过程设备制造与检测课程设计指导书第四章

过程设备制造与检测课程设计指导书第四章过程设备制造与检测课程设计指导书第四章过程设备制造与检测课程设计指导书第四章过程设备制造与检测课程设计指导书第四章编制仅供参考审核批准生效日期地址：电话：传真:邮编:加氢反应器制造工艺实例加氢上封头制造工艺实例介绍上封头的总体生产工艺过程（工艺流程）图4-1，工艺流程图原材料检验→喷砂→UT检测→标准移植→气割下料→刨削拼接坡口→预组合并在大型立车上夹紧→车削外圆边缘坡度→在龙门刨床上精加工拼接焊缝坡口→组对焊接（组对时在特制的装有预热装置的场地上进行）预热温度200℃±30℃→检验，包括焊缝的PT，RT检测以及焊缝及热影响区的硬度试验→加热→冲压→测定成形后球壳各部位实际厚度→焊缝及热影响区内外表面MT→整个球面进行UT→正火+回火（带焊接试板）→试板力学性能试验→在立车上加工人孔开孔与人孔法兰的焊接坡口→检验坡口合格后→与人孔法兰锻件组对→点焊固定（预热）→预热（≥150℃）焊接→UT、MT→硬度检查→直线加速器RT检测（有条件厂家）→组对两个吊耳→局部预热≥150℃→焊接吊耳→焊满后表面打磨→MT、UT→消除应力热处理→UT、MT→硬度检查→球壳内壁打磨光滑呈金属光泽→清洗干净→堆焊不锈钢（如下图）→堆焊人孔衬里过渡层→精加工人孔内圆及人孔密封面镶环槽→组对人孔内圆衬里和密封底镶环→焊接→焊接铁素体检查→焊接表面PT→精加工孔密封面→螺栓孔加工→检验。封头制造的准备钢板的检测和保存表面质量，材料标记化学成份（按炉）分析Cr含量%～%，P≤%，S≤%，(Si%+Mn%)≤%，［H］≤2ppm［O］≤35ppm［N］≤80ppm力学性能（按批）常温拉伸试验：（最大模拟焊后热处理）高温拉伸试验：（最大模拟焊后热处理）夏比冲击试验：（最大模拟焊后热处理）冷弯试验：（最小模拟焊后热处理）R180°d=3a（无裂纹）金相检验，晶粒度按ASTME112进行≥6级。力容器用钢板材料说明书，在钢板的长度头部或尾部处，在钢板1/2厚度处和离钢板表面处取样作上述力学性能试验。材料的净化原材料在轧制以后以及运输和库存期间，表面常产生铁锈和氧化皮，粘上油污和泥土。经过划线、切割成型、焊接等工序后，工件表面会粘上铁渣，产生伤痕，焊缝及近缝区会产生氧化膜。这些污物的存在，讲影响设备制造质量，所以必须净化。在设备制造中净化主要有以下目的：（1）清除焊缝两边缘的油污和铁锈物，以保证焊接质量。（2）为下道工序做准备，即是下道工序的工艺要求。（3）保持设备的耐腐蚀性。常用的净化方法有：手工净化、机械净化、化学净化和火焰净化四种。封头原坯料采用机械净化中的喷砂机除锈。喷砂是大面积去除铁锈和氧化膜的先进方法。它是利用高速喷出的压缩空气流带出来的高速运动的砂粒冲击工件表面而打落铁锈和氧化膜的方法。这种方法主要用于碳素钢和低合金钢的表面除锈。矫形设备制造所用的钢板、型钢、钢管等，在运输和存放过程中，会产生弯曲、波浪变形或者扭曲变形。这些变形直接影响了划线、切割、弯卷和装配等工序的尺寸精度，从而影响了设备的制造质量，有可能造成误差超差而成为废品，所以当材料的变形超过允许范围时必须进行矫正处理。矫正处理的实质是调整弯曲件“中性层”两侧的纤维长度。最后使全部纤维等长。调整过程中，可以中性层为准，使长者缩短，短者伸长，最后达到与中性层等长。如对弯曲的钢板和型钢施以适当的反向弯曲使之矫形。另外一种方法是以长者为主，把其余的纤维都拉长而达到矫形目的的拉伸法矫形。主要用于断面较小的管材和线材，如有色金属管拉直，但要注意其延伸率。常用的矫正方法有手工矫形、机械矫形和火焰加热矫形三种。封头的拼接设计划线划线是在原材料或经初加工坯料上划出下料线、加工线、各种位置线和检查线等、划线工序通常包括对零件的展开计算，号料和打标记等一系列操作。封头的展开计算：由于球形封头属于不可展的零件，但生产中冲压加工或旋压加工是毛坯料展开后的图形都为圆形，所以只需要求出展开后的半径或直径即可采用经验法进行计算Do=KDm+2hDo为包括了加工余量的展开直径；K为经验系数Dm中性层直径h封头的直边高经查表，由球形封头a：b=1，所以K取由总图可知，Dm=2800+70=2870mmh=0,因此Do==。所以，内径2800mm半球形封头整体展开尺寸为直径。由15CrMoR钢板标准尺寸的限制以及展开计算可以得知，需要两块块钢板，因此采用拼焊缝技术。号料将展开图正式画在钢板上的作业称为号料，号料时应注意以下问题：加工余量加工余量主要包括变形余量，机加工余量，切割余量，焊焊接工艺余量等。由于实际加工制造方法，设备，工艺过程等内容不尽相同，因此加工余量的最后确定是比较复杂的，要根据实际情况来确定。查资料知：表6-1，焊缝坡口间隙双U型坡口，0～2㎜取1mm边缘机加工双边余量根据加工长度，查表10㎜切割余量钢板切割加工，查表14㎜焊缝收缩量对接接头双边焊，3～4㎜划线公差保证产品符合国家制造标准，取1㎜但由于此精致反应器的上部球形封头最终下部切削量大，所以不考虑加工余量。所以，实际用料直径=展开尺寸+焊接收缩量+边缘加工余量—焊缝坡=+3mm+24mm-1mm=圆整为4104mm切割下料直径=实际用料直径+切割余量+划线公差=4104mm+5mm+1mm=4110mm排样样板或零件在钢材上如何排列对钢材的利用率影响很大，应尽可能紧凑的排列，充分利用钢板.采用热冲压，毛坯厚度应加上减薄量。减薄量是按该企业经验最大减薄量12%计算，故毛坯厚度选用80mm.查15CrMoR钢板标准尺寸可得80mm厚度的钢板尺寸范围为宽*长2300-2900*9300-12000。选择宽度2700mm钢板，设计排料图见图6-1。图6-1，排料图打标记划线完成后，为保证加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清等，在切割线、刨边线、开孔中心及装配线等处均匀打上冲眼，用油漆标明标号、产品工号和材料标记移植等，以指导切割，成型，组焊等后续工序的进行。切割及边缘加工按照所划的切割线从原材料上切割下零件毛坯，该工序称为切割，常用方法有机械切割（锯床、圆盘剪板机等），热切割（氧气切割、等离子切割等）。边缘加工：首先，按照划线切割余量，消除切割时边缘可能产生的加工硬化、裂纹、热影响区及其他切割缺陷；其次，根据图样规定，加工各种形式，尺寸的坡口，通常加工方法有手工加工，机械加工，热切割加工。拼接的焊接设计及焊接工艺编制坡口加工 坡口加工的注意事项：（1）坡口工序是一个封头各项数据（包括周长、内总高）达到JB/T4746标准的关键工序。（2）坡口是为了在封头和筒体拼接的时候，使焊接更加彻底。（3）坡口主要的切割工序和下料工序工具一样，都是利用等离子切割。（4）切割时，根据流转卡上的工艺要求，确定坡口的类型（内坡口、外坡口、X型坡口）以及确定坡口的角度。（5）坡口前要对封头涂抹飞溅剂。（6）坡口时先进行试坡，然后量角器量取角度，确定在公差范围内，调整后，进行整坡。