DN4000×200厚壁筒体制造成型工艺
大直径厚壁球形封头的制造
大直径厚壁球形封头的制造作者：王立平来源：《科学与财富》2020年第25期摘要：简要介绍大直径厚壁球形封头的压制和组焊的加工方法，总结了有关的制造工艺。
关键词：厚壁球形封头;制造;焊接;防变形近年来随着制造技术的发展，大型设备广泛应用，封头的公称直径也越来越大，球形封头在厚壁容器中的应用逐渐增多。
我厂为宁夏宝丰能源集团有限公司制造一台甲醇合成塔设备，该设备重量达到340吨，筒体直径为4000mm，筒体厚度达到80mm，是20万吨/ 年甲醇工程项目的核心设备，而其上的球形封头为主要受压元件，其高质量的制造对于设备安全稳定的运行起着至关重要的作用。
该封头是我厂首次制造的直径最大和最厚的球形封头。
为此，我厂将大直径厚壁球形封头的制造作为一项重要的技术课题。
1、主要参数和制造要求半球形封头的尺寸为SR2008mm，δ=69mm，材料为15CrMoR，封头无直段。
材料15CrMoR钢板的P、S含量分别为P≤0.025%，S≤0.010%。
主要制造技术要求：（1）;;;; 用弦长2 米的检验样板检查瓣片的曲率允许间隙e≤3mm。
（2）;;;; 瓣片组对错边量b不应大于钢板名义厚度的1/4，且不大于3mm。
（3）;;;; 封头的外圆周长公差为-12～+18mm。
甲醇合成塔的球形封头直径为φ4000mm，由于直径较大，我们采用瓣片成型方法。
制造主要分为下料与压形、放样划线与净料切割、封头组对、焊接、热处理、无损检测。
2、下料与压形封头采用尺寸相同左右对称的6 片瓜形瓣片和φ1740mm中心顶圆板组焊而成。
瓣片成形的封头坯料尺寸与整体成形的封头坯料尺寸计算方法不同，其号料样板的计算和制作可用坐标法或放大样法。
为防止损伤模具和母材，切割后要把瓣片坯料周边的熔渣打磨干净。
因球形封头瓣片的曲率一致，而且瓣片成形中的变形量较小，所以封头瓣片采用了冷成形。
采用点压冷成形法，可以大大降低成本，效率可以提高，而且成形和外观质量较好。
大型筒体锻件的成形制造技术
锻压 技术
第３２卷
又是承受温度、压力和中子辐照的主体，所以，其 质量及使用寿命将决定着整个核反应堆的使用寿命 及运行安全性。
Ｉ
Ｆ ｈ支Ｊｒ一１
图２加氢反应器结构不慈图 １．顶部弯管２．封头３．筒节（８个） ４．热偶法兰
５．底部弯管６．卸料管７．冷氢法兰８．裙座
Ｆｉｇ．２ Ｈｙｄｒｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｒａｍｅ
此外，大型筒体锻件也是大型煤液化装置和乙 烯装置制造的关键。我国一次性能源特点是煤多油 少，因此，可以通过煤液化装置将较多的煤矿资源
州ｔｉｏｎ 表１ ＡＳＭＥ ＳＡ５０８ｃ１．３钢成分（％，质量分数）
髓Ｍｅ １
ｏｆ ＡＳＭＥ ＳＡ５０８ｃ１．３ ｓｔｅｅｌ（％，ｍ躐ｆｒａｃｔｉｏｎ）
２．２５ＣｒｌＭ００．２５Ｖ。
表３ ＡＳＭＥ ＳＡ３３６ Ｆ２２Ｖ钢成分
Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ
ＭＥ ＳＡ３３６ Ｆ２２Ｖ ｓｔｅｅｌ
（２）较好的低温韧性和冲击韧性。夏比上平台 能≥１２０ Ｊ，无延性转变温度ＴＮ盯＜一１２℃。
（３）抗中子辐照能力强。要求ＲＰＶ经快中子 辐照后，其参考无延性转变温度增量ＡＲＴＮＤＴ尽量 小，一般要求不超过５０℃。
（４）再热裂纹敏感性应极低。要求再热裂纹指 数ＡＣｒ＜：Ｏ．１５［４｜。
为满足上述要求，世界各国都一直致力于ＲＰＶ 大型筒体锻件用钢的研究，主要为ＭｎＭｏ钢、Ｍｎ— ＭｏＮｉ钢和ＣｒＮｉＭｏＶ钢等。欧美各国和日本现在主 要采用美国ＡＳＭＥ标准的ＳＡ５０８ｃ１．３系列钢种，其 主要成分如表１所示Ｅ５｜。ＡＳＭＥ ＳＡ５０８ｃ１．３是一种 低碳、低合金、高强度、高韧性的合金结构钢，具 有良好的可锻性和可焊性，其高温基本力学性能 （表２）符合上述ＲＰＶ制造条件要求。俄罗斯则采 用ＣｒＮｉＭｏＶ系列钢种，典型１５Ｘ２ＨＭＯＡ钢高温
筒体制造工艺规程
文件号：
修改单：
第1页共3页
1．主题内容与适用范围
本标准规定了筒体制造的通用工艺。
本标准适用于我公司压力容器产品筒体的制造。
2．引用标准
2．1 压力容器安全技术监察规程。
2．2 GB150钢制压力容器。
2．3 QJG/JL01—2010《下料工艺规程》。
3．筒体成型
3．1筒体成型前应检查所准备的材料及坡口形式是否符合图样及工艺的要求，没有材料代号标记的，未作对角线（或中心线）检查及基准线标记的材料，不得成形。
