1。冷成形封頭的特征:
冷成形封頭具有精確的尺寸和穩定的質量,沒有因加熱而造成的表面粗糙及氧化,封頭外觀漂亮;另外,不用擔心因加熱而產生的材質劣化。
根據冷成形封頭的特征,有些問題需要注意,在此說明一些代表性的例子,請予以理解。
● 關于(應力腐蝕裂紋)
凡冷成形加工都會產生一定的殘余應力和冷作強化,封頭也不例外。如遇上容器的安裝應力、焊接殘余應力、熱應力時,將產生應力疊加,如果使用在有應力腐蝕的環境時,在短時間內有可能會產生應力腐蝕裂紋。
如材質是碳素鋼,在硝酸鹽、氨、堿性鈉等環境下會發生裂紋;如是奧氏體不銹鋼,在有氯離子的特定環境下,會發生裂紋,這種裂紋稱為應力腐蝕裂紋。
因本公司不了解客戶各種鍋爐壓力容器的設計及使用條件,因此,如果您訂購的封頭是在上述條件下使用時,請在設計階段考慮消除殘余應力的方法和選擇合適 的材料,并在“封頭定作承攬合同”中予以明確,以便采取必要的工藝,消除殘余應力,以符合設計的要求。
● 關于(熱浸鍍鋅滲鋁裂紋)
碳素鋼及低合金鋼的容器在熱鍍鋅 或滲鋁液中浸泡鍍鋅或滲鋁時,封頭的直邊部可能會發生裂紋,這種現象叫“鍍鋅(滲鋁)脆性裂紋”,這是因為焊接殘余應力、加工殘余應力存在時,低熔點金屬的鋅或鋁向晶界擴散的結果。因此,容器在熱浴鍍鋅或滲鋁前,應先做熱處理,去除殘余應力
● 關于碳素鋼封頭的(塑性加工痕跡)
碳素鋼在受到拉伸變形時,與主應力成 45 度的方向將產生滑移線,此時材料表面的氧化膜沿著此滑移線脫落。
在冷沖壓封頭的過渡段小 r 部附近,氧化膜脫落的痕跡成格子狀,這是塑性加工引起的表面痕跡。并不是任何有害缺陷。
● 關于不銹鋼焊縫的(塑性加工痕跡)
封頭有焊縫時,在沖壓成形前,除去圓片內表面全部焊縫及外表面直邊部和過渡區焊縫余高后再進行加工;在旋壓成形前,則焊縫內外表面的余高都要去除。
不銹鋼封頭,由于焊縫與母材的強度不同,焊縫中央稍低,在塑性加工時,會產生輕微的線狀內凹,這是因塑性加工引起的表面痕跡,并不是裂紋等有害缺陷。
2。關于冷成形封頭的熱處理:
世界各國有關壓力容器標準 規范,一般按加工變形程度來確定加工后是否熱處理。按 ASME 規范 UCS-79 來界定冷成形封頭是否需要做熱處理是可行的。因此,有必要根據設計和使用條件及加工變形程度考慮是否要進行熱處理。
ASME 規范規定:當加工度的最大纖維伸長率超過 5% ,同時屬于 5 個條件中任意一項時,碳素鋼及低合金鋼冷成形封頭要做熱處理。
● 計算公式:
最大纖維伸長率 =75 × δ s/ ( r+0.5 δ s ) (%)
δs :鋼材厚度( mm )
r :封頭折邊部的內半徑
● 5個條件:
① 使用介質為極度或高度危害者;
② 材料要求進行沖擊試驗者(可按 ASME V Ⅲ -1UCS-66 判定);
③ 冷成形鋼板厚度大于 15.9mm 者;
④ 冷成形后板厚減薄率大于 10% 者;
⑤ 成形溫度處于 120-482 ℃范圍內者。
● 熱處理條件:
①、退火( SR )時,溫度: 625 ℃± 25 ℃
保溫時間:δ s ≤ 25.4mm 60 分鐘
其他 一般按 60 分鐘 /25.4mm
適用材料:碳素鋼 低合金鋼
② 、正火( N )時 溫度: 900 ℃± 25 ℃
保溫時間: 30 分鐘 /25.4mm ,但不小于 30 分鐘