坡口的选择及制备由于15CrMoR标准抗拉强度小于450MPa，应经火焰切割的坡口表面。图7-1双U形坡口焊缝结构图按图纸要求，需用刨边机刨纵、环缝坡口。纵缝坡口为双U形坡口，环缝坡口为UX形坡口，见图7-1.焊接技术选择综合考虑钢板厚度，钢板材料等因素，选择埋弧自动焊。焊接材料的选择埋弧焊的焊丝主要有实心焊丝和药芯焊丝两种，生产中主要使用前者。焊丝直径的选取依用途而定，自动埋弧焊一般使用直径为（3-6mm）的焊丝，以发挥埋弧焊大电流和高熔敷率的有优点。表7-1，焊丝直径（mm）电流范围，A115-500125-600150-600340-1100400-1300600-1600焊丝H08MnA、H08A、广泛用于压力容器等行业，更适用于中、厚板的焊接，三者均属于中锰中硅型焊丝，与中锰、硅的焊剂相匹配，对母材上的锈迹不敏感，焊道成型及脱渣性能优良。其主要参数见表7-2：表7-2，牌号\成分MnCSiSNiCrH08A（2）焊剂根据生产实习指导书表3-1可选HJ101（3）焊接电源、焊接速度表7-3，焊接电源（A）焊接速度（com/min）电源类型300-500＞100直流600-900直流、交流＞1200交流埋弧焊工艺参数的选择埋弧焊的焊接参数主要有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径、电流种类、焊丝倾角和伸出长度等。焊接电流一般焊接条件下，焊缝熔深与焊接电流成正比。随着焊接电流的增加，熔深和焊缝余高都有显著增加，而焊缝的宽度变化不大。同时，焊丝的熔化量也相应增加，这就使焊缝的余高增加。随着焊接电流的减小，熔深和余高都减小。电弧电压电弧电压的增加，焊接宽度明显增加，而熔深和焊缝余高则有所下降。但是电弧电压太大时，不仅使熔深变小，产生未焊透，而且会导致焊缝成形差、脱渣困难，甚至产生咬边等缺陷。所以在增加电弧电压的同时，还应适当增加焊接电流。焊接速度当其他焊接参数不变而焊接速度增加时，焊接热输入量相应减小，从而使焊缝的熔深也减小。焊接速度太大会造成未焊透等缺陷。为保证焊接质量必须保证一定的焊接热输入量，提高生产率而提高焊接速度的同时，应相应提高焊接电流和电弧电压。焊丝直径与伸出长度当其他焊接参数不变而焊丝直径增加时，弧柱直径随之增加，即电流密度减小，会造成焊缝宽度增加，熔深减小。反之，则熔深增加及焊缝宽度减小。当其他焊接参数不变而焊丝长度增加时，电阻也随之增大，伸出部分焊丝所受到的预热作用增加，焊丝熔化速度加快，结果使熔深变浅，焊缝余高增加，因此须控制焊丝伸出长度，不宜过长。焊丝倾角焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾。倾角的方向和大小不同，电弧对熔池的力和热作用也不同，从而影响焊缝成形。当焊丝后倾一定角度时，由于电弧指向焊接方向，使熔池前面的焊件受到了预热作用，电弧对熔池的液态金属排出作用减弱，而导致焊缝宽而熔深变浅。反之，焊缝宽度较小而熔深较大，但易使焊缝边缘产生未熔合和咬边，并且使焊缝成形变差。焊条电弧焊工艺参数选择焊条电弧焊电源种类、极性和焊接电流的选择焊条电弧焊采用的电源有交流电源和直流电源两大类，应根据焊条药皮类型和焊条的使用说明来选择焊接电流种类和极性。选择电流时，要考虑焊条直径、药皮类型、焊件厚度、接头类型、焊接位置、焊道层数等因素。一般碳钢焊接结构是根据焊条直径来确定焊接电流.计算经验公式如下：I=Kd表7-4，焊条直径/mm电弧电压的选择电弧电压是由电弧长度所决定的，弧长是指从焊条端部到熔池表面的距离，电弧电压则是影响焊缝宽度的主要因素。焊接速度接速度主要取决于焊条的熔化速度和所要求的焊缝尺寸、装配间隙和焊接位置等，焊接速度对焊缝外观有直接的影响。在厚板焊接时，必须采用多层焊或多层多道焊。在对焊接力学、焊接层数的选择性能和致密度要求较高的情况下，要求每层焊道厚度不大于4mm。封头拼焊工艺（1）材料15CrMoR(钢板)（2）焊接位置平焊（3）焊接方法埋弧自动焊（4）焊材焊丝：H08MnMoAΦ4。焊剂：SJ101。焊条（装配、点焊用）：E6015-B3Φ4或Φ5(5)焊接工序焊接坡口干磁粉(MT)检测→预热(预热温度≥200℃)→装配、点焊→窄间隙埋弧自动焊→焊接外坡口(层间温度200~250℃)→后热(200~300℃×2h)→24h后无损检测(100％MT+100％UT+100％RT)。(6)焊接参数焊接电流I=500~550A；焊接电压U=28~30V；焊接速度v=360~400mm/min。冲压成型工艺板坯加热封头冲压时，板坯塑性变形很大，且为厚壁中压封头，故用热冲压，δ/Do×100=80/4110×100≥故用热冲压。表8-1，冲压状态碳素钢，低合金钢合金钢，不锈钢冷冲压δ/Do×100＜δ/Do×100＜热冲压δ/Do×100≥δ/Do×100≥.冲压前，把板坯加热至始锻温度放在压力机上冲压，到终锻温度时停止冲压毛坯热冲压的加热温度的选择从降低冲压力和有利于钢板变形考虑，加热温度可高些，但是温度过高会使钢材的晶粒显著成长，甚至形成过热组织，是钢材的塑性和韧性降低，严重时会产生过烧组织，毛坯冲压可能发生碎裂，因此合理选择加热温度是很有必要的按照常用封头材料的加热规范表见表8-2.表8-2，封头热成形加热装炉温度℃加热速度℃/H加热温度℃均热后保温时间冷却方式≤850≤200950+/-2030分钟出炉冲压冲压加工常用的润滑剂查表7-8，润滑剂选取石墨粉+水.冲压过程：将封头毛坯对中放在下模上，然后开动水压机使活动横梁空程向下，当压边圈与毛坯接触后，开动压边钢将毛坯的边缘压紧。接着上模空程下降，当与毛坯接触时，开动主缸使上模向下冲压，对毛坯进行拉伸，至毛坯完全通过下模后，封头便冲压成形。对后开动提升缸和回程缸，将上模和压边圈向上提起，与此同时用脱模装置将包在上模上的封头脱下，并将封头从下模支座下取出，冲压过程即告结束。模具设计及设备选用计算冲压力计算冲压力时影响因素较多，且冲压过程是变化的较复杂，目前计算冲压力常用下面公式：………………（8-1）C——压边力影响系数，无压边力C=1，有压边力C=；K——封头形状影响系数，球形封头K=；D0——封头外径，mmDw——筒节外径，mm对于球形封头，压边条件的计算：采用压边圈是毛坯料只能在压边圈与下模之间滑动，可以防止折皱的产生，而且在有压边圈产生的摩擦力作用下，增加了经向拉应力，也有利于防止封头鼓包的尝试。因此，确定在什么条件下需要采用压边圈是关系到封头质量好坏的重要因素。采用压边圈的条件主要决定与Do，Dn，与δ的关系条件如下公式Do—Dn≥（14～15）δ……（8-2）Do：毛坯直径，4110mm；Dn：封头内径，2800mm；δ：钢板厚度，80mmDo—Dn=4110—2800=1310mm＞（14～15）×80=（1120～1200）mm因此需采用压边圈故取C=，球形封头取K=,查《化工设备用钢》表9-19，封头材料15CrMoR，厚度70mm,750℃时抗拉强度§为30MPaP=CK∏(D-Dw)S§=×××【4110-（2800+80×2）】×80×110=57t封头的冲压成型通常是在50-8000t水压机或油压机上进行，此处选择60t的水压机。