-35℃冷冻水罐的制造工艺

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- 35 cC冷冻水罐是某氯碱化工项目的冷却用关键设备。该设备介质主要为冷却水。罐体材料为16MnDR，由于罐体直径较大且壁薄，因此罐的整体制造难度大。南宁广发重工集团压力容器分公司为完成该项目设备的整体制造，严把品质关，从材料的采购到设备的制造，均严格按设计院提供的施工图纸和技术协议进行，最后圆满完成冷冻水罐的制造，设备完全达到设计要计，本文就该设备的关键技术和制造工艺作简单介绍。

1 设备技术特性及结构特点该冷冻水罐的技术特性如表 1所示，其外形结构如图 1所示。

表 1 -35℃冷冻水罐的技术特性设计压力 设计温度 金麓积 液压试验 罐体尺寸 焊接接头 容器 项目 (n蚰) 系数 类 0(MPa) (℃) 力参数 常压 -柏℃ 6 I17.8 满液 4，5 000×6693 0.9 常压图 1 罐体外形结构该罐内径为 5 000 mln，壁厚为8 mnl，总高度为6 693 mm，主要受压原件材料为 16MnDR。整罐总重约为 10.205 T，充满水后总重为 128.065 T。

2 制造难点分析由于该设备直径较大且壁薄，自重产生的变形很大，所以在卷板、组对工序等必须控制椭圆度。为防止焊接接管产生的局部圆度超标，在罐体组对前、对罐体简节进行支撑后组对，焊后进行接管的开孔处理和焊接；低温钢为焊接工艺有-定的难度，并在水压试验时，要有完整可靠的水压试验方案。

2.1材料需求- 35℃冷冻水罐的筒体、上封头、底板的材料为16MnDR，钢板供货状态为正火加回火处理细化晶粒，均化组织而获得良好的低温韧性。因此，可按表2钢板理化技术条件进行钢板采购。

表 2 钢板采购技术条件化学 化学元素 C(%) Mn(%) P(%) S(%) Si(%)成分 成分分析 《0.20 1.20-1.60 《0.035 《 0.035 0.20-0.60抗拉强度 屈服强度0 伸长率81% 冷弯实验 冲击吸收功率J(kg·m)不小于力学 性能 MPa(kgf/mm2) MPa(kgf/mm2) ≥21.0 d，la 180。 l0×10x 55 5×10X 55493-617(50-63) 3312(32.0) 28 合格 21(2.1) 14(1.4)2.2制造工艺措施2.2.1焊接工艺拟定(1)焊接坡口型式的选择：为保证焊缝低温冲击的性能，尽量避免采用单层焊和单道焊，以免对焊缝造成的不良影响，在坡口的选择中，尽量加大坡口的角度，这样更有利于实现焊缝的多层多道焊接，改善其韧性，保证焊缝品质。坡口型式如图2所示。

-～、：/N ，A /图 2 坡口形式(2)焊接参数的选择焊接参数的选择如表3所示。

表3 焊条牌号及焊接工艺参数焊条牌号 焊条直径 焊接电源 烘干温度℃ 保温时间 焊接电压(v) 焊接电流(A)tp3.2 直流反接 350℃～40O℃ 1小时以上 45 lQ5-110J506HR直流反接 350℃～4OO℃ 1小时以上 45 125-l30收稿日期：2013-03-13作者简介：黄景星(197O-)，男，广西南宁人，工程师，研究方向：压力容器制造。

107Equipment Manufacturing Technology No.6，20132.2.2 1 6MnDR钢板及焊条的工艺评定为了确保获得良好焊接头的力学性能，特别是在低温下的冲击韧性，在生产前必须进行焊接工艺评定。

(1)焊材的选择：在满足产品技术要求及相关标准的前提下，选择低温焊材的原则是：焊缝金属的性能应高于或等于相应母材料的标准规定，特别是焊缝的低温冲击性能不低于母材料规定的最低使用温度条件下的规定值，这样就能够保证在产品制造过程中，具有足够的韧性余量，满足产品的设计要求和使用要求，焊条牌号及焊接工艺参数的选择如表3所示。

根据表 3的焊接参数，首先采用多层多道快速焊，焊接 d8 ram，d10 mm两种规格的工艺试板，然后按相关规定进行取样，分别做拉伸、压弯、冲击等力学性能，均达到低温钢板焊缝接头的评定值，证明所选用的焊接参数是满足要求的。

3 冷冻水罐的制造3.1罐体的制造(1)下料当材料到厂后，根据材质证书及GB3531-1996规定并逐张进行超声波检测且应符合JB4730-2005中Ⅱ级规定后 ，方可进行下料、切割。

(2)卷圆弧罐体的下料按筒体中径下料，并根据平时积累的经验考虑-定的焊缝收缩量，对角线之差不大于2.5 mm。由于简体的钢板厚度为 8 mm，而且直径较大，故分二分之-进行刨边和卷制，刨边坡口如图2所示。刨边在本厂 12 mm刨边机上进行机加工，以保证下料的准确性和钢板边的垂直度。在卷板前，需对钢板两端用油压机进行预压头，在卷制时，用吊车吊住已卷好的部分，以减少自重的影响而改变简体的圆度，吊出卷板机后即刻把半圆弧的简体侧立，以防自重作用破坏了圆度。

(3)组圆在两圆或体进行整圆组对时，在较大的工作平台或者在平整的地板上铺设钢板作为平台，首先对接-边纵缝，并用 5 000的样板卡进行检查圆度，然后进行-条纵缝的对接，同样用样板卡进行检查。

