壓力容器用封頭[共80頁]

壓力容器用封頭壓力容器封頭接管大開孔 ABAQUS有限元分析 摘 要：在封頭大開孔范圍超出常規(guī)設(shè)計(jì)要求同時(shí)具有接管外載荷的情況下，通過ABAQUS對(duì)壓力容器開孔接管區(qū)進(jìn)行了有限元應(yīng)力分析， 得到了其受力特性和應(yīng)力分布規(guī)律，并對(duì)其進(jìn)行了應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定。關(guān)鍵詞：壓力容器 接管 有限元分析 強(qiáng)度評(píng)定 一、引言 壓力容器是核工業(yè)、石油化工、輕工、電廠、化學(xué)化工、制藥等工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的設(shè)備，由于各種工藝和結(jié)構(gòu)上的要求，常常需要在壓力容器上開孔并安裝接管 1。由于幾何形狀及尺寸的突變，受內(nèi)壓殼體與接管連接處附近的局部范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生較高的不連續(xù)應(yīng)力，引起開孔附近區(qū)域應(yīng)力集中，在容器上造成局部高應(yīng)力，從而影響容器的整體承載能力，該部位很有可能成為設(shè)備的破壞源，因此對(duì)開孔接管部位作詳細(xì)的應(yīng)力分析和強(qiáng)度評(píng)定是確保壓力容器安全運(yùn)行必不可少的內(nèi)容。尤其在壓力容器封頭上的接管的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，開孔大小、位置以及受力情況往往超出了常規(guī)設(shè)計(jì)的范圍。所以需要引入分析設(shè)計(jì)才能更好地確定封頭上接管的安全性。為了揭示壓力容器開孔接管區(qū)的受力特性和應(yīng)力分布規(guī)律，筆者對(duì)某受外載影響的壓力容器的錐形封頭大開孔接管區(qū)進(jìn)行了有限單元法分析并對(duì)其進(jìn)行了應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定。其分析過程和計(jì)算結(jié)果可為試驗(yàn)和生產(chǎn)提供一定的參考和依據(jù)。二、模型的有限元分析 1.分析情況簡介 由于常規(guī)設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)超出常規(guī)計(jì)算范圍的接管情況，故對(duì)其結(jié)構(gòu)采用有限元分析方法進(jìn)行了靜態(tài)應(yīng)力分析與強(qiáng)度評(píng)定。該封頭接管處的主要參數(shù)如表 1.根據(jù)結(jié)構(gòu)與載荷的對(duì)稱性，取該結(jié)構(gòu)的 1/2 進(jìn)行分析， 簡圖及分析中的取用尺寸見圖 1，分析工況見表2。2.網(wǎng)格劃分與加載 考慮設(shè)備結(jié)構(gòu)與載荷存在對(duì)稱性，模型中采用了設(shè)備結(jié)構(gòu)的一半，并施加力與力矩的載荷均為實(shí)際載荷的一半進(jìn)行三維靜態(tài)應(yīng)力分析。采用 ABAQUS軟件進(jìn)行分析。分析中取主軸為 Y軸，設(shè)備的切面為 X-Y面的右手坐標(biāo)系。原點(diǎn)位于封頭下表面的中心，見圖 2。模型中約束了對(duì)稱面上的 Z 向位移，考慮到與結(jié)構(gòu)連接的法蘭具有較大的剛性，上截面為剛體耦合式加載各方向的力與載荷?？紤]到連接件的情況給上下表面提供了較大的剛度，下表面約束全位移，上表面約束 Y向位移，如圖 3。同時(shí)由于應(yīng)力集中的原因，細(xì)化了接管與封頭連接處的網(wǎng)格。通過 ABAQUS提供的網(wǎng)格檢查功能，該結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)為：Number of elements ：63080，Analysis errors：0（0%），Analysiswarnings： 0 （0%）。所以該網(wǎng)格比較合格。分析采用 ABAQUS提供的帶沙漏控制的，采用減縮積分的線性差值八節(jié)點(diǎn)六面體單元 C3D8R，進(jìn)行計(jì)算。三、有限元計(jì)算結(jié)果分析及強(qiáng)度評(píng)定 根據(jù)應(yīng)力處理線的劃定原則，針對(duì)筒體和接管連接區(qū)在應(yīng)力強(qiáng)度相對(duì)大的位置共做出應(yīng)力處理路徑，如圖 5 中直線所示。從表 3 中的應(yīng)力路徑的 S、S、S的值來看，筒體與接管連接的區(qū)域能滿足強(qiáng)度要求。從圖 5 中的應(yīng)力強(qiáng)度云圖以及表 3 中的數(shù)據(jù)還可以清楚地知道，筒體與接管連接的區(qū)域是容器中應(yīng)力高強(qiáng)度區(qū)，也是容器最容易出現(xiàn)破壞的地方，因此在設(shè)計(jì)、制造過程中應(yīng)保證該處的尺寸。