大型容器制造过程中的机械加工工艺VIP

大型容器 制造 过程 中的机械 加工工艺 刘亚萍 朱卫国 李远帆 陆景阳 ( 锦西化工机械 ( 集 团 )有限责任公司辽宁葫芦 岛1 2 5 0 0 1) 【 摘要 】为满足大型容器的运转精度要求往往要求对聚合釜、塔器、换热器等进 行机械加 工。为保证加工精度 ，制造厂应具备一定的加工能力。本文根据 多年工程 实践 ，介 绍 了几种典 型大型容 器的机械 加 工工艺。 【 关键词 】 搅拌反应设备 大型换热器 机械加工 随 着 石 油 化 工 设 备 的 大 型 化 发展 ，设备 的几何形状 、尺寸也 随 之增大 ，形位偏差 的要求越来越 高 ，因此对设备制造过程 中的机 械加工要求也越来越高 。例如在 大型搅拌反应设备 中，为 了搅拌 传动机构安装 、运转的需要 ，要求 制造过程 中必须保证搅拌轴孔 的 同轴度和传 动机构安装基础平 面 对轴线的垂直度；大型塔器为了满 2 4 l 石 油 和 化 工 设 i 。2。0806 足组装后的圆度 、直线度要求，制 造 过 程 中必 须 保 证塔 器 筒 节 两 端 面的平行度的工艺要求 ，对 于采 用窄间隙焊的焊缝 ，必须对端面 焊接坡 口进行加工 ；大型换热器焊 接 、热处理 后会 引起管板密封面 变 形 ，为保 证 管 板 密 封 面 的密 封 可靠性 ，必须对热处理后的管板 密封面进行加工等等。本文通过 几种典型 的设备的机械加工 ，介 绍在大型容器制造过程 中采用的 机械加工工艺 ，以供 同行参考 。 1大型搅拌反应设备搅拌器轴 孔的加 工工艺 在 P V C聚合釜釜体中，为了保 证釜体上 、下封头接缘轴孔的同 轴度和平面对基准轴线的垂直度 ， 应在釜体 焊接 、热处理等制造完 成后进行 机械加工 。对于这类设 备的加工 ，往往需要大型机床如 卧式车床 、落地车床和铣镗床。 1 。 1控制各部件 的尺寸及偏差 ，保 证最 终加 工 余量 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 这类设备 的制造 工艺一般地 应在设备冷作成 型和组焊阶段就 应控制零部件的形位偏差。例如 ， 简节 在滚制过程 中应控 制 尺寸 、 圆度 、两端 面平行度和端面对 中 心轴线的垂直度等等 。而在几个 筒节组焊成简体过程 中，仍然要 控制组焊后筒体 的圆度 、端面平 行度 、垂直度和简体的长度 ；上 、 下封头在冲压 ( 旋压 ) 成型后 ，要 对 封 头 直边 段 进 行 齐 边 ，加 工 焊 接坡 口 ，在这 一过程 中，封 头成型 后的曲面高度 、整体高度 、封头形 状以及封头端面对 中心轴线 的垂 直度仍 为重要控制指标 ，一般情 况 下 ，已留有一次加工余量 的中 心接缘 ( 其上带有中心轴孑 L )和安 装机械密封 、传动机架的支撑接 缘 ，应 该 在 封 头 一 次 加_丁后 进 行 组焊 ，组焊后对封头端面 、接缘 中 心孑 L 、平面支撑接缘进行二 次加 工 ，除封头直边端面外 ，其余部分 还 应 留 有进 行 整 体 加 工 的余 量 ( 图 1) ；封头和简体组焊时 ，应注 意 控 制上 下 封 头 中心 接 缘 平 面 的 平 行度 ，利 用 中心 光 靶 和 激 光 经 纬仪控制两 中心接缘轴孑 L 与简体 中心轴线的同轴度；只有采取这些 措施 ，才能使最终加工表面有 足 够 的加工余量 。釜体一般情 况下 还 组 焊 有 夹套(圆筒 形 或 半 管 形 ) 、加强 圈 、导流 板 以及 内部 附 件等。所有这些组焊完成后，才能 进 行 最 终机 械 加 工 。需 要 指 出 的 是 ，有些设备要求进行消除应力 热处理 ，在这 种情况下 ，最终机械 加工应在热处理结束后才能进行 。 