第七章 彎管部分

1、第第3 3節(jié)節(jié) 管子的彎曲管子的彎曲 基本要求基本要求1.1.掌握管子彎曲時的掌握管子彎曲時的應(yīng)力分析應(yīng)力分析和和變形量變形量計算；計算；2.2.掌握彎管缺陷產(chǎn)生的主要影響因素；掌握彎管缺陷產(chǎn)生的主要影響因素；3.3.熟悉常用彎管的方法；熟悉常用彎管的方法；4.4.了解管件制造的技術(shù)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。了解管件制造的技術(shù)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 第三節(jié)第三節(jié) 管子的彎曲管子的彎曲 3.13.1 管子彎曲應(yīng)力分析和變形量計算管子彎曲應(yīng)力分析和變形量計算3.1.13.1.1應(yīng)力應(yīng)力和變形和變形分析（自由彎曲）分析（自由彎曲） 管子外側(cè)壁管子外側(cè)壁管子在管子在彎矩彎矩M M作用下作用下，軸線外軸線外側(cè)管壁側(cè)管壁

2、受拉應(yīng)力受拉應(yīng)力； 隨著變形率的增大，拉力逐隨著變形率的增大，拉力逐漸增大，管壁可能漸增大，管壁可能減薄減薄、嚴(yán)重嚴(yán)重時可產(chǎn)生微裂紋時可產(chǎn)生微裂紋；管子內(nèi)側(cè)壁管子內(nèi)側(cè)壁 嚴(yán)重時可嚴(yán)重時可使管壁使管壁失穩(wěn)產(chǎn)失穩(wěn)產(chǎn)生內(nèi)折皺生內(nèi)折皺 受壓應(yīng)力受壓應(yīng)力作用，管壁可作用，管壁可能能增厚增厚 管子橫截面變形管子橫截面變形 在在N Nl l與與N N2 2作用下，管子作用下，管子橫截面變形橫截面變形； 自由彎曲時自由彎曲時，變形將近，變形將近似為橢圓形；似為橢圓形；半圓槽內(nèi)彎半圓槽內(nèi)彎曲曲，內(nèi)側(cè)基，內(nèi)側(cè)基本上保持半本上保持半圓形圓形外側(cè)變扁。外側(cè)變扁。 影響影響彎管缺陷產(chǎn)生的主要因素彎管缺陷產(chǎn)生的主要因素

3、a 相對彎曲半徑相對彎曲半徑R/dR/dw w ，它表示彎曲程度。，它表示彎曲程度。 由由：變形率：變形率 d dw w/(2R) /(2R) 100100 管子外徑管子外徑d dw w越大，彎曲半徑越大，彎曲半徑R R越小，越小，內(nèi)、外內(nèi)、外側(cè)的變形率越大側(cè)的變形率越大。b 相對彎曲壁厚相對彎曲壁厚/d/dw w 表示彎曲表示彎曲橫截面橫截面的穩(wěn)定性；的穩(wěn)定性； 壁厚越小，管子直徑越大，壁厚越小，管子直徑越大，彎曲橫截面的彎曲橫截面的穩(wěn)定性越差，越容易失穩(wěn)。穩(wěn)定性越差，越容易失穩(wěn)。 實際生產(chǎn)中控制管子彎曲變形率的主要方實際生產(chǎn)中控制管子彎曲變形率的主要方式式是控制管子的是控制管子的彎曲半徑。

4、彎曲半徑。 彎曲半徑有關(guān)規(guī)定，對一般彎曲半徑有關(guān)規(guī)定，對一般受壓受壓10MPa的管子，如換熱器的管子，如換熱器U U形彎管段的彎曲半徑形彎管段的彎曲半徑RR 2d2dw w；常用換熱器的最小彎曲半徑常用換熱器的最小彎曲半徑Rmin如下表：如下表：3.1.23.1.2 管子變形率的控制管子變形率的控制3 3.2.2彎管方法彎管方法 冷彎和熱彎冷彎和熱彎； 有芯和無芯彎管有芯和無芯彎管； 手工和機(jī)械彎管手工和機(jī)械彎管等多種方法。等多種方法。冷彎和熱彎冷彎和熱彎 主要考慮變形的難易程度及防止缺陷產(chǎn)生主要考慮變形的難易程度及防止缺陷產(chǎn)生，直直徑較大徑較大（dwdw108)108)、厚壁厚壁較大的較大的

5、管等用熱彎。管等用熱彎。有芯和無芯彎管有芯和無芯彎管 主要考慮彎管后的形狀、尺寸及防止缺陷產(chǎn)生。主要考慮彎管后的形狀、尺寸及防止缺陷產(chǎn)生。手工和機(jī)械彎管手工和機(jī)械彎管 效率，質(zhì)量，能力。效率，質(zhì)量，能力。 3.33.3 控制缺陷的幾種典型方法控制缺陷的幾種典型方法 反變形法反變形法 彎管過程彎管過程 管子安裝在彎管機(jī)中，并用管子安裝在彎管機(jī)中，并用夾頭夾頭加緊。隨著主動加緊。隨著主動扇形輪的旋轉(zhuǎn)，在扇形輪的旋轉(zhuǎn)，在扇形輪槽內(nèi)扇形輪槽內(nèi)彎管。彎管。 注意注意：壓緊輥壓緊輥具有具有反變形槽反變形槽，在彎管前，在彎管前使管子先產(chǎn)生一個使管子先產(chǎn)生一個預(yù)預(yù)變形變形（彎曲彎曲實際實際變形變形方向相反方向

6、相反）。）。主動扇形主動扇形輪（模）輪（模）壓緊輥壓緊輥導(dǎo)向輥導(dǎo)向輥夾頭夾頭e e在在0 012mm12mm間調(diào)整。間調(diào)整。管子管子反變形輪槽結(jié)構(gòu)反變形輪槽結(jié)構(gòu)扇形輪扇形輪槽寬槽寬Bdw安裝間隙安裝間隙 12mm反變形槽的設(shè)計反變形槽的設(shè)計 有芯彎管法有芯彎管法 適適用于用于: : 直徑較大的管子彎曲。直徑較大的管子彎曲。 特點特點管子隨管子隨扇扇形輪形輪轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動彎曲彎曲芯棒芯棒固定固定夾頭夾頭導(dǎo)向輥導(dǎo)向輥 圓柱式芯棒圓柱式芯棒 特點特點：形狀簡單，應(yīng)用廣泛。：形狀簡單，應(yīng)用廣泛。芯棒直徑芯棒直徑: :取取d=(90d=(90)dn)dn; ;通常通常比管內(nèi)徑小比管內(nèi)徑小0.50.51.5mm