另外，幾何形狀或尺寸的突然改變是產(chǎn)生應(yīng)力集中的主要原因之一，因此，在筒體與接管連接處應(yīng)盡量采用圓弧或經(jīng)形狀優(yōu)化的特殊曲線過渡以減少該處出的應(yīng)力。四、結(jié)論 經(jīng)過對(duì)該結(jié)構(gòu)的有限單元法分析計(jì)算，該容器及接管在給定的操作工況及結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)條件下，其強(qiáng)度滿足相應(yīng)要求。分析過程和計(jì)算結(jié)果可為試驗(yàn)和生產(chǎn)提供一定的參考和依據(jù)。參考文獻(xiàn) 1溫潔明，等 .壓力容器開孔接管區(qū)的有限元分析和實(shí)驗(yàn)研究裝備制造技術(shù) 2006，4：27. 2鄭津洋，董其伍，桑芝富 .過程設(shè)備設(shè)計(jì)北京；化學(xué)工業(yè)出版社，2001.8 82. 3石亦平，周玉蓉，等.ABAQUS有限元分析實(shí)例詳解； 機(jī)械工業(yè)出版社，2006.7 2. 4 JB47321995鋼制壓力容器 分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) . 5 賀匡國.壓力容器分析設(shè)計(jì)基礎(chǔ)北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995 26. 鋼制壓力容器用封頭 _標(biāo)準(zhǔn)綜述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范鋼制壓力容器用封頭標(biāo)準(zhǔn)綜述 ReviewontheVessel合肥通用機(jī)械研究所王冰李春瑤李景辰武漢科技大學(xué)孫瑛本文從編制思路、標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)和與國外同類標(biāo)準(zhǔn)的差異以及各類封頭內(nèi)表面積、容積、質(zhì)量計(jì)算等方面對(duì) JB4746鋼制壓力容器用封頭進(jìn)行了介紹、分析與評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞:鋼制壓力容器封頭標(biāo)準(zhǔn) 1 引言封頭是壓力容器重要的受壓元件,其質(zhì)量直接關(guān)系到壓力容器的安全性。自 60 年代開始,我國陸續(xù)制定了一些封頭標(biāo)準(zhǔn) ,有的業(yè)已經(jīng)過修訂 ,如按結(jié)構(gòu)型式分類的 JB57664碟形封頭、JB/T473795橢圓形封頭、JB/T47389 59 0°折邊錐形封頭 、JB/T47399560°折邊錐形封頭和按成形方式分類的 JB/T472994旋壓封頭。這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國壓力容器用封頭的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收 ,都起到過十分重要的作用 ,但也存在著分類方法不統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容相互不協(xié)調(diào)等問題。1999年5月2000年9月,根據(jù)全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) (容標(biāo)委)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃要求 ,容標(biāo)委制造分會(huì)組織合肥通用機(jī)械研究所、岳陽石油化工總廠機(jī)械廠、齊魯石油化工公司機(jī)械廠、宜興北海封頭有限公司等單位共同制訂了取代上述封頭標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一的壓力容器用封頭標(biāo)準(zhǔn),這就是 JB4746鋼制壓力容器用封頭 。2 編制思路如上所述 ,我國現(xiàn)有的封頭標(biāo)準(zhǔn) ,是按結(jié)構(gòu)型式 (橢圓形、碟形、錐形 )、成形方式 (沖壓、旋壓 )的不同,而分別制訂的 ,這不僅造成不同標(biāo)準(zhǔn)封頭質(zhì)量要求不完全一致的不合理現(xiàn)象 ,同時(shí)也給標(biāo)準(zhǔn)封頭的選用、標(biāo)準(zhǔn)的修訂帶來某些困難。其次,以往的封頭標(biāo)準(zhǔn)都是僅與 GB150鋼制壓力容器配套的 ,即只考慮了按規(guī)則設(shè)計(jì)的封頭的制造、 檢驗(yàn)與驗(yàn)收要求 ,而我國早在 1995年就完成了壓力容器基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的雙軌制 (GB150 與 JB4732)缺, 少與分析設(shè)鋼制壓力容器 分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 計(jì)相配套的封頭標(biāo)準(zhǔn) ,不能不說是我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化工作的一大缺憾。