压力容器制造中存在的问题及解决方案

5 0 油气储运 压力容器制造中存在的问题 及解决方案 孟 庆 久 ( 中 国石化集团 国际事业公司) 刘 康 勇 石 中 玉 ( 中国石化集 团管道 储螽公 司) 孟庆久刘康勇等： 压力容器 扫 !I 造中存在 的问题囊解决方案， 油气储运 ， 2 0 0 2 ， 2 1 ( 4 )5 0 5 2 。 摘要通过对压力容器在制造过程中出现 的问题进行理论分析和计算 ， 提 出 了如何 控制铜 板 的最小弯 曲半径 、 消除钢板端部剩余直边、 调整 三辊卷板机参数等具体方法 主题词压 力容器 制造 卷板机 问题 解决方法 卷板机是压力容器制造的常用设备。对称式三 辊卷板机因其结构简单 ， 价格便宜 ， 在压力容器生产 中得到广泛应用。但在容器制造过程 中， 常常碰到 如何控制钢板 的最小冷弯半 径、 消除钢板端部剩余 直边 、 灵活调整数控对称式 三辊卷板机参数等问题 ， 这些问题可以通过理论分析和计算得到解决 一 、最小冷弯半径 在压力容器制造生产过程中， 一些 化工设备及 实验用高压容器体积较小而板材较厚 ， 其变形度 较 大 在冷弯这类容器时 ， 必须控制材料 的最小冷 弯 半径 ， 防止材料因弯 曲变形 过大而导致金属机械性 能下降甚至断裂 。 1 、 冷弯变形原理 金属材料在外力作用下 ， 首先发生弹性变形 ， 外 力超过弹性极限时 ， 除继续发生弹性变形外 ， 同时发 生塑性变形 。若塑性变形量继续增加 ， 超出 了金属 弹性极限 ， 就会导致金属机械性能下降， 直至断裂。 2 、 确 定 最小冷 弯半 径 钢板弯曲变形如图 1 所示。由图 l可求出钢板 变形度为； ： = Rh 4 -I 9 ： 二星 R 2 R ： ( 2 ) 1 其 中D ：2 R 式 中 钢板变形度 ； R 制 造构件的 曲率半径 ， 即弯 曲后筒 节 中性层 半径 ； R” 弯曲后筒节外圆半径 L 一弯曲后筒节中性层弧长 L 弯曲后筒节外表面弧长 ； s 一钢板厚度 ； 一 中性层 弧 长所对 圆心 角 ； D 筒 节 中径 。 图 1 钢板弯 曲示意 图 根据机械部标准 J B 7 4 1 8 o的规定 ， 钢板辊板 弯曲时， 冷卷筒节不需要热处理 的条件是 ： 碳钢及 1 6 Mn钢板 ： ( 1 ) S 0 0 3 DH ( 3 ) 1 0 9 1 0 1 ， 北京市朝阳区安立路 6 6 号安立花面 C座 电话： ( 0 1 0 ) 6 4 9 0 6 3 9 5 维普资讯 第 2 1 卷第 4期 孟庆 九等 ： 压力容器 6 I 造中存在的 问题及解决方案 5 1 低合 金钢板 ： S 0 0 2 5 DH ( 4 ) 式中D 筒节外径。 由式 ( 3 ) 可 以得 出 ： D S H 3 ( 5 ) 由于 s与 D 相 比其值很小 ， 因此 ， 可以认 为 S D 和钢板变形度 s c 基本相等， 则： 3 ( 6 ) 熹 3 o, ( 7 ) R 1 6 7 S ( 8 ) 由此可以求出碳钢及 1 6 Mn钢板最小冷弯半径 R =1 6 7 S ， 同样可 以求出低合金钢板 最小冷弯 半径 R 一2 O S。 二 、 钢板端部剩余直边 用对称式三辊 卷板机将平 板弯曲成 圆筒形时， 在板料弯曲的首端和末端容易 留下平直部分 ， 即剩 余直边。对 于对称弯 曲， 剩余直边大小 为 t 一t Z ( t 为对称式三 辊 卷 板 机下 部 的 两个 辊 轮 的 中心 距) 。板材弯曲剩余直边如图 2 所示 。 图 2 板材弯 曲剩余直 边示意 图 为了获得正圆断面弯 曲件， 通常采用下列方法 进行端头弯曲。 1 、 使 用压力机 弯 曲模 钢板在加工之前， 先在压力机上用具有与产 品 零件 曲率相近的上下冲模对板材的两个端部进行预 弯 ， 以达到消除剩余直边的 目的， 此方法适合于批量 加工较厚且不太宽的钢板 。 2 、 使用端头辊弯机 端头辊弯机有两对 可以调节距离的辊 轮， 可 以 按板材 的长度 ， 改变机架的间距 ， 板材通过这两对辊 轮进行弯曲 ， 此方法适合于批 量加工筒体直径较小 且不太厚的钢板。 3 、 进 行 直边 预弯 在对称三辊卷板机上 ， 采取适 当的工艺措施进 行直边预弯 ( 见图 3 ) ， 一般适用于 S2 S和 s 2 4 mm的情况 。 