(4)加撑组圆后的简节用 75×75 X 8的角钢进行十字加撑，防止吊装或整体卧放时简体发生变形。

3.2封头的制造(1)模具上封头为球形封头，因为尺寸较大而且钢板薄(6 mm)，不容易采购，因此只能由本公司设计模具并进行压制。根据材料规格及整体尺寸，分成 l2等分见108图3示意图，压模分为上下模，考虑到 16MnDR的弹性系数较大，故在模具设计时，要解决在压模时掌握和控制5%的回弹量。在压制过程中，进行分段压制，压制的顺序、排列和移动方向的控制方法如图4所示。

昌图 3 上封头分瓣示意图 图4 球瓣压制顺序和移动方向示意图经过在首块板上的试验，其压制顺序和移动方向如图4所示。在压片过程中，用 1.5 m内控样板检查球片曲率，求出片几何尺寸，坡口检查结果最大率公差为5 mm；弦长方向宽度最大公差2.5 mm；长度公差最大为3mm；对角线长度公差为 3.5 mm。

当球片在压制完成后需进行校形，由于胎具上下球面存在差异，故在压制时会形成局部凹凸面，影响外观美感，因此需进行手工工校形。

中心球片采用整体压制，压制效果较好，符合图纸设计要求。

二二二图5 球冠剖面图(2)封头的组装由于封头系由12等分的瓣状和中心球片组成见图3，因此，根据封头的高度及球冠特点见图5，制作-个圆形支架，以便于封头的组装～制作好的筒体加强角钢圆置于平整的工作台上，并与角钢圆同中心，防止圆形支架在筒体加强角钢圆和圆形支架上组对球瓣，当组装合格后方可进行点焊，将 1 2份球瓣和加强角钢之间点焊成形，最后再装中心球瓣，如图6所示。

-l fi，、 II 搿 l f 0(3O f图 6 上封头组装示意 图3.3焊接工艺16MnDR低温钢的焊接是设备制造中的重点，为了得到合格的焊接街头的力学性能，特别是低温冲击韧性，应注意以下几点：(1)焊材的选择。在满足技术要求及相关标准规定的前提下，选择低温焊材的原则是：焊缝机械性能应高于或等于相应母材标准规定，特别是焊缝的低温冲击性能不低于母材标准规定的最低使用温度条件下的规定值，这样能够保证在产品生产过程中具有足够的韧性。

， (下转第 1 1 0页)Equipment Manufacturing Technology No.6，201 3是：蝶形弹簧在工作压力状态下产生的径向相对位移导致蝶形弹簧局部受力。

2 改造措施在烧结机的检修和更换蝶形弹簧的实践中，找到了-种蝶形弹簧的使用方法，应用证明，该方法克服了蝶形弹簧的径向相对位移和局部受力，结构如图 3所示。

具体做法为：在-对蝶形弹簧之间加-垫片，将- 对蝶形弹簧隔开，蝶形弹簧的锐角作用在垫片的平面上，与垫片平面全部接触，克服了蝶形弹簧失稳、扭曲变形状态，提高了蝶形弹簧的强度。

3 结束语本项目的实施，使莱钢股份炼铁厂烧结机弹性拉压杆使用寿命由原来的 8个月提高到了5年，每年节约烧结机拉压杆、减速机、万向联轴器等的消耗40万以上；降低了烧结机的故障停机率，提高了烧结机的作业率，作业率由93.67%提高到了98.34%，为高炉的稳产高产提供了充足的原料。烧结机拉压杆经过改造后，每年可降低成本 150万元，取得了较好1.拉杆2.螺母3.垫板4.蝶形弹簧5.垫片 的经济效益，同时也大大减轻了职工的劳动强度，取图3 改进后的蝶形弹簧安Sill 得了-定的社会效益。

Buterfly Spring Force Analysis and Elastic Strut-and-tie TransformationLV Ming-xiu ，LI Zhi-qiang(Iron Making plant of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu Branch，Laiwu Shandong 27 1 104，China)Abstract：Analysis of the butterfly spring working state and problems，find out the solution，after improvement，sinteringmachine elastic strut life from 8 months to 5 years。

Key words：butterfly spring；elastic tension rod；flexible transmission上接第 1 O8页)(2)坡口形式的选择。为保证焊缝低温冲击性能，尽量避免由于单层或单道焊对焊缝韧性的不良影响，在坡口形式的选择中，特别是加大坡口角度，尽管焊接工作量加大了，但有利于实现焊缝的多层多道焊，改善韧性，提高力学性能。

(3)焊接过程中的主意事项。根据低温钢的焊接特点，为保证焊接接头组织的韧性，在焊接过程中必须严格控制焊接线能量，在产品施焊过程中，旧能采用小电流快速多层多道焊，降低焊缝间隙中的热输入，控制层间温度以细化晶粒，提高韧性。

3.4无损检测在本产品组焊完毕后，分别对 A、B焊缝进行100%射线检测，以JB/T4730.2-2005中规定的达到Ⅱ级才合格的标准，分别对C、D类焊缝及底板与罐壁之角焊缝进行 1o0%MT检查，合格级别为JB/T47302-2005中 I级。

4 结束语通过上述分析，我们得出：(1)大型薄壁立式罐虽然变形量大，但只要采对得当的措施，变形还可以控制在标准范围的。

(2)在焊接时，必须严格按照焊接工艺施焊，使得焊接接头力学性能满足要求。

该设备在生产完成后，运行了-年时间无任何品质问题的出现，达到了设计的要求。