再次,GB150屬強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn) ,而根據(jù) GB150編制并與之配套的封頭標(biāo)準(zhǔn),卻是指導(dǎo) (推薦)性的,這顯然是不合理的 ,也難以保證封頭這一重要受壓元件的質(zhì)量。因此,本標(biāo)準(zhǔn)編制時(shí)主要遵循如下思路 :(1)將不同結(jié)構(gòu)型式、 不同制造方法的封頭 ,同時(shí)納入本標(biāo)準(zhǔn) ,并提出統(tǒng)一的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收要求 ,這對(duì)全面提高各種封頭的質(zhì)量是必要的。(2)本標(biāo)準(zhǔn)既包容了按規(guī)則設(shè)計(jì) (與 GB150 配套)的封頭,也包容了按分析設(shè)計(jì)(與 JB4732配套)的封頭,在我國首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼制壓力容器用封頭的統(tǒng)一質(zhì)量要求。(3)將本標(biāo)準(zhǔn)的正文 (主要是封頭的制造、 檢驗(yàn)與驗(yàn)收要求 )作為強(qiáng)制性條文,而將本標(biāo)準(zhǔn)的附 ? 1? CPVT鋼制壓力容器用封頭標(biāo)準(zhǔn)綜述Vol18.No52001錄(主要是各類型封頭的尺寸、 內(nèi)表面積、容積、質(zhì)量等)作為指導(dǎo)性內(nèi)容 ,這既有利于對(duì)影響產(chǎn)品使用安全的各種質(zhì)量要素統(tǒng)一要求,也給標(biāo)準(zhǔn)使用者對(duì)不影響安全的各類因素有選擇的空間 ,使他們根據(jù)實(shí)際需要 ,既可按本標(biāo)準(zhǔn)選取 ,也可按相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) ,自行設(shè)計(jì)計(jì)算。3 本次修訂內(nèi)容要點(diǎn) 311 標(biāo)準(zhǔn)名稱數(shù)的鋼制壓力容器用橢圓形、 碟形、折邊錐形、球冠形封頭 ,如前所述 ,其設(shè)計(jì)應(yīng)分別符合 GB150 或JB4732而, 制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收除符合 GB150 或 JB4732外,仍應(yīng)遵守本標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)不包括球形封頭 ,因?yàn)?一則球形封頭的直邊高度難以在標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一規(guī)定 ;二則大型球形按 GG14 合格級(jí)別本標(biāo)準(zhǔn)取消了對(duì)封頭拼焊焊縫位置的限制 ,但考慮到先拼焊后成形的橢圓形、碟形、球冠形封頭的拼接焊接接頭 ,在封頭成形過程中將發(fā)生較大的彎曲變形 ,為了保證接頭的質(zhì)量 ,必須進(jìn)行 100%射線或超聲檢測 ,其合格級(jí)別應(yīng)與容器的無損檢測合格級(jí)別一致 ,即合格級(jí)別應(yīng)符合圖樣規(guī)定。這一規(guī)定與 GB150和 JB4732的有關(guān)要求是一致的。315 封頭直邊高度 ASME規(guī)范關(guān)于封頭直邊高度的規(guī)定如下 :對(duì)橢圓形封頭,取2英寸和封頭名義厚度之間的大者 ;對(duì)碟形封頭 ,取115英寸;對(duì)半球形封頭為 0(2 英寸合 5014mm,115 英寸合 3811mm)。JISB8247則規(guī)定封頭直邊高度 :取 3 倍的封頭名義厚度 ,但最小為20mm,最大不超過 38mm。我國的 JB576、JB4729及 JB47374739 等標(biāo)準(zhǔn),是按封頭公稱直徑及厚度來確定直邊高度 ,并把直邊高度分為 25、40、50mm 三個(gè)檔次。這不僅給封頭的設(shè)計(jì)選用帶來不便 (如封頭制造時(shí) ,由于考慮鋼板厚度負(fù)偏差 ,可能使封頭厚度大于圖樣上標(biāo)注的名義厚度 ,從而使直邊高度跳檔 ),而且直邊高度增加不僅使封頭在制造過程中容易產(chǎn)生縱向皺折等缺陷 ,而且會(huì)導(dǎo)致容器長度及容積的變化 ,因此綜合考慮多方面因素并結(jié)合國外標(biāo)準(zhǔn)的情況 ,本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直邊高度僅和公稱直徑有關(guān) ,而和封頭厚度無關(guān) ,且取消了 50mm這一檔次 :當(dāng) DN 2000時(shí)取 25mm;當(dāng) DN>2000時(shí)取 40mm。如前所述 ,封頭直邊高度的大小 ,將影響封頭總高度 (總深度 )與容積,進(jìn)而影響到容器的總長度與容積,所以就合理性而言 ,直邊高度應(yīng)是由圖樣確定 ,因此本標(biāo)準(zhǔn)給出的直邊高度僅是推薦性 ,供設(shè)計(jì)者選用時(shí)參考。