7、1.5mm；長度長度: :L=(3L=(35) d5) d芯棒伸入彎管區(qū)的芯棒伸入彎管區(qū)的距離距離e e管子彎管子彎曲點曲點熱彎的加熱及熱彎的特點熱彎的加熱及熱彎的特點加熱溫度加熱溫度碳鋼碳鋼 95095010001000低合金鋼低合金鋼 1050105018188 8型不銹鋼型不銹鋼1100110012001200加熱方法加熱方法中頻加熱中頻加熱 3.4 管件制造的技術(shù)要求管件制造的技術(shù)要求 以換熱管設(shè)計、制造為例。以換熱管設(shè)計、制造為例。 換熱管的拼接換熱管的拼接須符合下列要求。須符合下列要求。 同一根換熱管同一根換熱管，對接焊縫數(shù)量不得超過下對接焊縫數(shù)量不得超過下列規(guī)定：直管列規(guī)定：直管

8、一條一條或或U U形管形管兩條兩條。 最短管長不得小于最短管長不得小于300mm300mm。 U U形管段形管段( (包括至少包括至少50mm50mm直管段直管段) )的范圍內(nèi)的范圍內(nèi)不不得有拼接焊縫。得有拼接焊縫。 對口錯邊量對口錯邊量應(yīng)不超過管子壁厚的應(yīng)不超過管子壁厚的15%15%，且不，且不大于大于0.5mm0.5mm。 對接后對接后，焊接接頭進(jìn)行焊接接頭進(jìn)行通球檢查通球檢查，以鋼以鋼球通過為合格。球通過為合格。通球直徑通球直徑選取（選?。╩mmm）換熱管外徑換熱管外徑dw dw25 25dw dw25 25dw40 dwdw40 dw4040鋼球直徑鋼球直徑 0.75dn 0.8dn

9、0.85dn 0.75dn 0.8dn 0.85dn 對接焊接接頭應(yīng)作對接焊接接頭應(yīng)作焊接工藝評定焊接工藝評定。對接焊接接頭應(yīng)進(jìn)行對接焊接接頭應(yīng)進(jìn)行射線檢測射線檢測 抽查數(shù)量應(yīng)不少于接頭總數(shù)的抽查數(shù)量應(yīng)不少于接頭總數(shù)的10%10%，且不少且不少于一條于一條，以以GB3323GB3323一一8787的的級為合格。級為合格。 如有一條不合格時如有一條不合格時，應(yīng)加倍抽查應(yīng)加倍抽查；再出現(xiàn)不再出現(xiàn)不合格時合格時，應(yīng)應(yīng)100%100%檢查。檢查。對接后的換熱管對接后的換熱管，應(yīng)逐根做液壓試驗應(yīng)逐根做液壓試驗，試驗壓試驗壓力為設(shè)計壓力的兩倍。力為設(shè)計壓力的兩倍。 殼體制造技術(shù)要求殼體制造技術(shù)要求 GB1

10、51-89 GB151-89鋼制管殼式換熱器中鋼制管殼式換熱器中，對圓筒對圓筒殼體制造的有關(guān)技術(shù)要求如下：殼體制造的有關(guān)技術(shù)要求如下： 用板材卷制時用板材卷制時，內(nèi)徑允許偏差可通過外圓內(nèi)徑允許偏差可通過外圓周長加以控制。周長加以控制。 外圓周長允許上偏差為外圓周長允許上偏差為10mm10mm，下偏差為零。下偏差為零。3.53.5 殼體制造要求與管子管板的連接殼體制造要求與管子管板的連接 斷面圓度要求斷面圓度要求 圓筒同一斷面上圓筒同一斷面上，最大直徑與最小直徑之差最大直徑與最小直徑之差e e1200mm1200mm時時，其值不大于其值不大于7mm7mm。 圓筒直線度允許偏差圓筒直線度允許偏差：

11、 為圓筒總長為圓筒總長L/1000L/1000；且；且L6000mmL6000mm時時，其值其值不大于不大于4.5mm4.5mm； L L6000mm6000mm時時，其值不大于其值不大于8mm8mm。 管子與管板連接管子與管板連接 連接方式有：連接方式有：脹接脹接、焊接焊接和和脹焊脹焊連接。連接。脹接過程：脹接過程： 脹管器插入到需要脹接的脹管器插入到需要脹接的管口內(nèi)管口內(nèi)； 加機(jī)械力或液壓力加機(jī)械力或液壓力，使，使管端管端脹大產(chǎn)生脹大產(chǎn)生塑性變形塑性變形，管板孔管板孔產(chǎn)生產(chǎn)生彈性變形彈性變形； 退出脹管器，管板孔退出脹管器，管板孔彈性變形恢復(fù)彈性變形恢復(fù)，使管子與管使管子與管板孔板孔接觸表

12、面接觸表面上產(chǎn)生很大的上產(chǎn)生很大的擠壓力并緊密結(jié)合擠壓力并緊密結(jié)合； 達(dá)到了密封又能抗拉脫力。達(dá)到了密封又能抗拉脫力。 前脹后，管子直徑前脹后，管子直徑增大，管板孔直徑增大。增大，管板孔直徑增大。脹接前管板脹接前管板脹接前管子脹接前管子脹管率脹管率 就是管子、管板的變形率；就要控制合理的就是管子、管板的變形率；就要控制合理的脹管率，保證脹接質(zhì)量。脹管率，保證脹接質(zhì)量。脹管率的計算脹管率的計算 推薦兩種計算方法：推薦兩種計算方法： 管子內(nèi)徑增大率管子內(nèi)徑增大率K K； 管子壁厚減薄率管子壁厚減薄率W W。計算脹管率需要測量的數(shù)據(jù)計算脹管率需要測量的數(shù)據(jù)測量測量管板孔徑管板孔徑D D測量脹接前管測

13、量脹接前管子外徑子外徑dw測量脹接前測量脹接前管子內(nèi)徑管子內(nèi)徑d1測量脹接后的測量脹接后的管子內(nèi)徑管子內(nèi)徑 d2計算脹管率的公式計算脹管率的公式管子內(nèi)徑增大率管子內(nèi)徑增大率 K=(dK=(d2 2d dl l) )(D(Dd dw w) ) D D 100%100%管子壁厚管子壁厚減薄率減薄率 W=(dW=(d2 2d dl l) )(D(Dd dw w) ) 2 2 100%100%脹管率的合理值脹管率的合理值 它與脹接接頭的它與脹接接頭的形式形式、管子的管子的規(guī)格規(guī)格及及材質(zhì)材質(zhì)、 管板尺寸管板尺寸、材質(zhì)材質(zhì)等有關(guān)等有關(guān)，不宜做不宜做統(tǒng)一統(tǒng)一要求。要求。 例如：例如： 20鋼，鋼，252.

