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压力装置接管孔的参数与数值

发布时间:08-29  
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压力容器的制造过程一般是先制造筒体,并完成封头与筒体的焊接后,在筒体、封头上加工各种接管的开孔,然后焊接各个接管。这种工艺的好处是简单明了,不易出错;然而其缺点是接管开孔的加工精度较低、加工不便。因为对于较大的接管的开孔,采用的是镗铣床加工,需要将整个容器移动到镗铣床的加工范围内,不仅费时费力,而且加工速度很慢;对于一般的接管开孔,采用的是人工切割的方法,由于没有专用的工艺装备,孔的形状精度及坡口精度得不到保证。对非径向接管的坡口,一般设计图纸中没有详细规定,只是给出了两个极限位置的坡口值,使得加工无依据,加工后的坡口值有较大的随意性。这些都会影响到焊接接头的可靠性。为了改变这种状况,可以先在钢板上加工出接管孔,然后再成型。这需要精确地确定孔的位置与拼接焊缝的位置,即较高精度的下料排版。借助于计算机技术可以实现这种工艺,目前已有技术人员开发出这样的系统。根据其排版结果,在平面钢板上加工接管的开孔和坡口,其形状与尺寸精度就很容易保证。下面针对这一个过程加以阐述。



1接管孔的展开由于筒体上的接管孔是两个圆柱面的相贯线,是一空间曲线,要将其展成平面曲线,再利用数控切割机可将其割出。



1.?1径向接管孔的展开建立如所示的直角坐标系,两圆柱面的方程可直接写出,将其联立起来,即得到相贯线的方程。即y?2?+?z?2?=?R?2(?1)x?2?+?y?2?=?r?2(?2)式中R,?r分别为大、小两圆柱面的半径,即接管与筒体的外半径。根据式(1)、式(2),相贯线上的点的坐标不难求出。



为提高计算速度,可以采用如下参数方程:x?=?rcos?y=?rsin?z=?R?2?-?r?2?sin?2,?0≤≤2(?3)由式(?3)可得到递推公式:x?i+?1?=?x?i?cos?-?y?i?sin?y?i+?1?=?y?i?cos?+?x?i?sin?z?i+?1?=?R?2?-?y?2?i+?1,?=?2?n(?4)由于cos?,?sin是常量,故由式(?4)计算坐标只需要做加减、乘法及开方运算。仍然以相贯线的中心为原点,建立直角坐标系,则展成平面曲线的点的坐标(?x`?i,?y`?i)为x`?i?=?rcos(?i?)y`?i?=±Rarcsin(rcos(?i?)R),?0≤i≤1.?2斜向接管孔的展开斜向接管有两种情况,一是接管沿筒体轴向方向的倾斜,一是接管沿筒体周向方向的倾斜。前者常见于填料
塔的填料的装卸口,后者多用于气相物料的进入口。这两种情况都可以上述方法求出相贯线展成平面曲线后的点的坐标。所不同的是接管柱面的方程有所不同。对于沿轴向倾斜的接管,其方程可由式(1)作旋转固定角度的变换得到,对于沿周向倾斜的接管,其方程可由式(1)作沿y方向的平移变换得到。



2接管孔的数空加工有了上述孔的数据,利用数控火焰切割机附带的编程系统,编制孔的加工程序。通过控制系统控制割嘴的运动,即可割出所需要的孔。对于如所示的径向接管孔的加工,先切割出尺寸为d?1(d?1?=接管的外径+?2?mm)的孔,然后调整割嘴与钢板的夹角,使其等于坡口的余角,割出单边坡口,再将钢板翻面,加工另一边的坡口。由于钢板翻一面相当于孔旋转了180°,所以还要将钢板再旋转180°,并注意使孔的中心和孔的方向与原来重合。非径向接管的坡口角度是在一定范围内变化的变量,如果能对割炬的角度进行数控,则对这种坡口的加工也能按同样的方法进行。目前,这种技术已经应用到切割机上。由于有关标准只是给出了接管在两个极限位置的坡口角度值,须求出在其它位置的坡口角度值。如所示,设接管的轴线与筒体表面的法线角度为45°(该夹角不宜大于50°)。在B点,由于素线与筒体表面的夹角是135°左右,坡口角度为0°;在A点,素线与筒体表面的夹角为90°,坡口角度为45°;在C点,素线与筒体表面的夹角为45°左右,因此,坡口角度为80°。B到C点之间的其它点处的坡口角度可以在假定坡口角度随点的位置线性变化的基础上计算得到。



在完成钢板上接管孔的加工后,即可按照排版图进行钢板的拼焊、弯曲成型等工作。当钢板上有人孔等较大尺寸的开孔时,孔边很可能在沿着垂直于卷板机辊轴的方向出现直边段。对于这个问题,可采取通用的方法处理。在筒节制造完毕,进行筒节组对时,要注意使各筒节的0°、90°方向分别在同一条经线上。顺便指出的是,对于各类凸形封头上的接管孔,无论封头是冲压加工还是旋压加工,都不宜先开孔再成形。



3数控切割机介绍一般制造厂都备有数控切割机,用来完成钢板的切割下料工作。用得较多的是火焰切割机、等离子弧切割机。有些厂还有较先进的激光切割机。



改进工艺后,可以利用数控切割机进行孔的加工,使孔的形状精度和尺寸精度都得到保证。目前市场上较先进的数控切割加工机是SKGG?B型数控相贯线切割机。该机能直接在筒体或钢管上切割出各种方向的接管的相贯线。下面对这种机械加以简单介绍。



控制系统:原装进口586/?233一体化工业工作站。驱动系统:日本进口全数字式交流伺服系统。软件功能:单一形状切割参数化可选编程功能;多个形状切割参数化组合编程功能;定角度和变角度焊接坡口切割控制功能;断点、断电记忆功能;沿原轨迹返回再返回功能;在线和离线自动点火、预热、穿孔功能;速度可调、快速定位功能;CRT模拟加工、切割过程同步跟踪显示功能;还有汉字显示、人机对话、参数化编程功能。



这种机械设备不仅可用作火焰切割,还可加挂等离子弧喷嘴、电火花切割头等,因此,适应于各种材料的切割加工。然而,利用这种切割机切割同样需要移动笨重的筒体,费时费力;如果采用在钢板上加工接管孔的工艺则方便得多。该机的缺点是价格较贵。



4结语压力容器的接管与筒体的焊缝是D类焊缝。



对于这类焊缝的质量,通常的检验方法是磁粉或渗透探伤。焊缝内部的焊接缺陷根本无法发现。有时根本不作检验。因此这类焊缝常常是容器事故的根源。重视D类焊缝,在制造过程中保证D类焊缝的焊接质量对提高压力容器的安全性具有一定的现实意义。由上述分析可知,用本文提出的工艺能不仅确保D类焊缝的质量,而且还能提高生产效率。

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