316 成形封頭的最小厚度容 ,是有不同看法 ISB8247壓力容器用封頭同時(shí)包括鋼制及有色金屬制壓力容器用封頭內(nèi)容 ;ASME規(guī)范雖無專門的封頭標(biāo)準(zhǔn) ,但其壓力容器標(biāo)準(zhǔn)也同時(shí)適用于鋼制及有色金屬制壓力容器 ;我國的壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程也包括關(guān)于有色金屬制壓力容器的規(guī)定?？紤]到本標(biāo)準(zhǔn)為GB150的配套零部件標(biāo)準(zhǔn) ,并且我國的鋁制壓力容器、鈦制壓力容器等標(biāo)準(zhǔn)正在制訂中 ,因此本標(biāo)準(zhǔn)的名稱最終確定為鋼制壓力容器用封頭,即不包括鋁、鈦等有色金屬制壓力容器用封頭。312 適用的成形方式范圍在成形方式方面 ,本標(biāo)準(zhǔn)適用于整板成形和先拼板后成形的封頭。成形方法包括冷沖壓、熱沖壓、冷旋壓、熱旋壓、冷卷、熱卷等六種。本標(biāo)準(zhǔn)不包括先分瓣 (瓣片與頂圓板 )成形后組焊的封頭 ,這是因?yàn)閷?duì)瓣片與頂圓板的形狀與尺寸難以提出統(tǒng)一的質(zhì)量要求 ,因而交由供需雙方協(xié)商解決。313 封頭種類本標(biāo)準(zhǔn)適用于長短軸之比為 2 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 (考慮到小型壓力容器可能是由無縫鋼管制造筒體 ,因此包容了以外徑為基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 );球面內(nèi)半徑 Ri 等于封頭內(nèi)直徑 Di,過渡段轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑 r 分別等于 0115Di 及 011Di 的碟形封頭 ;過渡段轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑 r 分別等于 0115Di(Di 為封頭大端內(nèi)直徑 )、頂角分別為 60°、90°、120°的折邊錐形封頭;以及球面內(nèi)半徑等于與之相連的筒體內(nèi)直徑 Di的球冠形封頭。這是因?yàn)榭紤]到標(biāo)準(zhǔn)的容量 ,只選擇了上述幾種常用的型式參數(shù) ,并將其尺寸、內(nèi)表面積、容積與質(zhì)量分別列于本標(biāo)準(zhǔn)的提示性附錄 ,供大家參考選用。至于未列入本標(biāo)準(zhǔn)的其他參 ? 2? 第18 卷第 5 期壓力容器總第 108期 GB150要求成形封頭的最小厚度不得小于名義厚度減去鋼板厚度負(fù)偏差,而 JB4732 則要求成形封頭最小厚度不得小于其設(shè)計(jì)厚度 ,顯而易見,兩個(gè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)最小厚度的要求是不一致的。行業(yè)上對(duì) GB150的上述規(guī)定看法不一 ,許多人認(rèn)為這會(huì)在設(shè)計(jì)及制造時(shí)重復(fù)出現(xiàn)鋼材厚度負(fù)偏差及圓整量 ,因而造成材料的浪費(fèi) ,要求在編制本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)不管分析設(shè)計(jì)還是規(guī)則設(shè)計(jì) ,均采用 JB4732 關(guān)于最小厚度的規(guī)定。經(jīng)分析,的,但考慮到本標(biāo)準(zhǔn)是與 G部件標(biāo)準(zhǔn),而 G,此,分別按 GB150和 JB4732對(duì), 成形封頭的最小厚度提出不同的限制。然而,目前部分設(shè)計(jì)圖樣標(biāo)注了兩種厚度 ,即名義厚度和成品最小厚度,我們認(rèn)為這是解決 GB150 上述矛盾的一種可行辦法 ,并在本標(biāo)準(zhǔn)中加以采用 ,即規(guī)定:當(dāng)設(shè)計(jì)圖樣標(biāo)注了封頭成型后的最小厚度 ,可按實(shí)測的最小厚度不小于圖樣標(biāo)注的最小厚度驗(yàn)收。317 封頭端部切邊交貨以往部分廠家制造的封頭毛邊交貨 ,使封頭尺寸無法測量 (因無測量基準(zhǔn) ),難以保證封頭的總深度 (總高度 )和直邊高度,故此,本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定成形封頭的端部應(yīng)切邊 ,不允許毛邊交貨。當(dāng)封頭生產(chǎn)廠采用數(shù)控切割等先進(jìn)精確的下料方法 ,能保證封頭端部的平整度與切邊相當(dāng)時(shí) ,可不另行切邊。318 橢圓形、碟形、球冠形封頭內(nèi)表面的形狀公差封頭內(nèi)表面的形狀公差,目前國內(nèi)外通用的方法是用等曲率的樣板檢測。美國、日本的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用弦長等于封頭內(nèi)直徑 Di 的樣板測量,樣板與封頭內(nèi)表面間的最大間隙 :外凸不得大于封頭內(nèi)直徑 Di 的1125%,內(nèi)凹不得大于封頭內(nèi)直徑 Di 的 01625%。