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        上升下降管的制造與檢驗

        2015-11-16 06:06:00楊吉梅
        金屬加工(熱加工) 2015年3期
        關鍵詞:工藝測量檢測

        楊吉梅

        1. 上升下降管設計參數(shù)及總體布置

        上升下降管設計參數(shù)如表1 所示。 根據(jù)設計參數(shù)選用鋼管材質為ASMEA106B,上升管成品規(guī)格是φ273mm×20.62mm,下降管成品規(guī)格是φ219mm×18.26mm。參照DL/T515標準,彎管前直管厚度≥1.25 Sm(Sm為管系中直管段最小壁厚),同時根據(jù)制造經(jīng)驗選擇φ273mm×26mm和φ219.1mm×22mm鋼管原材料進行彎制。

        由上升下降管總體布置(見圖1)可看出,上升管和下降管各有4支,且是經(jīng)過三維彎曲??紤]到運輸和現(xiàn)場安裝方便,經(jīng)設計確認,每支上升管分成兩段,每支下降管分4段。

        2. 原材料審查

        按圖樣和技術協(xié)議要求鋼管應為ASMEA106B材料,根據(jù)經(jīng)驗及ASTM A106B與ASME A106B兩種材料要求相同,上升管選擇用ASTM A106B,下降管材料為ASME A106B,鋼管材料變更經(jīng)設計人員確認,原材料供貨廠商日本住友金屬和日本JFE。

        材料要求:按照《技術協(xié)議》的要求,此批鋼管原材料需要正火供貨,原材料按爐批號進行化學成分(驗收標準見表2)和力學性能(抗拉強度Rm≥415MPa,屈服強度ReL≥240MPa,伸長率A≥12%)、橫向拉伸、壓扁復驗,以上復驗均按ASME A106B驗收,逐件進行超聲波檢測按JB/T4730.3Ⅱ級合格。

        圖1 上升下降管總體布置

        表1 上升下降管設計參數(shù)

        表2 ASME A106B化學成分驗收標準(質量分數(shù)) (%)

        3. 彎管工藝評定

        彎管推制采用中頻感應加熱,水冷卻,大推補償彎制成形工藝。嚴格控制彎管速度及溫度,A106B下臨界溫度Tc近似725℃,按DL/T515標準要求,669℃≤彎制溫度≤1000℃,本項目控制彎制溫度850~950℃,以確保組織穩(wěn)定性。

        按DL/T515要求,碳鋼彎曲半徑≥2.5管外徑(R≥2.5OD,OD表示鋼管外徑),219×2.5 =547.5(mm),彎曲半徑為600mm,273×2.5=682.5(mm),彎曲半徑為700(mm),符合標準要求。按DL/T515標準,彎曲角度均θ≤100°,本項目最大彎曲角度88.3?,符合標準對最大彎曲角度θ的要求。

        根據(jù)DL / T515 標準,制定彎管工藝評定, 此用φ 219mm×22mm工藝評定為例,彎曲角度設為80°,彎曲溫度850~950℃。對制作工藝評定用試樣的外觀、尺寸(待彎曲部位起彎點、1/4、1/2、3/4、終彎點厚度)、硬度進行檢查并記錄,待彎制后對此五個截面同一位置再進行一次測量并記錄對比。

        按DL/T515標準要求對于厚度≥19mm,彎制溫度低于900℃彎制后需要進行回火熱處理,本項目制定680℃,保溫60mi n回火熱處理。評定試樣進行以下檢驗和檢測:受拉中心線兩側各45°范圍內(nèi)進行100% MT,按JB/T4730.3Ⅱ級合格。晶間裂紋、金相分析、室外溫拉伸、室溫沖擊、350℃非比例高度拉伸≥177MPa(按國內(nèi)GB/T5310標準相當?shù)牟馁|20G在300℃非比例伸長≥177MPa),以上試樣取樣位置按DL/T515附錄D中表D2要求。

        減薄率的要求:按DL/T515要求,OD/S(S表示鋼管厚度)≤2 0,且R/O D≤3.0時減薄率≤14%,JB/T1611, R/OD≤3.0時減薄率≤1 5%,此項目確定最終減薄率≤1 5%,最小厚度18.26mm。

        4. 彎制及檢驗

        (1)彎管前準備 三維空間角計算:根據(jù)圖樣提供的水平和垂直角度計算出空間彎曲角度,因彎管機一次成形,因只能單向彎曲,在彎制工藝制訂時,即要按鋼管方位標識出起弧位置和方位,在彎制同一根鋼管下一個彎曲部位時,即可保證彎曲方位的正確性和準確性。

        (2)彎管工藝 編制準確彎管工藝指導操作工人現(xiàn)場彎制,彎制順序:在鋼管上標識方位、彎曲部位,確定受拉側,測量受拉部位起彎、1/4、1/2、3/4、終彎處厚度,推制測量彎曲部位溫度和速度,停彎,繼續(xù)對中頻環(huán)部位人工水冷,直至在將中頻環(huán)撤離彎管(必要時可用鐵絲彎曲成彎管的小樣,讓操作人員有感性認識)。

        (3)標記 在鋼管上標記出4個方位角,每根鋼管存在兩處及以上彎曲部位,因此在待彎前確定方位顯得非常重要。在待彎管部位測厚,將最厚部位放在受拉側,此處做好待測點的標記,以便彎曲后測厚位置與彎曲前測厚位置相同來計算減薄率。