14、5mm鋼管脹接鋼管脹接 取取內(nèi)徑增大率內(nèi)徑增大率 K=0.8%1.6%, 相當(dāng)于相當(dāng)于壁厚減薄率壁厚減薄率W=4%8%。 若管子直徑大、管壁薄若管子直徑大、管壁薄，脹管率，脹管率取小值取小值; 管子直徑小管子直徑小,管壁厚，管壁厚，脹管率脹管率取大值。取大值。 過脹過脹 a 脹管率過大脹管率過大,它可能使管子壁厚減薄量過大，硬它可能使管子壁厚減薄量過大，硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至產(chǎn)生裂紋；化現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至產(chǎn)生裂紋； b 還可能使還可能使管板管板產(chǎn)生塑性變形，使產(chǎn)生塑性變形，使脹接脹接強(qiáng)度下降。強(qiáng)度下降。 c 過脹后很難修復(fù)。過脹后很難修復(fù)。 欠脹欠脹 脹管率過小脹管率過小, ,不能保證必要的連接強(qiáng)度和

15、密封性。不能保證必要的連接強(qiáng)度和密封性。 直徑直徑不大、管壁不大、管壁厚度不大厚度不大的管子的管子； 管板材料的力學(xué)性能管板材料的力學(xué)性能 ( (如硬度如硬度) )應(yīng)比應(yīng)比管子材料的高，當(dāng)管子產(chǎn)生管子材料的高，當(dāng)管子產(chǎn)生塑性變形塑性變形時時，管板仍處于管板仍處于彈性變形彈性變形階段階段，以保證脹接以保證脹接的強(qiáng)度的強(qiáng)度； 故相同材料不宜脹接故相同材料不宜脹接。 脹接后管子與管板孔的間隙比焊接的脹接后管子與管板孔的間隙比焊接的小小，提高管端的耐腐蝕性提高管端的耐腐蝕性； 脹接的強(qiáng)度和密封性不如焊接脹接的強(qiáng)度和密封性不如焊接； 脹接不適合脹接不適合管程管程和殼和殼程溫差較大程溫差較大的場的場合合，

16、脹接強(qiáng)度下降脹接強(qiáng)度下降； 脹接表面要求清潔脹接表面要求清潔，管板孔表面粗糙管板孔表面粗糙度值不大于度值不大于12.5m12.5m。 端部端部坡口坡口端部端部坡口坡口開槽開槽位置位置管端伸管端伸出長度出長度端部端部坡口坡口端部端部坡口坡口兩槽位兩槽位置置管端伸管端伸出長度出長度局部未局部未脹接脹接端部端部坡口坡口端部端部坡口坡口兩槽位兩槽位置置管端伸管端伸出長度出長度局部貼局部貼脹接脹接主要特點主要特點 對不能脹接的管子與管板對不能脹接的管子與管板，可以采用焊接可以采用焊接連接連接；如管子與管板材料相同、小直徑厚壁管、如管子與管板材料相同、小直徑厚壁管、大直徑管及管程和殼程介質(zhì)溫差較大的場合等

17、大直徑管及管程和殼程介質(zhì)溫差較大的場合等， 焊接的強(qiáng)度較高、密封性好焊接的強(qiáng)度較高、密封性好； 管子與管板連接采用的自動脈沖鎢極氬弧管子與管板連接采用的自動脈沖鎢極氬弧焊、效率高、質(zhì)量好焊、效率高、質(zhì)量好； 但但焊接連接的管子與管板孔的間隙較大焊接連接的管子與管板孔的間隙較大，容易產(chǎn)生間隙腐蝕。容易產(chǎn)生間隙腐蝕。 應(yīng)用比較廣泛。應(yīng)用比較廣泛。強(qiáng)度低強(qiáng)度低強(qiáng)度高強(qiáng)度高減小焊接減小焊接應(yīng)力應(yīng)力 適宜于高溫、高壓下工作的換熱器適宜于高溫、高壓下工作的換熱器。脹焊工藝：脹焊工藝： 先焊后脹先焊后脹，應(yīng)用較廣泛應(yīng)用較廣泛，要防要防后脹出現(xiàn)裂紋后脹出現(xiàn)裂紋； 先脹后焊先脹后焊，間隙小間隙小。脹焊連接同時具

18、備了脹接和焊接的優(yōu)點。脹焊連接同時具備了脹接和焊接的優(yōu)點。第六節(jié)第六節(jié) 高壓容器制造高壓容器制造高高壓壓容容器器制制造造及及結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)型型式式單層結(jié)構(gòu)型式單層結(jié)構(gòu)型式多層結(jié)構(gòu)型式多層結(jié)構(gòu)型式單層容器制造工藝過程簡單、生產(chǎn)效率較高。單層容器制造工藝過程簡單、生產(chǎn)效率較高。 多層容器工藝過程較復(fù)雜多層容器工藝過程較復(fù)雜, ,工序較多工序較多, ,生產(chǎn)周期長。生產(chǎn)周期長。單層容器使用鋼板相對較厚單層容器使用鋼板相對較厚, ,而厚鋼板的軋制比較困而厚鋼板的軋制比較困難難, ,抗脆裂性能比薄板差抗脆裂性能比薄板差, ,質(zhì)量不易保證質(zhì)量不易保證, ,價格昂貴。價格昂貴。 多層容器所用鋼板相對較薄多層容器所用

