在卷板機(jī)上擺正鋼板的過程為對中。常用的方法有：對中擋板對中法、傾斜進(jìn)料對中法、輥上槽線對中法。本設(shè)計所選用的是輥上槽線對中法，即先在鋼板上劃出中線，然后

57、與下輥表面的槽線對正，即可對中。</p><p>　　(3)卷制 對中后可實(shí)施滾卷，使上輥下壓，鋼板產(chǎn)生一定曲率的彎曲。卷制時應(yīng)注意：冷卷時，不超過材料允許的最大變形率；上輥下壓產(chǎn)生的下壓力保證輥?zhàn)硬淮蚧?；根?jù)板厚、材質(zhì)，一次下壓量不超過卷板機(jī)的額定功率；考慮冷卷時的回彈量，應(yīng)過卷20~30mm，并隨時用樣板進(jìn)行測量。卷制達(dá)到要求曲率時，還應(yīng)在此曲率下多卷幾次，以使其變形均勻和釋放內(nèi)應(yīng)力，減少回彈。</p

58、><p>　　(4)矯圓 在滾圓完畢并對縱縫進(jìn)行裝配焊接之后，應(yīng)再次滾圓，以使筒節(jié)的圓度達(dá)到規(guī)定的范圍。步驟如下：逐漸加載，達(dá)到最大矯正曲率；重點(diǎn)矯正焊縫區(qū)，經(jīng)測量直到合格；逐漸卸載，至卷制過程結(jié)束[9]。</p><p><b>　　2.3.6縱縫焊接</b></p><p>　　(1)焊前準(zhǔn)備 由于筒節(jié)所用的材料是16mm厚的16MnR鋼板

59、，所以采用雙面埋弧自動焊的焊接方法，坡口形式為對稱的X形坡口，如圖11所示。</p><p>　　圖11 筒節(jié)縱縫焊接坡口形式</p><p>　　在焊接前首先應(yīng)對坡口進(jìn)行機(jī)械清理，清除坡口內(nèi)外兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化皮等雜質(zhì)。焊條需在350℃的溫度下烘干1小時；焊劑需在150℃的溫度下烘干2小時。</p><p>　　(2)焊接工藝參數(shù) 首先，將

60、縱縫用焊條電弧焊進(jìn)行定位焊，電源采用的是直流反接。選用的電機(jī)型號為ZXG-300，工藝參數(shù)如表8所示。</p><p>　　表8 焊條電弧焊接工藝參數(shù)</p><p>　　縱縫定位焊后，需檢查裝配及焊點(diǎn)焊接質(zhì)量。此時可以根據(jù)坡口形式采用雙面埋弧自動焊焊接。埋弧焊機(jī)型號：MZ-1000，此焊機(jī)的技術(shù)參數(shù)如表9所示。</p><p>　　表9 MZ-1000焊機(jī)的技

61、術(shù)參數(shù)</p><p>　　由于內(nèi)筒筒節(jié)部分選用的是16 mm的鋼板，內(nèi)、外兩面都各焊一層，采用雙面埋弧焊要求邊緣必須平直，保證間隙小于2 mm。焊接第一面的熔深為板厚的40%~50%,第二面要控制熔深達(dá)到板厚的60%~70%，以保證焊透。工藝參數(shù)如表10所示。</p><p>　　表10 埋弧焊接工藝參數(shù)[10]</p><p>　　所有焊接工藝參數(shù)均需經(jīng)焊接工

62、藝評定試驗(yàn)后確定。所謂工藝評定就是：為驗(yàn)證所擬訂的焊件焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗(yàn)過程及結(jié)果的評價。</p><p>　　(3)焊后熱處理 焊后需進(jìn)行消除應(yīng)力處理，16MnR鋼回火溫度在650℃左右。因筒節(jié)板厚為16mm，是中厚板，回火后保溫時間應(yīng)長一些，取 35min。</p><p>　　2.4夾套筒節(jié)制作工藝</p><p>　　夾套筒節(jié)制作的鋼材復(fù)檢、預(yù)處

63、理、邊緣加工工藝與內(nèi)筒筒節(jié)的鋼材復(fù)檢、預(yù)處理及邊緣加工工藝相同。下面介紹夾套筒節(jié)制作的其它工藝。</p><p>　　2.4.1劃線、下料</p><p>　　夾套部分選料與筒節(jié)部分相同，制作夾套的Q235B鋼板展開尺寸的計算以中性層為依據(jù)。首先，按彎曲內(nèi)徑與板厚的比值確定中性層位置。</p><p><b>　　，所以值取0.5</b><