模具设计上模（冲头）其结构及主要设计参数①模直径Dsm根据封头内径和热冲压的收缩率φ或冷冲压的回弹率φ计算，主材为15CrMoR取φ=%Dsm=Dn（1±φ）=2800×（1±%）=—mm②上模曲面部分高度Hsm=hn(1+φ)=1400×(1±%)=—③上模直边高度H0h—封头直边高度(按标准规定)，mmH1—封头高度修边余量，一般为15-40mm,取H1=20mmH2—卸料板厚度，一般为40-80mm，取H2=50mmH3—保险余量，一般为40-100mm，取H3=50mm所以，H=h+H1+H2+H3=0+20+50+50=120mm④上模上部分直径Dsm、Dsm、=Dsm+(2-3)mm=—mm⑤上模壁厚S当水压机吨位小于等于400t时，S=30-40mm，取S=35mm下模（冲环）其结构及主要设计参数①上下模间隙a,附加值z——热冲压时，z=（）S=×70=，球形封头取较大值。 a=S+z=70+=mm②下模内径DxmDxm=Dsm+2a+Sm………………（8-3）Sm——下模制造公差，取Sm=2mmDxm=（—）+2×+2=（2942—）mm③下模圆角半径r根据经验选取，采用压边圈时，r=(2-3)S（mm）=2×70=140mm④下模直边高度h1h1=（40-70）mm，取h1=50mm⑤下模总高度hh=（100-250）mm，取h=200mm⑥下模外径D1D1=Dxm+（200-400）mm=（3142—）mm⑦下模座外径D应大于毛坯直径D0，，高度H=h+（60-100）mm下口内径D2应比与之配套的最大壁厚封头的下模内径Dxm大（5-10）mm图8-1，上模图压边圈结构及设计参数主要尺寸如下：内径Dn、=Dxm+（50-80）（mm）=（2992—）mm厚度S、=70-120mm，取S、=80mm，外径Dw、=D（下模座外径）堆焊方法及其检测方法确定采用埋弧带极堆焊，堆焊分二层，第一层作为低合金钢层的过渡层，采用309L焊带。焊剂可采用国产的HJ251。焊带宽60mm，厚度，焊接电流750A，电压28V，焊速120mm/分。第二层为耐蚀层。焊带必须采用耐氢腐蚀的材料，采用347焊带和HJ251焊剂，焊接规范基本上同第一层，只是焊速可略低一些。第一层基体金属要在球壳外壁安装远红外电加热板，通电预热，使球壳温度到达≥100℃，第二层不必预热。堆焊工艺见表9-1，表9-1，堆焊工艺焊接过程检验要求1清理堆焊表面2预热120℃3由里向外埋弧自动焊带极堆焊过渡层注:钢带伸长30~35㎜、焊剂层厚度25~30㎜、焊道搭接量6~8㎜、过渡层厚度≥4mm。外观,测厚100%UT(JB/T4730-2005I级)100%PT(JB/T4730-2005I级)4焊条电弧焊堆焊封头中心部位过渡层。注：焊道间的重叠搭接不得少于焊道宽度的一半，起弧采用后退法，弧坑要打磨，消应力处理。外观100%PT(JB/T4730-2005I级)续表9-15埋弧自动焊带极堆焊+焊条电弧焊堆焊耐蚀层测量尺寸100%UT(JB/T4730-2005I级)100%PT(JB/T4730-2005I级)测铁素体6整体热处理层次焊接方法焊材牌号规格极性电流(A)电压(V)速度(cm/min)烘烤温度保温时间1SAW309L60×DC＋750±1028~32110~120HJ25135022SMAW347+HJ251φ4DC＋110~15024~2612~182002注:预热温度:120℃;层间温度≤150℃;焊后热处理560±10℃/4h；焊缝长度/耗用焊条长度=~接管的焊接结构设计材料接管15CrMoR(锻件)，封头15CrMoR(钢板)。焊接位置平焊。焊接方法埋弧自动焊焊材材料焊材焊丝：H08MnMoAΦ4。焊剂：SJ101。焊接工序焊接坡口干磁粉(MT)检测→预热(预热温度≥200℃)→装配、点焊→外坡口埋弧自动焊(层间温度200~250℃)→后热(200~300℃×2h)→24h后无损检测(100％MT+100％UT+100％RT)。焊接参数焊条电弧焊电流IΦ4=170~190A；电流IΦ5=190~210A，；电压UΦ4、Φ5=22~26V；焊接速度vΦ4=130~150mm/min；焊接速度vΦ5=140~160mm/min。埋弧自动焊焊接电流I=500~550A；焊接电压U=28~30V；焊接速度v=360~400mm/min。成形过程的热处理方法确定热处理工艺热处理分类完全退火等温退火球化退火退火扩散退火普通热处理正火去应力退火淬火回火热处理表面淬火表面热处理化学热处理处理操作步骤（1）首先根据流转卡确认需要进行去应力退火的封头。（2）将封头均匀排布在退火炉中，根据《热处理工艺》要求，将温度加热到指定温度，进行保温（根据封头厚度不同，保温时间不同）。（3）确定保温时间结束之后，放置封头使其自然冷却。S1S1S2温度Tt1T3T1T2时间t其中：T1进炉最低温度（0C）t1保温时间（h）T2保温温度（0C）T3出炉最高温度（0C）S1升温速度（0C/h）S2降温速度（0C/h）加氢反应器筒节制造工艺实例介绍加氢反应器的筒体制造筒体制造工艺简明流程图选择材料---复检材料---净化处理---矫形---划线（包括展开计算、留余量、排料）---切割加工---筒节的卷制---筒节的组对转配---焊接---热处理---无损检测（二）筒体制造工艺过程卡片1.筒节材检1）筒体用15CrMoR钢板除应满足GB6654-1996规定外，还应符合Ⅱ1572-00-JT中的有关要求；2）材料质证齐全，标记清楚。2.喷砂喷砂清理钢板表面氧化皮3.探伤钢板逐张按JB/进行100%UT检测，Ⅰ级合格4.号料1）号筒体下料线，刨边线、检查线，L=12898㎜2)号筒体纵缝试板一对，规格600×120×101㎜5.下料按线气割下料，清除熔渣6.刨坡口按图刨筒体纵环向接头坡口，削边段坡口暂不加工7.探伤坡口进行100%MT检测,按JB/中Ⅰ级合格8.筒体成形筒体在美三辊卷板机上冷卷成形，符合图样要求9.装焊纵缝1）组装筒体纵向接头，控制对口错边量≤3㎜2）焊接详见焊接工艺说明书3）带筒体纵缝试板一对4）打磨.清理焊缝表面10.校圆1）退火执行热处理工艺说明书2）筒体在美三辊卷板机上进行校圆，检查几何尺寸，符合GB150的有关规定3）带筒体纵缝试板一对11.喷砂喷砂清理表面氧化皮12.打磨打磨、清理焊缝表面13.探伤1）焊接接头进行100%RT,按JB/中Ⅱ级合格2）焊接接头进行100%UT,按JB/中Ⅰ级合格3)焊接接头进行100%MT,按JB/中Ⅰ级合格14.加工环缝立车加工筒体与封头相焊一端削边坡口，削边尺寸应按封头实际尺寸相配加工。15.探伤环缝坡口进行100%MT检测,按JB/中Ⅰ级合格16.