l D ， 图 3 钢板直边 预弯 一 般情况下 ， 辊板机利用率不会很 高。如果采 取适当的工艺措施和适当的模具对板材端部进行预 弯， 不仅能提高辊板机的利用率， 而且能节省购买压 力机 、 端头辊板机的大量资金， 即实用 ， 又经济， 因此 在生产中得到了广泛应用 。 三 、 数控对称式三辊卷板机 有关参数计算 数控对称式三辊卷板机因上辊升降操作方便而 被广泛采用， 上辊的升 降和同步由液压系统和 自控 系统控制 ， 可以自动调平 ， 其上辊对下辊可调成平行 或倾斜位置， 上辊升降配有数字显示 。 为了获得高质量的筒节 ， 在卷板过程中不得不 反 复地进行试卷和检查( 用卡具样板) ， 使卷板效率 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 油气储运 2 0 0 2拒 大大降低。如果对上辊压下量控制不 当， 卷出的筒 节就会 出现曲率过大或过小等缺陷 板材的卷弯曲率与上下辊垂直中心距有直接的 关系。可预先算出上 下辊垂直 中心距 ， 以确定弯 曲 终 了时辊子间的相对位置 ， 并由此推算出数控卷板 机主控柜上的显示数值 。可以通过调整显示数值 的 大小来控制上辊压下量 ， 减少反复的试卷和检查 ， 提 高生产效率和卷板质量 。 l 、 上 下辊 垂直 中心距 钢板卷制时 ， 辊板机上辊 的压 下量与卷板曲率 存在着对应关系。卷板厚度、 圆筒 曲率半径 以及上 下辊垂直中心距之间的关 系如图 4所示 。 图 4 板材 弯曲终了时 三辊 的位 置 上下辊垂直中心距是 可调参量 ， 在板厚一定 的 情况下 ， 该值取决于板材曲率半径的大小 ， 其计算公 式可以从图 4中的几何关系求 出。 ( R+ S+ r 2 ) = ( L 2 ) + ( R n +) ( 9 ) h一 ( R+ S+ r 。 ) 一 ( L 2 ) 一 ( Rr 1 ) ( 1 0 ) 式中上下辊垂直中心距 ； r 1 、 r r一 上下 辊半 径 ； L 两下 辊 中心距 离 。 2 、 数控卷扳机主控柜数字显示值 不同型号 的卷板机 ， 当上辊落底时 ， 其数字显示 值是不同的 ， 但就某种卷板机 ， 其值是一定 的。设上 下辊垂直中心距为 h 。 时 的数字显示值 为 m。 ， 当上 下辊垂直中心距为 时， 其数字显示值 m为 ； m mo+ ( h+ h 0 ) ( 】 ) 3 、 实 际应 用 中国石化管道储运公 司石 油机 械厂有 型号为 Wl 1 Nc一3 2 3 2 0 0的数控对称式三辊卷板机 ， r 】 一 2 2 0 1 1 1 1 2 1 、 n 1 8 0 mm、 L =5 8 0 IT 1 r E 1 。通 过测 试 ， 当 上辊落到底时 ， 其数字显示值 m 为零 ( 一般数控卷 值 不 为零 ， 但 可 调 为零 ) ， 通 过计 算 h 。 一 2 7 5 5 1 2 1 1 2 1 。将上述数据 、 不 同板材厚度和曲率半径 代人式( 1 O ) 、 式( 1 1 ) ， 可以得出相应 的可调参量 和 数字显示值 m( 见表 1 ) 。 裹 1 不 同曲率 半径 、 不同厚度 板材对应 的卷扳机数字显示值 此方法在中国石化管道储运公司石油机械厂容 器生产中得到有效利用 ， 为容器生产带来 了很 大方 便 ， 充分体现了数控卷板机在容器生产 中的灵 活性 和优越性 。 由于钢板在辊子压力下有塑性弯曲， 又有弹性 弯曲 ， 因此钢板卸载后 ， 会有一定的弹性恢复 在实 际生产 中， 弯曲筒节半径的取值应 比需要值略小 ， 即 生产中实际数据显示值应 小于理论计算值， 运用时 需要操作人员根据不同设备 、 不同材质 、 不同板 厚等 具体情况灵活掌握 。 ( 收稿 日期 2 0 0 2 一 O 】2 5 ) 编辑 ： 陈桂 明 ， 新型管道 智能清管 舞 英 国 R S T 工程 项 目有 限公 司开 发 研 制 出一 种 进行菅道 内检测的智能采集舟析设备， 该设 备可配 置在一个普通的清菅设备 内， 当清菅嚣在菅道 内运 行 时， 可以检测到载体 的动态反应。动态反应测量 结台温度和压力的读 数值 ， 就 可进行分析评估管道 的 内部状 况 。 该设备具有低 费用、