10．承受外压及真空容器组装完成后，按如下要求检查壳体的圆度。
10.1用内弓形样板或外弓形样板测量。样板圆弧半径等于壳体的设计内半径或外半径，其弦长等于按GB150中图6—12查得的弧长的两倍。测量点应避开焊接接头或其它凸起部位。
10.2用样板沿壳体外径或内径径向测量的最大正负偏差e不得大于由GB150—1998图10—11中查得的最大允许偏差值。
3．2筒体成形一般采用卷板机冷卷工艺，按照板材厚度和公称直径，合理选用卷板机。
3．3卷板时必须清除板材上的铁屑及杂物，卷板过程中必须扫去剥落下来的氧化皮，以防产生压坑及损坏设备，滚制不锈钢板时应注意防止划伤和压坑产生。
3．4卷板时板材必须放正，保证两侧与滚轴轴线垂直，防止错边及大小口，注意板材坡口的方向，材料标记的位置，反正面不得颠倒。
当两板厚度差小于上列数值时对口错边量b按4.2条要求，且对口错边量b以较薄板厚度为基ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ确定。在测量对口错边量时，不应计入两板厚度的差值。
5.5.2壳体直线度允差不大于壳体长度的1‰或图样。
注：壳体直线度检查是通过中心线的水平和垂直面，即沿圆周0℃、90℃、180℃、270℃四个部位拉φ0.5mm的细钢丝测量，测量位置离A类接头焊缝中心线的距离不小于100mm，当壳体厚度不同时，计算直线度时应减去厚度差。
DN4000×200厚壁筒体制造成型工艺
DN4000×200厚壁筒体制造成型工艺2017年，我单位承接了中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司大型化塔器试制筒体的制造任务。
试制筒体的材质为Q345R（R-HIC）正火板，壁厚为200mm，筒体内径φ4000mm，筒体的总长度3400mm（单节筒体长度1700mm，2节）。
筒体制造不仅技术要求高，而且制造难度大，尤其是筒体的卷制成型。
因此，需试制开发大型化塔器筒体的制造成型工艺，以填补公司目前大型厚壁筒体成型无成熟卷制工艺的空白。
二、试制筒体主要技术要求符合GB/T150.1～150.4-2011《压力容器》标准要求，圆度e≤25mm（e≤1%Di且不大于25mm）；E≤5.0m（棱角E≤（δs/10+2）mm，且不大于5mm）；直径允差±5mm。
三、DN6200×200试制筒体制造成型工艺：经公司领导和技术部门研究确定，筒体制造成型采用中温卷制成型方案，即：将钢板加热至600～620℃。
在此温度下进行卷制，既可使钢板获得比冷态稍大的塑性，减少卷板机超载的可能，又可减少冷卷脆断的危险。
氧化皮也不形成危害，操作也较方便。
克服了冷、热卷的缺陷，兼取冷、热卷的优点。
具体方法如下：（1）根据筒体图样划展开下料线：1）下料长度L按如下公式确定：L=π×Dm-△L式中：Dm表示筒体中径，△L表示卷制伸长量，按如下公式确定：△L=（0.04～0.055）π×Dm×S/Di，其中：S表示板厚，Di筒体内径；2）下料宽度为板材宽度；3）留预弯头子余量每头约800mm；4）留坡口加工余量；5）按规定作材质标记及移植。
在划下料线的同时划好基准线，并作出标记或采用其他便于对正对位、方便检查的方法。
（2）棱边倒角：采用半自动方法切割钢板，两长边棱角进行15×45°倒角，再手工砂磨至呈现金属光泽。
（3）中温热处理：按热处理工艺规定进行600℃～620℃中温卷制前的热处理，保温5小时立即出炉实施卷制。
大口径厚壁管短流程铸挤一体化成形工艺研究
２８４
太 原 科 技 大 学 学 报 ２０１９年
图 １ 现有的大口径厚壁管挤压成形工艺 Ｆｉｇ．１Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌａｒｇｅｔｈｉｃｋｗａｌｌｐｉｐｅ
图 ２ 短流程铸挤复合成形新工艺 Ｆｉｇ．２Ｓｈｏｒｔｃａｓｔｉｎｇｅｘｔｒｕｓｉｏｎｃｏｍｐｏｕｎｄｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ
μｍ．通过材料模拟还得到了不同温度下铸态 Ｐ９１ 合金钢部分 热 物 理 性 能 参 数，如 杨 氏 模 量，热 膨 胀 系数，导热率，热容等。
图 ３ Ｐ９１合金钢相图 Ｆｉｇ．３Ｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍ ｏｆＰ９１ｓｔｅｅｌ
１ Ｐ９１合金钢材料热物理性能
