压力容器封头制造工艺指导

普通高等学校“十一五”国家级规划教材过程设备制造与检测——压力容器封头制造工艺设计指导陕西科技大学编著机电过控系审化学工业出版社教材出版中心第一章.封头制造通用工艺规程1范围1.1本规程规定了椭圆形封头下料、拼板、焊接、成形、检验等的方法和要求。1.2本规程规定Q345R材料制椭圆形封头的制造。2总则封头的制造除符合本规程的规定外，还应遵守国家颁布的有关法令、法规、标准、和其它相应规程和图样及专用工艺文件的要求。3材料3.1封头用材料应符合相应材料标准的规定，并附有钢板生产单位的钢材质量证明书和确认标记。3.2制造一、二类及无类压力容器的封头的材料质量证明书项目齐全，实物标志清楚，可不复验。若材料质量证明书项目不齐全或齐全但实物标志不清楚者，必须复验合格。3.3三类压力容器的封头的材料必须质量证明书项目齐全，并与实物标志相符，且经本公司复验合格。4制造检验流程4.1封头制造检验流程见图4--1。4.2下料4.2.1封头尽量下整体料，如需拼接时，封头各种不相交的拼焊焊缝中心线间距离至少应为封头钢材厚度的3倍，且不小于100㎜。当封头由瓣片和顶圆板拼接制成时，接头方向只允许是径向和环向的，中心顶圆板直径应小于1/2DN。4.2.2封头瓣片和顶圆板应用整板制造，不得拼接。4.2.3封头按展开尺寸（外协成形封头下料尺寸按外协厂家要求）划线，采用机械加工、等离子切割或氧乙炔焰气割等方法进行下料和切割坡口，切割后必须去净割瘤、飞溅、毛刺及氧化层，并用砂轮打磨呈金属光泽，坡口表面不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷。Q345R钢材经火焰气割的坡口表面，应进行磁粉或渗透检测。图4-14.3拼接4.3.1封头拼接坡口型式及尺寸按专用焊接工艺，坡口表面应平整、光滑。4.3.2封头拼接时，对口错边量不得大于钢板厚度的10%，且不大于1mm，复合钢板的对口错边量不得大于钢板复层厚度的30%，且不大于1mm，棱角度应不大于0.1δn+1且不大于2mm(δn为名义厚度)。4.3.3封头拼焊前，须将焊缝两侧各30mm范围内的氧化物、油污、锈蚀等杂物彻底清除干净。采用手工电弧焊方法施焊的焊缝两侧各150mm范围内应涂刷石灰水，以防止飞溅沾附在钢板上。4.3.4焊接规范按专用焊接工艺进行。4.3.5封头拼接板在成形前应清除焊瘤、焊渣、飞溅物，椭圆形的拼接焊缝、锥形封头过渡部分的拼接焊缝内外表面在成形前应将焊缝余高打磨至与母材平齐。拼接焊接接头表面不得有裂纹、咬边、气孔、弧坑和飞溅物。4.3.6拼接接头外观检查合格后，按有关规定打上焊工钢印对低温压力容器和采用疲劳分析设计的封头，不得打钢印。4.3.7封头在成形前，可根据实际情况进行必要的无损检测(射线或超声)，以作为工序间的质量控制。4.4成形4.4.1依据封头的类型、规格、材质，可采用冲压、旋压和卷制等方法成形。4.4.2采用冲压成形的Q345R的封头，一般应采用热压4.4.4封头压制时，其模具应分别按冷成形选取；模具的规格应与被压的封头一致，模具的表面不得有毛刺或硬块。4.4.4.3压边时凹模及压边圈的工作表面应保证光洁。4.4.4.4对热冲压封头使用中性火焰或电炉加热；封头坯料装炉时，板材要垫起，防止局部发烧。4.4.4.5升温随炉升温，升温温度按表4-2。4.4.4.6保温保温时间：M＝δ·k分/min(δ＝板厚，k＝1分/min)。4.4.4.7压制前应清除坯料氧化皮，并将有材质钢印标记的一面朝外。4.4.4.8压制时使坯料在模具上放正，其偏心值不应大于3mm。4.4.4.10模具需润滑，润滑剂的配方可参考表4-3。表4-2热压封头加热和停压温度材料Q345R加热温度℃960～1050保温时间分按板材厚度，每分钟1㎜计算始压温度℃930～1000停压温度℃≥800注：*压后应尽快冷却。表4-3模具润滑剂配方碳素钢、低合金钢石墨粉40﹪＋机油60﹪4.4.4.11封头压形后，标记产品工号、件号、直径、厚度。