64、;/p><p><b>　　故夾套的展開直徑：</b></p><p><b>　　(2-4)</b></p><p><b>　　夾套的展開長度：</b></p><p><b>　　(2-5)</b></p><p>　　上夾套寬1

65、766mm，下夾套寬1484mm，預(yù)留出加工余量。</p><p>　　根據(jù)以上計算，選擇制作夾套板材的尺寸，上夾套的鋼板一塊；下夾套選用的鋼板一塊。所選板材尺寸如圖12，所示。</p><p>　　(a) (b)</p><p>　　圖12 夾套展開尺寸</p><p>　　(a)上夾套毛坯尺寸; (b)

66、下夾套毛坯尺寸（注：——為毛坯尺寸；----為選板尺寸）</p><p>　　2.4.2翻邊、翻孔</p><p>　　加熱槽夾套上有多處接管需要進(jìn)行翻孔；且上、下夾套的邊緣需要翻邊。</p><p><b>　　翻孔</b></p><p>　　翻孔工藝的示意圖，如圖13所示。</p><p>

67、　　圖13 翻孔工藝示意圖</p><p>　　H—翻邊的高度，mm ； h—圓弧中心高，mm ；t—工件厚度，mm ；d—翻邊預(yù)沖孔直徑，mm；</p><p>　　D—翻邊后孔中徑，mm；B—凸緣寬度，mm；r—翻邊與工件平面的圓角半徑，mm；</p><p><b>　　時，取</b></p><p><b

68、>　　(2-6)</b></p><p><b>　　(2-7)</b></p><p>　　根據(jù)零件翻邊后孔中直徑，計算預(yù)沖孔直徑，并核算翻邊高度。當(dāng)不能翻出要求的高度時，可先拉深，后在底部沖孔，再翻孔的方法。如果多次翻邊，由于每兩道工序之間要進(jìn)行退火，不經(jīng)濟(jì)且工件變薄較嚴(yán)重，故一般不予采用。</p><p><b&g

69、t;　　最大翻邊高度：</b></p><p><b>　　(2-8)</b></p><p>　　其中，----第一次翻邊系數(shù)</p><p>　　孔的加工方法是預(yù)先鉆個小孔，去毛刺后用模具沖孔。翻邊低孔的粗糙度直接影響工件質(zhì)量，如孔邊有毛刺存在，就會導(dǎo)致翻翻口的破裂。</p><p>　　使用球底上模時圓

70、孔翻邊力：</p><p><b>　　(2-9)</b></p><p>　　式中，----系數(shù)，與有關(guān)；</p><p><b>　　----伸長率；</b></p><p><b>　　----抗拉強(qiáng)度。</b></p><p>　　翻邊模具設(shè)計如

71、圖14所示:</p><p>　　圖14 有預(yù)制孔的翻孔模具形狀及尺寸</p><p>　　圓角半徑應(yīng)盡可能選用較大的數(shù)值，但不應(yīng)超過公式的計算值。還應(yīng)注意圓孔翻邊的彈孔間隙一般控制在(0.75~0.85)時，可使孔壁稍微變薄且垂直度好。</p><p><b>　　(2)外緣翻邊</b></p><p>　　外緣翻邊

72、分為內(nèi)曲翻邊和外曲翻邊，本加熱槽的夾套，采用內(nèi)曲的方法來翻邊。內(nèi)曲翻邊是用模具把坯料上內(nèi)凹的外邊緣翻成豎邊的沖壓方法，與圓孔的翻邊相似，屬于伸長類翻邊[11]。</p><p><b>　　翻邊力：</b></p><p><b>　　(2-10)</b></p><p>　　式中，----曲變線長度，mm；</p&

73、gt;<p>　　----系數(shù)，取0.2~0.3。</p><p>　　外緣翻邊的制作工作原理如圖15所示。</p><p>　　圖15 外緣翻邊原理圖</p><p>　　1—下模；2—上模；3—毛坯；4—壓料板；5—?dú)鈮|頂桿。</p><p><b>　　2.5封頭制作工藝</b></p>