研究对象是大口径厚壁管常用的 Ｐ９１合金钢， Ｐ９１合金钢相图如图 ３所示。从图中可以看出，Ｐ９１ 合金钢的液相线温度 １５０８℃，固相线温度 １４５０ ℃，Ａｃ３温度 ８９０～９４０℃．８７６～１２２０℃为完全奥 氏体区，此温度阶段合金塑性好，变形抗力较小，有 利于挤压过程的精确控制，因此变形温度研究范围 为 ９００～１２００℃为宜。
目前国内外所采用的大口径厚壁无缝管热挤 压成形工艺流程是：金属冶炼———钢锭浇注———切 料头———钢 坯 加 热———镦 粗———冲 孔———挤 压 成 形———后续加工，如图 １所示。可以看出，该工艺 流程 长，加 热 次 数 多，能 源 消 耗 大，材 料 浪 费 严 重， 需要冲孔压力机等配套设备，生产效率低、成本高。
第 ４０卷 第 ４期
太原科技大学学报
Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．４
２０１９年 ８月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＡＩＹＵＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ａｕｇ．２０１９
文章编号：１６７３－２０５７（２０１９）０４－０２８３－０６
大口径厚壁无缝钢管生产工艺及执行标准
大口径厚壁无缝钢管生产工艺及执行标准大口径厚壁无缝钢管生产工艺及执行标准大口径厚壁无缝钢管生产工艺大口径厚壁无缝钢管的制造工艺，属于大口径厚壁无缝钢管的生产方法类。
其生产方法是将由电炉炼出的钢经钢包精炼、在氩气保护下下注，下注后的钢锭经退火、热切冒口底部，加热后用立式水压机冲孔，再用卧式水压机拔伸、再加热、拔伸后加热至900℃左右喷水雾、淬火后回火，经内镗外扒、内外圆磨削工艺的机加工，无损、外形检测得产品。
用本发明方法可生产出外径为325－1066.8mm、壁厚25－162mm、长≤8500mm的大口径厚壁无缝钢管，本无缝钢管符合国家标准，可用作电站用、高压锅炉用大口径厚壁无缝钢管，及压力容器筒体、油缸、化学工业用钢管，离心铸造管模等。
大口径厚壁无缝钢管执行标准1、一般结构用无缝钢管：GB8162-20082、输送流体用地缝钢管：GB8163-20083、锅炉用无缝钢管：GB3087-20084、锅炉用高压无缝管：GB5310-2008（ST45.8-Ⅲ型）5、化肥设备用高压无缝钢管：GB6479-19996、地质钻探用无缝钢管：YB235-707、石油钻探用无缝钢管：YB528-658、石油裂化用无缝钢管：GB9948-889、石油钻铤专用无缝管：YB691-70 10、汽车半轴用无缝钢管：GB3088-1999 11、船舶用无缝钢管：GB5312-1999 12、冷拔冷轧精密无缝钢管：GB3639-1999 13、各种合金管16Mn、27SiMn、15CrMo、35CrMo、12CrMov、20G、40Cr,12Cr1MoV,15CrMo另外，还有GB/T17396-1998（液压支柱用热轧无缝钢管）、GB3093-1986（柴油机用高压无缝钢管）、GB/T3639-1983（冷拔或冷轧精密无缝钢管）、GB/T3094-1986（冷拔无缝钢管异形钢管）、GB/T8713-1988（液压和气动筒用精密内径无缝钢管）、GB13296-1991（锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管）、GB/T14975-1994（结构用不锈钢无缝钢管）、GB/T14976-1994（流体输送用不锈钢无缝钢管）GB/T5035-1993（汽车半轴套管用无缝钢管）、API SPEC5CT-1999（套管和油管规范）GB9711.1-1997(天然气输送)等。
筒体制造工艺设计流程通用模板
筒体整体结构分析筒体加工简明流程图【材检——喷砂——探伤】——号料——下料——【刨坡口——探伤】——筒体成形——【装焊纵缝】——校圆——喷砂——打磨——【探伤——加工环缝——组焊环缝——打磨——探伤】——【堆焊过渡层——探伤——堆焊表层——探伤】——组装受压元件成型前的工艺流程板材成型前的通用工艺流程列于表3-1。
表3-1，板材成型前的通用工艺流程序号工作内容要求、加工方法、加工设备或工具1 原材料入库2 原材料复验外观检验、几何尺寸检验、理化检验和钢板的超声波探伤，有时可委托钢厂进行，其中超声波探伤结果按ZBJ74003-88《压力容器用钢板超声波探伤》规定的质量分级，应不低于Ⅲ级。
3 划线及标记钢印标记、板材矫平、划线、钢印移植4 下料对于直边用剪切；曲线边用气割；对于不锈钢和有色金属，气割用等离子弧；对于特厚板材，若剪切困难则用气割。
