定芯工裝技術(shù)在壓力容器制造中的應(yīng)用

趙建芳

摘要：伴隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的全面加速，很多行業(yè)對于壓力容器制造行業(yè)的需求也越來越高，現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)階段對于壓力容器制造產(chǎn)業(yè)也提出了更高要求。而定芯工裝技術(shù)逐漸被廣泛的運用于壓力容器制造中，在很大程度上增強了壓力容器的制造質(zhì)量和制造成效。本文，基于定芯工裝技術(shù)的角度，淺談定芯工裝技術(shù)在壓力容器制造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：定芯工裝技術(shù);壓力容器制造;應(yīng)用

前言：

加氫裝置的最重要設(shè)備就是加氫換熱器，其也是加氫裝置的核心設(shè)備之一，但是由于其制造主材料是鉻鉬鋼材質(zhì)，其歸屬于鉻、鉬、鐵與碳的一個合成金鋼材質(zhì)，這種材質(zhì)的耐腐蝕性特別好，同時還具備可焊性和韌性。但是該材料的制造加工難度非常大，所以在壓力容器制造過程中存在一定的問題和困難。通過研究人員的深入分析和探索，最終設(shè)計出了一種即能滿足整個制造環(huán)節(jié)所有需求，同時還可以滿足圖紙公差的要求范圍內(nèi)的工藝裝備——也就是定芯工裝技術(shù)。

1、定芯工裝技術(shù)在壓力容器制造中存在的問題

由于鉻鉬鋼材質(zhì)的特殊性，也正是其可焊性比較差的原因，所以導(dǎo)致在制造的過程中，對于焊接的溫度要求比較高，在接管與筒體裝配后進行焊后需要立即進行中間熱的有效處理，以此來緩解對于鉻鉬鋼的焊熱溫度。在對鉻鉬鋼材質(zhì)進行焊接的過程中，因為每個零件的尺寸都非常大所以裝配的精準(zhǔn)度很難得到保障，此外，也有可能因為焊接而形成的殘余應(yīng)力變形的情況出現(xiàn)，或者也有可能因為熱處理階段因為應(yīng)力釋放而形成的變形情況。此外，由于鉻鉬鋼材質(zhì)的特殊性，所以無法同時裝焊兩只接管，而在進行第二只接管的裝焊過程時，經(jīng)過兩次的變形操作，想要達到規(guī)定的要求是非常難以實現(xiàn)的。根據(jù)GB150.1～GB150.4-2011《鋼制壓力容器》的制造要求，在壓力容器的裝備制造過程中，接管對于筒體主軸的中心位置的垂直度的誤差值應(yīng)該以外徑的百分比來衡量計算。況且，當(dāng)下的壓力容器制定領(lǐng)域還無法將接管與筒體的垂直計算公差實現(xiàn)完全靠機加工的狀態(tài)，而想要完全達到機械設(shè)備加工才能確保公差的設(shè)備制造，是需要經(jīng)過裝配、焊接以及熱處理等多道工序的所以真的很難保證。

2、定芯工裝技術(shù)在壓力容器制造中問題的解決策略

（1）定芯工裝技術(shù)的原理和效果

對于著重思考工藝裝備時，應(yīng)該根據(jù)先施焊一只接管的規(guī)定和原則，從而要求制定設(shè)計的定芯工裝技術(shù)可以同時滿足兩接管的裝焊流程，并且，因為鉻鉬鋼材料的特殊性其不允許進行點焊定位操作，所以定芯工裝技術(shù)有針對性的設(shè)計了可以進行裝焊定位工裝的設(shè)計，在裝配相應(yīng)的換管時可以先將工裝與定芯粙的組裝，從而利用定位銷的定芯筋板來進行有效的定位處理，隨后再將筒體根據(jù)相應(yīng)的要求組裝在胎架上，然后再在筒體上進行定芯軸的組裝和按管操作。當(dāng)整體進行焊接操作后與工裝一同進行中間熱處理。相繼操作組裝完成后就會消除應(yīng)力，然后可以拆除過渡環(huán)定位梢，再與定芯筋板進行裝配接管操作，當(dāng)焊接后再進行二次的中間熱處理。當(dāng)操作人員進行完二次消除應(yīng)力后，即可以拆除定芯工裝。經(jīng)過專業(yè)的監(jiān)測和檢測，定芯工裝反術(shù)實施的兩接管同軸度很好的控制在了1毫米范圍以內(nèi)，完全可以滿足壓力容器制造中，不可以兩接管同軸裝焊的操作流程，從而有效的提升了壓力容器制造的效率和成果。