適用材料:碳素鋼、低合金鋼
注:《容規》管轄范圍之內的產品按相關規定執行。
3。使用10% 碟形(DHB)封頭的優點:
宜興北海備有標準橢圓形封頭(2:1 正半橢圓形)和 10% 碟形封頭等各種模具。請根據設備的設計,使用條件、區分使用兩種不同形狀的封頭,這對質量及成本管理都是有利的,特別是食品、制藥、水處理及地下儲罐等常壓容器,我們推薦使用冷沖壓或旋壓方法制造的 10% 碟形封頭。
其優點:
①、如果設備已規定了外形總長,那么使用 10% 碟形封頭要比使用標準橢圓形封頭時增加容量。
②、因 10% 碟形封頭的曲面比 2 : 1 橢圓形曲面平緩,所以在封頭上易于安裝固定板及支架等,工作效率高。
③、因 10% 碟形封頭比標準橢圓形封頭加工度小,所以生產大直徑 10% 碟形薄壁封頭時成形質量好,而且外觀漂亮。
④、如果是同一內徑同一板厚的封頭, 10% 碟形比標準橢圓形封頭的下料尺寸小,可節省材料。
4。封頭安全經濟合理的成形保證:
1. GB150-1998標準有關厚度的定義
(1) 計算厚度δ
是按各章公式計算得到的厚度。需要時,尚應計入其他載荷所需厚度。
(2) 設計厚度δd
是計算厚度δ與腐蝕裕量C1之和。
(3) 名義厚度δn
是設計厚度δd加上鋼材厚度負偏差C1后向上圓整至鋼材標準規格的厚度。即標注在圖樣上的厚度。
(4) 有效厚度δe
是名義厚度δn減去腐蝕裕量C2和鋼材厚度負偏差C1的厚度
(5) 各種厚度的關系如圖
(6) 投料厚度(即毛坯厚度)
根據GB150---1998第10章和各種厚度關系圖:
δs=δ +C1+C2+Δ1(厚度第一次設計圓整值)+C3(加工減薄量)+(厚度第二次制造圓整值)
2. 封頭設計計算案例
容器內徑Di=4000mm、計算壓力Pc=0.4MPa、設計溫度t=50℃、封頭為標準橢圓形封頭、材料為16MnR(設計溫度才材料許用應力為170MPa)、鋼材負偏差不大于0.25mm且不超過名義厚度的6%、腐蝕裕量C2=1mm、封頭拼焊的焊接接頭系數?=1。求橢圓封頭的計算厚度、設計厚度和名義厚度。
KpDi
計算厚度δ=----------------=4.73mm
2[σ]tΦ-0.5pc
計算厚度δd=δ + C2=4.73+1=5.73mm
考慮標準橢圓封頭有效厚度δe應不小于封頭內徑Di的0.15%,有效厚度δe=0.15%Di=6mm
δe>δd、C1=0、C2=1、名義厚度δn=δe+C1+C2=6+0+1=7mm
考慮鋼材標準規格厚度作了上浮1mm的厚度第一次設計圓整值△1=1,故取δn=8mm。
根據專業封頭制造廠技術資料Di=4000、δn=8封頭加工減薄量C3=1.5mm,經厚度第二次圓整值△2=0.5。
如要求封頭成形厚度不得小于名義厚度δn減鋼板負偏差C1,則投料厚度:
δs=δn+C1+C3+△2=8+0+1.5+0.5=10mm,而成形后的最小厚度為8.5mm。如采用封頭成形厚度不小于設計厚度δd(應取δe值),則投料厚度:δs=δd(δe)+C3+△2=8mm,而成形后的最小厚度為6.5mm、且大于有效厚度δe、更大于設計厚度δd和計算厚度δ。
從以上可看出,兩種不同要求,使該封頭的投料厚度有2mm之差,而重量相差有300kg之多。
3. GB150及有關封頭標準的厚度定義不甚合理
相關技術