续表3-15边缘加工用气割或等离子弧开V型、X型坡口，并用砂轮打磨；用机加工方法进行边缘加工或开坡口，其中牛头刨和龙门刨进行直线加工, 用立车或大型普通车床进行圆弧轮廓加工；用刨边机刨边和开坡口；夹套材料夹套材料为16MnR16MnR是屈服强度350MPa的普通低合金高强度钢，具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性筒体材料筒体内层材料为304不锈钢，外层材料为16MnR。
304不锈钢化学牌号为06Cr19Ni10 旧牌号（0Cr18Ni9）含铬19%，含镍8-10%。
304不锈钢是应用最为广泛的一种铬-镍不锈钢，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械特性。
在大气中耐腐蚀，如果是工业性气氛或重污染地区，则需要及时清洁以避免腐蚀。
适合用于食品的加工、储存和运输。
具有良好的加工性能和可焊性。
板式换热器、波纹管、家庭用品、建材、化学、食品工业等。
304不锈钢为国家认可的食品级不锈钢。
16MnR是屈服强度350MPa的普通低合金高强度钢，具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。
《筒体的加工技术-最新年文档》
筒体的加工技术本筒体的结构复杂，零件的材料为钛台金，这是一种上世纪50年代出现的一种新型结构材料，在切削机理、切削模型和加工工艺方面的研究还不成熟，要根据该材料的特性，设计制造出合适的刀具筒体在加工过程中，变形的原因很多，主要有以下几方面：（1）毛坯的初始残余应力；（2）刀具对工件的作用；（3）工件的装夹条件。
除了上述原因外，机床、工装的刚度，加工环境的温度，刀具的磨损，零件冷却散热情况等对零件的变形也都有一定的影响。
其中切削力、夹紧力以及毛坯的残余应力是影响加工误差的主要因素。
1筒体筒体是航空发动机上的调节附件，主要功能是通过筒体内活塞杆的往复运动推动加力燃烧室的调节环移动，是加力喷口部位的重要件，其加工精度及装配质量直接影响着加力喷口的运动灵活性及工作可靠性。
该筒体的结构复杂，四个接嘴与筒体结合为一体，并且分别位于筒体的两侧，这样的结构给筒体的装夹和加工增加了很大的难度。
零件的其他加工表面对内孔都有技术要求，因此这些表面的最后成型都是以内孔为基准进行加工的，所以内孔加工质量的好坏直接影响整个筒体的加工质量。
2材料的切削特点该零件的材料为钛合金，材料本身有其特殊性。
钛台金导热性能低，造成切削过程散热差，切屑与前刀面接触面积很小，致使刀具的切削刃的温度大幅度提高，容易造成刀具磨损或破损，寿命缩短。
由于钛的亲和性大，易与相接触的金属产生亲和作用，切削时，钛屑、被加工表面与刀具材料咬合，产生严重的黏刀现象，引起强烈的黏结磨损。
钛台金塑性较低，切削时切削变形系数小，切削流动速度大，故单位切削力大，容易引起刀具的磨损。
由于钛台金的弹性模量小，在切削力的作用下，被加工零件容易产生较大变形、扭曲不易保证加工精度。
3筒体的内孔内孔是筒体的主要工作表面，具有较高的精度、低粗糙度及薄壁等特点，加工难度较大，本文采用的是加工方法是：粗加工（钻底孔）一一粗车内孔一一精车内孔一一琦磨孔一一精琦孔一一抛光孔4夹具设计筒体在结构上属于一个整体，零件的外部结构都有接嘴，接嘴位置位于两端，并且零件具有薄壁结构的表面，这就导致了机械加工中由于弹性变形而产生的误差，主要原因就是零件刚度不足，当夹紧力对零件作用时就会在零件表面发生弹性形变，从而引起误差。
大型圆筒混合机筒体施工制造过程
大型圆筒混合机筒体施工制造过程1 结构特征和技术关键筒体是整台混合机中最重要，最关键的部件。
这种单重以百吨计，最大筒体直径达5．1 m，最大筒体长度达30m,要求具有足够刚性的庞大筒体，是由等内径不同壁厚的多段筒节组焊一体的结构。
诸筒节的圆度，同轴度精度是关系运转负加载荷和运行平稳性的最基本技术条件。
安装大齿圈筒节的齿圈架法兰定位基面的径向圆跳动和端面全跳动保证着传动齿轮副有较高的啮合精度。
特别是承托筒体，大齿圈，筒体内衬板附件等整套装置重量以及混合料动态冲击负荷滚圈的圆度，同轴度精度更是确保混合机平稳运行的基础。
这些为追求设备运行平稳性设计的技术条件，构成了制造过程中确保产品质量的工艺技术关键。
而为确保简体强度和使用寿命，避免筒体焊缝的内部缺陷和完全充分消除焊接应力，同样是制造过程中应予特别关注的制造环节。
