第二節　壓力容器的制造工藝

一、封頭的展開和下料

目前廣泛采用沖壓成形工藝加工封頭?，F以橢圓形封頭為例來說明其制造工藝。

封頭制造工藝大致如下：原材料檢驗→劃線→下料→拼縫坡口加工→拼板的裝焊→加熱→壓制成形→二次劃線→封頭余量切割→熱處理→檢驗→裝配。

橢圓形封頭壓制前的坯料是一個圓形，封頭的坯料盡可能采用整塊鋼板，如直徑過大，一般采用拼接。這里有兩種方法：一種是用兩塊或由左右對稱的三塊鋼板拼焊，其焊縫必須布置在直徑或弦的方向上；另一種是由瓣片和頂圓板拼接制成，焊縫方向只允許是徑向和環向的。徑向焊縫之間最小距離應不小于名義厚度δ_n的3倍，且不小于100mm，如圖1-5所示。封頭拼接焊縫一般采用雙面埋弧焊。

封頭成形有熱壓和冷壓之分。采用熱壓時，為保證熱壓質量，必須控制始壓和終壓溫度。低碳鋼始壓溫度一般為1000～1100℃，終壓溫度為850～750℃。加熱的坯料在壓制前應清除表面的雜質和氧化皮。封頭的壓制是在水壓機（或油壓機）上，用凸凹模一次壓制成形，不需要采取特殊措施。

已成形的封頭還要對其邊緣進行加工，以便于筒體裝配。一般應先在平臺上劃出保證直邊高度的加工位置線，用氧氣切割割去加工余量，可采用圖1-6所示的封頭余量切割機。此機械裝備在切割余量的同時，可通過調整割矩角度直接割出封頭邊緣的坡口（V形），經修磨后直接使用；如對坡口精度要求高或有其他形式的坡口，一般是將切割后的封頭放在立式車床上進行加工，以達到設計圖樣的要求。封頭加工完后，應對主要尺寸進行檢查，合格后才可與筒體裝配焊接。典型沖壓封頭的下料尺寸如表1-1所示。

　　續表

二、筒節的展開和放樣

筒節制造的一般過程為：原材料檢驗→劃線→下料→邊緣加工→卷制→縱縫裝配→縱縫焊接→焊縫檢驗→矯圓→復檢尺寸→裝配。

筒節一般在卷板機上卷制而成，由于一般筒節的內徑比壁厚要大許多倍，所以，筒節下料的展開長度L，可用筒節的平均直徑D_p來計算，即：

L=πD_p　　        （1-1）

D_p=D_g+δ　　        （1-2）

式中　D_g——筒節的內徑，mm；

        δ——筒節的壁厚，mm。

筒節可采用剪切或半自動切割下料，下料前先劃線，包括切割位置線、邊緣加工線、孔洞中心線及位置線等，其中管孔中心線距縱縫及環縫邊緣的距離不小于管孔直徑的0.8倍，并打上樣沖標記，圖1-7為筒節劃線示意圖。這里需注意，筒節的展開方向應與鋼板軋制的纖維方向一致，最大夾角應小于45°。

中低壓壓力容器的筒節可在三輥或四輥卷板機上冷卷而成，卷制過程中要經常用樣板檢查曲率，卷圓后其縱縫處的棱角、徑縱向錯邊量應符合技術要求。

筒節卷制好后，在進行縱縫焊接前應先進行縱縫的裝配，主要是采用杠桿——螺旋拉緊器、柱形拉緊器等各種工裝夾具來消除卷制后出現的質量問題，滿足縱縫對接時的裝配技術要求，保證焊接質量。裝配好后即進行定位焊。筒節的縱環縫坡口是在卷制前就加工好的，焊前應注意坡口兩側的清理。

對于單層高壓容器，由于壁較厚，筒節一般采用熱彎卷加熱矯正成形。由于加熱時產生的氧化皮危害較嚴重，會使鋼板內外表面產生麻點和壓坑，所以加熱前需涂上一層耐高溫、抗氧化的涂料，防止卷板時產生缺陷；同時熱卷時，鋼板在輥筒的壓力下會使厚度減小，減薄量為原厚度的5%～6%，而長度略有增加，因此下料尺寸必須嚴格控制。始卷溫度和終卷溫度視材質而定。

三、容器的裝配工藝

封頭與筒體的裝配可采用立裝和臥裝，當封頭上無孔洞時，可先在封頭外臨時焊上起吊用吊耳（吊耳與封頭材質相同），便于封頭的吊裝。臥裝時如是小批量生產，一般采用手工裝配的方法，如圖1-8所示。裝配時，在滾輪架上放置筒體，并使筒體端面伸出滾輪架外400～500mm，用起重機吊起封頭，送至筒體端部，相互對準后橫跨焊縫焊接一些剛性不太大的小板，以便固定封頭與筒體間的相互位置。移去起重機后，用螺旋壓板將環向焊縫逐段對準到適合的焊接位置，再用“П形馬”橫跨焊縫用點固焊固定。批量生產時，一般是采用專門的封頭裝配臺來完成封頭與筒體的裝配。封頭與筒體組裝時，封頭拼接焊縫與相鄰筒節的縱焊縫也應錯開一定的距離。

四、球罐的制作工藝的下料及成形方法

1.瓣片制造

球瓣的下料及成形方法較多。由于球面是不可展曲面，因此多采用近似展開下料。通過計算（常用球心角弧長計算法），放樣展開為近似平面，然后壓延成球面，再經簡單修整即可成為一個瓣片，此法稱為一次下料。還可以按計算周邊適當放大，切成毛料，壓延成形后進行二次劃線，精確切割，此法稱為二次下料，目前應用較廣。如果采用數學放樣，數控切割，可大大提高精度與加工效率。

對于球瓣的壓形，一般直徑小，曲率大的瓣片采用熱壓；直徑大、曲率小的瓣片采用冷壓。壓制設備為水壓機或油壓機等。冷壓球瓣采用局部成形法。具體操作方法是：鋼板由平板狀態進入初壓時不要壓到底，每次沖壓坯料一部分，壓一次移動一定距離，并留有一定的壓延重疊面，這可避免工件局部產生過大的突變和折痕。當坯料返程移動時，可以壓到底。

2.支柱制造

球罐支柱形式多樣，以赤道正切式應用最為普遍。

赤道正切支柱多數是管狀形式，小型球罐選用鋼管制成；大型球罐由于支柱直徑大而長，所以用鋼板卷制拼焊而成。如考慮到制造、運輸、安裝的方便，大型球罐的支柱制造時分成上、下兩部分，其上部支柱較短。上、下支柱的連接，是借助一短管，使安裝時便于對攏。

支柱接口的劃線、切割一般是在制成管狀后進行。劃線前應先進行接口放樣制樣板，其劃線樣板應以管子外壁為基準。支柱制好后要按要求進行檢查，合格后還要在支柱下部的地方，約離其端部1500mm處取假定基準點，以供安裝支柱時測量使用。

3.球罐的裝配

球罐的裝配方法很多，現場安裝時，一般采用分瓣裝配法。分瓣裝配法是將瓣片或多瓣片直接吊裝成整體的安裝方法。分瓣裝配法中以赤道帶為基準來安裝的方法運用得最為普遍。赤道帶為基準的安裝順序是：先安裝赤道帶，以此向兩端發展。它的特點是：由于赤道帶先安裝，其重力直接由支柱來支承，使球體利于定位，穩定性好，輔助工裝少。圖1-9所示是橘瓣式球罐分瓣裝配法中以赤道帶為基準的裝配流程簡圖。