        (4)試彎 取相同規(guī)格鋼管進行最大彎曲角度88.3°試彎,以確定彎管機穩(wěn)定性,同時測量尺寸,計算減薄率和外觀檢查,在推制時設定兩個相對固定的測溫點,受拉側和中性側的溫度,同時監(jiān)控推制速度,確保組織穩(wěn)定。在彎管推制過程中,調整中頻加熱器的功率,時刻監(jiān)督推制溫度及速度。

        彎管后檢驗、檢測及檢查:在彎管推制后,操作工人停止中頻加熱環(huán)開關,水冷開關同時自動關掉,中頻加熱環(huán)的余熱會在終彎處因產(chǎn)生表面藍色現(xiàn)象,對于表面發(fā)藍部位取樣進行力學性能及金相分析,此發(fā)藍部位力學性能及金相驗證(見圖2):取樣分析金相組織鐵素體+珠光體,組織分布均勻,未見裂紋,見金相圖片。在彎制后水冷卻管關閉時,用人工噴水繼續(xù)冷卻。

        (5)彎管尺寸檢查 因彎管彎制后彎曲角度會有回彈,因此在彎制時即考慮回彈,根據(jù)制造廠對設備及管件材料規(guī)格彎制的經(jīng)驗,可適當調整彎曲角。

        (6)尺寸檢查 在原來定位標記的起彎、1/4、1/2、3/4、終彎處測量厚度,計算減薄率,若減薄率大于15%則報廢,經(jīng)測量減薄率最大處發(fā)生在面彎1/2處,因此做好標記可確保成彎前后測量位置一致,減薄率計算正確。

        圖2 終彎發(fā)藍處金相組織

        (7)檢驗及校形 上升下降管的尺寸首先是按標記的方位進行定位,找到定位的背彎中心線,用樣板尺測量,樣板尺需要用剛性材料,不易變形及損壞,經(jīng)測量回彈角度均在0.5?~0.7?,通過熱校形,在熱校形時溫度控制在800~900℃,熱校形的校力需要緩慢漸進力。不可局部強力校形,否則會在背弧終彎處產(chǎn)生凸起,引起波浪率(見圖3、圖4)。

        樣板尺彎曲半徑計算;以上升管φ273mm×26mm為例,圖樣中標識彎曲半徑R700mm是彎曲中心至彎管中心線的距離。背弧樣板尺半徑為700-136.5=563.5(mm),面弧樣板的半徑為700+136.5=836.5(mm)。

        (8)三維角度檢驗 將彎管放置在一個平面內(nèi),按立體幾何尺寸計算出彎管直管段投射到平面內(nèi)的距離,測量實際尺寸與計算尺寸的偏差,反算彎曲角度偏差,將彎曲角度偏差控制在±5°。

        5. 熱處理及無損檢測

        檢查合格彎管進行68 0℃保溫60mi n回火熱處理,熱處理后對彎曲處受拉部位和中性側各取3~5點,每點取至少5個讀數(shù)平均數(shù)作為該點硬度,測量硬度值≤197HBW。熱處理后打磨露出金屬光澤后,彎曲部位及近彎段外表面進行100%磁粉檢測JB/T4730.4Ⅰ級合格;100%超聲檢測,按JB/T4730.3Ⅰ級合格。

        熱處理及無損檢測合格的彎管,按圖樣和《技術協(xié)議》要求進行了19MPa水壓試驗,保壓30mi n,然后降壓至12.1MPa保壓30mi n,保壓過程無滲漏。若無特別要求,參照GB/T9948可選取用超聲波檢測代替水壓試驗,超聲波檢測對比試樣刻槽深度為鋼管公稱厚度的12.5%。

        圖3 預校形

        圖4 局部加熱強力校形形成波浪

        6. 油漆包裝

        油漆干燥后用三防布整齊包裝,管頭套橡膠管帽,將上升下降管入架裝箱,因上升下降管不規(guī)則性,裝箱時各每根管均有固定限位,計算起吊重量,在裝箱架兩端焊接兩個吊耳,廠內(nèi)試吊,確定可水平安全吊運后,裝車發(fā)運。

        7. 結語

        上升下降管彎制工藝是彎制基礎,在熱管過程中控制彎制溫度和速度,按工藝執(zhí)行,同時考慮彈性收縮,在終彎時繼續(xù)冷卻保持金屬組織,熱校形時按校形工藝控制溫度并及時冷卻,保持金屬組織。彎管盡量做到一次成形,在校形時可能會影響彎管角度和引起金屬組織變化。

        [1] 郭延軍,張洪祥,柳智明, 等. DL/T515-2004電站彎管[S],中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會,2004.

        [2] 鍋爐專業(yè)標準修訂組J B/T1611-1993鍋爐管子制造技術條件[S].中華人民共和國機械工業(yè)部,1993.

        [3] 李奇,鄭海濤,晏如等.GB/T5310-2008高壓鍋爐用無縫鋼管[S].國家質檢總局國家標準化委員會,2008.

        [4] ASME 鍋爐及壓力容器標準委員會材料分會.ASMESA106B-2007高溫用碳鋼無縫公稱管[S].2007.

        [5] 樸志民,張會軒,GB/T9948-2006 石油裂化用無縫鋼管[S].2006.

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