2 分段组合制造筒体是由壁厚280～320 mm 两段锻造滚圈和55～65 mm ，40～45 m m ，30～36 mm ，22～24 mm厚不等的多段等内径筒节拼焊构成的组合体结构。
正是基于这种组合结构的特征，决定了它的分段制造，焊接组合。
2．1 筒节焊接工艺措施筒节拼焊施工质量对于简体强度，使用寿命和总体精度具有直接相关的重要性，因此采取如下严格的施工措施：(1)在尽量减少焊接应力变形和确保焊接质量的前提下，综合考虑省；(2)工，省料的原则，针对筒节不同厚度和对接结构采取相应的焊接型式(图1)；(3)根据施工的具体实施焊前预热处理(表1)，预热方法：采用可燃气加热；(4)板厚6>3O mm 的筒节实施消除应力回火处理；(5)焊缝超声波探伤检查，符合GB11345—89B Ⅱ级。
表1 焊前预热处理条件焊前预热处理条件钢板厚度﹠（㎜）施工环境温度℃预热温度℃δ﹤24 ﹤-5100~15025﹤δ≤24 ﹤0δ﹥40 任何温度下说明：﹠代表厚度2.2 滚圈筒节制造滚筒筒节是滚圈段和两侧滚圈延伸段的焊接结构(图1)中的A，B 段。
筒节制作工艺
筒节制作工艺1、工程技术准备1.1熟悉图纸及技术要求。
1.2按照相关标准进行焊接工艺评定。
1.3编制工序工艺文件和质量验收文件。
2、工程生产准备2.1所有材料进厂后要按照制作图纸及技术条件的要求进行复检并要有生产厂家的产品质量证明书和合格证，凡无不符合要求的，一律不得使用。
2.2焊丝、焊剂、焊条的发放和烘烤由专人执行，并做好发放、烘烤记录。
3、卷板工序技术要求3.1卷制准备工作：3.1.1检测钢板两对角线是否等长，且符合技术、工艺要求。
3.1.2检测钢板两直边是否等长，且是否呈直线。
3.1.3检查钢两直边上是否有缺陷、毛刺等，否则进行相应的填补和打磨处理。
3.1.4清洁钢表面的灰尘、铁锈和油漆等异物。
3.2压制弧头3.2.1转动卷板机压制，送出钢板50—75㎝（弧头长）。
用样板检验弧头弧度。
要保证弧头足够长，否则在卷制时，弧头末尾与卷制起始位衔接不上而出现直段。
3.2.2第一次的压制不能保证弧度，应后退钢板至初始位，少量上提压制侧辊继续压制。
应尽量在最少的压制次数内保证压制质量，以免造成钢板的严重变形（会出现波浪形）。
3.2.3由于钢板（扇板）卷成筒后，两筒口的直径不同，所以在压制弧头时，侧辊的两端做相应的高度差别处理。
3.3筒节卷制。
3.3.1在钢板一端的大弧边上进行测量后，划出小弧边角相对应的位置记号。
以作为卷制时校对钢板两直边中点的连线与辊垂直的基准。
3.3.2当卷制过半时，为避免因扇板过长由于自重下落而产生破坏性变形。
必须用吊车吊住钢板，并随着卷制做曲线跟随运动。
当一圈卷完后，清除钢板上因卷压而剥落的铁锈、灰尘等异物，此时必须关闭设备，防止意外原因使设备转动而造成人员伤害。
3.3.3在卷制的过程中，用样板检验小弧边弧度，但不能完全依赖样板，如果弧边弧度和样板弧度完全吻合，这样的筒卷出来较多会出现焊缝凹头的现象，要使弧边弧度略小于样板弧度为易。
3.4合边：合边前转动卷扳机使两直边处于操作人员能及的范围，用吊车吊住上面的一端缓慢下放，大弧边的两角先接触，使用接边槽形工装（自行制作）固定大弧边的两角，调整好距离、角度后，点焊连接。
厚壁压力容器筒体的制造工艺分析
厚壁压力容器筒体的制造工艺分析发布时间：2021-04-13T11:53:12.730Z 来源：《科学与技术》2021年2期作者：孙华东[导读] 高压厚壁容器在化工行业的应用越来越广泛孙华东中国石油天然气第七建设有限公司山东胶州 266300摘要：高压厚壁容器在化工行业的应用越来越广泛，容器筒体实体的质量直接决定着化工生产的成效，制造厚壁高压容器在工艺上要求高，制造过程复杂。
本文介绍了高压厚壁压力容器筒体的下料、预弯、成形、矫圆、组对、焊接等制造工艺和质量控制措施。
关键词：厚壁；压力容器；筒体；制造工艺0引言高压厚壁压力容器向着高温、高压、厚壁、大型化发展，压力容器的工作压力达到30MPa以上，筒体壁厚达到200mm以上，直径也达到Φ12000mm。
高温、高压的大型压力容器在筒体制造上不容易控制，压力容器制造厂在厚壁筒体制造过程中容易的出现质量问题，如卷筒时不认真执行工艺要求，易发生筒体直径偏差较大、钢板折断、纵缝开裂等现象。
1.筒体的制作1.1钢板下料，根据高压厚壁压力容器施工图，主体依据容器要求尺寸进行排版，避开开孔位置在焊道上，主体板下料根据直径计算周长，要求下料时板材对角线、长度、宽度控制在1.5毫米以内。
1.2筒体钢板周长超过15米以上，一般采用2张拼接，根据焊接工艺要求进行坡口角度切割。
