橢圓封頭是石油化工、原子能到食品制藥諸多行業(yè)壓力容器設(shè)備中不可缺少的重要部件,是壓力容器上的端蓋,是壓力容器的一個主要承壓部件,橢圓封頭的品質(zhì)直接關(guān)系到壓力容器的長期安全可靠運行。
一、加熱與拉伸
1、橢圓封頭毛坯的加熱和終壓溫度
2、特殊鋼種按專用工藝執(zhí)行,不銹復(fù)合鋼板按復(fù)合層要求進行加
3、毛坯在加熱爐中擺放應(yīng)加支座,多塊毛坯同時加熱時毛坯之間要加50-100mm厚支墊,不得將毛坯重疊,防止過燒或燒不透。
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4、當(dāng)工藝要求帶熱處理驗證性試板的封頭,試板應(yīng)與封頭毛坯同時裝爐,同時出爐。
5、當(dāng)毛坯加熱到800-850℃時應(yīng)按0.8min/mm厚度進行保溫,待毛坯各處溫度均勻后再繼續(xù)升溫到加熱溫度,防止過熱或過燒。
6、橢圓封頭毛坯出爐后,應(yīng)立即吊運至胎模上,迅速找正,以保證封頭沖壓溫度。
7、拉伸時的速度應(yīng)均勻適宜。
8、熱壓橢圓封頭終壓溫度應(yīng)不低于700℃,一般不進行熱處理,但如終壓 溫度小于700℃時,必須進行消應(yīng)力退火處理。有特殊要求的產(chǎn)品按專用工藝執(zhí)行。
9、橢圓封頭在450℃-850℃范圍內(nèi)應(yīng)快速加熱且終壓溫度不得低于850℃,否則應(yīng)進行固熔處理。
10、產(chǎn)品脫模后需冷至550℃以下,方可吊運,以防變形。
二、矯形
1、允許冷矯形或局部熱矯形。冷矯形時可用分瓣壓模進行,捶擊矯形時,應(yīng)墊以平板或墊鐵,不準(zhǔn)直接擊打工件。熱矯形時始矯形溫度為900-1050℃,終矯溫度不低于700℃。
2、直邊上的皺折應(yīng)≤1.5mm,其他缺陷和傷痕均勻打磨平滑,打磨后的厚度不得小于規(guī)定厚度。
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3、拼板焊接接頭處矯形后,嚴(yán)格檢查是否有裂紋,若有裂紋應(yīng)按工藝 規(guī)定鏟除和補焊。
4、矯形和補焊必須在熱處理前進行,熱處理后一般只允許冷矯形。
5、拉伸終壓溫度低于其材料所允許的終壓溫度時,其封頭應(yīng)進行正火處理。
三、尺寸及形狀偏差
1、內(nèi)直徑允差
2、總深度和直邊高度允差。
3、直邊傾斜度允差。碳鋼封頭直邊向外傾斜不得大于6%h,向內(nèi)傾斜不得大于4%h。
橢圓封頭的制造方式
a)小封頭:整體成型;
b)大、中型封頭:先拼接后成型——用的最多,標(biāo)準(zhǔn)中的要求主要針對它而言;
c)特大型封頭:因運輸及開檔等因素要求,先分瓣成型,后組焊在一起。
3、橢圓封頭的拼接位置
拼接的間隔應(yīng)有要求,為大于3δ,且不小于100mm(焊接熱影響區(qū)是個高應(yīng)力區(qū),并且在該區(qū)的化學(xué)成分會有燒損。所以要避開高應(yīng)力區(qū),該區(qū)域與厚度有關(guān)。根據(jù)實踐經(jīng)驗,應(yīng)力衰減長度為大于3δ,且不小于100mm)。但制冷設(shè)備很難達到這一要求,有其特殊性。
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橢圓封頭的r處避免拼接,會減薄、高應(yīng)力。
拼接時焊縫方向要求只答應(yīng)是徑向和環(huán)向。以后大型封頭可能會取消此要求。
4、拼接封頭的焊接接頭系數(shù)
先拼接后成型的封頭,拼接焊縫應(yīng)進行100%射線或超聲波檢測,合格級別隨設(shè)備殼體走。{zh1}成型的焊 縫檢測級別、比例與設(shè)備殼體相同,高了浪費。舉例:
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假如設(shè)備殼體是20%檢測,III合格。那封頭拼接焊縫和{zh1}焊縫也是III合格,焊接接頭系數(shù)為0.85;
假如設(shè)備殼體是{bfb}檢測,II合格。那封頭拼接焊縫和{zh1}焊縫也是II合格,焊接接頭系數(shù)為1。
所以封頭拼接固然{bfb}檢測,但合格級別不一樣,隨設(shè)備殼體走。
但要留意工藝制造過程:
正確的做法是:下料(劃線)-小板拼成大板-成型-無損檢測。
橢圓封頭是由半個橢球面和一圓柱直邊段組成。直邊段的作用是避免封頭和筒體的連接焊縫處出現(xiàn)經(jīng)向曲率半徑突變,以改善焊縫的受力狀況。是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù),故應(yīng)力分布比較均勻,且橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多,易于沖壓成型。
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如果想要橢圓封頭具備比較高的沖擊強度,正常情況下,其取向也要很高才行,但是結(jié)晶度又不可以太低。一般存在的內(nèi)應(yīng)力,以及材料自身的講解和溶解等,都是和橢圓封頭在沖擊的強度上存在較大的關(guān)系。而導(dǎo)致這類因素的主要原因是聚合物的主要原料,和注塑在加工上的工藝條件等,因為塑料的提手模具在整個結(jié)構(gòu)和澆口的位置,以及分布和數(shù)目上都會不同。如果是從原料上來進行分析的話,首先原料自身的沖擊的強度上比較低,那么基本都是因為原料中混合的再生料較多,那么橢圓封頭的沖擊強度肯定會很低。
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其中橢圓封頭不管是周向的應(yīng)力,還是經(jīng)向的應(yīng)力實際上都和殼體的變化有關(guān),如果在頂點位置上,其軸向的應(yīng)力和環(huán)向的應(yīng)力是相同的話,而赤道上橢圓封頭的應(yīng)力又比較均勻的時候,那么軸向的應(yīng)力則是拉伸的應(yīng)力,主要是由頂點位置來向赤道進行遞減的;當(dāng)環(huán)向的應(yīng)力存在的時候,其橢圓封頭整個過渡區(qū)則會出現(xiàn)不同的壓應(yīng)力,但是長短的軸比值如果持續(xù)不斷增加的話,在橢圓封頭邊緣處壓應(yīng)力的值必會迅速的提升,其實就是封頭如果越淺的話,那么封頭在邊緣位置的壓應(yīng)力則會越高。橢圓封頭在厚度上不僅要滿足強度的相關(guān)要求,對于直徑大且薄壁的橢圓封頭來說,在內(nèi)壓下整個彈性都會失去穩(wěn)定性,因此橢圓封頭在厚度上必須可以滿足剛度的要求。