组焊环缝1）组装环缝，控制对口错边量≤3㎜2）焊接详见焊接工艺说明书3）打磨、清理焊缝表面4）按热处理工艺进行炉外消氢处理17.打磨打磨、清理焊缝表面18.探伤1）焊接接头进行100%RT,按JB/中Ⅱ级合格2）焊接接头进行100%UT,按JB/中Ⅰ级合格3)焊接接头进行100%MT,按JB/中Ⅰ级合格19.堆焊过渡层1）堆焊过渡层，详见焊接工艺说明书2）按热处理工艺进行炉外消氢处理3）打磨、清理过渡层20.探伤过渡层进行100%PT检测，按JB/中Ⅰ级合格21.堆焊筒体表层1）堆焊表层，详见焊接工艺说明书2）测铁素体数3）打磨、清理表层22.筒体探伤1）表层进行100%PT检测，按JB/中Ⅰ级合格2）堆焊层及熔合面进行100%UT，符合Ⅱ1572-00-JT中的有关要求3）堆焊层进行厚度检测，符合图纸要求（三）、筒体制造工艺流程具体内容选择材料此加氢反应器筒体材料选择15CrMoR。15CrMoR是低合金热强钢，属中温容器板；读法-拾伍铬钼容；对应美标SA387Gr12，“15”是碳含量成分%、“Cr”是成分含有一定化学元素-铬、“Mo”是成分含有一定化学元素-钼、“R”是容器板容的第一个字。15CrMoR特点:钢质纯净：%、%、[N]70ppm、[O]15ppm、[H]2ppm、钢中夹杂物总量20ppm的高纯净度钢水。良好的韧性和焊接性。领先的热处理技术：正火、淬火、回火、调质等热处理加工。显著提高钢的塑性和冲击韧性，改善钢材的各向异性。15CrMoR，热处理常采用：正火加回；探伤：II级以上。在550℃以下是，具有较高的持久强度。2、材料的净化原材料在轧制以后以及运输和库存期间，表面常产生铁锈和氧化皮，粘上油污和泥土。经过划线、切割成型、焊接等工序后，工件表面会粘上铁渣，产生伤痕，焊缝及近缝区会产生氧化膜。这些污物的存在，讲影响设备制造质量，所以必须净化。在设备制造中净化主要有以下目的：（1）清除焊缝两边缘的油污和铁锈物，以保证焊接质量。（2）为下道工序做准备，即是下道工序的工艺要求。（3）保持设备的耐腐蚀性。常用的净化方法有：手工净化、机械净化、化学净化和火焰净化四种。封头原坯料采用高速喷出的压缩空气流带出来的高速运动的砂粒冲击工件表面而打落铁锈和氧化膜的方法。这种方法主要用于碳素钢和低合金钢的表面除锈。表二化学成分（重量分数）/%牌号化学成分(质量分数)Wt%CSiMnCrNiMoNbVPSAlt15CrMoR～～～～～≤≤3、矫形设备制造所用的钢板、型钢、钢管等，在运输和存放过程中，会产生弯曲、波浪变形或者扭曲变形。这些变形直接影响了划线、切割、弯卷和装配等工序的尺寸精度，从而影响了设备的制造质量，有可能造成误差超差而成为废品，所以当材料的变形超过允许范围时必须进行矫正处理。矫正处理的实质是调整弯曲件“中性层”两侧的纤维长度。最后使全部纤维等长。调整过程中，可以中性层为准，使长者缩短，短者伸长，最后达到与中性层等长。如对弯曲的钢板和型钢施以适当的反向弯曲使之矫形。另外一种方法是以长者为主，把其余的纤维都拉长而达到矫形目的的拉伸法矫形。主要用于断面较小的管材和线材，如有色金属管拉直，但要注意其延伸率。常用的矫正方法有手工矫形、机械矫形和火焰加热矫形三种。划线（1）、展开计算（a）展开前的形状及尺寸（b）展开后的形状及尺寸图一筒节展开已知：H=3854mm、Dg=3600mm、δ=95mm则有：Dm=Dg+δ=3600+90=3690mm(1-1)L=π×Dm=×3690=(1-2)h=H=3854mm（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，见下表：（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。（5）、排料筒体排料的要求：（a）、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；（b）、每一节筒体的纵向焊缝中心线间的弧长不应小于300mm，见图三（a）；（c）、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，见图三（b）；（d）、最短筒节长度不应小于300mm;（6）、筒节弯卷的设计和计算（a）、直边预弯预弯是筒节成型的一个关键工序，制造完成预弯模具后将下料钢板放在油压机上进行预弯工序。为了保证预弯曲率的一致性，在钢板两端进行每隔50mm划线工作，每次压机的下压点均落在线上，而且保证每次的压力大小均等。预弯成型后预制样板进行检查，间隙保证小于（b）、直边预留留一部分直边，此方法浪费直边部分钢材，而且工艺麻烦，适用于单台装备制造或筒节制造精度要求较高的情况。所以通常采用第一种的方案，直直边预弯。（c）、筒节弯卷的回弹估算弯卷钢板在辊子压力下既有塑性弯曲，又有弹性弯曲，故钢板卸载后，会有一定的弹性回复，即回弹。筒节在热弯卷时，回弹量很小，不予考虑。只要掌握好筒节的下料尺寸，使弯卷钢板两端面刚好闭合即可，直至钢板温度下降到500℃以下为止。但是，在冷弯卷时，钢材的强度越大，回弹量越大。为了尽量控制回弹量，冷弯卷时要过卷。同时，在最终成行前进行一次退火处理。冷卷回弹量的计算筒节回弹前的内径Dn1可按下式估算：Dn1=（1-2Koσs/E）Dn/1+K1σSDn1/Eδ（2-1）过卷量△l可按下式计算：△l=π（Dn-Dn1）/2(2-2）式中Dn——筒节内径，3600mmσs——钢材屈服极限，MPaE——钢材弹性模量，MPaK1——钢板界面形状系数，矩形K1=δ——钢板厚度，90mmKo——钢材相对强化模数，16MnR钢材的Ko=查阅标准，得σs=345MPa，E=200GPa.根据设计数据，筒节回弹前的内径Dn1={（1-2××345）×（1+×345×Dn1）}÷（200000×90）×3600得Dn1=mm过卷量△l=π（Dn-Dn1）/2=×/2=mm3）筒节弯卷成形预弯工序结束后即采用对称式三辊卷板机进行筒节的成型工序。为保证卷圆的质量及椭圆度指标，按照工艺要求规定卷板机下压成型的次数在6次以上，保证椭圆度在5mm以内。6、装焊纵缝焊接基本金属为15CrMoR，筒体规格φ4000×164mm，所要求的焊工资格代号SAW-1G(K)-07/09,焊接方法为埋弧自动焊，焊接姿势为平焊，焊接材料为R307C(点焊)，焊丝H08CrMoC，焊剂SJ110.工艺要求：预热温度≥120℃，层间温度控制在（120--250）℃，后热温度及时间（300--350）℃×2hr，坡口加工方法为机加工坡口，清除油锈，清根方法为碳弧气刨并打磨，焊缝外形要求为焊缝与母材圆滑过渡，e≤2，并打磨平齐。焊后采用SR热处理,并进行100%UT、RT、MT检测,分别按JB/中Ⅰ级合格、JB/中Ⅱ级合格、JB/中Ⅰ级合格。7、筒体内壁堆焊1、工艺参数的控制影响带极电渣堆焊质量的工艺参数最主要的有焊接电压、电流和焊接速度，其次还有干伸长，焊剂层厚度，焊道间搭接量、焊接位置等。