我國標(biāo)準(zhǔn) GB150規(guī)定的樣板弦長為封頭內(nèi)直徑 Di 的 0175、JB4732規(guī)定的樣板弦長為封頭內(nèi)直徑 Di 的 019,兩標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定樣板與封頭內(nèi)表面間的最大間隙 (不區(qū)分外凸和內(nèi)凹 )為封頭內(nèi)直徑 Di 的 1125%。綜合分析上述各標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合我國封頭制造實(shí)際 ,本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用弦長相當(dāng)于封頭內(nèi)直徑的間隙樣板檢測 ,樣板與封頭內(nèi)表面間的最大間隙 ,外凸不得大于封頭內(nèi)直徑 Di 的 1125%,內(nèi)凹不得大于封頭內(nèi)直徑 Di 的01625%。所以規(guī)定樣板的弦長與封頭的內(nèi)直徑 Di 相當(dāng)而不是相等 ,是因?yàn)榉忸^內(nèi)直徑 Di 和封頭圓度都存在偏差 ,如相等不僅使測量難以進(jìn)行 ,而且無法得出封頭內(nèi)凹的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。樣板弦長應(yīng)略小于封頭內(nèi)直徑 ,也即二者之間必須存在一定間隙。間隙的大小 ,由各制造廠根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)自定。319),在行業(yè)上的看法是不一致的。壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程要求冷旋壓成形的封頭應(yīng)進(jìn)行熱處理。GB150、JB4732 亦要求熱處理 ,同時(shí)又認(rèn)為當(dāng)制造單位能確保冷成形的材料性能符合設(shè)計(jì) ,使用要求時(shí) ,不受此限 ,有些專家則建議 ,仿效ASME及 JIS規(guī)范的辦法 ,用冷成形封頭的纖維伸長率來決定是否進(jìn)行熱處理。根據(jù)日本的經(jīng)驗(yàn) ,當(dāng)冷成形封頭采用纖維伸長率判斷是否需進(jìn)行熱處理時(shí),需對(duì)鋼材的純凈度、 力學(xué)性能提出附加要求 ,而國產(chǎn)壓力容器用鋼目前尚難完全做到。在編制本標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn) ,用國產(chǎn)鋼材制作的冷成形封頭質(zhì)量不一,有的能安全使用 ,有的則在使用時(shí) ,或成形后 ,甚至在冷成形過程中都發(fā)生過母材與焊接接頭開裂的現(xiàn)象。因此在條件未成熟前 ,為安全考慮 ,本標(biāo)準(zhǔn)仍沿用 GB150 及 JB4732的規(guī)定,冷成形的橢圓形、 碟形封頭應(yīng)進(jìn)行熱處理 ,當(dāng)制造單位能保證冷成形的材料性能符合設(shè)計(jì)、使用要求時(shí)不受此限制。4 封頭內(nèi)表面積、 容積、質(zhì)量計(jì)算的說明 411 以內(nèi)徑為基準(zhǔn)的橢圓封 頭 (EHA)(1) 內(nèi) 表 面 積 (mm2):S=rr+h1 × C+2h式中:r=Di/2h1=H-hC=lnr/h1+(r/h1)2-1/(1)(r/h1)2-1 其它符號(hào)意義見標(biāo)準(zhǔn)正文表 1。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 r/h1=2,于是 C=01760346。(2) 容 積 (mm3):2(2)V= r(2h1/3+h)(3) 質(zhì) 量(kg):(3)W=7850 × (VW-V) ×式1中0-9VW 為封頭外壁容積 ,以 h1+n代替h1、r+ n代替 r 由公式(2)計(jì)算。412 以外徑為基準(zhǔn)的橢圓封頭 (EHB)? 3? CPVT 鋼制壓力容器用封頭標(biāo)準(zhǔn)綜述 Vol18.No52001令:r=Do/2h1=H-h 內(nèi)表面積 S和容積 V 以h1-n代替 h1、r-n代替 r 分別由公式 (1)和公式(2)計(jì)算。不作上述替換 ,按公式(2)計(jì)算結(jié)果即為封頭外壁容積 VW。封頭質(zhì)量仍按公式 (3)計(jì)算。413 碟形封頭 (DHA 和 DHB)(1)內(nèi)表面積 (mm2):S=2Dir 式中C1=0+sin0cos02C2=sin 0(2+cos 0)/32 直 邊段:V3=Rh(83) +r2(sin-0)0+2+2Ri(-1sin 0) × (式) 中 0=0,其它 ir(8)因 此 , 容 積 :V=V1+V2+V3(3)質(zhì)量 首 先 計(jì) 算 外 壁 容 積 Vw,分 別 如下:2w=zozo ( R -+(r+ n)n)(-c1os0) hzo=-hH-(r+ n)sin0+ n/s以in0R+n代替 R、r+n代替 r,按公式(8-1。(2)容積 (mm3):2233V=(C1Dir+C2Dir+C3r+C4Ri+及2)公式 (8-3)可分別計(jì)算圓弧段外壁容積Vw2 及直邊段外壁容積Vw3。