1 2大型搅拌设备整体加工工艺及 工具 仪器 大 型搅 拌设备釜体 的整体 加 工工艺 ，从技术经济性 和制造厂 的加工能力考虑 ，可以按 采用用 动力头 、激光经纬仪进行找正 、加 工和落地 车床 、卧式镗 床加工两 种方 法进 行加 工 。 ( 1 ) 用动力头 、激光经纬仪加工 采用动力头 、经纬仪进行加工 刘亚萍现在锦 西化 工机械 ( 集 团 ) 有 限责 任公 司工作 。 时 ，将 设 备 卧式 放 置 在 可调 式 支 座上 ，将支座 固定在基础平 台上 ( 图 2) 。在设备的上 、下封头已进 行过加工 的接缘 内孑 L 和简体上设 置找正光靶 ， 同时在空心的动力头 轴孑 L 中也安装光靶。 动力头 、工件 、经纬仪须进行 粗基准定位 ，然后利用可调式支 座和动力头的调 节装置 ，在经纬 仪激光束 全部通过所有光靶 中心 后 ，用 动力 头 加 工 接 缘 内孑 L 及 平 面。一侧加工好后 ，可将动力头移 至另一侧 ，工件和经纬仪均不改 变位置 ，直接调整动力头 中心与 原有中心重合 ，然后加工另一侧 接缘 内孑 L 和平 面 。 采用这种工艺进行 整体加工 的精度 ，取决 于光靶 中心孑 L 的形 位精 度和尺寸精度 。接缘 内孑 L 的 0 0 。 、 o 6 石油和化工设备f 25 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 光靶安装支架与 内孑 L 的配合一般 选为过渡配合 ，光靶采用可透光 的有机玻璃材料制成 ，其上钻有 0 5 mm的中心孑 L 。简体两端设 置的光靶安装 支架与筒体 中心轴 线 的同轴度 ，实际上是依靠调节 光靶 中心与 简体 内壁的距离来实 现的，是一条理论上的轴线 ，但从 设备的使用精度要求上看 ，是能 够满足要求的。按照经纬仪的测量 精度要求 ，经纬仪应设置在距工件 加工处 2 0 m以外。一般地，其加工 后的整体同轴度可控制在 0 5 mm 以内。这种工艺方法仅要求制造 厂具有足够大的场地及相应 的起 重能力和稳固的基础平台 ，是一 种投资较小 ，简便易行的方法 。 ( 2 ) 用落地车床和卧式镗床加工 2 6 I 石 油 柚 化 工 设 葺 200。06 采用这种工艺，要求制造厂具 有足够大的卧式落地车床 ，其迥 转直径和地平 台长度足 以进行工 件和动力头的安装 ( 图3) 。 按这种工艺进行釜体整体加 工时，一般情况下 ，是将釜体采用 一 夹一 顶 的方式 装 夹 ，然 后加 工 设置在釜体两端上 的工艺找正基 准环 ( 块 ) ，同时在这一装夹状态 下 ，对尾架侧 的接缘平面、外圆 、 密封 面进行加 工 。然 后松 开顶 尖 ， 将釜体放置 在支座上 ，松开顶尖 前 ，在两端工艺基准环上方放 置 百分表 ，监控放开顶尖后釜体 在 支座上 的位置变化情况 ，保证釜 体在加工过程中始终处 于一夹一 顶装 夹 状 态 的位 置 ，然 后 移 开 尾 架，安装动力头 ( 或可移动的卧式 镗床 ) 。动力头的安装可利用已加 工好的接缘平面 、外圆进行找正 ， 然后进行 内孑 L 的加工 。另一侧 的 加工 ，是将釜体调头 ，仍然采用一 夹 一 顶 的 方式 ，利 用 找 正 基 准环 进行找正，然后加工。 采用 这种 方式 的加 工精 度 ， 取决 于机床精度和找正精度 ，比 用 动力头 、经纬仪方 式加工 的精 度要高 ，其 同轴度一般可控制在 0 2 m m以内。 需要指出的是：为了保证一夹 一 顶装夹方法 的精度 ，作为安装 顶尖的芯板与接缘 内孑 L 的配合精 度是 比较重要 的，它直接影 响接 缘 内孑 L 的加工余 量是否足够 。因 此 ，在釜体形成过程 中的零部件 加工精度和组焊精度仍然是十分 重 要 的。 