①控制焊接电压，当电压太低，有带极粘连母材的倾向。电压太高，电弧现象明显增加，熔池不稳定，飞溅也增大，推荐的焊接电压可在20～30V之间优选。

②焊接电流增加，焊道的熔深、熔宽、堆高均增加，而稀释率略有下降，但电流过大，飞溅会增加。不同宽度的带极应选择不同的焊接电流，对φ75mm×的带极，电流可在1000～1300A之间优选。

③随着焊接速度的增加，焊道的熔宽和堆高减小，熔深和稀释率增加，焊速过高，会使电弧发生率增加，为控制一定的稀释率，保证堆焊层性能，焊接速度一般控制在15～17cm／min。

④带极电渣堆焊时，母材倾角会影响稀释率和焊道成形，采用水平位置或稍带坡度（1º～2º）的上坡焊为宜。

⑤

带极电渣堆焊热输入较高，故一般用于堆焊50～200mm的厚壁工件。2、堆焊原理石油化工行业的加氢反应器、原流合成塔、煤液化反应器及核电站的厚壁压力容器等内表面均需大面积堆焊耐高温，抗氧及硫化氢等腐蚀的不锈钢衬里。带极电渣堆焊是利用导电熔渣的电阻热熔化堆焊材料和母材的，除引线阶段外，整个堆焊过程应设有电弧产生。堆焊技术可以改变零件表面的化学成分和组织结构,强化机械零件表面或修复磨损和崩裂部分，为材料表面改性，完善其性能,延长零件的使用寿命,具有重要的经济价值.

常用的工艺方法有:手工电弧堆焊、振动电弧堆焊、氧-乙炔焰堆焊、等离子堆焊等。几种堆焊方法特点比较堆焊方法

稀释率（%）熔敷速度埋弧堆焊

单丝

30～60

～

多丝

15～25

～

单带极10～20

12

～36

多带极

8～1522～68

等离子弧堆焊

手工送丝5～15

～

自动送丝5～1513～27双热丝5～15～熔化极气体自保护电弧堆焊10～40～带极电渣堆焊

10～1415～75石油化工行业的加氢反应器、原流合成塔、煤液化反应器及核电站的厚壁压力容器等内表面均需大面积堆焊耐高温，抗氧及硫化氢等腐蚀的不锈钢衬里。带极电渣堆焊是利用导电熔渣的电阻热熔化堆焊材料和母材的，除引线阶段外，整个堆焊过程应设有电弧产生。堆焊技术可以改变零件表面的化学成分和组织结构,强化机械零件表面或修复磨损和崩裂部分，为材料表面改性，完善其性能,延长零件的使用寿命,具有重要的经济价值.