74、<p>　　封頭制作的鋼材復(fù)檢、預(yù)處理、邊緣加工工藝與內(nèi)筒筒節(jié)的鋼材復(fù)檢、預(yù)處理及邊緣加工工藝相同。下面介紹封頭制作的其它工藝。</p><p>　　2.5.1封頭部分的選料</p><p>　　封頭在劃線下料前應(yīng)先對制作封頭的坯料進(jìn)行計算。</p><p>　　坯料直徑（包括加工余量）：</p><p><b>　　

75、(2-11)</b></p><p>　　式中：----毛坯料直徑,mm；</p><p>　　----封頭內(nèi)徑,mm；</p><p>　　----封頭形狀影響系數(shù)；</p><p>　　----板厚, mm；</p><p>　　----直邊量, mm；</p><p>　　10

76、0----二次切割余量, mm。</p><p><b>　　所以，內(nèi)筒 </b></p><p>　　由于毛坯料直徑過大，所以采用拼板的方法來制作毛坯料，為了避免焊縫十字交叉，壓力容器的封頭由兩塊或有左右對稱的三塊鋼板且對接焊縫距封頭中心≤1/4。內(nèi)筒封頭坯料由：和的兩塊板材拼焊而成，封頭拼板如圖16所示。</p><p>　　圖16 封頭

77、拼板示意圖</p><p>　　2.5.2封頭拼接施焊</p><p>　　封頭拼接采用雙面埋弧自動焊，坡口形式為對稱的X形坡口，如圖17所示。埋弧焊機(jī)型號：MZ-1000，封頭拼焊工藝參數(shù)同表8和表10。 </p><p>　　圖17 封頭拼接焊縫坡口形式 </p><p><b>　　2.5.3加熱</b><

78、/p><p>　　拉延前要對板材進(jìn)行加熱，這樣可以提高板材的韌性，降低變形抗力，易于拉延成形。采用室式加熱爐加熱。內(nèi)筒封頭材料為16MnR鋼板，沖壓的起始溫度為1050℃左右，沖壓結(jié)束溫度不得低于700℃，如溫度低于700℃沖壓后必須進(jìn)行回火處理。溫度過高，板材的結(jié)構(gòu)組織將發(fā)生變化；溫度過低，變形抗力大不易拉延。</p><p><b>　　2.5.4壓制</b><

79、/p><p>　　壓制封頭的方法很多，可采用人工錘擊法、沖壓成形法及爆炸成形法等。本設(shè)計采用的是沖壓成形法。整體封頭壓制屬于拉延過程。拉延也稱為拉伸或壓延，它是平板毛坯或空心半成品利用拉延模具拉延成一個開口零件的過程。</p><p>　　此加熱槽的內(nèi)筒封頭及夾套封頭設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形。首先，對沖壓封頭的壓延力進(jìn)行計算：</p><p><b>　　(2-12)

80、</b></p><p>　　式中，----壓邊力影響系數(shù)，有壓邊；</p><p>　　----封頭形狀影響系數(shù)；</p><p>　　----毛坯直徑，mm；</p><p>　　----封頭內(nèi)徑，mm；</p><p>　　----板厚，mm；</p><p>　　----材料

81、的高溫抗拉強(qiáng)度，N/mm2。</p><p>　　根據(jù)上式計算出內(nèi)筒封頭的壓延力： </p><p><b>　　內(nèi)筒</b></p><p>　　沖壓設(shè)備采用水壓機(jī)或油壓機(jī)。根據(jù)上述的延壓力計算來選擇壓力機(jī)的噸位，并且需要考慮到?jīng)_壓直徑。所以可選用500t的四柱式油壓機(jī)。</p><p>　　在壓制封頭過程中，當(dāng)，需要

82、采用壓邊圈。內(nèi)筒封頭的，所以要采用壓邊圈。壓邊圈主要用來防止由于沖壓力過大而產(chǎn)生起皺的現(xiàn)象。壓邊圈應(yīng)安裝在下模上面，與下模表面之間應(yīng)留有1.15~1.2倍板厚的間隙。</p><p>　　由于，。因此，該產(chǎn)品的封頭屬于中壁封頭，中壁封頭可一次拉延成形。</p><p>　　2.5.5二次劃線、切割</p><p>　　因考慮到在沖壓成形加工工藝過程中存在不穩(wěn)定因素，