19、鋼板相對較薄, ,質(zhì)量均勻易保證質(zhì)量均勻易保證, ,抗脆裂抗脆裂性好。性好。多層容器的多層容器的安全性高安全性高 即使個別層板存在缺陷即使個別層板存在缺陷, ,也不容易延展至也不容易延展至其他層板，不會產(chǎn)生瞬時的脆性破壞其他層板，不會產(chǎn)生瞬時的脆性破壞, , 。 另外另外, ,多層容器鉆有多層容器鉆有透氣孔透氣孔, ,可以排出層間可以排出層間氣體氣體, ,若若內(nèi)筒發(fā)生腐蝕破壞內(nèi)筒發(fā)生腐蝕破壞, ,介質(zhì)由透氣孔介質(zhì)由透氣孔泄出泄出易于發(fā)現(xiàn)易于發(fā)現(xiàn)。由于由于層間間隙層間間隙, , 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性小得多小得多, ,高溫工作高溫工作時熱應(yīng)力大。時熱應(yīng)力大。層板間隙層板間隙的存在的存在, ,環(huán)焊縫環(huán)焊縫處

20、必然存在缺處必然存在缺口的應(yīng)力集中口的應(yīng)力集中 為提高厚壁筒的承載能力為提高厚壁筒的承載能力, ,在內(nèi)壁面產(chǎn)生預(yù)在內(nèi)壁面產(chǎn)生預(yù)壓縮應(yīng)力壓縮應(yīng)力, ,達(dá)到均化應(yīng)力沿壁厚分布的目的。達(dá)到均化應(yīng)力沿壁厚分布的目的。 多層也采用內(nèi)層預(yù)緊，改善受力。多層也采用內(nèi)層預(yù)緊，改善受力。沒有深的縱焊縫沒有深的縱焊縫, ,但它的但它的深環(huán)焊縫深環(huán)焊縫難于進(jìn)行難于進(jìn)行熱處理。熱處理。單層厚壁容器在內(nèi)壓作用下單層厚壁容器在內(nèi)壓作用下, ,筒體沿壁厚方筒體沿壁厚方向的應(yīng)力分布很不均勻向的應(yīng)力分布很不均勻, ,筒體筒體內(nèi)壁面應(yīng)力大內(nèi)壁面應(yīng)力大、外壁面應(yīng)力小外壁面應(yīng)力小, ,隨著簡體外直徑和內(nèi)直徑之比隨著簡體外直徑和內(nèi)直徑

21、之比的增大的增大, ,這種不均勻性更為突出。這種不均勻性更為突出。分段熱套合分段熱套合 利用熱套法套合成幾段利用熱套法套合成幾段多層筒節(jié)多層筒節(jié)、再焊環(huán)縫、再焊環(huán)縫制成整體容器。制成整體容器。 這種方法技術(shù)成熟這種方法技術(shù)成熟, ,應(yīng)用較廣泛。應(yīng)用較廣泛。 1 1、有兩種熱套形式有兩種熱套形式 段熱套合段熱套合 、 整體熱套合。整體熱套合。下料下料筒節(jié)各層筒節(jié)各層板成型板成型筒節(jié)各層板筒節(jié)各層板焊接并加工焊接并加工熱套。熱套。 外層加熱，外層加熱，把內(nèi)層套入把內(nèi)層套入再熱套再熱套筒節(jié)成形并筒節(jié)成形并加工環(huán)坡口加工環(huán)坡口筒節(jié)間筒節(jié)間焊接焊接筒體與封筒體與封頭焊接頭焊接然后然后分段分段熱套熱套外筒

22、外筒先焊好先焊好內(nèi)內(nèi)筒筒全長全長頂塞頂塞底塞底塞 外筒之間外筒之間( (軸向軸向) )不焊接，容器軸向不焊接，容器軸向力完全由內(nèi)筒承受。力完全由內(nèi)筒承受。 整體套合不方便整體套合不方便 層數(shù)增多層數(shù)增多, ,可以減薄各層圓筒的厚度可以減薄各層圓筒的厚度, ,提高提高抗脆性斷裂能力；抗脆性斷裂能力； 但會影響筒壁的傳熱但會影響筒壁的傳熱, ,增加制造的復(fù)雜性增加制造的復(fù)雜性, ,費用高；費用高； 以以3 3層較普遍，層數(shù)一般不超過層較普遍，層數(shù)一般不超過5 5層層, ,通常各通常各層厚度相同更為方便。層厚度相同更為方便。 對對腐蝕性介質(zhì)腐蝕性介質(zhì)，內(nèi)筒采用，內(nèi)筒采用耐腐蝕耐腐蝕的材料。的材料。2

23、 2、熱套層數(shù)要求熱套層數(shù)要求 過盈量取套合直徑的過盈量取套合直徑的0.1%0.1% 0.2%0.2%。4 4、每個套合圓筒上，必須、每個套合圓筒上，必須鉆泄放孔鉆泄放孔。3 3、過盈量的選擇過盈量的選擇1 1、制造工藝、制造工藝(1)(1)制造內(nèi)筒制造內(nèi)筒 板厚為板厚為121225mm25mm，若有防腐要求，可選用，若有防腐要求，可選用不銹鋼板或鈦板；不銹鋼板或鈦板； 制造工藝大致同單層容器，但要加工焊縫制造工藝大致同單層容器，但要加工焊縫表面。表面。層板加工層板加工 預(yù)先將層板彎卷成瓦片狀預(yù)先將層板彎卷成瓦片狀, ,層板厚層板厚6 612mm,12mm,國外層板已選國外層板已選121220

24、mm 20mm 。 將將預(yù)彎預(yù)彎的瓦片狀層板，放在內(nèi)筒上的瓦片狀層板，放在內(nèi)筒上 ，用，用鋼絲繩拉緊、點固并焊接縱鋼絲繩拉緊、點固并焊接縱縫?？p。 ( (注意注意縱縫位置縱縫位置要預(yù)先安排好，不能重疊或要預(yù)先安排好，不能重疊或太近太近) ) 修磨焊縫，準(zhǔn)備下層的包扎。修磨焊縫，準(zhǔn)備下層的包扎。 每層層板包扎后需要進(jìn)行松動面積檢查。每層層板包扎后需要進(jìn)行松動面積檢查。 GB150GB150中規(guī)定，對內(nèi)徑不大于中規(guī)定，對內(nèi)徑不大于100Omm100Omm的容器的容器, ,每每一松動部位一松動部位： 沿沿環(huán)向長度環(huán)向長度不得超過不得超過DnDn的的30%30%； 沿沿軸向長度軸向長度不得超過不得超過

