我公司有一台大型不锈钢反应釜制作,不锈钢反应釜制造的较核心问题是,上下封头凸缘法兰同轴度的要求。具体示意图如图1所示。原先采用的制造工艺是:上下封头凸缘法兰内孔及表面留加工余量,当整体组焊完成后,放于大型镗床上进行上下凸缘法兰的加工,其同轴度可达0.1mm。但对于一般的容器制造企业,存在机加工能力不足,且需要外协运输,因此存在吊装费用昂贵,且加工周期长的局面。
鉴于此,我公司技术人员和工人一道,通过参照国内外大型不锈钢反应釜的制造工艺资料,且通过自身的模拟操作实验,找出了一种经济、合理的制作工艺。本文对这种制造工艺的本身进行叙述。
1釜体的制造工艺
大型不锈钢反应釜的釜体制造工艺主要分三部分制作:上封头组件、筒体、下封头组件。下面分别就釜体三部分的制造工艺进行简述。
(1)上封头组件的制作
当封头开好各接管孔后,将其放于调试好的水平台上,并组焊各接管法兰,在此过程中须保证各法兰面的水平。在组焊完成后,将其放于立车上,并车出中心孔,用百分表检测上凸缘法兰的外圆,圆跳动控制在1mm内,且用框水平仪检测上表面,水平度控制在2mm内,然后进行组焊。在立车上进行加工时,须对上凸缘法兰的内孔、上表面密封面进行机加工,保证各同轴度要求,且刻出各螺孔中心圆线。在钻床上对螺栓孔进行加工,要保证螺孔与凸缘表面的垂直度。
(2)筒体的制作
筒节从下料开始要严格控制简体的矩形度。当卷制成形后,保证筒体的圆度要求按GB151中0.5%D来控制。各筒节组对的B类焊缝错边量及焊缝间隙都需要均匀,组对后,对筒体的直线度进行检测,直线度不得很过2mm。
(3)下封头组件的制作
下封头也放于水平台上进行组焊,焊接好接管法兰。中心下凸缘孔先在立车上预车一个比凸缘外径小5mm的中心孔。
三部分组件的制作按工艺过程组对成容器,在组对过程中也须对错边量,对焊缝间隙进行控制。在焊接完成后,再组焊上支耳。
2关键部件的制造工艺
在釜体的制造工艺中,较关键的工艺是下凸缘的组焊,在进行下凸缘组焊前,先要准备以下工装设备:大型立式支架(有专用的地坑式调试平台更好)、精度达0.02mm的框式水平仪、同上下凸缘紧配的中心打孔平盖、钢丝(直径0.3mm,长度5m)、重锤、应变片4个(各带一个应变测试仪)以及刚性足够的带四爪卡盘的三维可调的定位装置。
首先,将釜体立于大型立式支架上,通过调节各支耳的高度,较终用框式水平仪检测调整上凸缘法兰的水平度在0.02nlm。然后从上凸缘中心孔下垂钢丝,穿过下凸缘中心孔,将下凸缘放于釜内下封头上,待钢丝稳定后,按住下凸缘,沿下凸缘外圆划细线,然后拿掉凸缘,并用打磨工具,打磨出凸缘孔,且按图打磨出内坡口,以便于在釜内焊接。
然后,在凸缘的四等分方位上贴上应变片,再使得垂线通过底凸缘中心孔,用四爪卡盘卡住底凸缘贴应变片的4对称处,并进行微调,使得底凸缘上表面水平。当垂线通过底凸缘中心孔中心后,锁紧卡盘。读出四个方位的应变测试仪的值,并做好记录。较后,按事先演练的方法,用1.2的打底焊丝,对称分小段少量焊接。在焊接过程中,同时需两人配合完成,其中,一人进行焊接,另一人要随时观测应变检测仪的变化。每焊完一小段,须及时冷却焊缝,并读出应变片的变化值,再焊对称的焊缝,再冷却,再读值,使得对称的两点应变片的测量变化值控制在一定的范围内。当打底焊完成后,再根据应变值决定第二道焊缝的焊接顺序。由于釜体材料为奥氏体不锈钢材料,因此在进行第二道焊接时,可在釜外及时喷水冷却,以减少焊接时间,此焊接过程也需要进行分段对称焊接,用同样的方法控制应变仪值的变化值。待完全冷却后再焊下一道,直到全部焊完冷却。如对称点应变值变化太大,可在相应点磨除部分焊缝,然后采用相同的焊接工艺进行补救。如果在冷却后,在对称点应变仪值变化不大的情况下,可松开卡盘。经过我们的试验和实际制作,这种方法能使得上下凸缘的同轴度控制在1mm内,对于低转速的长轴的大型反应釜来讲,这是一个可以接受的数值。当然,随着经验的积累,我们有信心用该方法把同轴度控制在0.5mm之内。
3结束语
对于设备体积巨大,没有大型镗床可加工,或对于机加工能力薄弱,且生产台数又不是很多的容器制造企业来说,该方法是一种经济合理的工艺制造方法。以上大型不锈钢反应釜同轴度的控制因素,需要工人进行焊接试验,依赖于经验的积累,各应变片的粘贴也要具有一定的技巧,且下凸缘四爪卡盘工装本身应具备一定的刚度,以提高应变片的灵敏度,同时,操作工人要有足够的耐心。在操作完成后,从实际的使用情况来看,用户反映良好,达到了预期的目的。