83、較難掌握封頭的變形及準(zhǔn)確形狀，在封頭毛坯下料時已預(yù)留出100mm修邊余量，以便加工后進(jìn)行修整。因此，封頭沖壓成形后利用焊接回轉(zhuǎn)臺再按照內(nèi)筒封頭的展開尺寸，進(jìn)行二次劃線及二次切割。為提高工作效率，可使鋼板的二次切割和坡口加工同時進(jìn)行。將封頭夾持于可旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)平臺上，開口朝上，而將割槍夾持于工作平臺側(cè)面的支架上，使之對準(zhǔn)切割線，由電動機(jī)驅(qū)動回轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)。即可切出直邊、V形或X形坡口。切割時主要考慮封頭的對中方法，本設(shè)計采用三角對中法，即將封

84、頭放在等邊三角形支架上，找出最低點(diǎn)，裝夾好即可。另外，由于封頭中心與回轉(zhuǎn)臺中心不同軸及封頭高度差異造成封頭邊緣的徑向跳動，使切割不穩(wěn)定，為此，可采用與割嘴相連的導(dǎo)向滾輪，用彈簧壓緊在封頭壁進(jìn)行切割。 </p><p>　　3 裝配焊接工藝 </p><p>　　在焊接結(jié)構(gòu)制造中，將組成結(jié)構(gòu)的各個零件按照一定的位置、尺寸關(guān)系和精度要求組合起來的工序，稱為裝配。裝配在焊接結(jié)構(gòu)制造工藝中占

85、有很重要的地位，這不僅是由于裝配工作的質(zhì)量好壞直接影響著產(chǎn)品的最終質(zhì)量，而且還因?yàn)檠b配工序的工作量大，約占整個產(chǎn)品制造的30%~40%。因此，應(yīng)正確的選用工裝夾具定位并夾緊工件；選用適合的變位機(jī)調(diào)整焊件、焊機(jī)或焊工的位置，可提高裝配工作的效率和質(zhì)量，縮短產(chǎn)品制造工期、降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　3.1裝配的基本條件</p><p>　　進(jìn)行焊接結(jié)構(gòu)的裝配，必須具備定位

86、、夾緊和測量三個基本條件。</p><p>　　定位就是將帶裝配的零件按圖樣的要求保持正確的相對位置的方法。夾緊就是借助于外力是零件準(zhǔn)確到位，并將定位后的零件固定。測量是指在裝配過程中對零件間的相對位置和各部位尺寸進(jìn)行一系列的技術(shù)測量，以衡量定位的準(zhǔn)確性和夾緊的效果，以指導(dǎo)裝配工作。</p><p><b>　　3.2工件的定位</b></p><

87、p><b>　　3.2.1定位器</b></p><p>　　定位器是將裝配零件在裝焊夾具中固定在正確位置的器具。在裝焊工裝夾具中常用的定位器主要有擋鐵、支撐釘、定位銷、定位槽、V形鐵、定位樣板等。裝焊夾具在使用前，應(yīng)按規(guī)定的程序校驗(yàn)定位器與基準(zhǔn)面之間的形位公差，是否符合夾具設(shè)計圖樣的要求。在安裝基面上的定位器要承受焊件的重力，并與焊件表面接觸。</p><p>

88、;　　3.2.2零件的定位方法</p><p>　　根據(jù)零件的具體情況，選取零件的定位方法。根據(jù)定位方法的不同可分為劃線定位、樣板定位、定位元件定位、臺卡具定位。本設(shè)計中采用的是劃線定位的方法[18]。</p><p><b>　　3.2.3定位焊</b></p><p>　　定位焊是用來固定各焊接零件之間的相互位置，以保證整個結(jié)構(gòu)件得到正確的

89、幾何形狀和尺寸，它是裝配常用手段之一。進(jìn)行定位焊時應(yīng)注意：定位焊的起頭和結(jié)尾處應(yīng)圓滑，否則在焊接時容易在該處造成未焊透；定位焊應(yīng)與該構(gòu)件的焊接工藝相同(如預(yù)熱、焊材等)；定位焊由于是間斷焊，工件溫度較正式焊接時低，因熱量不足而容易產(chǎn)生未焊透和淬硬組織，因此定位焊的焊接電流應(yīng)較正式焊接時高10%~15%；在焊縫交叉處和焊縫方向急劇變化處，不要進(jìn)行定位焊；局部強(qiáng)行組對的結(jié)構(gòu)，其定位焊縫長度可視其情況適當(dāng)加長[19]。</p>