25、600mm;600mm; 對于內(nèi)徑大于對于內(nèi)徑大于100Omm100Omm的容器的容器, ,每每一松動的部位一松動的部位： 沿沿環(huán)向長度環(huán)向長度不得超過不得超過300mm300mm； 沿沿軸向長度軸向長度不得超過不得超過600mm600mm。 每個多層筒節(jié)上必須鉆泄放孔。每個多層筒節(jié)上必須鉆泄放孔。 多層包扎式尿素合成塔多層包扎式尿素合成塔筒體制造工藝介紹筒體制造工藝介紹 目前我國制造的尿素合成塔規(guī)格十分繁目前我國制造的尿素合成塔規(guī)格十分繁多，有多，有800mm800mm、1000mm1000mm、1250mm1250mm、1400mm1400mm、1500mm1500mm、1600mm160

26、0mm、1800mm1800mm、2100mm2100mm、2200mm2200mm、2650mm2650mm、2800mm2800mm等，等，適用于年產(chǎn)適用于年產(chǎn)4 4萬噸、萬噸、8 8萬噸、萬噸、1111萬噸、萬噸、1212萬噸、萬噸、1616萬噸、萬噸、2121萬噸和萬噸和5252萬噸的尿素生產(chǎn)裝置。萬噸的尿素生產(chǎn)裝置。 尿素合成塔的操作壓力根據(jù)不同的工藝也尿素合成塔的操作壓力根據(jù)不同的工藝也不盡相同，主要有不盡相同，主要有21MPa21MPa和和16MPa16MPa兩種系列，操兩種系列，操作溫度均小于作溫度均小于200200。 由于尿素合成塔是一種典型的由于尿素合成塔是一種典型的耐壓耐

27、壓、耐較高溫耐較高溫度度和和耐強(qiáng)烈腐蝕耐強(qiáng)烈腐蝕的反應(yīng)器；的反應(yīng)器； 制造質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到正常運行，甚至影制造質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到正常運行，甚至影響到整個尿素生產(chǎn)裝置的安全可靠性。響到整個尿素生產(chǎn)裝置的安全可靠性。 制造廠制造廠必須嚴(yán)格必須嚴(yán)格按國家按國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的工程標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的工程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計、選材、制造和驗收，制造竣工后進(jìn)行進(jìn)行設(shè)計、選材、制造和驗收，制造竣工后進(jìn)行認(rèn)真的質(zhì)量評議，得到行業(yè)專家的認(rèn)可后才能出認(rèn)真的質(zhì)量評議，得到行業(yè)專家的認(rèn)可后才能出廠交付使用。廠交付使用。高壓筒體高壓筒體 承受著高壓、高溫和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的作用。承受著高壓、高溫和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的作用。n其組合形式主要有

28、以下幾種類其組合形式主要有以下幾種類n單層外殼、單層外殼、復(fù)合板復(fù)合板不銹鋼襯里層不銹鋼襯里層; ;n熱套多層殼體，熱套多層殼體，熱套熱套內(nèi)層不銹鋼襯里層內(nèi)層不銹鋼襯里層; ;n多層多層包扎焊接殼體，多層多層包扎焊接殼體，包扎包扎不銹鋼內(nèi)層不銹鋼內(nèi)層; ;n外層多層包扎焊接殼體，內(nèi)筒外層多層包扎焊接殼體，內(nèi)筒熱套熱套不銹鋼襯里。不銹鋼襯里。 經(jīng)過多年的實踐和比較，目前用得最多的，經(jīng)過多年的實踐和比較，目前用得最多的，最可靠的結(jié)構(gòu)形式有：最可靠的結(jié)構(gòu)形式有： 以不銹鋼作為內(nèi)筒，外層直接包扎焊接多以不銹鋼作為內(nèi)筒，外層直接包扎焊接多層層板。層層板。 以南京化工機(jī)械廠以南京化工機(jī)械廠尿素合成塔尿素合

29、成塔制造工藝為制造工藝為例（公稱直徑例（公稱直徑15001850mm)15001850mm)，簡介其筒體的制，簡介其筒體的制造。造。 在制造上，具有許多優(yōu)點：在制造上，具有許多優(yōu)點： 不需要不需要大型復(fù)雜機(jī)械大型復(fù)雜機(jī)械 國內(nèi)許多壓力容器生產(chǎn)廠家都可以制造；國內(nèi)許多壓力容器生產(chǎn)廠家都可以制造； 層板逐層焊接層板逐層焊接 各層各層縱焊縫縱焊縫不重合，相互不影響；不重合，相互不影響； 逐層縱縫在圓周上均勻分布逐層縱縫在圓周上均勻分布 收縮應(yīng)力均勻，筒體圓周幾何度均勻。收縮應(yīng)力均勻，筒體圓周幾何度均勻。 襯里受緊壓襯里受緊壓 內(nèi)筒工作應(yīng)力內(nèi)筒工作應(yīng)力大大降低，甚至為壓大大降低，甚至為壓應(yīng)力，應(yīng)力，應(yīng)

30、力腐蝕應(yīng)力腐蝕的可能性降低；的可能性降低；襯里焊縫在襯里焊縫在塔外焊接塔外焊接 便于進(jìn)行便于進(jìn)行RTRT檢測檢測和和PTPT檢測檢測，有缺，有缺陷時陷時返修方便返修方便，可充分保證，可充分保證主焊縫的質(zhì)主焊縫的質(zhì)量量。 設(shè)置一設(shè)置一層過渡層層過渡層(盲板盲板) 盲層板盲層板的縱焊縫的縱焊縫間斷焊、不焊透；間斷焊、不焊透； 盲層板盲層板的內(nèi)壁也開出縱橫交錯的的內(nèi)壁也開出縱橫交錯的溝槽溝槽，作，作為檢漏通道。為檢漏通道。 在強(qiáng)度計算時，襯里層、盲層板均不計入。在強(qiáng)度計算時，襯里層、盲層板均不計入。 層板不接觸介質(zhì)，因此主要考慮強(qiáng)度方面。層板不接觸介質(zhì)，因此主要考慮強(qiáng)度方面。 內(nèi)筒制造內(nèi)筒制造內(nèi)筒材