常用的工艺方法有:手工电弧堆焊、振动电弧堆焊、氧-乙炔焰堆焊、等离子堆焊等。由于带极电渣堆焊上述优点，在加氢反应器、煤气工程热壁交换炉、核电站设备中压力容器的内表面大面积堆焊中均得到了广泛应用。为了最有效地发挥堆焊层的作用，希望采用的堆焊方法有较小的母材稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能.带极电渣堆焊技术具有比带极埋弧难焊更高的生产效率、更低的稀释率和良好的焊缝成形等优点，得到迅速发展和较普遍的应用。3、优缺点及应用范围带极电渣堆焊与带极埋弧堆焊相比：

1）熔敷效率高，在中等电流下，比埋弧焊高50％；

2）熔深浅而均匀，母材稀释率低，可控制在10％以下，单层堆焊即可满足性能要求。3）堆焊层成形良好，不易有夹渣等缺陷，表面质量优良，需机械加工，省料省时

4）带极中合金元素烧损和不利元素增量极少，堆焊层的塑性和韧性高于埋弧难焊。5）接头熔合区性能优于带极埋弧堆焊。

由于带极电渣堆焊上述优点，在加氢反应器、煤气工程热壁交换炉、核电站设备中压力容器的内表面大面积堆焊中均得到了广泛应用。4、堆焊工艺设计表-筒体内壁堆焊工艺要求基本金属15CrMoR焊接方法带极埋弧堆焊+带极电渣堆焊焊丝309L+347焊剂SJ304、SJ-15B预热温度≥5℃坡口加工及清理清理待堆焊面层间温度（100-250）℃（5-100）℃后热温度及时间（250-300）×2hr（过渡层）焊后热处理SR无损探伤检查UT、MT筒体内壁堆焊图过渡层厚；防腐层厚3mm表二筒体内壁堆焊焊接规范位置焊接方法焊材牌号直径电源种类及极性焊接电流A焊接电压V焊接速度㎜/min过渡层带极埋弧堆焊309L+SJ30475×直流反接900-110026-28≥9防腐层带极电渣堆焊347+SJ-15B75×直流反接1000-105026-28≥91）过渡层堆焊后进行100%PT检测，按JB/中Ⅰ级合格。2）表层进行100%PT检测，按JB/中Ⅰ级合格3）焊层及熔合面进行100%UT，符合Ⅱ1572-00-JT中的有关要求4）堆焊层进行厚度检测，符合图纸要求。焊后进行SR消除应力热处理，具体方法和参数加热设备装炉温度加热速度热电偶加热＜400℃≤50℃/H加热温度均热后保温时间冷却方式675℃（+15℃-10℃）3H≤60℃/H冷至400℃停机加氢下封头制造工艺实例介绍下封头的基本制造工艺流程大致为：选择材料→材料检查→材料净化处理（包括净化后的探伤）→材料矫形→划线（包括展开计算及号料）→切割及边缘加工→封头拼接设计→成型加工(包括模具设计）→拼焊接→开孔→与接管的装焊→内层堆焊→成品检验（1）制造准备选材在高温、高压下，氢与钢材中的碳原子能化合生成甲烷，使钢材变脆,称为氢蚀。故高压加氢的反应器,必须采用合金钢材。氢是易燃、易爆物质，加氢过程必须考虑安全措施。在石油加氢装置中Cr-Mo系低合金耐热抗氢钢得到广泛的使用。加氢反应器在高温高压等恶劣条件下工作，工作介质常含H2S，H2等反应产物，有强烈的腐蚀性等，选用15CrMoR,内部双层堆焊E309L+E347即可满足工作要求。15CrMoR是合金钢中加入Cr和Mo重要元素，其中Cr主要起抗氧化的作用，在高温下与氧结合强，在金属表面形成Cr2O3稳定化合物包围金属，阻止了金属继续氧化，在温度较高下的金属原子活动能较强，由于金属再结晶的结果，使金属性软化，而Mo可以提高再结晶温度，阻碍高温下原子的活动能力，提高热强性，同时也保证了有足够的强度，塑性和韧性，综合品质比较高，完全满足此次设计要求。封头的强度计算因为该封头受内压作用，所以采用封头厚度按内压计算公式查15CrMoR钢锻件在设计温度500℃下许用应力知［σ］t=88Map查钢制压力容器焊接接头系数表，采用双面焊对接接头和相当于双面焊的对接接头，焊接接头系数：φ=1封头为半球形封头，计算公式为：δ=PcDi/(4［σ］tφ-Pc)(5—1）=(8×2800)/（4×88×1-×8）=腐蚀余量：C2=0mm设计厚度：δd=δ+C2=+0=，因为封头的厚度为70mm，大于，所以容器在该厚度的条件合格。材检表面质量，材料标记化学成份（按炉）分析Cr含量%～%，P≤%，S≤%，(Si%+Mn%)≤%，［H］≤2ppm［O］≤35ppm［N］≤80ppm力学性能（按批）a.常温拉伸试验：（最大模拟焊后热处理）b.高温拉伸试验：（最大模拟焊后热处理）c.夏比冲击试验：（最大模拟焊后热处理）e.冷弯试验：（最小模拟焊后热处理）R180°d=3a（无裂纹）f.金相检验，晶粒度按ASTME112进行≥6级。按压力容器用钢板材料说明书，在钢板的长度头部或尾部处，在钢板1/2厚度处和离钢板表面处取样作上述力学性能试验。材料的净化原材料在轧制以后以及运输和库存期间，表面常产生铁锈和氧化皮，粘上油污和泥土。经过划线、切割成型、焊接等工序后，工件表面会粘上铁渣，产生伤痕，焊缝及近缝区会产生氧化膜。这些污物的存在，讲影响设备制造质量，所以必须净化。在设备制造中净化主要有以下目的：（1）清除焊缝两边缘的油污和铁锈物，以保证焊接质量。（2）为下道工序做准备，即是下道工序的工艺要求。（3）保持设备的耐腐蚀性。常用的净化方法有：手工净化、机械净化、化学净化和火焰净化四种。封头原坯料采用机械净化中的喷砂机除锈。喷砂是大面积去除铁锈和氧化膜的先进方法。它是利用高速喷出的压缩空气流带出来的高速运动的砂粒冲击工件表面而打落铁锈和氧化膜的方法。这种方法主要用于碳素钢和低合金钢的表面除锈。材料净化处理后应逐张按JB/进行100%超声波检测，Ⅰ级合格，若来料超声波检测合格，塔内可不进行次序矫形设备制造所用的钢板、型钢、钢管等，在运输和存放过程中，会产生弯曲、波浪变形或者扭曲变形。这些变形直接影响了划线、切割、弯卷和装配等工序的尺寸精度，从而影响了设备的制造质量，有可能造成误差超差而成为废品，所以当材料的变形超过允许范围时必须进行矫正处理。矫正处理的实质是调整弯曲件“中性层”两侧的纤维长度。最后使全部纤维等长。