拔伸水壓機(jī)超長缸體的制造工藝

武 瑩

(太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司，山西030024)

隨著石化工業(yè)、電力工業(yè)的發(fā)展，對大容量的壓力容器需求旺盛，大口徑、薄壁、高精度、不同材質(zhì)的高壓無縫鋼管是制造壓力容器的理想材料，拔伸水壓機(jī)是生產(chǎn)該類無縫鋼管不可或缺的專用設(shè)備。

拔伸水壓機(jī)主要功能是將沖孔后的厚壁管坯進(jìn)行拔伸，將管壁均勻減薄，改善組織，提高力學(xué)性能。超長缸體為拔伸水壓機(jī)工作系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其行程達(dá)15 800 mm，為防止缸內(nèi)柱塞下?lián)霞凹虞d時(shí)柱塞壓桿失穩(wěn)問題，缸內(nèi)設(shè)計(jì)為多導(dǎo)套拼接型式，此結(jié)構(gòu)導(dǎo)致工作缸在加工時(shí)難度很大，一直是各生產(chǎn)廠家的難點(diǎn)，因此也限制了我國在大型壓力容器領(lǐng)域的發(fā)展。如何通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝、改良設(shè)備和設(shè)計(jì)合理的工裝以保證加工出達(dá)到精度要求的缸體，已經(jīng)成為各研究機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)廠家必須攻克的難關(guān)。

我廠成立了專門的攻關(guān)小組，在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)攻關(guān)，大膽提出了超長鍛焊結(jié)構(gòu)件缸體先加工后焊接的加工工藝方案。產(chǎn)品一次試制成功。

1 缸體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

缸體為鍛焊結(jié)構(gòu)，由法蘭、缸筒共6部分組成，如圖1所示。每部分材料均為35#鍛鋼，缸體總長為16 800 mm。缸體形位精度為內(nèi)孔圓柱度誤差0.02 mm、各外圓與內(nèi)孔的同心圓誤差0.06 mm。

2 原工藝方案

原來根據(jù)我廠生產(chǎn)能力制定的缸體各部分的連接方式為管螺紋連接。但是，壓機(jī)工作介質(zhì)壓力為31.5 MPa，公稱拔伸力為2 000 kN，經(jīng)核算，如采用以上方案則很有可能導(dǎo)致缸體連接處有滲漏現(xiàn)象。因此，須重新制定工藝方案。

3 新工藝設(shè)想

將圖1所示缸體分為兩部分：缸體1和缸體2。缸體1總長為8 070 mm，由缸筒(1)、缸筒(2)共3部分組成，如圖2所示。缸體2總長為8 730 mm，由缸筒(1)、法蘭共3部分組成，如圖3所示。待缸體1和缸體2的內(nèi)、外圓加工至圖紙要求后，采用氬弧焊打底、窄間隙埋弧焊工藝將其焊接為一體，其工藝流程如下：

圖1 缸體結(jié)構(gòu)圖Figure 1 Cylinder structure

圖2 缸體1Figure 2 Cylinder body 1

圖3 缸體2Figure 3 Cylinder body 2

(1)將6部分鍛鋼件分別單獨(dú)進(jìn)行粗加工，除中間連接部分缸筒(1)總長加工至圖紙要求外，其余各部分鍛鋼件內(nèi)、外圓和端面均留余量，單邊15 mm。

(2)將已粗加工的6部分鍛鋼件按圖紙要求每3部分焊為一體，形成缸體1和缸體2，最后再將缸體1和缸體2焊接為一體。

4 新工藝方案的實(shí)施

4.1 缸體1、缸體2加工工藝

(1)對缸體1、缸體2各連接焊縫進(jìn)行超聲波探傷檢測。

(2)深孔鉆缸體1、缸體2內(nèi)孔至圖紙要求的最終尺寸?720 mm。

(4)車缸體1和缸體2連接部位的焊縫坡口，如圖4所示。

(5)對坡口進(jìn)行磁粉探傷檢測。

4.2 缸體1、缸體2焊接工藝

(1)準(zhǔn)備工作

將缸體1和缸體2置于托輥，調(diào)整水平。為滿足缸體1和缸體2對接后的直線度誤差為0.02 mm，自制連接套保證對接精度，如圖5所示。

(2)檢測工作

在缸體1、缸體2上定A、B兩點(diǎn)，如圖6所示。關(guān)注該兩點(diǎn)兩個(gè)方向的誤差，A點(diǎn)為水平方向，采用高精密水平儀檢查，檢測精度控制在0.1 mm；B點(diǎn)為垂直方向，自制了垂直度測量儀，為便于操作自制了專用角度為160°的V型鐵，將垂直度測量儀和V型鐵固定后，通過測量儀檢測缸體1、缸體2外徑與鋼絲間的距離，檢測精度控制在0.1 mm。

圖4 焊縫坡口草圖Figure 4 The sketch drawing of weld groove

圖5 連接套Figure 5 Connecting sleeve

圖6 垂直測量儀Figure 6 Vertical measuring instrument

(3)焊接工作

對焊示意圖如圖7所示：墊工作臺→固定V型鐵→缸體1和缸體2對接→檢查水平方向A點(diǎn)和垂直方向B點(diǎn)的直線度→在A、B點(diǎn)方向加百分表并觀察→點(diǎn)焊→檢查→調(diào)整→氣保焊→二次檢查、調(diào)整→熱?！畹舾左w1和缸體2外圓上的連接套→檢查→埋弧焊接→檢查→熱?！斯ご蚰タ變?nèi)焊瘤。

圖7 對焊示意圖Figure 7 The schematic drawing of butt welding

圖8 缸體檢測位置Figure 8 The testing position of cylinder body

4.3 缸體檢測結(jié)果

缸體檢測位置見圖8，檢測結(jié)果見表1。由表1結(jié)果可知，缸體尺寸精度滿足技術(shù)條件要求。

表1 測量數(shù)據(jù)Table 1 Measuring Data

5 結(jié)論

通過充分的技術(shù)準(zhǔn)備，確保了拔伸水壓機(jī)超長缸體的試制成功，填補(bǔ)了公司的技術(shù)空白，為今后加工同類型零件提供了經(jīng)驗(yàn)。