摘要:壓力容器制造誤差產(chǎn)生在其生產(chǎn)全過(guò)程,與加工工藝、電焊接工藝、安裝方法以及所有設(shè)奮、操作人員素質(zhì)及熟練程度有很大的關(guān)系,必須控制好每道環(huán)節(jié),才能確保制造誤差控制在允許的范圍內(nèi)。
　　關(guān)鍵詢(xún):壓力容器；彎曲加工；劃線切割；安裝；焊接
　　一、壓力容器的形狀
　　表面面積相同而容積最大的容器是球形容器,如果壓力容器既可以制造球形的,也可以制造筒形的時(shí)候,那么制成圓筒形的還是最自然的,同時(shí)又符合于經(jīng)濟(jì)要求。
　　倘若容器不是呈球形或圓筒形,但受到壓力的作用,也有變成球形或圓筒形的傾向。由于容器具有保持原來(lái)形狀的反作用,所以便容器材料中產(chǎn)生各種各樣的應(yīng)力(見(jiàn)圖1)

                                           
　　設(shè)計(jì)的球形或因筒形壓力容器,由于制造時(shí)不能完全符合設(shè)計(jì)要求,以致產(chǎn)生局部或全部形陽(yáng)規(guī)則時(shí),也有上述情況。
　　圖2所示，是由于焊接產(chǎn)生的角變形或不規(guī)則的形狀,由于有形成球面的傾向,所以產(chǎn)生的總應(yīng)力較設(shè)計(jì)應(yīng)力大，安全系數(shù)因此而降低，所以當(dāng)然要對(duì)此規(guī)定一個(gè)限度。
　　二、彎曲加工
　　壓力容器最重要的結(jié)始工序就是變曲加工,平鋼板由于塑性變形形成球面或因筒面,因而使板材的中心部分變薄,四周有變厚的傾向。當(dāng)曲率半徑小的情況下,對(duì)于這個(gè)問(wèn)題要更加注意。
　　一般在板材進(jìn)行彎曲加工時(shí)，情況如圖3所示：最初，應(yīng)力是在其彈性范圍以?xún)?nèi)，其應(yīng)力分布情況如（a）所示；再進(jìn)一步彎曲時(shí)，應(yīng)力進(jìn)入塑性區(qū)，其分布情況如圖（b）所示,當(dāng)彎曲停止時(shí),便留下一部分永久變形，殘余應(yīng)力便分布在圖(b)中SS線兩側(cè)，如圖(c)所示,SS線與垂線rr所夾角度就是所謂的回彈關(guān)系,屈服點(diǎn)低的鋼材其回彈量小,屈服點(diǎn)高的鋼材其回彈量大，當(dāng)屈服點(diǎn)高的鋼材進(jìn)行彎曲加工時(shí),須加大壓力壓制,采用這種強(qiáng)力壓制時(shí),為了不使局部產(chǎn)生變形,防止鋼板厚度減薄，必須要一遍又一遍的壓制，以便于整形，屈服點(diǎn)低的鋼材，整形就比較簡(jiǎn)單。這項(xiàng)工作的操作，與熟練程度有很大的關(guān)系，若根據(jù)曲率半徑及鋼板厚度來(lái)看，認(rèn)為不能進(jìn)行冷壓加工時(shí)那就要首先制成上下兩塊曲模胎具，將鋼板加熱，以降低其屈服點(diǎn)，然后再放入曲模胎具中進(jìn)行彎曲,此時(shí),必須十分注意彎曲終了后的冷卻速度，以不使材質(zhì)產(chǎn)生惡化。