2.钢板预弯卷制2.1钢板滚弧时要考虑钢板延展，钢板的厚度与筒体直径之比大于1~3%时，则考虑钢板卷制的延展量，预完后进行实际尺寸测量后切割，保证按照图纸要求的直径误差范围之内。
2.2为了不改变材料的原来热处理状态，筒节成形尽量采用冷成形，冷卷一般按中性层展开尺寸下料，钢板为防止钢板折断，要在钢板四周打磨2毫米的圆弧角，避免钢板延迟裂纹的发生。
2.3筒节预弯卷制时，由于卷板机的特性，下辊水平位移过小，在预弯时会产生直段，所以要留预弯直段，考虑1.5～2倍的板厚（根据卷板机卷制能力大小），预留100-250毫米，小直径筒体可以不留预弯量。
厚壁容器制造工艺特点
目录1 绪论 (1)2 16MnR钢的组织性能和焊接性 (2)2.116MnR钢的简介 (2)2.216MnR钢的组织性能 (2)2.316MnR钢的焊接性 (3)2.4材料介绍 (4)3 16MnR钢焊接过程中存在的问题及产生的原因 (7)3.116MnR钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。
(7)3.2消除应力裂纹 (8)3.3结晶裂纹 (8)3.4层状撕裂 (9)3.5热影响区性能的变化 (10)3.6影响低碳钢焊接性的其他因素 (10)4 制定焊接工艺及填写焊接工艺卡片 (12)4.1编制焊接工艺 (12)4.1.1接头与坡口的设计 (12)4.1.2坡口制备 (13)4.1.3焊接方法的选择 (13)4.1.4焊材的选用 (13)4.1.4焊接工艺参数 (14)4.1.5 焊接顺序 (15)4.1.6 焊前预热 (15)4.1.7 焊后热处理 (16)4.1.8 焊后检验 (17)5 焊接性试验 (18)5.1 母材的化学成分分析 (18)5．2 焊缝成分分析 (19)5．3 焊缝断口分析 (19)5．3．1 宏观分析 (20)5．3．2 微观分析 (20)5．3．2结果分析 (22)5．3．3夹杂物引起焊缝冲击值偏低的机理分析 (22)5．3．4 夹杂物的形成机理 (23)5.5总结 (23)6 焊接工艺评定 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)1 绪论近几年，许多工程和成套设备中，会遇到较多厚板焊接结构件的制作，例如钢厂台上设备中的回转台、轧制线上的大型梁、柱，锻压设备中横梁、滑块、工作台等，大量的板厚都在100～300之间，材质为16MnR 或Q235，这些厚板结构件现场使用环境恶劣，要承受很大的冲击载荷，有的工作环境温度较高，还要求承受一定的热疲劳。
为了提高经济效益，加强生产进度以及降低成本，通过分析和研究焊接方法和工艺。
厚板焊接可以采用的焊接方法有很多。
CO2 气保焊、电渣焊、窄间隙焊，还有埋弧自动焊等等。
实用铸造技术：厚壁球墨铸铁件的孕育处理技术与厚壁球墨铸件的铸造工艺
实用铸造技术：厚壁球墨铸铁件的孕育处理技术与厚壁球墨铸件的铸造工艺生产厚壁球墨铸铁件需要采用高较、长较孕育剂和处理工艺。
一方面可减少加硅量；另一方面在铁水缓慢冷却过程中防止孕育衰退。
钡硅铁是厚壁球墨铸铁常用的长较孕育剂。
厚壁球墨铸铁不宜使用锶硅铁进行孕育，因为这种硅铁容易促进厚壁件中生成碎块石墨。
铅硅铁也是一种长较孕育剂，但是它也有促进碎块石墨生成的作用，浇注厚壁铸件时宜慎重使用。
此外，还应该注意孕育中其他微量元素的含量。
孕育处理前应根据化验结果精确计算孕育剂可能带入铸件的微量元素和硅的质量分数。
很多实例告诉我们，厚壁铸件组织上出现的碎块石墨往往因孕育加入量过多而生产的。
正确实行瞬时孕育，型内孕育是消减厚壁件畸形石墨的有较措施。
经过孕育处理后，球墨铸铁的石墨球数会显著增加，畸形石墨相应减少或消失。
例如在100毫米立方铸件生产中，采用0.06%硅铁进行型内孕育后，石墨球数为出炉铁水直接孕育时球数的2倍多，但孕育在铁水中的加入量需要加以控制。
在厚壁件中加入以硅铁为主的孕育剂时要注意加入量，一般应使铸件含硅量保持在2%---2.2%之间。
4.厚壁球墨铸件的铸造工艺（1）铁水熔炼与炉前处理为使铁水净化和均匀化，铁水应过热至1450---1500摄氏度。
在此温度下静置后除渣。
1420摄氏度开始炉前处理（球化和孕育）。
球化剂加入量可略高于一般铸件。
铸件浇注温度为1320℃---1350℃。
（2）采用计算机软件模拟凝固过程为了准确掌握铸件凝固过程（特别是共晶膨胀的开始和终子时间）以及铸件温度场变化规律，可以采用计算机软件模拟球墨铸铁在铸型内温度场变化以及凝固动态过程。
模拟过程所需的基础数据，如下图：（3）应用冷铁铁水浇入厚壁球墨铸铁件铸型，一般会出现明显的液态收缩。
