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        鈦制精餾塔制造過程中塔體直線度的控制

        2014-03-22 17:52:22曾紅
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年10期
        關(guān)鍵詞:研究分析

        摘 要:本文從鈦制大型塔器的特殊要求,依據(jù)鈦材特性,在生產(chǎn)加工過程中考慮了影響其直線度的各因素,并采取了相應(yīng)措施,為此類設(shè)備的制造積累了可供借鑒的方法和經(jīng)驗(yàn)。

        關(guān)鍵詞:鈦塔體;直線度控制;研究分析

        前言

        塔器屬于高聳結(jié)構(gòu),直線度的控制可最大限度地減小彎曲應(yīng)力,是塔器安全運(yùn)行的必要條件,也是產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。生產(chǎn)制作過程中分析發(fā)現(xiàn)各筒節(jié)尺寸、圓度、對(duì)接環(huán)縫的質(zhì)量、間隙是影響直線度的主要因素。

        1 鈦制精餾塔結(jié)構(gòu)及特性

        鈦制精餾塔由鋼裙座、鈦裙座、鈦封頭、鈦筒體及接口、內(nèi)件構(gòu)成,全長(zhǎng)21.05m,內(nèi)徑2.6m。鈦塔體(包括鈦裙座、鈦封頭、鈦筒體)總長(zhǎng)為19m,由三種不同板厚(δ=10mm, δ=8mm, δ=6mm)組成,中間無法連接。受設(shè)施、廠房限制,不能采用直線度較易保證的立裝,只可臥裝,制作較為困難。鈦制容器在同容積容器中具有筒壁較薄、彈性、撓性較大,焊縫塑性差的特點(diǎn),這些都是鈦制精餾塔生產(chǎn)過程中的技術(shù)難點(diǎn)。

        2 鈦制精餾塔塔體直線度控制

        2.1 筒節(jié)尺寸控制

        由于塔體板厚較薄,易橢圓,不易組對(duì),加工過程中最大限度地減少焊縫,不但可以使塔體直線度較易保證,還能使開孔避開焊縫,極大地降低了開孔及其焊接變形對(duì)直線度的影響,因此不用寬度為1.0m的常規(guī)鈦板,采用定尺寬鈦板,最上端筒節(jié)下料預(yù)留長(zhǎng)度,根據(jù)圖紙及開孔情況布料情況如圖1(兩縱縫之間的距離大于300mm)。

        圖1 塔體布料示意圖

        此外由于塔體板厚不同,各筒節(jié)下料應(yīng)待封頭沖壓后,實(shí)測(cè)計(jì)算出封頭直徑,各筒節(jié)按中徑尺寸配下。采用實(shí)樣法直接在板料上1:1劃線,用效驗(yàn)過的同一把直尺、卷尺多次測(cè)量后確定。在板料可去除部分打樣沖眼,劃線深度不大于0.1mm。。各筒節(jié)四邊拼接坡口不可手工打磨后修型,使用龍門刨找正后刨邊成型。每塊板料板盡量為矩型,其對(duì)角線差≤2mm,從源頭上控制塔體直線度。

        2.2 各筒節(jié)園度控制

        鈦板卷筒為冷態(tài)彎曲,使用的對(duì)軸式三輥卷板機(jī)主要缺點(diǎn)是板料兩端有較長(zhǎng)一段直邊,鈦材焊縫的塑性比鋼材低,校圓量不能太大,要求焊接前對(duì)接面基本達(dá)到成品圓弧形狀。經(jīng)多次試驗(yàn),用已彎至成品圓弧尺寸的墊板對(duì)板料兩端先進(jìn)行預(yù)彎,墊板厚度為板料的兩倍,有效地減少了直邊長(zhǎng)度,對(duì)接邊圓弧基本達(dá)到要求。

        卷筒時(shí),需采用少壓多滾的原則,逐次調(diào)整上滾的壓下量,不可過量。以免過彎而形成搭接;隨時(shí)校正圓弧母線與端邊平行,端口軸向錯(cuò)位≤1~2mm。由于鈦板較薄,彈性大,卷筒時(shí)常出現(xiàn)翻邊及鼓肚現(xiàn)象。用一塊同寬度的鐵皮隨卷使筒節(jié)各部分受力均勻,可以很好地解決這一問題。