调整过程中，可以中性层为准，使长者缩短，短者伸长，最后达到与中性层等长。如对弯曲的钢板和型钢施以适当的反向弯曲使之矫形。另外一种方法是以长者为主，把其余的纤维都拉长而达到矫形目的的拉伸法矫形。主要用于断面较小的管材和线材，如有色金属管拉直，但要注意其延伸率。常用的矫正方法有手工矫形、机械矫形和火焰加热矫形三种。划线划线是在原材料或经初加工坯料上划出下料线、加工线、各种位置线和检查等、划线工序通常包括对零件的展开计算，号料和打标记等一系列操作。封头的展开计算：由于半球形封头属于不可展的零件，但生产中冲压加工或旋压加工是毛坯料展开后的图形都为圆形，所以只需要求出展开后的半径或直径即可采用经验法进行计算Do=KDm+2h（5—2）Do为包括了加工余量的展开直径；K为经验系数Dm中性层直径h封头的直边高经查表，由球形封头a：b=1，所以K取由总图可知，Dm=2800＋70=2870mmh=0,因此Do=×2870=。所以，内径2800mm半球形封头整体展开尺寸为直径，厚度70mm。由标准钢板的规格限制以及展开计算可以得知，需要两块钢板，因此采用拼焊缝技术。号料（放样）工程上将零件展开图正式画在钢板上的作业称为号料（放样），号料时应注意以下问题：1）加工余量加工余量主要包括变形余量，机加工余量，切割余量，焊焊接工艺余量等。由于实际加工制造方法，设备，工艺过程等内容不尽相同，因此加工余量的最后确定是比较复杂的，要根据实际情况来确定。加工余量要求见表5—1表5-1加工余量具体要求焊缝坡口间隙双U型坡口，0～2㎜边缘机加工双边余量根据加工长度，查表10㎜切割余量钢板切割加工，查表14㎜焊缝收缩量对接接头双边焊，3～4㎜划线公差保证产品符合国家制造标准，取1㎜但由于此精致反应器的下部球形封头最终下部切削量大，所以不考虑加工余量。2)排样样板或零件在钢材上如何排列对钢材的利用率影响很大，应尽可能紧凑的排列，充分利用钢板。3)打标记划线完成后，为保证加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清等，在切割线、刨边线、开孔中心及装配线等处均匀打上冲眼，用油漆标明标号、产品工号和材料标记移植等，以指导切割，成型，组焊等后续工序的进行。（2）切割及拼接切割及边缘加工按照所划的切割线从原材料上切割下零件毛坯，该工序称为切割，常用方法有机械切割（锯床、圆盘剪板机等），热切割（氧气切割、等离子切割等）。边缘加工：首先，按照划线切割余量，消除切割时边缘可能产生的加工硬化、裂纹、热影响区及其他切割缺陷；其次，根据图样规定，加工各种形式，尺寸的坡口，通常加工方法有手工加工，机械加工，热切割加工。封头的拼接设计采用两张板拼成一个封头毛坯。坡口加工使用龙门刨，采用双面U型坡口。为预热≥120℃，采用自动埋弧焊，焊丝Cr—Mo钢焊丝、焊剂HJ251。焊后及时消氢处理，300~350℃,2h。100%UT、100%MT，一级合格。封头内表面焊缝修磨与母材平齐，外表面修磨圆滑。采用热冲压，毛坯厚度应加上减薄量。减薄量是按该企业经验最大减薄量12%计算，故毛坯厚度为。封头拼焊详图见图5—1图5—1封头拼焊详图经上述一系列工序后，得到一处理后的圆形封头板坯。（3）成型成型加工1）冷、热冲压条件封头冲压时，板坯塑性变形很大，且为厚壁中压封头，故用热冲压，δ/Do×100=70/×100≥故用热冲压。冷、热冲压条件见表5-2表5-2冷、热冲压条件冲压状态碳素钢，低合金钢合金钢，不锈钢冷冲压δ/Do×100＜δ/Do×100＜热冲压δ/Do×100≥δ/Do×100≥冲压前，把板坯加热至始锻温度放在压力机上冲压，到终锻温度时停止冲压2）毛坯热冲压的加热过程从降低冲压力和有利于钢板变形考虑，加热温度可高些，但是温度过高会使钢材的晶粒显著成长，甚至形成过热组织，是钢材的塑性和韧性降低，严重时会产生过烧组织，毛坯冲压可能发生碎裂，因此合理选择加热温度是很有必要的按照常用封头材料的加热规范表可以得知入下表所示加热温度的选择见表5—3表5-3加热温度的选择封头热成形加热装炉温度℃加热速度℃/H加热温度℃均热后保温时间冷却方式≤400≤150400+/-2030分钟出炉冲压3）冲压加工常用的润滑剂润滑剂选取石墨粉+水4）冲压过程：封头的冲压成形通常是在50~8000t水压或油压机上进行的。将封头毛坯对中放在下模（冲环）上，然后开动水压机使活动横梁空程向下，当压边圈与毛坯接触后，开动压边缸将毛坯的边缘压紧。接着上模（冲头）空程下降，当与毛坯接触时，开动主缸使上模向下冲压，对毛坯进行拉伸，至毛坯完全通过下模后，封头便冲压成形。最后开动提升缸和回程缸，将上模和压边圈向上提起，与此同时用脱模装置将包在上模上的封头脱下，并将封头从下模支座下取出，冲压过程即告结束。5)压边条件和压边力的计算a压边条件使毛坯料只能在压边圈与下模之间滑动，可以防止褶皱的产生，而且在由压边圈产生的摩擦力作用下，增加了径向拉应力，也有利于封头鼓包的产生。因此，确定在什么条件下需要采用压边圈是关系到风头质量好坏的重要因素。采用压边圈的条件主要决定于D0、Dn与δ的关系，条件如下公式Do—Dn≥（14～15）δ（5—3）Do：毛坯内径，；Dn：封头内径，2800mm；δ：钢板厚度，70mmDo—Dn=—2800=＞（14～15）×70=（980～1050）mm因此需采用压边圈。b压边力的计算压边圈上的压边力是保证封头成型质量的关键，压边力过大，增大了摩擦力，即增大了拉应力，会使封头拉薄甚至拉裂；压边力过小，则不能防止褶皱的产生。目前生产中大多采用固定不变的压边力方式，这无疑增加了拉伸力。在这种情况下压边力应选取保证封头成型不起褶皱的最低值。压边力的计算公式如下：Q=π／4[D02－（Dxm＋2r)2]q;（5—4）式中Dxm———下模内径，mmq——单位面积压边力，N∕mm2,对于钢q＝﹙~~﹚σbt,热冲压取小值，冷冲压取T值；其他符号意义同上。6）计算冲压力及设备选用计算冲压力时影响因素较多，且冲压过程是变化的，较复杂，目前计算冲压力常用下面公式：（5—5）