4.4.5成形封头端部应切边，作为尺寸形状检测的测量基准，封头不允许毛边交货，端部坡口型式和尺寸由技术部门在图样和技术附件中规定。4.4.5.1成形后的封头应置于坡口切割机上找正，划出直边位置线，并打上洋冲眼(低温钢设备除外)，对于不锈钢封头及其有特殊要求的设备，应在线外留3-5mm机加余量。4.4.5.2Q345R应采用机械加工或火焰气割法切除直边的多余部分和切出端部坡口，若采用火焰气割法切割除直边的多余部分并割出端部坡口时，须用手砂轮修磨坡口至呈金属光泽。4.4.5.3采用机加时先在背面点焊装卡支脚(支脚材料与母材一致)。加工完毕后，应去掉装卡支脚，并将焊瘤、焊渣飞溅等打磨干净，并对合金钢、不锈钢封头的打磨处进行着色检查。4.4.6外协压制的封头，检验部门应对外协封头的几何尺寸和形状、最小成形厚度、无损检测等按本规程及相应的封头标准要求进行检查和复验。4.6检验4.6.1外协压制的封头，检验部门应对外协封头的几何尺寸和形状、最小成形厚度、无损检测等按本规程及相应的封头标准要求进行检查和复验。4.6.2椭圆形封头的直边倾斜度应符合表4-4的规定。测量封头直边倾斜度时，不应计入直边增厚部分。表4-4mm直边高度h倾斜度向外向内25≤1.5≤1.040≤2.5≤1.5其它6%h，且不大于54%h，且不大于34.6.3封头直径和外圆周长公差应符合表4-5的规定。4.6.4封头切边后，在直边部分实测等距离分布的四个内直径，以实测最大值与最小值之差作为圆度公差，圆度公差应不大于0.5%Di，且不大于25mm，且δs＜12mm时，应不大于0.8%Di，且不大于25mm。4.6.5封头切边后，在封头端面任意两直径位置上放置直尺或拉紧钢丝，在直尺或钢丝交叉处测量封头总深度（高度），封头总深度（高度）公差为(-0.2～0.6)Di。4.6.6用弦长相当于封头内直径的间隙样板，检查封头内表面的形状公差，如图4-2示。检查时应使样板垂直于待测表面，可避开焊缝进行测量。椭圆形、碟形、球冠形封头内表面的形状公差应符合以下要求：a)样板与封头内表面间的最大间隙：外凸不得大于1.25%Di,，内凹不得大于0.625%Di；表4-5封头主要尺寸允许偏差㎜公称直径DN钢材厚度δs直径公差ΔDi外圆周长公差1600≤DN＜300010≤δs＜22-3～+4-9～+12b)样板轮廓曲线线性尺寸的极限偏差按GB/T1804—2000中m级的规定。Di±ΔDiΔ≥34Di封头样板图3图44.6.8椭圆形封头的直边部分不得存在纵向皱折。直边高度公差为（-5～10）%h4.6.9对于按规则设计的封头，成形封头实测的最小厚度不得小于封头名义厚度减去钢板厚度负偏差C1(即δmin≥δ-C1)，若图样标注了封头成形后的最小厚度，则成形封头实测的最小厚度不得小于图样标注的封头成形后的最小厚度。对于按分析设计的封头，则成形封头实测的最小厚度不得小于封头设计厚度。4.6.9.1沿封头端面圆周0º、90º、180º、270º四个方位，用超声波测厚仪、卡钳、或千分卡尺在厚度的必测部位检测成形封头的最小厚度。4.6.9.2成形封头厚度的必测部位按图4-3所示。4.6.10无损检测4.6.10.1封头成形后，椭圆形封头的全部拼接焊接接头应采用图样或订货技术协议中规定的方法和合格级别按JB4730-2005进行100%射线或超声检测。4.6.10.2按规则设计的折边锥形封头A、B类焊接接头，应按GB150—1998的有关规定，采用图样或订货技术协议中规定的方法和合格级别按JB4730-2005进行100%或局部射线或超声检测，当采用局部无损检测时，检测部位必须包括过渡段部位的焊接接头。按分析设计的折边锥形封头A、B类焊接接头，应采用图样或订货技术协议中规定的方法按JB4730-2005进行100%射线或超声检测，射线检测Ⅱ级、超声检测Ⅰ级为合格。4.6.10.3凡符合下列条件之一者，应采用图样或订货技术协议中规定的方法按JB4730-2005进行100%磁粉或渗透检测，检测结果Ⅰ级为合格。