                                                    
　　彎曲加工完了后，要測(cè)量彎曲的誤差。不論用什么的方法都不可能期待其精確度為±0，所以究竟采用多大的允許誤差就成了質(zhì)量管理上的問(wèn)題。一般應(yīng)根據(jù)焊接制品的使用情況、直徑大小分別加以制定。圖4所示，根據(jù)樣板計(jì)算，最好在0/1000～1/2000之間。
　　三、劃線切割
　　圓筒形容器的筒壁是單純曲面加工，可以先在鋼板上劃線，經(jīng)過(guò)切割下料，開(kāi)坡口，然后進(jìn)行彎曲加工，但球形容器及容器封頭的的曲面不能展開(kāi)，經(jīng)過(guò)彎曲加工，然后再進(jìn)行劃線、切割。
　　根據(jù)設(shè)計(jì)、計(jì)算或圖紙制成撓性樣板(這種樣板多數(shù)都是用薄鐵皮做成的)，然后一塊一塊的進(jìn)行劃線。根據(jù)生產(chǎn)數(shù)量大小，也可以采用數(shù)控切斷。
　　切斷時(shí)，由于鋼板是呈曲線狀態(tài)，倘若使用自動(dòng)切割器，必須要設(shè)法使切割器經(jīng)常與切割線保持平行狀態(tài)，各工場(chǎng)各自創(chuàng)造了各種可以調(diào)整傾斜度的臺(tái)架。

                                                  
　　采用氣割切斷時(shí)，必須里注意切口處的收縮會(huì)使曲率半徑有減小的傾向。因此在切割之前最好將曲率半徑略放大如圖4(a)所示。切斷以后用樣板再進(jìn)行檢查，倘若曲率半徑已超過(guò)了允許限度，必須進(jìn)行修正。
　　一般都在切割的同時(shí)按照規(guī)定的坡口形式進(jìn)行坡口加工，必須注意：坡口的角度，鈍邊的厚度都必須在圖5所示的允許誤差之內(nèi)。
　　根據(jù)正確的劃線進(jìn)行切斷時(shí)，在切割以后還要重新核對(duì)尺寸，測(cè)量各邊的長(zhǎng)度及對(duì)角線的長(zhǎng)度，計(jì)算尺寸的誤差必須要在允許范圍之內(nèi)(參閱圖6)
　　四、安裝
　　圓筒部分的安裝，就是將筒節(jié)組裝成一個(gè)圓筒，鋼板卷成圓筒節(jié)后，可以馬上點(diǎn)焊定位，所以比較容易。但是在組裝成圓筒時(shí)，注意圖筒節(jié)的兩端必須平行，不要形成象圖7那樣筒節(jié)與筒節(jié)組裝完畢以后，就將筒節(jié)與封頭進(jìn)行組裝。在組裝之前，必須要核對(duì)圓周及橢圓度。倘若因筒與封頭的精確度都很好，安裝就不成問(wèn)題。倘若兩者都些問(wèn)題，那就必須十分注意。