C———压边力影响系数，无压边力C=1，有压边力C=；K———封头形状影响系数，球形封头K=—；D0——封头外径，mmDw——筒节外径，mm因该封头冲压时有压边力，故取C=，球形封头取K=,查《化工设备用钢》表9-19，封头材料15CrMoR，厚度70mm,750℃时抗拉强度σ为30MPa=××π×[（2800+80×2）]×80×110=封头的冲压成型通常是在50-8000t水压机或油压机上进行，此处选择60t的水压机。冲压模具设计上模（冲头）其结构及主要设计参数a模直径Dsm根据封头内径Dn和热冲压的收缩率ψ或冷冲压的回弹率ψ计算，主材为15CrMoR,取ψ=%Dsm=Dn（1±ψ）（5—6）=2800×（1±%）=—mm实际冲压中，直径和壁厚大的封头冷却慢，冲压结束温度高、收缩率大；直径和壁厚小的封头冲压结束温度低、收缩率小，因此收缩率通常由经验选定回弹率参考表7—13选定。b上模曲面部分高度Hsm=hn(1+ψ)（5—7）=1400×(1±%)=—c上模直边高度H0H0=h+H1+H2+H3(5—8)h—封头直边高度(按标准规定)，mmH1—封头高度修边余量，一般为15-40mm,取H1=20mmH2—卸料板厚度，一般为40-80mm，取H2=50mmH3—保险余量，一般为40-100mm，取H3=50mm所以，H0=h+H1+H2+H3=20+50+50=120mmd上模上部分直径D’sm、D’sm、=Dsm+(2-3)mm(5—9）=—mme上模壁厚δ当水压机吨位小于等于400t时，δ=30—40mm，取δ=35mm下模（冲环）其结构及主要设计参数a上下模间隙a对封头成型质量有直接影响。若a值过大，则使冲压力减小，但易产生鼓包和褶皱，并影响封头直径尺寸；若a值过小，则边缘部分将产生很大的挤压力和摩擦力，使冲压力增大，不仅耗费功率，而且可能将封头严重拉薄。因此，间隙a应考虑板厚δ，及附加值z热冲压时，z=（）δ=×70=，球形封头取较大值。 a=δ+z=70+=mm（5—10）b下模内径DxmDxm=Dsm+2a+δm（5—11）δm——下模制造公差，取δm=2mmDxm=（—）+2×+2=（2942—）mmc下模圆角半径r冲压毛坯通过下模圆角时，除受拉应力外，还受很大的弯曲应力。若圆角太小，毛坯滑入下模拐角很急，弯曲应力增加，并使冲压力增大，毛坯受到严重拉薄和表面产生微裂纹；若圆角太大，则易产生褶皱和鼓包，因此根据经验选取，采用压边圈时，r=(2-3)δ（mm）=2×70=140mm（5—12）d下模直边高度h1h1=（40-70）mm，（5—13）取h1=50mme下模总高度hh=（100-250）mm，（5—14）取h=200mmf下模外径D1D1=Dxm+（200-400）mm（5—15）=（3142—）mmh下模座外径D应大于毛坯直径D0，高度H=h+（60-100）mm（5—16）下口内径D2应比与之配套的最大壁厚封头的下模内径Dxm大（5-10）mm压边圈结构及设计参数主要尺寸如下：内径Dn、=Dxm+（50-80）（mm）=（2992—）mm厚度δ、=70-120mm，取δ=80mm，外径D’w、=D（下模座外径）封头冲压及其应力分析、典型缺陷分析加氢反应器下部半球形封头采用厚板在100t水压机上整体冲压成形，关键条件是有合适吨位、开档、行程的水压机和相应的工装模具，高温加热炉以及合理的冲压工艺。将毛坯对中放在下模（冲环）上，然后开动水压机使活动横梁空程向下，当压边圈与毛坯接触后，开动压边缸将毛坯的边缘压紧，接着上模（冲头）空程下降，当与毛坯接触时，开动主缸使上模向下冲压，对毛坯进行拉伸，至毛坯完全通过下模后，封头便冲压成形。最后开动提升缸和回程缸，将上模和压边圈向上提起，与此同时用脱模装置将包在上模上的封头脱下，并将封头从下模支座中取出，冲压过程即告结束。封头的冲压过程属于拉延过程，在冲压过程中各部分的应力状态和变形情况都不同，处于压边圈下部分的毛坯边缘部分，由于封头的下压力使其经受径向拉伸应力，并向中心流动，坯料外直径减小；边缘金属沿切向收缩，产生切向压缩应力，会使毛坯边缘丧失稳定而产生褶皱；常用压边圈将边缘压紧，则在板厚方向又产生压应力，即材料承受三向应力状态。处于下模圆角部分的材料，除受到径向拉伸应力和切向压缩应力外，还受到弯曲而产生弯曲应力。在冲头与下模空隙的部分金属材料，仍受径向拉伸应力和切向压缩应力，而板厚方向不受力，处于自由状态；封头底部的金属材料，径向和切向都受到拉应力，有较小的伸长，所以壁厚略有减薄。封头冲压时常出现的缺陷有拉薄、褶皱和鼓包等，其影响因素很多，简要分析如下：a拉薄碳钢封头冲压后，其壁厚会产生不等程度的变化球形封头深度大，底部拉伸减薄最多。b褶皱冲压时板坯周围的压缩量最大，其值为△L=∏（Dp-Dm）式中Dp——坯料直径；Dm——封头中径。封头越深，毛坯直径越大，周围缩短量也越大，周向缩短产生两个结果，一个是工件周边区的厚度和径向长度均有所增加，另一个是过分的压应变使板料产生失稳而褶皱。板热加热不均、搬运和夹持不当造成坯料不平，也会造成褶皱。c鼓包产生原因与褶皱类似，但主要影响因素是拼接焊缝余量的大小以及冲压工艺方面的原因，如加热不均匀，压边力太小或不均匀、封头与下模间隙太大以及下模圆角太大等。为了防止封头冲压时产生缺陷，必须采用下列措施：板坯加热均匀；保持适当而均匀的压边力；选定合适的下模圆角半径；降低模具（包括压边圈）表面的粗糙程度；合理润滑以及在大批量冲压封头时应适当冷却模具。封头边缘余量的切割及封头开孔封头边缘余量的切割用封头切割机来切割封头的边缘余量，工作过程如下：封头置于转盘上并随之转动；机架上装有割枪固定设备，装有弹簧使滚轮紧靠在封头外侧，以控制割嘴与封头之间间隙不会随封头椭圆变化而影响切割。放置封头时，一定要注意放正，让转盘的回转轴尽量和封头的回转轴重合，割前应按照封头的规格、直边尺寸划好切割线，并检查保证割距在整个圆周上正冲切割线。封头开孔为了连接接管和人孔，在封头上要开孔，这些孔可以先划好线然后用气割切出。首先在封头上找孔中心，划好中心线并用色漆写上中心线编号，按图纸画出接管的孔，在中心和圆周上打冲印，然后切出孔，同时切出焊接坡口。装接管或人孔、手孔的孔中心位置的允许偏差为±10mm。对直径在150以下的孔，其偏差为mm；直径在150-300mm之间，偏差为；直径在300mm以上，偏差为mm，开孔可以用手工气割或机械化气割。