90、<p>　　因?yàn)榧訜岵鄹鞑糠职搴穸即笥?mm，故定位焊縫長度35~45mm，間距250~350mm。</p><p>　　3.3容器的裝配焊接</p><p>　　3.3.1內(nèi)筒筒節(jié)間的裝配焊接</p><p>　　內(nèi)筒筒節(jié)對接裝配首先應(yīng)定位準(zhǔn)確、可靠，符合施工圖樣規(guī)定的尺寸和公差要求。為使筒節(jié)易于獲得同軸度及便于裝配中翻轉(zhuǎn)，裝配前筒節(jié)已進(jìn)行了矯圓，為了防

91、止筒體變形可以在筒體內(nèi)使用徑向推撐器撐圓。</p><p>　　本設(shè)計中筒節(jié)間的裝配采用的是臥式裝配的方法，裝配是在焊接滾輪架上進(jìn)行的。將兩筒節(jié)置于滾輪架上按要求預(yù)留出焊縫間隙，進(jìn)行定位焊。接頭裝配后，錯邊量不應(yīng)超過壁厚的15%，最大不超過5.0mm。</p><p>　　內(nèi)筒筒節(jié)間的環(huán)焊縫焊接采用雙面埋弧自動焊，坡口形式為對稱的X形坡口，如圖18所示。埋弧焊機(jī)型號：MZ-1000，工藝參

92、數(shù)同表8和表10。</p><p>　　圖18 內(nèi)筒筒節(jié)間的環(huán)焊縫坡口形式</p><p>　　3.3.2內(nèi)筒與內(nèi)筒封頭間的裝配焊接</p><p>　　內(nèi)筒與內(nèi)筒封頭裝配時，內(nèi)筒放置在滾輪架上，封頭則是用吊車吊至裝配處。定位焊方法及焊接工藝均與筒節(jié)間的裝配焊接相同。</p><p>　　3.3.3下夾套與夾套封頭的裝配焊接</p&g

93、t;<p>　　下夾套與夾套封頭的環(huán)焊縫坡口如圖19所示。</p><p>　　圖19 下夾套與夾套封頭的環(huán)焊縫坡口形式</p><p>　　裝配時，定位焊采用焊條電弧焊，工藝參數(shù)如表11所示。定位焊縫長度20~25mm，間距150~200mm。 </p><p>　　表11 焊條電弧焊接工藝參數(shù)</p><p>　　焊接采

94、用雙面埋弧自動焊，工藝參數(shù)如表12所示。</p><p>　　表12 埋弧焊接工藝參數(shù)</p><p>　　3.3.4夾套與內(nèi)筒的裝配焊接</p><p>　　內(nèi)筒各環(huán)焊縫裝配焊接后，進(jìn)行夾套與內(nèi)筒的裝配。夾套與內(nèi)筒的裝配也是在滾輪架上進(jìn)行的。應(yīng)注意確定夾套的裝配位置，用夾具夾緊固定，然后進(jìn)行定位焊。裝配及焊接工藝如下夾套與夾套封頭的裝配焊接工藝。</p&g

95、t;<p>　　3.4附件的裝配焊接</p><p>　　容器的其它部件，如接管、法蘭、吊架及支座等，在定位后采用焊條電弧焊進(jìn)行定位焊，然后焊接。</p><p><b>　　3.5焊后熱處理</b></p><p>　　為了消除焊縫附近的殘余應(yīng)力，需進(jìn)行焊后熱處理。焊后熱處理采用的方法是整體消除應(yīng)力處理，即對槽體進(jìn)行高溫回火[1

96、2]。由于內(nèi)筒部分的母材為16MnR，回火溫度在650℃左右保溫時間按每毫米板厚保溫1~2分鐘計算，本加熱槽加熱后的保溫時間需30分鐘[16]。</p><p>　　3.6焊接工藝裝備選用</p><p>　　3.6.1焊接滾輪架的選用</p><p>　　焊接滾輪架是借助主動滾輪與焊件之間的摩擦力，帶動焊件旋轉(zhuǎn)的變位機(jī)。</p><p>　

97、　焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配與焊接，焊件也可以在滾輪架上進(jìn)行修整、翻孔及探傷等作業(yè)[13]。本設(shè)計中選用的是自調(diào)心式的滾輪架如圖20所示，自調(diào)心式的滾輪架可根據(jù)焊件的直徑自動調(diào)整滾輪之間距離。</p><p>　　圖20 自調(diào)心式焊接滾輪架</p><p>　　3.6.2焊接操作機(jī) </p><p>　　焊接操作機(jī)是在焊接作業(yè)中將焊件回轉(zhuǎn)或傾斜，使焊件上的焊