因此在浇注后需随时向型内补注热铁水。
曾有工厂在铸件项部设置明冒口或采用压边冒口用于补充液相收缩，都能收到补缩效果。
我们知道，当铸件模数大于2.5发米的厚壁件，可以不采用冒口补充凝固收缩，而是利用共晶石墨化膨胀量对凝固收缩量给予补偿，实现铸件自补缩。
铬钼钢厚壁容器筒体的成型技术
铬钼钢厚壁容器筒体的成型技术铬钼钢厚壁容器筒体的成型技术0 前言一段变换炉是化肥生产装置中三类大型化工容器，不仅技术要求高，而且制造难度较大，产品的筒体材质为 SA387Gr11CL 2 调质钢板，壁厚为140mm 、筒体内径φ3360mm 、长度4608mm ，根据筒体材质力学性能特点和油压机设备能力情况，将整个筒体分为三瓦片热压成型，同时采取了一些相应工艺措施，成功地完成了调质铬钼钢筒体三瓦片压制预变形控制、纵缝装配、纵缝焊接以及调质过程中防变形的控制，最后经过各项检查，筒体成形精度和力学性能均达到各项技术标准，实现了预期技术方案所要达到的目的。
1、一段变换炉结构及特性1.1 产品的结构形式（见图1）1.2 产品技术特性（见表1）表 1 产品技术特性1.3 筒体 SA387Gr11CL 2 化学成分和力学性能分别列于表 2 、表3 中。
表 2 SA387Gr11CL 2 化学成分表 3 SA387Gr11CL 2 力学性能2、工艺方案的确定筒体 SA387Gr11CL2钢板来料状态为调质状态，根据筒体材质性能特点、结构尺寸和8000T油压机设备规范的实际情况，我们制定将整个筒体分为三瓦片热压成型，装焊成一体的工艺方法（即筒体由3条纵缝组成），如果三瓦片压制成型后，单瓦片进行调质处理，瓦片变形不易控制势必给校正造成极大困难。
因此我们按三瓦片压制成型后，冷精校成型和纵缝坡口铣加工过程中严格控制三瓦片开口尺寸，保证筒体纵缝焊接收缩后内径符合图样尺寸要求，最后筒体纵缝焊后进行调质处理，恢SA387Gr11CL 2 调质钢的力学性能要求。
3、筒体压制3.1 工装压制模具利用我公司现有弯曲模具，上模R=650mm、下模R ＝845mm，模长L＞6m。
并制作60 0 平面圆弧检验样板和整体平面样板各一个，样板圆弧与筒体内半径相同。
3.2 筒体下料按筒体的中径展开尺寸，确定筒体下料尺寸为4650×3950×140mm三片，要保证对角线之差≤2mm，尺寸3950mm是按1／3圆周πD尺寸下料，比按中径理论尺寸展开的πD ／3＝3663mm大280mm，即纵缝单边余量为140mm，此余量也是考虑的压制预留的工艺余量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
DN4000×200厚壁筒体制造成型工艺
发表时间：2018-06-19T16:52:01.960Z 来源：《基层建设》2018年第11期作者：李元贵
[导读]
四川惊雷科技股份有限公司四川宜宾 644623
关键词：厚壁筒体，中温，卷制成型
一、概述
2017年，我单位承接了中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司大型化塔器试制筒体的制造任务。
试制筒体的材质为Q345R （R-HIC）正火板，壁厚为200mm，筒体内径φ4000mm，筒体的总长度3400mm（单节筒体长度1700mm，2节）。
筒体制造不仅技术要求高，而且制造难度大，尤其是筒体的卷制成型。
因此，需试制开发大型化塔器筒体的制造成型工艺，以填补公司目前大型厚壁筒体成型无成熟卷制工艺的空白。
二、试制筒体主要技术要求
符合GB/T150.1～150.4-2011《压力容器》标准要求，圆度e≤25mm（e≤1%Di且不大于25mm）；E≤5.0m（棱角E≤（δs/10+2）mm，且不大于5mm）；直径允差±5mm。
三、DN6200×200试制筒体制造成型工艺：
经公司领导和技术部门研究确定，筒体制造成型采用中温卷制成型方案，即：将钢板加热至600～620℃。
在此温度下进行卷制，既可使钢板获得比冷态稍大的塑性，减少卷板机超载的可能，又可减少冷卷脆断的危险。
氧化皮也不形成危害，操作也较方便。
克服了冷、热卷的缺陷，兼取冷、热卷的优点。
具体方法如下：
（1）根据筒体图样划展开下料线：
1）下料长度L按如下公式确定：L=π×Dm-△L
式中：Dm表示筒体中径，△L表示卷制伸长量，按如下公式确定：
△L=（0.04～0.055）π×Dm×S/Di，其中：S表示板厚，Di筒体内径；2）下料宽度为板材宽度；3）留预弯头子余量每头约800mm；4）留坡口加工余量；5）按规定作材质标记及移植。
