一、常見的封頭加工材料有哪些
常見的封頭生產(chǎn)材料有不銹鋼、碳素鋼、合金鋼以及銅、鋁、鎳、鈦等特殊材料,不同材料有著不同的特性,加工方式和適用領(lǐng)域都有所不同。
1、不銹鋼封頭
不銹鋼材質(zhì)表面光亮,觸感堅(jiān)硬,耐酸堿、耐氧化,成型性與相容性較強(qiáng),適用領(lǐng)域廣泛。不銹鋼封頭包含304不銹鋼、321不銹鋼、316L不銹鋼、310S不銹鋼、2205雙相不銹鋼等材質(zhì),304不銹鋼封頭適用于大部分應(yīng)用場景,若封頭需要用于高溫環(huán)境,建議使用310S不銹鋼,若封頭需要用于酸堿環(huán)境,則需要耐酸堿性更強(qiáng)的316L不銹鋼。
2、碳素鋼封頭
碳素鋼硬度高,強(qiáng)度大,韌性強(qiáng),用于封頭制造的主要有Q235、20#、A3、16錳、Q345B、45號鋼等。
3、合金鋼封頭
復(fù)合鋼強(qiáng)度高,結(jié)構(gòu)輕,表面亮澤,經(jīng)久耐用,由于其較強(qiáng)的耐腐蝕特性,經(jīng)常用于石油、化工、海水淡化、核工業(yè)等領(lǐng)域的壓力容器封頭制造。復(fù)合鋼切削力大,容易在切割時出現(xiàn)誤差。
4、特材封頭
除了以上介紹到的合金鋼封頭之外,還有銅、鋁、鎳、鈦等特材封頭,所用材料包含5083-H112、1060、5052鋁板,N5、N6鎳材料,TA9、TC4鈦板以及紫銅等。
二、封頭制造工藝流程
封頭的制造工藝和生產(chǎn)流程主要包括模板設(shè)計(jì)、材料準(zhǔn)備、切割加工、成型、熱處理、焊接、加工調(diào)整和表面處理等環(huán)節(jié)。下面將詳細(xì)介紹封頭的制造工藝和生產(chǎn)流程。
1、模板設(shè)計(jì)
模板設(shè)計(jì)是封頭制造的起點(diǎn),通過模板設(shè)計(jì)可以確定封頭的形狀、大小和曲率等重要參數(shù)。首先需要根據(jù)封頭的實(shí)際應(yīng)用需求以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制定設(shè)計(jì)要求,然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求繪制出封頭的輪廓圖,并進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。
2、材料準(zhǔn)備
封頭制造所使用的材料一般是金屬板材,如不銹鋼、碳鋼、鎳合金等。在材料準(zhǔn)備階段,需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求選取合適的材料,并檢查材料的外觀質(zhì)量、化學(xué)成分和物理性能等指標(biāo)是否符合要求。
3、切割加工
切割加工是將大尺寸的金屬板材按照模板設(shè)計(jì)要求切割成封頭的輪廓形狀。常用的切割方式包括剪切、焊接切割、氧氣切割和等離子切割等,根據(jù)不同的切割方式選擇相應(yīng)的切割設(shè)備和工藝。
4、成型
成型是將切割好的金屬板材通過機(jī)械力或液壓力進(jìn)行成型,使其成為封頭的形狀。成型過程中需要使用專用的成型設(shè)備,如液壓成形機(jī)、冷彎機(jī)和卷曲機(jī)等。根據(jù)不同的封頭形狀和類型選擇相應(yīng)的成型設(shè)備和工藝。
