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1、第20卷第5期湖北工业大学学报2005年10月Vol.20No.5JournalofHubeiUniversityofTechnologyOct.2005==================================================[文章编号]1003-4684(2005)10-0019-03大型球形容器的焊接变形控制周金枝,朱若燕,熊健民(湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉430068)[摘要]以某一工厂所生产的3000m3的大型球形压力容器作为试验基础,说明在大型球形容器球壳板预制过程中,应研
2、制专门焊接反变形胎具,来控制球壳板预制过程中人孔、接管、上支柱焊接时发生的焊接变形.该方法可满足工程要求,并取得了良好的效果,具有广泛的实用性.[关键词]压力容器;球壳板;焊接工艺;焊接变形的控制[中图分类号]TG404[文献标识码]:A大型球形容器制造过程是首先在制造厂预制成1.1设计方面的措施球壳板,然后运到现场进行安装,而球壳板预制的难焊接尺寸直接关系到焊接工作量和焊接变形的点在于人孔、接管、上支柱焊接防变形与错缝等问大小,焊接尺寸大,不仅增大了焊接工作量,而且也题.而产生焊接变形的根本原因是焊接热场的不均引起了
3、更大的焊接变形,因此在保证压力容器安全匀性.焊接时,高温区产生了压缩塑性变形,焊后该工作条件下,应适量减少焊缝尺寸.过去由于设计人部位的收缩又受到其他部位的限制,因而产生了焊员对焊接了解不够,存在着一种加大焊缝尺寸的错[3]接残余应力和变形.焊接是压力容器制造过程中的误想法,从而加剧了焊接变形.图1为球型压力容一个重要环节,控制和消除焊接产生的变形在压力器示意图,图2为球壳板焊缝接头及接管与球壳板容器制造过程中是非常重要的,工程上通常是制作的连接.专业胎具,通过油压机二次矫正.但由于焊接残余应力的存在,进行油压机矫正时
4、可能形成压裂纹,为了避免在球壳板预制过程出现该问题,可以从确定配合尺寸这一关键环节着手,通过大量的工艺研究与试验,制作专门焊接反变形胎具,来解决此问题.1预防焊接变形的措施焊接是压力容器制造的主要工序,构成压力容器的主体部分的简体、封头、接管、补强板等受压元件都是通过焊接成为压力容器这一整体的.压力容器的焊接都是采用局部加热方式,不可避免地会产生内应力和变形.不但可以引起裂纹等工艺缺陷,而且在一定的条件下会影响结构的强度、刚度和受压稳定性.况且压力容器在许多焊接接头处,存在应力集中,这就使焊接接头处的焊接应力和变形的影
5、响更突出,所以控制焊接产生的变形和错位在压力容[1-2]器制造过程中是非常重要的.[收稿日期]2005-05-10[作者简介]周金枝(1964-),女,湖北武汉人,湖北工业大学副教授,工学博士,研究方向:工程结构计算及计算机仿真.20湖北工业大学学报2005年第5期1.2焊接工艺要求1.3焊接方法根据压力容器和大型部件的焊接条件和焊接1.3.1赤道带与上支柱的焊接采用点焊与正量,预先分析焊接将要产生的变形大小和形态,有针式焊接同工艺进行,从顶盖开始,左右对称,点焊间对性地制定控制措施.隔100mm,点焊100mm长.计
6、算高度:1)应先组装联结成整体后再进行焊接,焊接应180H=R((1-cosα)+cosN).对称进行,并要遵守规定的焊接顺序.1802)对多焊道的大型部件,如瓜瓣式组合封头和A=H-4((1-cosα1)+cosα1(1-cos)).n由瓣片组合的壳体过渡段,除执行上述要求外,还应式中:α、α为赤道带分带角,R为赤道带内径.1在施焊场地设口形固定卡具.1.3.2人孔、接管与上、下极中板组焊a)极中3)下料时尺寸要适当放出焊接收缩量,以避免板固定在已经校正标高在同一水平面上的平台上;出现焊后壳体缩短现象.b)极中板画线
7、(在人孔凸缘开孔).周边100mm内4)采取合理的组装顺序和焊接防变形措施,确100gUT,按[B4730-94Ⅱ级合格;c)开坡口:坡口保其制造中不变形.尺寸与人孔凸缘坡口尺寸相同;d)组对、点固,组对1.2.1确定合理的装配间隙装配间隙过大,则间隙为(2h2)mm,点焊牢固.因增加填充金属量与发生收缩变形,而导致焊接错缝;若间隙过小,也会出现焊接错缝,则装配间隙应[4-5]2焊缝间隙对直径收缩量的影响取(1.5～3.0)mm,要求均匀一致.1.2.2采用定位焊及合理的焊接顺序定位焊2.1收缩量的测定可起到刚性固定作
8、用,对防止局部焊接错缝会起到先组焊球罐的下温带、赤道带.按组对间隙为很好的效果.定位点焊间距(200～500)mm,根据(2h2)mm,测得组焊结果见表1.装配情况可适当增加定位焊的位置、数量;装配间隙过大处可先进行定位分段对称退步焊.表1组焊后球罐的下温带、赤道带直径实测mm带板名称组对直径点焊直径外口焊直径焊后直径直径总收缩量
