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壓力裝置接管孔的參數與數值

發布時間:08-29  

壓力容器的制造過程一般是先制造筒體,并完成封頭與筒體的焊接后,在筒體、封頭上加工各種接管的開孔,然后焊接各個接管。這種工藝的好處是簡單明了,不易出錯;然而其缺點是接管開孔的加工精度較低、加工不便。因為對于較大的接管的開孔,采用的是鏜銑床加工,需要將整個容器移動到鏜銑床的加工范圍內,不僅費時費力,而且加工速度很慢;對于一般的接管開孔,采用的是人工切割的方法,由于沒有專用的工藝裝備,孔的形狀精度及坡口精度得不到保證。對非徑向接管的坡口,一般設計圖紙中沒有詳細規定,只是給出了兩個極限位置的坡口值,使得加工無依據,加工后的坡口值有較大的隨意性。這些都會影響到焊接接頭的可靠性。為了改變這種狀況,可以先在鋼板上加工出接管孔,然后再成型。這需要精確地確定孔的位置與拼接焊縫的位置,即較高精度的下料排版。借助于計算機技術可以實現這種工藝,目前已有技術人員開發出這樣的系統。根據其排版結果,在平面鋼板上加工接管的開孔和坡口,其形狀與尺寸精度就很容易保證。下面針對這一個過程加以闡述。



1接管孔的展開由于筒體上的接管孔是兩個圓柱面的相貫線,是一空間曲線,要將其展成平面曲線,再利用數控切割機可將其割出。



1.?1徑向接管孔的展開建立如所示的直角坐標系,兩圓柱面的方程可直接寫出,將其聯立起來,即得到相貫線的方程。即y?2?+?z?2?=?R?2(?1)x?2?+?y?2?=?r?2(?2)式中R,?r分別為大、小兩圓柱面的半徑,即接管與筒體的外半徑。根據式(1)、式(2),相貫線上的點的坐標不難求出。



為提高計算速度,可以采用如下參數方程:x?=?rcos?y=?rsin?z=?R?2?-?r?2?sin?2,?0≤≤2(?3)由式(?3)可得到遞推公式: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)計算坐標只需要做加減、乘法及開方運算。仍然以相貫線的中心為原點,建立直角坐標系,則展成平面曲線的點的坐標(?x`?i,?y`?i)為x`?i?=?rcos(?i?)y`?i?=±Rarcsin(rcos(?i?)R),?0≤i≤1.?2斜向接管孔的展開斜向接管有兩種情況,一是接管沿筒體軸向方向的傾斜,一是接管沿筒體周向方向的傾斜。前者常見于填料
塔的填料的裝卸口,后者多用于氣相物料的進入口。這兩種情況都可以上述方法求出相貫線展成平面曲線后的點的坐標。所不同的是接管柱面的方程有所不同。對于沿軸向傾斜的接管,其方程可由式(1)作旋轉固定角度的變換得到,對于沿周向傾斜的接管,其方程可由式(1)作沿y方向的平移變換得到。



2接管孔的數空加工有了上述孔的數據,利用數控火焰切割機附帶的編程系統,編制孔的加工程序。通過控制系統控制割嘴的運動,即可割出所需要的孔。對于如所示的徑向接管孔的加工,先切割出尺寸為d?1(d?1?=接管的外徑+?2?mm)的孔,然后調整割嘴與鋼板的夾角,使其等于坡口的余角,割出單邊坡口,再將鋼板翻面,加工另一邊的坡口。由于鋼板翻一面相當于孔旋轉了180°,所以還要將鋼板再旋轉180°,并注意使孔的中心和孔的方向與原來重合。非徑向接管的坡口角度是在一定范圍內變化的變量,如果能對割炬的角度進行數控,則對這種坡口的加工也能按同樣的方法進行。目前,這種技術已經應用到切割機上。由于有關標準只是給出了接管在兩個極限位置的坡口角度值,須求出在其它位置的坡口角度值。如所示,設接管的軸線與筒體表面的法線角度為45°(該夾角不宜大于50°)。在B點,由于素線與筒體表面的夾角是135°左右,坡口角度為0°;在A點,素線與筒體表面的夾角為90°,坡口角度為45°;在C點,素線與筒體表面的夾角為45°左右,因此,坡口角度為80°。B到C點之間的其它點處的坡口角度可以在假定坡口角度隨點的位置線性變化的基礎上計算得到。



在完成鋼板上接管孔的加工后,即可按照排版圖進行鋼板的拼焊、彎曲成型等工作。當鋼板上有人孔等較大尺寸的開孔時,孔邊很可能在沿著垂直于卷板機輥軸的方向出現直邊段。對于這個問題,可采取通用的方法處理。在筒節制造完畢,進行筒節組對時,要注意使各筒節的0°、90°方向分別在同一條經線上。順便指出的是,對于各類凸形封頭上的接管孔,無論封頭是沖壓加工還是旋壓加工,都不宜先開孔再成形。



3數控切割機介紹一般制造廠都備有數控切割機,用來完成鋼板的切割下料工作。用得較多的是火焰切割機、等離子弧切割機。有些廠還有較先進的激光切割機。



改進工藝后,可以利用數控切割機進行孔的加工,使孔的形狀精度和尺寸精度都得到保證。目前市場上較先進的數控切割加工機是SKGG?B型數控相貫線切割機。該機能直接在筒體或鋼管上切割出各種方向的接管的相貫線。下面對這種機械加以簡單介紹。



控制系統:原裝進口586/?233一體化工業工作站。驅動系統:日本進口全數字式交流伺服系統。軟件功能:單一形狀切割參數化可選編程功能;多個形狀切割參數化組合編程功能;定角度和變角度焊接坡口切割控制功能;斷點、斷電記憶功能;沿原軌跡返回再返回功能;在線和離線自動點火、預熱、穿孔功能;速度可調、快速定位功能;CRT模擬加工、切割過程同步跟蹤顯示功能;還有漢字顯示、人機對話、參數化編程功能。



這種機械設備不僅可用作火焰切割,還可加掛等離子弧噴嘴、電火花切割頭等,因此,適應于各種材料的切割加工。然而,利用這種切割機切割同樣需要移動笨重的筒體,費時費力;如果采用在鋼板上加工接管孔的工藝則方便得多。該機的缺點是價格較貴。



4結語壓力容器的接管與筒體的焊縫是D類焊縫。



對于這類焊縫的質量,通常的檢驗方法是磁粉或滲透探傷。焊縫內部的焊接缺陷根本無法發現。有時根本不作檢驗。因此這類焊縫常常是容器事故的根源。重視D類焊縫,在制造過程中保證D類焊縫的焊接質量對提高壓力容器的安全性具有一定的現實意義。由上述分析可知,用本文提出的工藝能不僅確保D類焊縫的質量,而且還能提高生產效率。

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