壓力容器的主要制造工藝
制造工藝
壓力容器的制造工藝包括原材料的準(zhǔn)備、劃線、下料、彎曲、成形、邊緣加工、裝配、焊接、檢驗(yàn)等。
原材料的準(zhǔn)備
鋼材在劃線前，首先要對(duì)鋼材進(jìn)行預(yù)處理。鋼材的預(yù)處理是指對(duì)鋼板、管子和型鋼等材料的凈化處理、矯形和涂保護(hù)底漆。
凈化處理主要是對(duì)鋼板、管子和型鋼在劃線、切割、焊接加工之前和鋼材經(jīng)過切割、坡口加工、成形、焊接之后清除其表面的銹跡、氧化皮、油污和焊渣等。
矯形是對(duì)鋼材在運(yùn)輸、吊裝或存放過程中所產(chǎn)生的變形進(jìn)行矯正的過程。
涂保護(hù)漆主要是為提高鋼材的耐蝕性、防止氧化、延長零部件及裝備的壽命，在表面涂上一層保護(hù)涂料。
劃 線
劃線是壓力容器制造過程的第一道工序，它直接決定了零件成形后的尺寸精度和幾何形狀精度，對(duì)以后的組對(duì)和焊接工序有著很大的影響。
劃線是在原材料或經(jīng)初加工的坯料上劃出下料線、加工線、各種位置線和檢查線等，并打上（或?qū)懮希┍匾臉?biāo)志、符號(hào)。
劃線工序通常包括對(duì)零件的展開、放樣和打標(biāo)記等環(huán)節(jié)。劃線前應(yīng)先確定坯料尺寸。坯料尺寸由零件展開尺寸和各種加工余量組成。
確定零件展開尺寸的方法主要有以下幾種：
1）作圖法：指用幾何制圖法將零件展開成平面圖形。
2）計(jì)算法：指按展開原理或壓（拉）延變形前后面積不變?cè)瓌t推導(dǎo)出計(jì)算公式。
3）試驗(yàn)法：指通過試驗(yàn)公式?jīng)Q定形狀較復(fù)雜零件的坯料展開尺寸，這種方法簡單、方便。
4）綜合法：指對(duì)過于復(fù)雜的零件，可對(duì)不同部位分別采用作圖法、計(jì)算法來確定坯料展開尺寸，有時(shí)也可用試驗(yàn)法配合驗(yàn)證。
制造容器的零件可分為兩類：可展開零件和不可展開零件，如圓形筒體和橢圓形封頭就分別屬于可展開與不可展開零件。
切 割
切割也稱下料，是指在劃過線的原材料上把需要的坯料分離下來的工序。切割方法有機(jī)械切割和熱切割兩種。
1、機(jī)械切割
機(jī)械切割主要包括剪切、鋸切、銑切和沖切等，其特點(diǎn)是在切割過程中機(jī)械力起主要作用。
（1）剪切
剪切是將剪刀壓入工件中，使剪切應(yīng)力超過材料的抗剪強(qiáng)度而達(dá)到剪斷的目的。這種方法效率高、切口精度高，只要材料硬度和尺寸合適均可采用，但距切口附近2-3mm的金屬有明顯硬化現(xiàn)象。按被剪切的平面形狀，可分為直線剪切和曲線剪切。
1）直線剪切
利用直線形長剪刃進(jìn)行剪切的剪床有兩種，分別為平口剪床和斜口剪床。
平口剪中，兩直線切削刃平行，剪切過程沿切削刃長度同時(shí)進(jìn)行，故剪切力大且沖擊性強(qiáng)，適用于剪切厚而窄的條料。
斜口剪中，兩直線切削刃斜交成一定角度，剪切過程沿切削刃長度逐步進(jìn)行，故剪切力比平口剪在剪相同厚度的工件時(shí)要小，沖擊性降低，適用于剪切薄而寬的板料。
在設(shè)備制造中，剪切直線形工件多采用龍門剪床。該剪床使用方便、送料簡單、剪切速度快、精度高。
（2）鋸切
鋸切屬于切削加工，所用的設(shè)備有砂輪鋸、圓盤鋸等。鋸切一般多用于管件和型材的切割。
2、氧氣切割
氧氣切割簡稱氣割，也稱火焰切割。氧氣切割屬于熱切割，切割時(shí)需要一個(gè)預(yù)熱火焰，但只有火焰并不能實(shí)現(xiàn)切割，關(guān)鍵在于還要有高速純氧氣流。
3、等離子切割
等離子是物質(zhì)的一種狀態(tài)，物質(zhì)被全部電離成正、負(fù)離子。等離子切割是利用高溫、高速等離子焰流來熔斷材料以形成切口，它屬于熱切割中的高溫熔化切斷。它不受物性限制，可切割金屬也可切割非金屬，但主要用于切割不銹鋼、鋁、銅、鎳及其合金。
成 形
筒體的成形
筒體是由若干筒節(jié)通過環(huán)向焊縫焊接構(gòu)成，筒節(jié)是通過板材卷圓和縱向焊縫焊接而成。這筒節(jié)的卷圓原理筒節(jié)卷圓也稱滾圓或卷板，是筒節(jié)的基本制造方法。滾彎原理是利用卷板機(jī)對(duì)鋼板施以連續(xù)均勻的塑性彎曲以獲得圓柱面。
封頭的成形
封頭成形的方法主要有沖壓法、旋壓法和爆炸成形法三種。目前常用的方法是沖壓法和旋壓法。
焊 接
焊接是通過加熱或加壓，或兩者兼用，使焊件達(dá)到原子間結(jié)合并形成永久接頭的工藝過程。世界每年鋼材消耗量的50%都有焊接工序的參與。
焊接可分為三大類：熔焊、壓焊和釬焊。
（1）熔焊
將要焊接的工件局部加熱至熔化，冷凝后形成焊縫而使構(gòu)件連接在一起的加工方法。包括電弧焊、氣焊、電渣焊、電子束焊、激光焊等。熔焊是廣泛采用的焊接方法，大多數(shù)的低碳鋼、合金鋼都采用熔焊方法焊接。特種熔焊還可以焊接陶瓷、玻璃等非金屬。
（2）壓焊
焊接過程中必須要施加壓力，可能加熱也可能不加熱才能完成的焊接。其加熱的主要目的是為使金屬軟化，靠施加壓力使金屬塑變，讓原子接近到相互穩(wěn)固吸引的距離，這一點(diǎn)與熔焊時(shí)的加熱有本質(zhì)的不同。壓焊包括電阻焊、摩擦焊、超聲波焊、冷壓焊、爆炸焊、擴(kuò)散焊、磁力焊。其特點(diǎn)是焊接變形小、裂紋少、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。
（3）釬焊
將熔點(diǎn)比母材低的釬料加熱至熔化，但加熱溫度低于母材的熔點(diǎn)，用熔化的釬料填充焊縫、潤濕母材并與母材相互擴(kuò)散形成一體的焊接方法。釬焊分兩大類：硬釬焊和軟釬焊。硬釬焊的加熱溫度大于450℃，抗拉強(qiáng)度大于200MPa，經(jīng)常用銀基、銅基釬料，適于工作應(yīng)力大、環(huán)境溫度高的場合，比如硬質(zhì)合金車刀、地質(zhì)鉆頭的焊接。軟釬焊的加熱溫度小于450℃，抗拉強(qiáng)度小于70MPa，適于應(yīng)力小、工作溫度低的環(huán)境，比如電路的錫基釬焊。
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