98、縫置于有利施焊位置的焊接變位機(jī)械。焊接操作機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為伸縮臂式焊接操作機(jī)、平臺式焊接操作機(jī)、門架式焊接操作機(jī)三種。本次設(shè)計選用的是伸縮臂式焊接操作機(jī)，其焊接機(jī)頭和工作臺安裝在伸臂的一端，伸臂可水平伸縮。與所選用的焊接滾輪架配合，可以焊接加熱槽的內(nèi)、外環(huán)縫和縱縫。</p><p><b>　　4 加熱槽檢驗(yàn)</b></p><p>　　焊接檢驗(yàn)工作必須貫穿于加熱

99、槽的整個焊接生產(chǎn)過程中。焊接檢驗(yàn)主要是為了檢查出焊接接頭中的缺陷，檢查是否存在可能影響焊接接頭質(zhì)量的工藝，以確保加熱槽的制造質(zhì)量。在各部件整體裝配焊接完成后，還需要對加熱槽進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。耐壓試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)容器的密封性能和強(qiáng)度，它是壓力容器設(shè)計和制造質(zhì)量的綜合性檢驗(yàn)。</p><p><b>　　4.1無損檢驗(yàn)</b></p><p>　　本加熱槽采用X射線探傷的方法

100、進(jìn)行焊接缺陷的無損檢驗(yàn)。無損檢驗(yàn)是指不使焊接結(jié)構(gòu)受傷、分離或者破壞，而了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性和完整性所進(jìn)行的各種檢驗(yàn)，是保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的有效方法。射線探傷是利用射線可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種檢驗(yàn)方法。按所使用的射線源種類不同，可分為X射線探傷、射線探傷和高能射線探傷等。</p><p>　　X射線探傷又分為射線照相法、熒光屏檢測法、工業(yè)電視檢測法、射線劑量檢測法等。在焊接結(jié)構(gòu)制造中多采用射

101、線照相法。射線照相法的探傷原理是利用了射線在穿過物質(zhì)時的衰減規(guī)律及對某些物體產(chǎn)生熒光和光化作用為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的。射線透照工件時，因?yàn)橛?、無缺陷部位對射線的吸收比不同，因而透過的射線能量大小也不同，就會在底片上引起不同的感光度。X射線探傷 適用于檢查加熱槽各對接焊縫的內(nèi)部缺陷。對氣孔、夾渣等體積性缺陷，具有較高的檢測靈敏度[14]。</p><p>　　加熱槽上的對接焊縫檢測長度為100%焊縫長度，其檢驗(yàn)結(jié)果必須符合G

102、B3323—87中規(guī)定的II級合格，并輔以20%的超聲波探傷。</p><p><b>　　4.2水壓試驗(yàn)</b></p><p>　　耐壓試驗(yàn)是用水或其它適宜的液體作為加壓介質(zhì)（極少數(shù)情況用氣體作加壓介質(zhì)），對容器進(jìn)行強(qiáng)度和密封性的綜合檢驗(yàn)，在絕大多數(shù)場合耐壓試驗(yàn)用水作為加壓介質(zhì)的耐壓試驗(yàn)又稱為水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)容器受壓部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，驗(yàn)證其是否具有

103、在設(shè)計壓力安全運(yùn)行所需的承壓能力，在耐壓試驗(yàn)時，對于高壓或小容器還可進(jìn)行殘余變形測定，以判明材料是否出現(xiàn)整體屈服。容器耐壓試驗(yàn)的壓力應(yīng)符合圖樣要求，且不小于表9中規(guī)定。</p><p>　　表9 容器耐壓試驗(yàn)的壓力要求</p><p>　　注：P為設(shè)計壓力，PT為試驗(yàn)壓力。</p><p>　　考慮穩(wěn)定因素，本產(chǎn)品的試驗(yàn)壓力為2.2兆帕。對16MnR鋼制容器液壓試