2 换热器管板密封面和管头 平面的加 工 图4示为固定管板式换热器壳 程部分，由于其使用温度达4 7 5 ， 其管板材料选为 1 5 C r M o 锻件 ， 换热 管材料选为 1 2 C r M o ，筒体材料选为 1 5 C r Mo R 。材料的可焊性较差 ，焊 后残余应力较大 ，故设计要求壳 程焊接完成后应进行消除应力热 处 理。为了保证管板的密封 面的 密封可靠性 ，必须对管板密封面 进 行最终加工。 由于设 备 自重 已 达 1 0 余吨，管板密封面的直径尺寸 已达 1 4 6 0 mm，一般的卧式车床已 很难对其加工，因此 ，必须选择具 备旋转刀盘 ( 俗称拉板 )的落地镗 床上进行加工。 换热器筒体置于支座上 ，按管 板外 直径和平面为基准进行找正 后与镗床平台 固定 ，然后 在镗床 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 主轴 上 安 装 旋转 刀盘 ，就可 以按 施工 图尺寸进行加工 了 ，一侧加 工完毕后，另一侧可依法炮制 ，能 够较好地保证设备的加工精度。 由于化工工艺 的要求 ，有些 换 热器要求换热管端部 ( 管头 )与管 板平 面平行 ( 图 5) ，在换热 器手工 穿管过程 中，管头伸出管板面很 难保证一致 ，因此就必须在换热 器组焊完成后对管头平 面进行加 工 。可 以像加工管板 密封 面一样 在 落 地 镗 床 上按 支 座平 面或 管 板 密封 面 进 行 找 正 后 加 工 。 由于 换 热管 的管壁较薄 ，经受不起切 削 的强力 冲击 ，在选择刀具和切 削 用量时应特别注意。如果用平 面 铣刀进行加工 ，管头内、外壁的毛 刺清理是十分麻烦的。一种快捷 的方式是将手电钻安装 在可轴 向 移动 的刀架上 ，手电钻上安装特 制的 ( 可用报废钻头改制 )反向钻 头 ，开动电钻后 ，手工推动刀架钻 头上 的导 向柱进入换 热管内壁进 行切削 ( 图 6 ) 。这种方法简便易行 ， 效率很高 ，对于非标 换热器的管 头 加工 尤 为适用 。 3 偏心轴孔的加工工艺 图7的容器为气化炉破渣机壳 体 ，由于安装破渣机构的要求 ，其 上具有两个偏 心接缘 ，为了保证 其装配要求 ，同轴度是很重要 的 指标 ，壳体在采用 了组焊工装保 证组焊位置的情况下 ，经组焊 、热 处理工序后 ，进行最终机加工。加 工可在 带有迥转工作 台的大型铣 镗床上进行 ，其好处是一次找正 加工后 ，可在不调整工件高度位 置的情况下，通过工作台的旋转 ， 进行另一 侧 的找正后进 行加工 。 但 由于工 件重量 和尺寸 的要求 ， 需 要 加 工 机 床 的 承 重 、加 工 范 围 都 比较大 ，而按设 备的装配要求 看，精度要求不很高，选用普通落 地 镗床 上加 工 即可 。 壳体安装 在落地镗床 的地平 台上 ，根据施工 图进行划线后 ，调 整工件进行找正 ，找正时除按线 找 出加工侧 的圆线 、平线外 ，还应 利用找正刀杆对另一侧进行找正 ， 以达到两侧加工余 量均能保证加 工的要求。应该注意的是，作为安 装 基 准 的 地 平 台精 度 必 须 足 够 ， 安装平面不应有大的变形 ，这是 在选择机床和壳体组焊过程 中应 予以考虑的。找正后对靠近机床 主轴 侧的接缘进行加 工 ，然后将 工件调头装夹 ，用找正刀杆夹持 百分表 按 已加工好 的接缘平 面 、 内孔 进行 找正 ，找正精度 以满足 施 工图要求为限。为了操作方便 和提 高效率 ，可 在地平 台上设置 微调 千斤顶 。这一工艺 的要点是 找正基准和找正刀杆的刚度设计 。 4 结束语 大 型容 器的运转精度一般 比 迥转设备 的运转精度为低 ，因此 对 加 工