在划下料线的同时划好基准线，并作出标记或采用其他便于对正对位、方便检查的方法。
（2）棱边倒角：采用半自动方法切割钢板，两长边棱角进行15×45°倒角，再手工砂磨至呈现金属光泽。
（3）中温热处理：按热处理工艺规定进行600℃～620℃中温卷制前的热处理，保温5小时立即出炉实施卷制。
（4）中温卷制：卷制前做好施工现场、卷板机设备的安全措施，在冷卷240～280mm卷板机上进行中温卷制。
卷板机下辊中心距可按卷板机参数自行调整，当与下例不一致时，可放样测量出总下压量的值，参照下例的分配次数和下压量进行卷制即可。
按卷板机下辊中心距1600mm为例，上轴总下压量约为120mm，分约6次对筒体中温卷圆成型：第一次上轴下压量为20mm，以卷制速度1.5m/min实施卷制，约13分钟完成；第二次上轴下压量为35mm，以卷制速度1.5m/min实施卷制，约13分钟完成；第三次上轴下压量为35mm，以卷制速度1.5m/min实施卷制，约13分钟完成；第四次上轴下压量为20mm，以卷制速度1.5m/min实施卷制，约13分钟完成；第五次上轴下压量为5mm，以卷制速度1.5m/min实施卷制，约13分钟完成；第六次上轴下压量为5mm，以卷制速度1.5m/min实施卷制，约13分钟完成。
（5）划线切割料头、切割坡口、除渣等；手工砂磨A类坡口，坡口表面打磨平滑。
坡口表面进行100％磁粉检测，且需达到JB/T 4730规定的Ⅰ级合格标准。
（6）冷卷收拢：在冷卷240～280mm卷板机上进行卷制收拢为整圆，并用样板检查合格。
（7）组合A类焊缝：
按图样组合A类焊缝，对口错边量b≤10mm（GB/T150.1～150.4-2011标准：b≤1/16δs（，且≤10mm，δs-板厚）。
（8）A缝焊接：按图样及焊接工艺要求进行施焊，焊前预热处理。
筒体纵向焊缝左右端带产品焊接试板各一件，同时施焊。
焊前对筒体的坡口表面及两侧100mm范围进行磁粉检查，确认无裂纹、分层等缺陷。
考虑到焊接变形、方便施焊和清根等因素，采用双面交替施焊的方式进行控制，采用氧、乙炔喷枪对焊件预热至180℃以上，并保温1小时使工件内外温度尽可能均匀，按拟定的焊接工艺规程要求进行焊接。
焊后热处理选择整体炉内热处理。
按NB/T47015-2011《压力容器焊接规程》推荐的热处理规范，考虑产品制作过程累计保温时间，工艺评定试件焊后热处理规范确定为620℃/12h，炉冷至400℃空冷。
（10）A类合缝外观质量检查：对焊缝外观质量及形状尺寸进行检验。
（11）A类焊缝探伤：A类焊缝进行100%射线检测，按JB/T4730-2005标准，射线检测技术等级不低于AB级合格级别为Ⅱ级。
A类焊缝进行100%超声检测，按JB/T4730-2005标准，脉冲反射法超声检测技术等级不低于B级，合格级别为Ⅰ级。
（12）中温校圆：按热处理工艺进行中温加热，即加热至620℃保温5小时后立即出炉实施中温校圆（用样板检查）。
圆度e≤25mm （标准：e≤1%Di且不大于25mm）；E≤5.0m（GB150标准：棱角E≤（δs/10+2）mm，且不大于5mm）；直径允差±5mm。
（13）A类合缝外观质量复查：检验员对焊缝外观质量及形状尺寸进行检验。
（14）A类焊缝复探伤A类焊缝进行100%射线检测，按JB/T4730-2005标准，射线检测技术等级不低于AB级合格级别为Ⅱ级。
A类焊缝进行100%超声检测，按JB/T4730-2005标准，脉冲反射法超声检测技术等级不低于B级，合格级别为Ⅰ级。
四、小结
以上筒体卷制成型技术主要采用中温卷制和校园工艺，通过试制筒体DN4000×200（Q345R（R-HIC）的卷制成型已得到验证，筒体卷制成型非常成功。
DN4000×200筒体主要技术指标试验结果如下：
五、效果
与现有技术相比，本工艺的积极效果是：
本工艺采用温卷成型方案，即将钢板加热至600～620℃温度下进行卷制成型。
与高温热卷相比较其积极效果是：可缩短加热时间，降低能耗，节约成本；操作者较易靠近，操作较简单，起重吊装较容易；可减少钢板减薄量与伸长量，尺寸精度较易控制；氧化皮少不形成危害，筒体内外不易产生压坑。
与冷卷相比较其积极效果是：可使钢板获得稍大的塑性，易于控制，提高效率；可减少卷板机超载的可能，能防止设备损坏；可减少脆断的危险，能保证筒体质量。
参考文献：
[1]《化工机械工程手册》上卷第三部分《压力容器和管道》，化学工业出版社，2003年1月第1版
[2]《压力容器制造和修理》，化学工业出版社，2004年8月第1版
[3]《热处理工程师手册》，机械工业出版社，2004年9月第2版。