5、熱處理
熱處理是為了改善封頭的材料組織和性能,提高封頭的強(qiáng)度和硬度。常用的熱處理方式包括退火、正火、淬火和回火等,根據(jù)封頭的材料和性能要求選擇相應(yīng)的熱處理方式和工藝。
6、焊接
焊接是將各個封頭部分進(jìn)行連接的重要工藝環(huán)節(jié)。根據(jù)封頭的形狀和結(jié)構(gòu),選擇相應(yīng)的焊接方法,如手工電弧焊接、氣體保護(hù)焊接、激光焊接和電阻焊接等。在焊接過程中要保證焊接接頭的質(zhì)量和焊接強(qiáng)度。
7、加工調(diào)整
加工調(diào)整是為了保證封頭的形狀和尺寸與設(shè)計(jì)要求一致。通過加工調(diào)整可以對封頭進(jìn)行切削、拋光和修整等工藝處理,使其達(dá)到加工要求。
8、表面處理
表面處理是為了提高封頭的耐腐蝕性能和美觀性。常用的表面處理方式包括噴砂、噴涂、電鍍和拋光等,選擇相應(yīng)的表面處理方法和工藝根據(jù)封頭的應(yīng)用環(huán)境和要求。
三、封頭制造的五個常見問題
1、設(shè)備制造廠與封頭廠的“分工”
壓力容器封頭,國內(nèi)絕大部分設(shè)備制造廠(以下簡稱制造廠)都是委托專業(yè)的封頭壓制單位進(jìn)行加工。但考慮到對原材料的質(zhì)量把控以及材料(尤其是特殊材料)的采購能力,封頭原材料采買、下料拼焊一般由制造廠負(fù)責(zé)。
制造廠需根據(jù)封頭結(jié)構(gòu)和材料特性、受委廠家的壓制能力、運(yùn)輸、綜合成本等因素,制定合理的加工工藝,制定熱加工及恢復(fù)材料性能熱處理制度(必要時)。
2、冷沖壓、熱沖壓
冷沖壓成型以其尺寸精確、成本低、外觀美觀等優(yōu)點(diǎn)被大量使用,主要用于直徑6米以內(nèi)、厚度40mm以下的封頭,適用碳素鋼、Q345R類低合金鋼、不銹鋼等。
熱沖壓成型最大厚度有的可達(dá)380mm,但熱沖壓有幾個缺點(diǎn):封頭尺寸不太好控制;加熱對材料本身影響也較大,可能會破壞原材料的性能;此外,熱加工更為耗能并不環(huán)保。
3、旋壓
旋壓主要適用于厚度相對較薄的近似橢圓封頭或平底封頭,無需沖壓模具。但目前,對于有些情況,業(yè)主是不太接受旋壓封頭的。
旋壓分為冷旋壓和熱旋壓,目前應(yīng)用較多的是冷旋壓,主要用于碳素鋼、Q345R類低合金鋼、不銹鋼材料等。加工最大直徑可達(dá)11米,厚40mm左右。凸形封頭一般在旋壓前需進(jìn)行預(yù)成形,例如壓鼓。
4、什么時候用分瓣
當(dāng)沖壓或旋壓設(shè)備能力不夠用,或整體運(yùn)輸受限時,會采用分辨加工成形。
分瓣,需根據(jù)具體形狀制作模具,周期相對較長,且封頭拼縫多,焊接工作量大,沒有整體封頭成型好。
一般直徑6米以上的橢圓封頭,直徑5米以上的球封頭采用分瓣。其中頂圓采用壓鼓,瓣片采用上下模熱壓成形。
5、各加工方法的減薄率
旋壓:橢圓封頭減薄率為13%—16%,與直徑成正比,與厚度成反比。
沖壓:橢圓封頭接近大曲率的部位減薄率通常最大,約為8%—10%。半球形封頭(球缺)接近底部20°—30°范圍的減薄率通常最大,約為12%—14%,保守取值13%—15%。
分瓣封頭瓣片減薄率較小,一般都在5%以下,但頂圓板若采用整圓壓制,其減薄率約為8%—10%,不過,除整圓壓制(或先拼焊)外,頂圓板還可以采用分條壓制(先壓制后拼圓)。