高压封头是一种常见的工业零部件,广泛应用于压力容器、石油化工、食品加工等领域。高压封头的加工过程中,冷加工和热加工是两种常见的工艺方法。高压封头带大家了解这两种加工工艺的特点以及它们在不同高压封头加工过程中的应用。 冷加工工艺简单、成本较低、加工精度高。由于在室温下进行,冷加工通常不会显著改变材料的物理性质和结构,因此高压封头的强度和硬度可以得到保证,非常适合于不锈钢的高压封头的加工。 接下来是热加工工艺。热加工是指在高温下进行的加工过程,主要包括热冲压、热旋压、热拉伸等方法。热冲压适合加工厚度0-250mm、直径 φ0- φ3200mm的高压封头;热旋压适合加工厚度0- 80mm、Φ1700-Φ4200mm的高压封头。
薄壁管线钢高压封头操作过程跟厚度要求
[一]、薄壁不锈钢高压封头操作过程
(1)大直径薄壁不锈钢高压封头的板材分瓣的变极性等离子焊接成形焊缝内部缺陷少,可焊厚度范围宽,焊后焊件小。板材分瓣的变极性等离子弧弧焊质量在一定程度上,要高于其他弧焊方法的焊缝质量,焊缝力学性能好,而且焊缝变形较小,是一种率、低成本的焊接方法。厚壁高压封头其焊接可变参数多,规范区间窄,采用立向上立焊工艺,只能自动焊接,对焊缝质量影响较大,喷嘴寿命短。
(2)大直径薄壁不锈钢高压封头的铝合金板材分瓣的变极性TIG熔焊成形由普通交流、方波交流发展到如今的变极性焊接,且根据需要陆续出现各种类型的变极性焊接波形。正弦波变极性波形具有较正弦交流波形过零速度快,电弧声较方波变极性波形柔和等优点。方波交流TIG焊铝及其合金有很大,但是也存在一些不足,方波的正负半波时间可调而幅值比却不可调。
(3)大直径薄壁不锈钢高压封头的铝合金板材分瓣的搅拌摩擦焊成形的焊接接头热影响区显微组织变化小,残余应力比较低,焊接工件不易变形,能一次完成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接,接头高,操作过程方便实现机械化、自动化,设备简单,能耗低,功效高;
对作业环境要求低,无需添加焊丝,焊铝合金时不需焊前除氧 化膜,不需要保护气体,成本低,可焊热裂纹敏感的材料,适合异种材料焊接;
焊接过程安 全、无烟尘、无辐射等。但焊接工件刚性固定,反面应有底板,焊接结束搅拌探头提出工件时,焊缝端头形成一个键孔,并且难以对焊缝进行修补,工具设计、过程参数和机械性能数据只在有限的合金范围内可得。在某种情况下,如特殊领域中要考虑腐蚀性能、残余应力和变形时,性能需进一步提高才可实际应用。对板材进行单道连接时,焊速不是很高,搅拌头的磨损消耗太快等。
(4)大直径薄壁不锈钢高压封头的铝合金板材整体充液成形与传统工艺相比成形提高,减少了工件的成形次数和退火次数,以及配套模具数量和成本。成形零件的回弹性小,工件的表面质量和尺寸精度得到提高。模具精度要求较低,通用性好,配套数量少,非常适合于现代小批量多品种的柔性加工的要求。由于液体的应用,可以成形室温下一些难成形的材料,如镁合金、铝合金、钦合金、高温合金以及复杂结构拼焊板等,可以加工形状复杂的零件。但它也有不可避免的缺点,凹模型腔内的液压压力会对凸模下行产生阻抗作用,因此所需要的成形设备吨位要比传统成形的高。由于液体的应用,密封问题考虑。
因工件成形后需要液体补充等工序,故一般生产率不如传统工艺高。
(5)大直径薄壁不锈钢高压封头的铝合金板材整体冲旋复合成形所需的总变形力较小,功率消耗也大大降低。在变形过程中,金属晶粒沿变形区滑移面错移,晶粒的伸长随着变形量增加而增加,旋压制品的强度得到大幅提高。旋压过程中,被旋压件近似于逐点变形,旋压件中的夹渣、夹层、裂纹和砂眼等缺陷就很容易被暴露出来,旋压过程同时起到了对制品自动检验的作用。但旋压过程中可能会出现起皱、破裂和变薄超差等工艺缺陷,可以通过改进旋轮进给工艺或改进旋压设备来逐步解决。旋压的工艺较为复杂,对旋压设备和操作技术的要求较高。旋压常需要和冲压、锻造、焊接、机加工等技术配合起来才能得到较终的零件。