104、驗(yàn)時，液體溫度不得低于5℃，而水壓試驗(yàn)的溫度上限一般宜限制在40℃以下不超過60℃。</p><p>　　對夾套容器的壓力試驗(yàn)要先進(jìn)行內(nèi)筒壓力試驗(yàn)，合格后再焊夾套，然后再進(jìn)行夾套內(nèi)的壓力試驗(yàn)。容器灌滿水后用水泵加壓，達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)壓力后，在試驗(yàn)壓力下持續(xù)不少于30分鐘。然后降至試驗(yàn)壓力的80%，保持足夠的時間，檢查焊接接頭和連接部位。</p><p><b>　　4.3涂漆<

105、/b></p><p>　　涂漆工作是焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的最后環(huán)節(jié)，產(chǎn)品涂漆主要是為了保護(hù)產(chǎn)品表面質(zhì)量，另外還可以增加產(chǎn)品的美觀。為了保證質(zhì)量，涂漆前必須仔細(xì)清理焊件上的氧化皮、鐵銹、油污、飛濺等，清銹后應(yīng)及時涂漆。涂漆的方法有手工刷涂、滾涂與噴涂(靜電噴漆)，本設(shè)計采用噴涂的方法，噴涂時應(yīng)注意薄厚均勻。產(chǎn)品涂漆后還需及時烘干。最后，應(yīng)在涂漆后的焊接產(chǎn)品上作出必要的標(biāo)記，如制造廠名等。</p>&l

106、t;p>　　5 沖壓模具設(shè)計 </p><p>　　5.1沖壓模具的設(shè)計要求</p><p>　　(1)熱壓模具應(yīng)考慮工件的收縮量，冷壓模具應(yīng)考慮工件的回彈量；</p><p>　　(2)上模應(yīng)有脫模斜度，脫模方法應(yīng)簡單、方便、可靠；</p><p>　　(3)模具結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮防止受熱變形而損壞；</p><p&g

107、t;　　(4)模具結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮進(jìn)出料方便、省力、坯料定位裝置簡單、迅速、準(zhǔn)確。</p><p>　　5.2上模設(shè)計尺寸計算</p><p><b>　　5.2.1上模直徑</b></p><p>　　上模直徑的計算公式為：</p><p><b>　　(5-1)</b></p><

108、p>　　式中，----封頭內(nèi)徑，mm；</p><p>　　----熱壓收縮率。</p><p>　　本加熱槽內(nèi)筒封頭的直徑為2000 mm，所以熱壓時收縮率δ取0.80%。計算出上模直徑</p><p>　　5.2.2上模曲面部分高度</p><p>　　上模曲面部分高度可以利用封頭的曲面高度來計算，計算公式為：</p>

109、<p><b>　　(5-2)</b></p><p>　　式中，----封頭曲面部分高度；</p><p>　　----熱壓收縮率。</p><p><b>　　所以計算出，</b></p><p>　　5.2.3上模直邊高度</p><p><b>

110、　　(5-3)</b></p><p>　　式中，----封頭直邊高度，mm；</p><p>　　----封頭高度修邊余量，15~40mm；</p><p>　　----卸料板厚度，一般為40~80mm；</p><p>　　----保險余量，40~100mm。</p><p>　　根據(jù)以上所示，自定義出

111、各個余量。因此，</p><p><b>　　5.2.4上模壁厚</b></p><p>　　當(dāng)壓力機(jī)噸位≤400噸時，；壓力機(jī)噸位≥1500噸時，。本設(shè)計中采用的是500t四柱式油壓機(jī)。所以取為60 mm。</p><p>　　5.3下模設(shè)計尺寸計算</p><p><b>　　5.3.1下模直徑</b

112、></p><p>　　下模直徑的計算公式為：</p><p><b>　　(5-4)</b></p><p>　　式中，----模具直徑間隙mm，熱壓時。</p><p><b>　　間隙選擇原則：</b></p><p>　　(1)薄壁封頭取較小值，厚壁封頭取較大值

113、；</p><p>　　(2)球形封頭或直邊較長的橢圓形封頭取較大值；</p><p>　　(3)設(shè)備能力偏小時取大值，并可適當(dāng)加大間隙范圍。</p><p>　　根據(jù)上述間隙選擇的原則，本加熱槽的模具直徑間隙取較大值，即取0.2。所以，。</p><p>　　5.3.2下模的其它尺寸</p><p>　　下模圓角：采

114、用壓邊裝置時，；</p><p>　　下模直邊高度：，?。?lt;/p><p><b>　　下?？偢叨龋海。?lt;/b></p><p><b>　　下模外徑：，；</b></p><p><b>　　壓邊圈內(nèi)徑：，。</b></p><p>　　5.4沖壓模