于是 ,外壁容積:Vw=Vw1+Vw2+Vw3(5)(9)(10)(11)24×h) +sincos式 中C1=,C2=s-in 0423 C3=-2s0i-ns i n00cos0-32C4=(2+sin -s0i)n(01)/3(3)質(zhì)量(kg):(6)W=7850 ×(Vw-V)×式1中0 Vw為封頭外壁容積,以 Di+2n代替Di、r+ n代替 r、Ri+ 代n 替 Ri由公式 (5)計(jì)算。-9質(zhì)量 :W=7850×(Vw-V)×10-9415球 冠 形 封頭(PSH)(1)內(nèi) 表 面積:S=2Doh式中 h Do-(3)質(zhì)量 o-2( 2(2容)積:V=h2(D-oh/3)2(12)中面面積Sz:Sz=2(Do+n/2)h式z 中 : -D2o)+)2-()-2224(13) 于 是 , 質(zhì)量:W=7850S10-9zn×hz (Do+41折4邊錐形封頭(CHA、CHB和 CHC本) 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)表面積、容積和質(zhì)量系計(jì)算至錐頂?shù)慕浦?忽略小端局部結(jié)構(gòu)尺寸的影響。(1)內(nèi)表面積錐段 :S1=bz22z+hz結(jié)5語(1)將不同結(jié)構(gòu)型式、不同成形方式的封頭納(7 1)入本標(biāo)準(zhǔn) ,并分別按規(guī)則設(shè)計(jì)的封頭(與 GB150配套)及按分析設(shè)計(jì)的封頭(與 JB4732配套),提出了統(tǒng)一的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收要求 ,為全面提高壓力容器用封頭的質(zhì)量提供了標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)支持。(2)本標(biāo)準(zhǔn)不僅給出了幾種常用形式參數(shù)的各類型封頭的內(nèi)表面積、容積與質(zhì)量參數(shù)表 ,而且給出了上述各參數(shù)的精確計(jì)算公式 ,從而徹底解決了各種形式參數(shù)的各類型封頭內(nèi)表面積、容積與質(zhì)量計(jì)算問題。作者簡介 :王冰,男,1964 年生 ,教授級(jí)高工 ,合肥通用機(jī)械研究所壓力容器工程部主任 , 通訊地址 :安徽省合肥市長江西路 888 號(hào) ,郵編:230031。式中 bz=R-r(1-cos-h-rsin 0)hz=H0R=Di/2為, 封0頭半頂角 的弧度值,其它符號(hào)意義見標(biāo)準(zhǔn)正文表 1。圓弧段 : (7 S2=22)rR0+r(-sin00)(7 Rh 直邊段 :S3=23因) 此 ,內(nèi) 表 面 積 :S=S1+S2+S3(2)容 積 錐 段 :V1=b2h3zz2 圓 弧段 :V2=r(R-r)sin 0+C1-rr()R(7)(81)+C2r2(82) ? 4 ?PRESSUREVESSELTECHNOLOGYVol.18,No.5,September2001ABSTRACTSOFMAINARTICLESReviewontheStandardofHeadforStereelPs2sureVesselparewiththeresultsfromtheoreticalandFEMcalculationlately.Someconclusionsarethoughstudy.Theofthemoredetailrefer2andmanufactureforInthispapertheintroduction,analysisandevalua2tionarecarriedoutonthestandardofJB4746HeadforSteelPressureVesselintermsofphy,standardfeaturesstandardsandofareavmasswithinvarious StudyonClosureinHighStrainZoneofSCTSpecimenStressdistributionsinSCTspecimensaremeasured. StudyontheCharacteristicofTemperatureFieldintheShelloftheCokeDrum()Thecrackmouthopeningdisplacementandthenearcracktipopeningdisplacementmethodsareusedtomeasuretheload displacementcurveoftheSCTspecimens.Accord2ingtothecurve,fatiguecrackclosureinhighstrainplas2ticzoneisstudied.Fluidstateoftheliquidmediumthatfedintocoketowerhasbeenanalyzedaccordingtothestructureofthefeeding-elbowandthetheoryofhydrodynamics.Thecircumferentialuneventemperaturefieldhasbeenreck2onedwiththesurveyeddatacausedbythefluidstate.Thechangeofphysicalpropertyofthemediumhasbeencon2sidered.Theresultsoftheoreticalanalysisshowedthatthemainfactorsthatcausedtheliquidmediumeccentricflowaretheradial-inflowofthepreheating-gasandelbow-inflow,boththefeedofhotoilandthefeedofcoolingwater.Meanwhile,thesecondfactorsarethegas-holeinthecoke,harddirtadsorbingontheinside-wallandthedeviationoftheelbowaxisfromtheshellaxis.Themainfactorsmakethecircumferentialuneventemperaturefieldhavesymmetry,butthesecondfactorsspoilit. StabilityAnasisofBellowsBearingTorsionwithNonlinearFiniteElementMethodTheresearchofbellowswhicharesubjectedtotorqueloadisseldomengaged。Inthispaper,weana2lyzethebehaviorofstabilityofbellowsinsuchconditionswiththetheoryofstabilityandthenon-linearFEM,consideringthematerialnon-linearity,geometric-non2linearity,largedeflectionandlargestrain,thecalcula2tionresultscanbereferencedbymanufacturersandde2signersofbellows. TheDesignof5000m3NaturalGasSpherical EffectoftheGeometricalSizesoftheGrooveontheExpandingCapabilityoftheTube-to-TubesheetJointsofHeatExchangersTanksThispaperisbasedonthedesignof3sets5000m3naturalgassphericaltanksforXianyangnaturalgascom2pany,whichintroducesthedesigngistofNK-HT2EN610U2steellarge-sizednaturalgastanksfromtheaspectofselectingsuitablematerial,structuralstyleandtechnicalrequirementetc.Ithastheguidingmeaningtothedesignoflarge-sizednaturalgastanks.Inthispaper,experimentalresearchiscarriedoutonthetubetotubesheetjointsofheatexchanger.Intheexperimentalresearch,thetwoexpandingtechniques,hydraulicandrollerexpanding,arecompared.Thepulloutstressesandtightnessofonetubemodelswithdiffer2entgroovewidth,groovelocationandgroovedeptharecompared.Theresultsfromexperimentsarepreparedtocom2 TheCalculationandApplicationoftheIn-Ex2pandingPluginWaterPressureTest壓力容器碟形封頭設(shè)計(jì)及強(qiáng)度分析科技信息 科教前沿 年第期壓力容器碟形封頭設(shè)計(jì)及強(qiáng)度分析殷志剛（哈藥集團(tuán)制藥總廠黑龍江哈爾濱）摘要本文著重介紹壓力容器碟形封頭的強(qiáng)度， 了解碟形封頭的設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞壓力容器；封頭；應(yīng)力我廠系國家大型醫(yī)藥化工企業(yè)，反應(yīng)罐、蒸餾釜、溶媒儲(chǔ)罐等大、中、小型壓力容器應(yīng)用非常廣泛。其中很多設(shè)備采用碟形封頭設(shè)計(jì)。封用好這部元件，直接關(guān)系頭是壓力容器重要的基本受壓元件，設(shè)計(jì)好、到企業(yè)安全、平穩(wěn)生產(chǎn)。過渡圓弧，為高度的直邊三部分組成。由于過渡段的存在，降低了封頭的深度，方便沖壓、手式敲打、旋后成形，有很好的經(jīng)濟(jì)性和加工性。但由于過渡區(qū)的存在，連接處曲率半徑發(fā)生突變，產(chǎn)生較大的邊緣應(yīng)力。綜合考慮應(yīng)力集中及加工情況，規(guī)定碟形封頭球面半徑 圓筒直徑，并且 ，同時(shí)過渡圓弧半徑 倍封頭厚度。碟形封頭厚度計(jì)算公式為強(qiáng)度計(jì)算分析 壓力容器的構(gòu)成無論壓力容器的組成如何，其基本受壓元件都可以分為板和殼，板是指平封頭，殼是指圓筒體、球殼和封頭。