[二]、碟形国标高压封头的厚度要求
在壳体的较小厚度,主要是考虑在容器制造过程中一般成行、组对和焊接方法对产品(形状)的影响,以满足相应制造工艺对厚度的要求,并保证对容器壳体圆筒形状、几何尺寸及公差要求,对于小直径圆筒(如DN1500以下)同时还兼顾了制造、运输和安装过程中的刚度要求。本次计算的较小厚度完全满足壳体较小厚度的要求。
然而很多人都会忽略在GB/T150.3-2011中也注明了国标高压封头较小厚度的要求,以碟形国标高压封头举例“对于Ri/r≤5.5的碟形国标高压封头,其厚度应不小于国标高压封头内直径的0.15%,其他碟形国标高压封头的厚度应不小于国标高压封头内直径的0.3%,但当确定国标高压封头厚度时,已考虑了内压下的弹性失稳问题,可不受此限制。”
因此,我们可以断定,国标高压封头计算过程中,结果出现的不满足较小厚度情况与壳体的较小厚考虑的方面并不相同,国标高压封头的较小厚度是考虑内压下的弹性失稳问题。内压下的弹性失稳是在碟形国标高压封头的转角区域存在着较高的周向压缩应力,特别是较薄的国标高压封头,往往在弹性范围内就已失去稳定而遭受破坏。因此需要引起足够的重视。
碟形国标高压封头由内半径为Ri的球壳和转角过度内半径为r的过渡环壳两部分组成。
1)经向应力在国标高压封头球壳部分呈均匀分布,为拉伸薄膜应力,至过渡环壳逐渐减少,到国标高压封头底边降至与相连接圆筒轴向应力相等。
2)周向应力在球壳部分同样为拉伸薄膜应力,数值与经向应力相等。过渡环壳上则为周向压缩应力,且在球壳与环壳连接处压应力较大,沿经向至底边压应力逐渐减小,在底边处为较小值。
简单的说就是,凸形国标高压封头受内压时候形状趋于球形,球壳部分轴向向外拉伸,过渡段周向向内压缩,而球壳和过渡段的连接处,由于结构的不连续,导致该处产生横剪力和弯矩,由于横剪力和弯矩的作用,在不连续处产生了局部薄膜应力和弯曲应力,叠加内压引起的薄膜应力得到了国标高压封头的总应力,实验表明国标高压封头的膜加弯与r/Ri相关。
沧州奋起高压管件有限公司(http://www.fenqigj.com)主营各种厚壁高压管帽、高压异径管、锻制高压三通产品广泛用于宝钢、鞍钢、鞍钢股份(含鲅鱼圈、凌钢)、本钢等冶金、化工、电力、制氧、炼钢、轧钢等企业。产品同时出口到东南亚、中东、欧洲、美洲、澳大利亚和南非等国家。产品及服务享有很高的信誉。
薄壁管线钢高压封头操作过程跟厚度要求[一]、薄壁不锈钢高压封头操作过程
(1)大直径薄壁不锈钢高压封头的板材分瓣的变极性等离子焊接成形焊缝内部缺陷少,可焊厚度范围宽,焊后焊件小。板材分瓣的变极性等离子弧弧焊质量在一定程度上,要高于其他弧焊方法的焊缝质量,焊缝力学性能好,而且焊缝变形较小,是一种率、低成本的焊接方法。厚壁高压封头其焊接可变参数多,规范区间窄,采用立向上立焊工艺,只能自动焊接,对焊缝质量影响较大,喷嘴寿命短。
(2)大直径薄壁不锈钢高压封头的铝合金板材分瓣的变极性TIG熔焊成形由普通交流、方波交流发展到如今的变极性焊接,且根据需要陆续出现各种类型的变极性焊接波形。正弦波变极性波形具有较正弦交流波形过零速度快,电弧声较方波变极性波形柔和等优点。方波交流TIG焊铝及其合金有很大,但是也存在一些不足,方波的正负半波时间可调而幅值比却不可调。
(3)大直径薄壁不锈钢高压封头的铝合金板材分瓣的搅拌摩擦焊成形的焊接接头热影响区显微组织变化小,残余应力比较低,焊接工件不易变形,能一次完成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接,接头高,操作过程方便实现机械化、自动化,设备简单,能耗低,功效高;
对作业环境要求低,无需添加焊丝,焊铝合金时不需焊前除氧 化膜,不需要保护气体,成本低,可焊热裂纹敏感的材料,适合异种材料焊接;
