筒体制造工艺设计流程通用

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。

续表3-1

夹套材料

夹套材料为16MnR

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。

工艺设计

选材

聚酯反应器筒体材料选择复合钢板。基层16MnR，复层304不锈钢。16MnR 是普通低合金钢,它的强度较高、塑性韧性良好。常见交货状态为热轧或正火。属低合金高强度钢

304不锈钢是一种通用性的不锈钢材料，防锈性能比200系列的不锈钢材料要强。耐高温方面也比较好，一般使用温度极限小于650℃。304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。

夹套选择16MnR低合金钢。

材检

一般来说，为了保证工程质量，所有原材料、构配件等，均要进行进场复检，并做好记录。有些原材料需要抽样送检，并取得合格报告后方可使用。具体实施按照工程验收规范、国家标准执行。

划线

（1）、展开计算

见图3-1

（a）展开前的形状及尺寸（b）展开后的形状及尺寸

图3-1 筒节展开

已知：H=2100mm、Dg=2200mm、δ=22+6mm

则有：Dm=Dg+δ=2200+22+6=2228mm

L=π×Dm=3.14×2228=6995.92mm

h=H=2100mm

（2）、留余量

（a）、筒体卷制的伸长量：与被卷材质、板厚、卷制直径的大小、卷制次数等条件有关，而本次采用冷卷，钢板冷卷的伸长量较小，约为7～8mm。（b）、主要考虑内容为机加工余量和热切割加工余量

见图3-2：

图3-2 筒节的划线及公差要求

（3）、焊缝变形量

对于尺寸要求严格的焊接结构件，划线时要考虑焊缝变形量（焊缝收缩量），可以查相关的标准。对于简单结构在自由状态下进行电弧焊接时，也可以对焊缝收缩量等变形进行大致的估算。

实际用料线尺寸=展开尺寸-卷制伸长量+焊缝收缩量-焊缝剖开间隙+边缘加工余量

切割下料线尺寸=实际用料线尺寸+切割余量+划线公差

（4）、划线公差

长度L和宽度h如图二所示，对角线之差不大于1mm，两平行线的不平行度不大于1mm，若考虑相对长度、宽度的关系则更为完善。一般情况下划线公差也可以考虑为制造公差的一般。

筒体的排料

（1）、每节筒节，其纵向焊缝数量，公称直径Dg不大于1800mm时，拼接焊缝不多于2条；公称直径Dg大于1800mm时，拼接焊缝不多于3条；

（2）、每一节筒体的纵向焊缝中心线间的弧长不应小于300mm.

（3）、相邻筒体的纵向焊缝与筒体纵向焊缝应互相错开，并且两焊缝中心间的弧长不得小于100mm，见图3-3：

图3-3 排料要求图

（4）、最短筒节长度不应小于300mm;

坡口加工

坡口加工按机加工制备，按焊接工艺刨纵、环缝坡口，在12m的刨边机上加工，刨边机在下尽料的钢板两端按焊卡刨坡口，另两块钢板一端按焊卡刨坡口，另一端待筒体滚圆后制作。根据实际生产情况，直缝和环缝坡口型式分别如图1所示。焊接前要检查坡口型式及装配质量，坡口处要进行清除铁锈、油污、氧化皮等影响焊接质量的杂质，并对坡口进行PT表面探伤检测，确认无缺陷后方可进行焊接。开设焊接坡口的目的主要是为了保证电弧能深入接头根部，使接头根部焊透，其次是便于清理熔渣，获得较好的焊缝成形，再次是调节焊缝中金属和母材的比例。开设坡口主要是为了焊透，能否焊透主要由坡口的尺寸和形式决定的，焊接坡口应根据板厚、焊接方法以及图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计坡口。选择和设计坡口形式和尺寸应综合考虑以下因素:

（1）保证焊缝焊透；

（2）坡口形状易于加工；

（3）便于装配；

（4）尽量减少焊缝金属填充量，提高生产效率；

（5）保证焊接接头质量，避免产生焊接缺陷；

（6）减少焊接残余应力与变形；

（7）有利于焊接防护，改善劳动条件；

（8）方便焊工操作；

（9）复合钢板坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。

因此，焊接坡口形式与尺寸设计见图3-4：

图3-4 复合板筒节环缝示意

该坡口形式具有以下优点:

（1）过渡层位置明确基层与复层界面一目了然, 过渡层的位置有明确标记, 不会将碳钢焊条焊到复层上, 焊工无心理负担, 施焊时得心应手。

（2）避免夹渣的产生复层边缘远离焊缝中心, 因此在焊接热循环过程中, 最高峰值温度大大降低, 避免了因基层焊接时反复受热膨胀, 引起复层张口, 并出现夹渣的可能。

（3）保证了过渡层厚度的要求过渡层能完全覆盖基层, 并且能达到技术条件中要求的a、b 值, 保证过渡层的焊接质量,使其真正起到承上启下的作用。

多年的实践证明,坡口能更好的保证不锈钢复合板的焊接质量, 同时对其它类型的复合材料焊接坡口的设计有一定的参考价值。

、焊接工艺

焊前准备

为了保证焊接接头的耐蚀性，防止焊接缺陷，在焊前准备中，对下列问题应予以特别注意。

⑴下料方法根据材料厚度查得，坡口加工方法可选用切削或磨削。此盘管坡口加工适宜选择磨削加工方法。其优点是现在的磨削工具小型轻便，使用起来比较方便，总成本低，而且用途广，对于厚度小于8mm的部件，多采用磨削方法加工坡口，这种方法更适用于现场修磨坡口。

⑵焊前清理为了保证焊接质量，焊前应将坡口及两侧20~30mm范围内的焊件表面清理干净，如有油污，可用丙酮或酒精等有机溶剂擦拭。对表面质量要求特别