（2）定芯工裝技術(shù)的理論研究

定芯工裝技術(shù)的運用過程中，可能會遇到裝配過程中焊接殘余應(yīng)力而導(dǎo)致的變形情況，或者是熱處理過程中應(yīng)力釋放而導(dǎo)致的變形情況，而這兩種情況是極容易引起同軸度出現(xiàn)偏差現(xiàn)象的[1]。對于那些外徑超過613毫米的大尺寸接管裝配在筒體上時，一般的測量工具很難確保兩接管可以分二次裝配后的同軸度不出現(xiàn)偏差現(xiàn)象。并且，在操作的過程中還需要考慮人為因素的緣故，不過在運用定芯工裝技術(shù)就很容易達到要求的準(zhǔn)標(biāo)，可以先利用定芯工裝進行定位筋板的加工，從而確保工裝本身的同軸度，之后再加工筒體上的兩個接管孔，這樣可以有效的保證兩個孔位的同軸度。而想要達到孔位的同粙度可以運用定芯工裝來分步驟的進行裝配，有序的將定芯軸和定芯筋板進行接管操作。而關(guān)于焊接變形和熱處理所導(dǎo)致的變形情況，焊接變形：焊接金屬的熱容易一般來講都會遠小于被連接的母材的熱容易，所以就很容易出現(xiàn)急劇的溫度梯度現(xiàn)象，所以冷卻后就會在焊接位置出現(xiàn)較高的殘余應(yīng)力，而且國內(nèi)目前對于焊接處的殘余應(yīng)力還沒有很好的辦法進行計量，一般都是加工人員根據(jù)經(jīng)驗來估算所以很容易產(chǎn)生變形現(xiàn)象。而針對這一點，定芯工裝技術(shù)通常會對兩只接管的角進行焊接，為了有效的避免在焊接的過程中出到收縮應(yīng)力，所以要在加工的過程中同時行進對稱式的均勻焊接，這樣可以很好的避免往一個方向產(chǎn)生收縮變形。而熱處理變形是由于中間的熱處理溫度過高，所以工體自身由于消除殘余應(yīng)力而生成了變形，所以在這個過程中，操作人員為了保證定芯工裝自身在高溫狀態(tài)下的剛度，在進爐前一定要根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來安裝在熱處理爐車上，這樣可以有效的避免在高溫的狀態(tài)下工件由于自重的原因而產(chǎn)生變形現(xiàn)象。

（3）定芯工裝技術(shù)定芯軸的選擇

依據(jù)材料力學(xué)的原理定芯軸由于受到變形的影響，從而形成了彎曲應(yīng)力，而最大限度的彎曲應(yīng)力是形成于離中性軸最遠的位置，所以操作人員應(yīng)該放棄選擇實心軸而運用空心軸。實心軸在定芯工裝技術(shù)中的運用，不論是在加工過程中、實用性能比亦或者是經(jīng)濟效益方面考慮都不適用于定芯工裝技術(shù)。而空心軸由于可以利用無縫鋼管連接，所以其受力狀態(tài)比較輕，剛度和經(jīng)濟實用性也都得到了很好的滿足。根據(jù)材料力學(xué)原理的準(zhǔn)則，再經(jīng)過上述的經(jīng)驗分析和判定，通過多種變形會產(chǎn)生的應(yīng)力從而得到答案，最后還是采用了最合適的10號無縫鋼管進行連接，從實際的運用狀態(tài)來看結(jié)果還是比較符合要求和標(biāo)準(zhǔn)的。

3、定芯工裝技術(shù)在壓力容器制造中的應(yīng)用和發(fā)展

定芯工裝技術(shù)在設(shè)計的過程中需要充分的考慮裝配、焊接以及熱處理這三個重要環(huán)節(jié)的變形和偏差問題，而對于無縫鋼管選擇的方面要依據(jù)方便、重量輕以及經(jīng)濟實用來進行主要考慮范圍。定芯工裝技術(shù)在壓力容器制造領(lǐng)域的試用成功，為日后的工業(yè)制造領(lǐng)域打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，為日后的工業(yè)制造領(lǐng)域的發(fā)展和完善提供了重要技術(shù)保障和支持。在定芯工裝技術(shù)運用在PTA攪拌器設(shè)備的制造過程中，由于規(guī)定的上封頭攪拌器底座與下封頭的軸承連接處與該設(shè)備的規(guī)定軸度相差過小，所以要重點考慮下攪拌葉轉(zhuǎn)動的過程與筒體之間的有效距離，需要滿足能夠均勻的攪拌PTA溶液。在生產(chǎn)制造這類壓力容器機械設(shè)各時，以傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造工藝是無法完成和滿足的，但是通過定芯工裝技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用，充分結(jié)合其制造原理，從而可以滿足攪拌器的實際操作情況來進行制造生產(chǎn)。雖然，需要針對定芯工裝技術(shù)有少許的調(diào)整，才能夠促使定芯工裝完全滿足攪拌器的要求。并且，在制造組裝完成后經(jīng)過專業(yè)的測量充分的達到了設(shè)計方案的要求和標(biāo)準(zhǔn)，所以定芯工裝技術(shù)的應(yīng)用受到了很多用戶的認可和好評。

總結(jié)：

通過了解定芯工裝技術(shù)在壓力容器制造中存在的問題，從而更好的完善和發(fā)展定芯工裝技術(shù)，而經(jīng)過深入的了解定芯工裝技術(shù)的原理和效果和定芯工裝技術(shù)定芯軸的選擇，促使加工人員清楚的認識到對于化工設(shè)備來講，尤其是壓力容器中的一些超長件有同軸度等位置要求和公差要求時，可以充分的進行定芯工裝技術(shù)來很好的解決。

參考文獻

[1]宋少華.定芯工裝技術(shù)在壓力容器制造中的應(yīng)用[J].化工裝備技術(shù)，1997（02）：40-42.

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