                                        
　　倘若兩者圓周長(zhǎng)度誤差不同，但坡口的錯(cuò)卻在允許范圍之內(nèi)，按照?qǐng)D8(a)的方式按等分分布裝配比較好。當(dāng)兩者圓周長(zhǎng)度相同，倘若不精心裝配，那就會(huì)形成圖(b)的那種形式，形成復(fù)雜的應(yīng)力。當(dāng)圓周長(zhǎng)度相異時(shí)，倘若不加注意，而是按順序進(jìn)行點(diǎn)焊，則成為圖(c)所示的樣子，這樣的坡口錯(cuò)位就會(huì)超出允許范圍，必須要加以注意。當(dāng)封頭是下料成形為瓜瓣然后組裝成形的，主要的注意事項(xiàng)己如前所述，要求各部件形正確施工時(shí)，要逐項(xiàng)按順序進(jìn)行，放心大膽地逐項(xiàng)進(jìn)行正確的施工。
　　五、焊接
　　在設(shè)計(jì)時(shí)，其重點(diǎn)就是考慮由焊接所產(chǎn)生的變形。
　　1、焊接橫收縮
　　所謂橫向收縮是指與焊縫成直角的收縮，這種收縮最容易測(cè)定，以前有過(guò)各種各樣的研究。受橫向收縮影響最大的就是焊入量與坡口鈍邊間隙。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮要使坡口的形狀能以容納最少的焊入量，鈍邊的厚度及間距要考慮型結(jié)產(chǎn)除焊根的范圍以?xún)?nèi)。施工時(shí)，必須按規(guī)定的坡口形狀，預(yù)定收縮量，從而使容器焊接收縮后的殘余變形仍然能得到正確形狀的容器(參照?qǐng)D9)。
　　2、焊接從收縮
　　縱向收縮是指焊縫方向的收縮，厚的平鋼板所產(chǎn)生的這樣的收縮，其收縮量不論大小都不會(huì)成為問(wèn)題。但是，曲面則不然，這種收縮會(huì)產(chǎn)生細(xì)腰現(xiàn)象，所以必須要加以注意。
　　這種變形造成沿焊縫方向產(chǎn)生的殘余應(yīng)力接近于屈服點(diǎn)。當(dāng)水壓試驗(yàn)時(shí)，由于水壓試驗(yàn)產(chǎn)生拉伸作用，但拉伸后，仍然有一部分永久變形殘留下來(lái)(也就是說(shuō)拉伸以后原形不變地保留下來(lái))。因此，就必須考慮焊縫還要另再進(jìn)行拉伸處理，從而經(jīng)過(guò)較為徹底的整形。
　　3、角變形
　　鋼板兩側(cè)由于焊接收縮不均衡而產(chǎn)生角變形。由于這種變形，造成封頭(分片組裝)表面呈菊花形的外觀，除了外觀不好看以外，對(duì)于容器的強(qiáng)度也極為不利。
　　如果設(shè)想，在鋼板進(jìn)行對(duì)焊時(shí)外部和里面的焊入量相等，那么角變形就會(huì)小。但是，實(shí)際操作上先焊與后焊的效果有很大的差異。

                                                            
　　圖10（a）所示是內(nèi)、外交叉焊接的順序。(b)是采用電渣焊從里面一直焊到表面，焊接時(shí)間不考慮角變形問(wèn)題。（c）是先在表面焊接，然后在背面開(kāi)槽，再進(jìn)行背面的焊接，表面與背面的坡口形狀要仔細(xì)加以考慮。（d）是表面與里面的坡口深度相同。(e)是開(kāi)槽的深度的一半。這樣，這樣，雖然里面焊接比較方便，但是里面一側(cè)會(huì)產(chǎn)生彎曲，對(duì)比必領(lǐng)要加以注意。
　　一般對(duì)于開(kāi)坡口的要求如圖11所示，表面坡口角度a，在能以焊根之中的條件下愈窄愈好，最好在45～50度，考慮到切割誤差以及安裝誤差，一般規(guī)定50～60度，當(dāng)鋼板厚度較大時(shí)，規(guī)定坡口呈U形。背面的坡口的角度B的大小，要便于背面鏟根，一般規(guī)定90度左右，坡口的深度a、b要根據(jù)e而定。先確定e的深度，一般規(guī)定a、b、各項(xiàng)e的頂點(diǎn)0.4左右。鈍邊的厚度為c，要根據(jù)焊接穿透力并考慮到容易安裝，多數(shù)規(guī)定為2～3毫米。據(jù)以上各點(diǎn)選定坡口形狀時(shí)，既要考慮到不致于造成坡口加工錯(cuò)誤，又要考慮提高坡口加工質(zhì)量，所以要使坡口的種類(lèi)盡量少，形式簡(jiǎn)單，根據(jù)工場(chǎng)的實(shí)際工作方法選定。
　　4當(dāng)厚度較大的鋼板焊入量大時(shí)，須要進(jìn)行退火處理，但在退火時(shí)要加以十分注意，防止產(chǎn)生變形。
　　參考文獻(xiàn)：1、《鋼制壓力容器規(guī)范》
　　2、《焊接手冊(cè)》