31、料：耐腐蝕，選用厚度為內(nèi)筒材料：耐腐蝕，選用厚度為810mm的的316L不銹鋼。不銹鋼。 內(nèi)筒的制造工藝過程是內(nèi)筒的制造工藝過程是:材料復(fù)驗、準(zhǔn)備、下料（材料復(fù)驗、準(zhǔn)備、下料（詳細(xì)詳細(xì)） 等離子弧切割下料等離子弧切割下料按內(nèi)筒中徑展開計算，加焊按內(nèi)筒中徑展開計算，加焊后收縮量等；下料時必須嚴(yán)格控制后收縮量等；下料時必須嚴(yán)格控制板材對角線之差板材對角線之差1mm；刨邊刨邊刨出內(nèi)筒縱焊縫坡口；刨出內(nèi)筒縱焊縫坡口；卷圓卷圓冷卷成形；冷卷成形； 必須在專用的卷板機(jī)上進(jìn)行。必須在專用的卷板機(jī)上進(jìn)行。 避免卷制過程中壓出麻點、劃傷以及鐵離子污染。避免卷制過程中壓出麻點、劃傷以及鐵離子污染。組對焊接組對焊接

32、 應(yīng)控制對口錯邊量應(yīng)控制對口錯邊量 1.5 mm，并嚴(yán)格按焊接工藝施焊；，并嚴(yán)格按焊接工藝施焊；探傷探傷 焊縫焊縫100%RT檢驗，按檢驗，按JB4730-1994中的中的I級要求；級要求；熱處理熱處理: 作消除焊接應(yīng)力熱處理；作消除焊接應(yīng)力熱處理；焊縫內(nèi)外表面磨平，并校圓；焊縫內(nèi)外表面磨平，并校圓；尺寸檢查尺寸檢查 檢驗員測量內(nèi)筒周長（兩端及中間部分共檢驗員測量內(nèi)筒周長（兩端及中間部分共3處），處），換算成直徑，記錄于表中，作為換算成直徑，記錄于表中，作為盲板層盲板層下料的依據(jù)；下料的依據(jù)；探傷探傷 縱縫作縱縫作UT復(fù)探和復(fù)探和PT檢驗，按檢驗，按JB4730-1994中的中的I級要求；級要

33、求；大車大車 筒節(jié)兩端加工平，并以一端作為基準(zhǔn)端，作好筒節(jié)兩端加工平，并以一端作為基準(zhǔn)端，作好標(biāo)記；標(biāo)記；劃線劃線 劃內(nèi)筒檢漏孔線，并將檢漏孔中心線延長到內(nèi)劃內(nèi)筒檢漏孔線，并將檢漏孔中心線延長到內(nèi)筒端面，作出筒端面，作出標(biāo)記標(biāo)記，以備層板包扎用；，以備層板包扎用； 待熱套。待熱套。制造過程注意事項制造過程注意事項:卷圓、矯圓內(nèi)筒時必須在專用的卷板機(jī)上進(jìn)行。卷圓、矯圓內(nèi)筒時必須在專用的卷板機(jī)上進(jìn)行。 避免卷制過程中壓出麻點、劃傷以及鐵離子污染。避免卷制過程中壓出麻點、劃傷以及鐵離子污染。制造場地和環(huán)境清潔制造場地和環(huán)境清潔 避免鐵素體污染和磕碰劃傷，否則會影響不銹鋼的耐避免鐵素體污染和磕碰劃傷，

34、否則會影響不銹鋼的耐蝕性能。蝕性能。打磨打磨用含有用含有橡膠氧化鋁橡膠氧化鋁的砂輪，打磨時間不應(yīng)太長，避的砂輪，打磨時間不應(yīng)太長，避免造成回火色。免造成回火色。不能用普通的粉筆當(dāng)做記號筆在不銹鋼上亂寫亂畫。標(biāo)不能用普通的粉筆當(dāng)做記號筆在不銹鋼上亂寫亂畫。標(biāo)記移植用的記號筆應(yīng)采用不含氧離子、記移植用的記號筆應(yīng)采用不含氧離子、硫化物硫化物的顏料。的顏料。盲層板制造盲層板制造 盲層板主要是盲層板主要是保護(hù)內(nèi)筒保護(hù)內(nèi)筒，只要求可焊性，采用，只要求可焊性，采用Q235。厚度。厚度68mm 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 在盲層板內(nèi)壁要加工出縱向和環(huán)向榴若干條。的在盲層板內(nèi)壁要加工出縱向和環(huán)向榴若干條。的深為深為2.5

35、mm，寬，寬6mm。 盲層板是在平板狀態(tài)時開槽，要在專用的工裝上盲層板是在平板狀態(tài)時開槽，要在專用的工裝上進(jìn)行。進(jìn)行。 縱向槽深度應(yīng)適當(dāng)控制。過深了、在育層板卷制縱向槽深度應(yīng)適當(dāng)控制。過深了、在育層板卷制成圓后會有棱角出現(xiàn)，不利于將來的層板包扎。成圓后會有棱角出現(xiàn)，不利于將來的層板包扎。 盲板筒體盲板筒體卷制卷制盲板層縱縫焊接焊接過程焊接過程檢驗要求檢驗要求1 1清理堆焊坡口清理堆焊坡口2 2加墊板，組對、點焊加墊板，組對、點焊3 3焊條電弧焊堆焊。筒節(jié)端面焊條電弧焊堆焊。筒節(jié)端面150mm150mm內(nèi)內(nèi)必須焊滿必須焊滿外觀外觀4 4（1 1）焊接時防止燒穿。）焊接時防止燒穿。（2 2）間斷焊

36、接，間隔）間斷焊接，間隔100mm100mm，焊，焊150mm150mm（3 3）嚴(yán)禁在內(nèi)筒上引弧和收弧。）嚴(yán)禁在內(nèi)筒上引弧和收弧。（4 4）外口焊縫加強(qiáng)高打磨光滑，平）外口焊縫加強(qiáng)高打磨光滑，平滑過渡滑過渡層層次次焊接焊接方法方法焊材焊材牌號牌號規(guī)格規(guī)格電流電流(A)(A)電壓電壓(V)(V)速度速度(cm/mi(cm/min)n)烘烘烤烤溫溫度度保保溫溫時時間間2 2手工手工J427J4273.23.2100100130130222224241 12 23503502 2注注: :預(yù)熱溫度預(yù)熱溫度:100; :100; 層間溫度層間溫度150150。盲板層縱縫焊接表4-4 盲板層縱縫焊接工