        筒節(jié)由于自重而變形,內(nèi)部用十字撐撐圓,兩端用L型固定卡固定,中部用T字型調(diào)整卡調(diào)整好對(duì)口錯(cuò)邊量、間隙后點(diǎn)焊,如圖2所示。b根據(jù)板厚定,δ10mm為5mm; δ8mm,為4mm; δ6mm,為3mm,為使筒節(jié)的圓度更加理想,筒節(jié)焊后還要校型。為防止校型過程中焊縫出現(xiàn)裂紋,最后二遍封焊待校型后進(jìn)行。

        2.3 焊縫質(zhì)量控制

        塔體鈦焊縫采用手工鎢極氬弧焊,焊接電流為140-160A,電壓24-28V,99.99%純氬正反兩面保護(hù)。為達(dá)到最小焊接變形,使用TA2的?準(zhǔn)3mm焊絲,少量多道次焊接。板厚10mm,外面焊5遍,8mm四遍,6mm三遍,筒內(nèi)都熔一遍。焊縫按JB/T4730-2005《壓力容器無損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)100%射線探傷,Ⅱ級(jí)合格。焊接后測(cè)量發(fā)現(xiàn)有卡具固定的焊縫收縮量比沒有卡具保護(hù)的減小約40%-70%,但由于鈦材具有一定的延性,可塑性變形,因此卡具固定產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力并不影響產(chǎn)品的強(qiáng)度。焊接時(shí),在一些需要的部位點(diǎn)焊加固拉筋,其材料與筒節(jié)相同。

        鈦材首遍焊縫引起的變形最大,后幾遍的變形方向與其一致。焊完第一遍后,里面先熔焊,再焊第二遍,最大限度地減小焊接變形。環(huán)縫對(duì)接時(shí)將兩個(gè)筒節(jié)沿外周均勻地至少分8等分,點(diǎn)焊等份點(diǎn),再根據(jù)錯(cuò)邊情況在等份點(diǎn)之間增加點(diǎn)焊點(diǎn)。使周長(zhǎng)較長(zhǎng)筒節(jié)的長(zhǎng)出部分可沿圓周均勻分布,不集中在一起。制作相應(yīng)的卡具保證對(duì)口錯(cuò)變量、棱角度及間隙。如圖3所示。

        環(huán)縫 字型調(diào)整卡 筒體環(huán)縫組對(duì)示意圖

        圖3

        2.4 環(huán)焊縫對(duì)接間隙控制。

        環(huán)焊縫對(duì)接在托輥上,水平儀測(cè)平后進(jìn)行。鈦材焊縫的橫向收縮量隨焊縫寬度的增加而增加。對(duì)接筒節(jié)四等分點(diǎn)長(zhǎng)度基本一致的情況下,第一遍焊接從間隙最小處開始。環(huán)縫每焊完一遍,都需根據(jù)再次測(cè)量的結(jié)果確定下一遍焊接的起焊點(diǎn)。

        塔體四等分點(diǎn)長(zhǎng)、短處若相差3mm以上,從長(zhǎng)處開始焊,根據(jù)情況可在其他部位焊兩遍后再焊最短處,以使長(zhǎng)處收縮,短處間隙的收縮受到牽制測(cè)量四點(diǎn)長(zhǎng)度始終用筒體的一個(gè)端面為基準(zhǔn),當(dāng)這個(gè)端面無法再用時(shí),從該端面向筒體內(nèi)部引線,以保證測(cè)量基準(zhǔn)不變。按國標(biāo)要求方法測(cè)量直線度,測(cè)量點(diǎn)離縱焊縫的距離不小于100mm,因筒體厚度不同,計(jì)算直線度需減去厚度差。經(jīng)過檢查直線度完全達(dá)到要求。

        3 結(jié)束語

        3.1下料時(shí),保證每塊板料都是矩形,是筒體直線度能得到保證的理論基礎(chǔ)。

        3.2利用工裝夾具,采取必要的措施,嚴(yán)格控制各筒節(jié)橢圓度為筒體直線度的保證奠定了基礎(chǔ)。

        3.3合理的焊接工藝,控制好環(huán)焊縫間隙,使塔體直線度要求圓滿實(shí)現(xiàn)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]GB150-1998.鋼制壓力容器[S].

        [2]JB/T4745-2002.鈦制焊接容器[S].

        [3]鄭品森.化工機(jī)械制造工藝[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1978.

        作者簡(jiǎn)介:曾紅(1968,10-),女,高級(jí)工程師,從事壓力容器及非標(biāo)設(shè)備的制造、零部件加工。

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