焊接过程安 全、无烟尘、无辐射等。但焊接工件刚性固定,反面应有底板,焊接结束搅拌探头提出工件时,焊缝端头形成一个键孔,并且难以对焊缝进行修补,工具设计、过程参数和机械性能数据只在有限的合金范围内可得。在某种情况下,如特殊领域中要考虑腐蚀性能、残余应力和变形时,性能需进一步提高才可实际应用。对板材进行单道连接时,焊速不是很高,搅拌头的磨损消耗太快等。
(4)大直径薄壁不锈钢高压封头的铝合金板材整体充液成形与传统工艺相比成形提高,减少了工件的成形次数和退火次数,以及配套模具数量和成本。成形零件的回弹性小,工件的表面质量和尺寸精度得到提高。模具精度要求较低,通用性好,配套数量少,非常适合于现代小批量多品种的柔性加工的要求。由于液体的应用,可以成形室温下一些难成形的材料,如镁合金、铝合金、钦合金、高温合金以及复杂结构拼焊板等,可以加工形状复杂的零件。但它也有不可避免的缺点,凹模型腔内的液压压力会对凸模下行产生阻抗作用,因此所需要的成形设备吨位要比传统成形的高。由于液体的应用,密封问题考虑。
因工件成形后需要液体补充等工序,故一般生产率不如传统工艺高。
(5)大直径薄壁不锈钢高压封头的铝合金板材整体冲旋复合成形所需的总变形力较小,功率消耗也大大降低。在变形过程中,金属晶粒沿变形区滑移面错移,晶粒的伸长随着变形量增加而增加,旋压制品的强度得到大幅提高。旋压过程中,被旋压件近似于逐点变形,旋压件中的夹渣、夹层、裂纹和砂眼等缺陷就很容易被暴露出来,旋压过程同时起到了对制品自动检验的作用。但旋压过程中可能会出现起皱、破裂和变薄超差等工艺缺陷,可以通过改进旋轮进给工艺或改进旋压设备来逐步解决。旋压的工艺较为复杂,对旋压设备和操作技术的要求较高。旋压常需要和冲压、锻造、焊接、机加工等技术配合起来才能得到较终的零件。
[二]、碟形国标高压封头的厚度要求
在壳体的较小厚度,主要是考虑在容器制造过程中一般成行、组对和焊接方法对产品(形状)的影响,以满足相应制造工艺对厚度的要求,并保证对容器壳体圆筒形状、几何尺寸及公差要求,对于小直径圆筒(如DN1500以下)同时还兼顾了制造、运输和安装过程中的刚度要求。本次计算的较小厚度完全满足壳体较小厚度的要求。
然而很多人都会忽略在GB/T150.3-2011中也注明了国标高压封头较小厚度的要求,以碟形国标高压封头举例“对于Ri/r≤5.5的碟形国标高压封头,其厚度应不小于国标高压封头内直径的0.15%,其他碟形国标高压封头的厚度应不小于国标高压封头内直径的0.3%,但当确定国标高压封头厚度时,已考虑了内压下的弹性失稳问题,可不受此限制。”
因此,我们可以断定,国标高压封头计算过程中,结果出现的不满足较小厚度情况与壳体的较小厚考虑的方面并不相同,国标高压封头的较小厚度是考虑内压下的弹性失稳问题。内压下的弹性失稳是在碟形国标高压封头的转角区域存在着较高的周向压缩应力,特别是较薄的国标高压封头,往往在弹性范围内就已失去稳定而遭受破坏。因此需要引起足够的重视。
碟形国标高压封头由内半径为Ri的球壳和转角过度内半径为r的过渡环壳两部分组成。
1)经向应力在国标高压封头球壳部分呈均匀分布,为拉伸薄膜应力,至过渡环壳逐渐减少,到国标高压封头底边降至与相连接圆筒轴向应力相等。
2)周向应力在球壳部分同样为拉伸薄膜应力,数值与经向应力相等。过渡环壳上则为周向压缩应力,且在球壳与环壳连接处压应力较大,沿经向至底边压应力逐渐减小,在底边处为较小值。
简单的说就是,凸形国标高压封头受内压时候形状趋于球形,球壳部分轴向向外拉伸,过渡段周向向内压缩,而球壳和过渡段的连接处,由于结构的不连续,导致该处产生横剪力和弯矩,由于横剪力和弯矩的作用,在不连续处产生了局部薄膜应力和弯曲应力,叠加内压引起的薄膜应力得到了国标高压封头的总应力,实验表明国标高压封头的膜加弯与r/Ri相关。
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