37、序 盲板與不銹鋼內(nèi)筒的熱套工藝：1盲板盲板筒體筒體加熱加熱 盲板筒立起來后裝入爐內(nèi)，加熱盲板筒立起來后裝入爐內(nèi)，加熱到到350350400400，保溫，保溫2020分鐘（內(nèi)徑增分鐘（內(nèi)徑增加加1014mm1014mm）注意：注意： 在套合在套合操作前需進(jìn)操作前需進(jìn)行噴砂或噴行噴砂或噴丸處理，清丸處理，清除油污及影除油污及影響層間貼合響層間貼合的雜物。的雜物。套合操套合操作應(yīng)靠筒身作應(yīng)靠筒身自重自由套自重自由套入，不允許入，不允許強(qiáng)力壓入。強(qiáng)力壓入。2套合套合內(nèi)筒內(nèi)筒 將加熱好的盲板層放在專用的底將加熱好的盲板層放在專用的底座上，將裝好內(nèi)撐胎的內(nèi)筒吊入盲板座上，將裝好內(nèi)撐胎的內(nèi)筒吊入盲板層進(jìn)行套

38、合。層進(jìn)行套合。 套合時動作要快，中途不允許停套合時動作要快，中途不允許停留留3套合套合質(zhì)量質(zhì)量檢查檢查 筒體冷卻后，用木槌敲襯里表面筒體冷卻后，用木槌敲襯里表面檢查檢查其貼合間隙。單個不貼合其貼合間隙。單個不貼合長度應(yīng)長度應(yīng)小于小于300mm300mm，面積小于面積小于250mm250mm, ,總的不貼總的不貼合面積小于內(nèi)筒總表面積的合面積小于內(nèi)筒總表面積的1010為合為合格格。 且用且用0.5mm0.5mm的塞尺檢查筒體兩端的的塞尺檢查筒體兩端的間隙，間隙，插入深度應(yīng)插入深度應(yīng)35mm35mm；環(huán)向長度不；環(huán)向長度不得超過該圓周的得超過該圓周的1010為合格為合格。層板的制造 材料16Mn

39、R，厚度812mm； 層板筒體層板筒體瓦片（瓦片（23片）焊接而成。片）焊接而成。 層板可分為層板可分為兩等分兩等分，三等分三等分，四等分四等分。其。其中兩等分的模具設(shè)計稍顯麻煩，沖壓性能差；四中兩等分的模具設(shè)計稍顯麻煩，沖壓性能差；四等分會導(dǎo)致焊縫增多，增加工作量。所以，采用等分會導(dǎo)致焊縫增多，增加工作量。所以，采用三等分比較合適。三等分比較合適。 包扎層瓦片包扎層瓦片沖壓制作沖壓制作層板制造工藝過程1 1下料下料 根據(jù)上層內(nèi)筒根據(jù)上層內(nèi)筒實際外徑實際外徑計算下料尺寸；計算下料尺寸；并考慮其他因素；并考慮其他因素； 層板按三等分下料；層板按三等分下料；并在每層板上編并在每層板上編號做標(biāo)記。號

40、做標(biāo)記。2 2校平校平 為保證包扎質(zhì)量，每層層板須校平，為保證包扎質(zhì)量，每層層板須校平，并用并用300mm300mm的平尺檢查不平度，最大的間的平尺檢查不平度，最大的間隙應(yīng)小于隙應(yīng)小于0.3mm0.3mm3 3 噴砂噴砂清理板內(nèi)外表面清理板內(nèi)外表面4 4 沖壓沖壓見沖壓頁見沖壓頁5 5鉆孔鉆孔為防止鉆孔時鉆傷內(nèi)筒表面，第一二層板為防止鉆孔時鉆傷內(nèi)筒表面，第一二層板是上的是上的8mm8mm的透氣孔必須在包扎前鉆完。的透氣孔必須在包扎前鉆完。6 6層板縱焊縫層板縱焊縫坡口加工坡口加工用自動切割機(jī)切割坡口用自動切割機(jī)切割坡口7 7 待包扎待包扎包扎工藝1 將內(nèi)筒置于將內(nèi)筒置于包扎包扎機(jī)上，兩端各裝一

41、個機(jī)上，兩端各裝一個包扎內(nèi)撐胎包扎內(nèi)撐胎，以防止變形；以防止變形；2 找好找好內(nèi)筒內(nèi)筒與與待包扎層板待包扎層板上的上的檢漏孔檢漏孔標(biāo)記標(biāo)記和和基準(zhǔn)端基準(zhǔn)端，先將帶有檢漏孔的層板包扎在內(nèi)筒上，保證檢漏孔對中，先將帶有檢漏孔的層板包扎在內(nèi)筒上，保證檢漏孔對中，然后將層板兩端與內(nèi)筒固定，再包扎上不帶檢漏孔的板；然后將層板兩端與內(nèi)筒固定，再包扎上不帶檢漏孔的板；3 啟動包扎機(jī)，將層板拉緊，點固、焊縱縫；啟動包扎機(jī)，將層板拉緊，點固、焊縱縫；4 將焊縫打磨平整，用外圓弧樣板和平尺檢查。并作層將焊縫打磨平整，用外圓弧樣板和平尺檢查。并作層板松動面積檢查；板松動面積檢查；5 每包扎完每包扎完4層后鉆出檢漏孔