a）封头堆焊表面；b）复合钢板制封头的复合层焊接接头；4.7封头的油漆、包装和运输及出厂质量证明文件应符合有关标准的规定。1适用范围本规则规定了板制封头的下料、锥形封头用锥体卷制、拼缝对接与焊接、封头压制、热处理、表面质量检查、尺寸形状检查、焊缝无损检测、焊缝返修、母材修磨及补焊、矫形、试板评定、不锈钢与有色金属制封头的其它要求及封头质量证明书等要求。本规则适用于单层焊接压力容器、常压容器的整板或拼板（包括不锈钢复合板）采用冲压、旋压及卷制成形的碳素钢、低合金钢、高合金钢及有色金属等材料的封头。本规则中的封头包括椭圆形、碟形、球冠形封头、折边平底封头和折边锥形封头。2引用标准GB150—2011压力容器GB151—1999管壳式换热器GB/T1804—2000一般公差线性尺寸的未注公差JB/T4730.2—2005承压设备无损检测第2部分：射线检测JB/T4730.3—2005承压设备无损检测第3部分：超声检测JB/T4730.4—2005承压设备无损检测第4部分：磁粉检测JB/T4730.5—2005承压设备无损检测第5部分：渗透检测NB/T47016—2011承压设备产品焊接试件的力学性能检验GB/T25198—2010压力容器封头YDHM-GY-002下料和坡口加工工艺守则YDHM-GY-007焊缝返修工艺守则YDHM-GY-016不锈钢酸洗钝化工艺守则TSGR0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程3总则压力容器封头的制造除应符合本工艺守则的要求外，还应遵守国家有关法令、法规、规章、国家规则、行业规则及设计图样和工艺文件的规定。4下料4.1按YDHM-GY-002规定进行下料、加工拼缝坡口。封头的毛坯厚度应按工艺规定考虑工艺减薄量,以确保封头成形后的实测厚度符合要求.4.2椭圆形、碟形、球冠形封头、折边平底封头采用整板制作时，周边打磨、去除毛刺，对旋压和冷压的封头，应按6.9条修磨周边，然后送外协压制（材料标记应朝下，以使压制时材料标记朝外）。4.3椭圆形、碟形、球冠形封头、折边平底封头采用拼板制作时，按第6条进行拼接。4.4折边锥形封头采用拼板制作时，卷制前的平板拼接按第6条进行。5锥体卷（压）制5.l板边预弯（压头）5.1.l板边预弯时应使有标记的一面朝外，纵焊缝坡口朝向应符合要求。5.1.2板边预弯用卷板机或外协进行（公司30mm卷板机最大预弯能力为钢板厚度δs＝24mm），预弯弧长不小于350mm，模板曲率半径应与锥体各部曲率半径一致。预弯后用样板检查，最大间隙不大于2mm。5.2当锥体板边不便作预弯时，两头放直边余量250～300mm，并打样冲眼标记线，两头卷圆一部分后，沿标记线割去直边余量，有坡口者一并割出。5.3锥体卷（压）制成形后，用样板检查，最大间隙不大于2mm。5.4锥体纵缝按第6条进行对接，有产品焊接试板者一并施焊。5.5钢制锥体纵缝焊接后，在卷板机上矫圆，并按以下要求检查锥体的圆度及焊缝处的棱角度：a）承受内压的锥体，同一断面上最大内径与最小内径之差e，应不大于该断面设计内直径Di的1％，且不大于25mm（按JB/T4735制造时为不大于30mm）；b）承受外压的锥体及真空容器的锥体，其圆度用内弓形样板或外弓形样板测量，样板弦长及测量的最大允许间隙e按工艺文件规定（具体数值按GB150中的10.2.3.12条选取）。c）因焊接在环向形成的棱角E，用弦长等于1／6Di且不小于300mm的内样板或外样板检查，其E值不得大于（δs／l0+2）mm且不大于5mm。5.6钢制热卷锥体热卷后的实测厚度不得小于名义厚度δn减去钢板厚度负偏差C1所得值与封头冲压（或扳边）厚度减薄量之和。5.7锥体分段卷（压）制时，其环缝的对接按第6条进行。5.8锥体母线的直线度△l≤2L／1000（L为锥体母线长度），最小值可为3mm。5.9冷成形或中温成形的锥体的钢材厚度符合以下条件者应进行焊后消应力热处理：a）碳素钢、Q345R的钢材厚度δs不小于3％Di（D