42、塞焊處，每次鉆時，要根層后鉆出檢漏孔塞焊處，每次鉆時，要根據(jù)層板的實際深度確定鉆孔深度，并塞焊檢漏孔，塞焊據(jù)層板的實際深度確定鉆孔深度，并塞焊檢漏孔，塞焊處要做著色檢驗。待筒節(jié)包扎完后，鉆出檢漏孔和透氣處要做著色檢驗。待筒節(jié)包扎完后，鉆出檢漏孔和透氣孔，并做孔，并做0.1MPa空氣試驗，保證檢漏孔與透氣孔不串氣?？諝庠囼灒ＷC檢漏孔與透氣孔不串氣。焊縫位置的設(shè)計焊縫位置的設(shè)計 多層包扎筒體能夠有效防止單壁容器中，多層包扎筒體能夠有效防止單壁容器中，焊縫裂紋缺陷擴(kuò)展到整個筒壁的情況，但是如焊縫裂紋缺陷擴(kuò)展到整個筒壁的情況，但是如果焊縫相錯角度設(shè)計不合理，同樣會影響其強(qiáng)果焊縫相錯角度設(shè)計不合理，同

43、樣會影響其強(qiáng)度。度。 最佳的焊縫相錯角度時通過計算得來的。最佳的焊縫相錯角度時通過計算得來的。 計算得：當(dāng)計算得：當(dāng)n=9時，焊縫相錯角度時，焊縫相錯角度48最后一層HB焊接過程焊接過程檢驗要求檢驗要求1 1清理坡口清理坡口2 2組對、點焊組對、點焊3 3埋弧自動焊焊縫埋弧自動焊焊縫逐層逐層100%PT (JB/T 100%PT (JB/T 4730-2005 I4730-2005 I級級) )4 4焊縫表面磨平焊縫表面磨平每層層板焊縫每層層板焊縫100%MT (JB/T 100%MT (JB/T 4730-2005 I4730-2005 I級級) )注：（注：（1 1）每條縱縫必須焊）每條縱

44、縫必須焊兩層；兩層； (2)(2)每條縱縫焊完后必每條縱縫焊完后必須打磨平整。須打磨平整。層板縱縫焊接層板縱縫焊接檢漏系統(tǒng)檢漏系統(tǒng)筒體組對環(huán)縫焊接筒體組對環(huán)縫焊接 注注:預(yù)熱溫度預(yù)熱溫度:100; 層間溫度層間溫度150; 保護(hù)氣體種類保護(hù)氣體種類Ar(99.99%);端面封焊端面封焊焊接過程焊接過程檢驗要求檢驗要求1 1 清理堆焊坡口清理堆焊坡口100%MT (JB/T 100%MT (JB/T 4730-2005 I4730-2005 I級級) )2 2氬弧焊氬弧焊 (1) (1) 25/22/2LMn25/22/2LMn外觀外觀PT (JB/T PT (JB/T 4730-2005 I4

45、730-2005 I級級) )3 3 氬弧焊氬弧焊 （2) H10MnSi2) H10MnSi外觀外觀PT (JB/T PT (JB/T 4730-2005 I4730-2005 I級級) )4 4 預(yù)熱預(yù)熱1001005 5 焊條電弧焊（焊條電弧焊（3 3）外觀外觀PT (JB/T PT (JB/T 4730-2005 I4730-2005 I級級) )焊接過程焊接過程檢驗要求檢驗要求1 1加工清理檢測坡口兩側(cè)面加工清理檢測坡口兩側(cè)面100%MT (JB/T 4730-2005 I100%MT (JB/T 4730-2005 I級級) )2 2組對、點焊組對、點焊, ,預(yù)熱預(yù)熱1001003

46、 3氬弧焊打底氬弧焊打底(1)(1)4 4焊條電弧焊外口焊條電弧焊外口(2)(2)至至2020100%RT (JB/T 4730-2005 II100%RT (JB/T 4730-2005 II級級) )5 5埋弧自動焊埋弧自動焊(3)(3)至至7070100%RT (JB/T 4730-2005 II100%RT (JB/T 4730-2005 II級級) )6 6焊條電弧焊里口焊條電弧焊里口(4)(4)焊滿焊滿逐層逐層PT (JB/T 4730-2005 IPT (JB/T 4730-2005 I級級) )100%RT (JB/T 4730-2005 II100%RT (JB/T 4730

47、-2005 II級級) )PT0.6%(PT0.6%(每一根焊條測一點每一根焊條測一點) )7 7外口埋弧自動焊焊滿外口埋弧自動焊焊滿(5)(5)100%RT (JB/T 4730-2005 II100%RT (JB/T 4730-2005 II級級) )100%MT+20%UT (JB/T 4730-2005 I100%MT+20%UT (JB/T 4730-2005 I級級) )8 8水壓試驗水壓試驗100%MT (JB/T 4730-2005 I100%MT (JB/T 4730-2005 I級級) )外口外口100%PT (JB/T 4730-2005 I100%PT (JB/T 47

48、30-2005 I級級) )里口里口環(huán)縫焊接環(huán)縫焊接材料的選擇（下封頭）材料的選擇（下封頭） 19Mn6鋼是德國鋼種，與鋼是德國鋼種，與16MnR鋼屬于同一類碳鋼屬于同一類碳錳鋼，其含碳量高于錳鋼，其含碳量高于16MnR，故焊接性略差于，故焊接性略差于16MnR。 19Mn6化學(xué)成分化學(xué)成分材料牌 號 化 學(xué) 成 分 CSiMnPSAlt19Mn60.150.220.300.601.001.600.0300.0250.02019Mn6 正火溫度正火溫度 890950 消應(yīng)力退火溫度消應(yīng)力退火溫度 520580 封頭的展開計算封頭的展開計算 封頭內(nèi)徑封頭內(nèi)徑Dg=1866mm =89mm。 中性

49、層直徑中性層直徑Dm=Dg+=1955mm 利用等面積法計算：利用等面積法計算： Da= 2765mm加工余量計算加工余量計算 邊緣加工余量，加工厚度大于邊緣加工余量，加工厚度大于25mm時，邊緣加工余量時，邊緣加工余量為為5mm ；焊接變形量，取；焊接變形量，取3mm；修邊余量取；修邊余量取12mm；鋼板氧氣切割加工余量為鋼板氧氣切割加工余量為10mm；焊縫坡口間隙，取焊縫坡口間隙，取1mm 劃線劃線 實際用料線尺寸實際用料線尺寸=封頭展開直徑焊接變形封頭展開直徑焊接變形量量- -焊縫坡口間隙焊縫坡口間隙+修邊余量修邊余量 =2765+3-1+12=2779mm 切割下料尺寸切割下料尺寸=實際用料線尺寸實際用料線尺寸+邊緣加工邊緣加工余量余量+劃線公差（近似取為劃線公差（近似取