壓力容器封頭又稱端蓋，是容器的重要組成部分，按其形狀分為凸形封頭、錐形封頭、平板封頭三種；凸形封頭又分半球形封頭、橢圓形封頭、碟行封頭、球冠形封頭四種，從中可以看出碟行封頭是一種凸形封頭。碟形封頭的應(yīng)力及公式碟形封頭和其它壓力容器元件一樣，各種載荷產(chǎn)生的應(yīng)力可分為：一次應(yīng)力、二次應(yīng)力和峰值應(yīng)力。一次應(yīng)力也稱靜力強(qiáng)度，其失效引起設(shè)備破壞。二次應(yīng)力是元件間自平衡力產(chǎn)生的有限性力。峰值應(yīng)力不言而喻為應(yīng)力集中和一次、二次應(yīng)力的分量和。碟形封頭的周向應(yīng)力 式中 碟形封頭形狀系數(shù)：（當(dāng)，時(shí)，稱為標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭。其厚度不小于封頭內(nèi)直徑的，其它碟形封頭厚度不應(yīng)小于。當(dāng)考慮內(nèi)壓下的彈性失穩(wěn)，不受此限制。碟形封頭最大允許工作壓力為： %） !%結(jié)語本文著重介紹了碟形封頭的設(shè)計(jì)，在越來越重視生產(chǎn)安全和環(huán)保安全的今天，希望能對(duì)您的生產(chǎn)有所幫助。科（）參考文獻(xiàn)王守新等編工程力學(xué)北京：化學(xué)工業(yè)出版社 唐爾鈞詹長福合編化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)北京：機(jī)械工業(yè)出版社 桑如苞著壓力容器強(qiáng)度設(shè)計(jì)技術(shù)分析石油化工設(shè)計(jì) 鋼制壓力容器中國標(biāo)準(zhǔn)化出版社 趙軍等編化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)北京：化學(xué)工業(yè)出版社碟形封頭的徑向應(yīng)力 #從中可以看出，在壓力相同時(shí)，殼體越厚，其應(yīng)力沿壁厚分布越不均勻，因此薄壁和厚壁設(shè)計(jì)方法有很大不同。碟形封頭設(shè)計(jì)碟形封頭又稱帶折邊的球形封頭，由以為半徑的球面，為半徑的責(zé)任編輯：田瑞鑫伽利略有著廣闊的發(fā)展前景，它營運(yùn)后，不僅廣（上接第頁）泛地用于軍事領(lǐng)域，精確的操縱汽車、飛機(jī)、輪船和火車的運(yùn)行，而且還廣泛地用于民事領(lǐng)域，為其它方面的服務(wù)和應(yīng)用創(chuàng)造萬個(gè)工作崗位。建立和初始運(yùn)營該衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的費(fèi)用將達(dá)到億歐元，而收入則會(huì)達(dá)到億歐元。雖然早就為非軍事用途發(fā)送信號(hào)，但是美國軍方可以隨時(shí)篡改、偽造和關(guān)閉信號(hào)?？扑魑謶?zhàn)爭中，美國人就關(guān)閉了信號(hào)，造成整個(gè)巴爾干地區(qū)都無法收到信號(hào)。因?yàn)樗麄儞?dān)心塞爾維亞的防空系統(tǒng)利用該信號(hào)操控導(dǎo)彈。毗鄰的奧地利受到波及。因此，許多非軍事用戶不敢在對(duì)安全有很高要求的領(lǐng)域內(nèi)（如飛機(jī)）使用伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。導(dǎo)航，更加看好伽利略歐盟抓住這個(gè)有利時(shí)機(jī)，打算由非軍事工業(yè)財(cái)團(tuán)運(yùn)營的系統(tǒng)來填補(bǔ)民用方面的空缺。由于伽利略采用了新技術(shù)，在性能上它將高于美、俄的現(xiàn)有定位系統(tǒng)，加之它能與現(xiàn)有的衛(wèi)星定位系統(tǒng)兼容， 因此應(yīng)用前景十分廣闊。預(yù)計(jì)第一階段計(jì)劃在年之前試運(yùn)顆衛(wèi)星。第二階段從年起將先后發(fā)射顆衛(wèi)星至運(yùn)行軌道。該系統(tǒng)將于年投入運(yùn)營。伽利略之間的區(qū)別，但事實(shí)上，伽利略人們喜愛強(qiáng)調(diào)和并非只可民用。專家認(rèn)為，民用還是軍用常常只是一個(gè)觀察者的視角問題。如果伽利略系統(tǒng)果真像人們盛贊的那樣精確與可靠，將它用于軍事目的是完全可以想象的?？梢灶A(yù)測，未來的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航將在未來高技術(shù)戰(zhàn)爭中擔(dān)當(dāng)起舉足輕重的角色。目由東大和意大利一所高校合作進(jìn)行。據(jù)與會(huì)專家介紹，伽利略系統(tǒng)在年將全面啟用。這個(gè)系統(tǒng)不僅可以為各種交通工具提供自主在陸上為導(dǎo)航，還能為諸如雪崩等災(zāi)難尋找遇難者，或在海上為船只、重型卡車、空中為飛機(jī)導(dǎo)航，甚至還可以在家中為盲人指引方向。這個(gè)研究項(xiàng)目中，中國共投入億歐元，東南大學(xué)為這個(gè)項(xiàng)目提供接收機(jī)、芯片、通訊等技術(shù)研發(fā)及人才培養(yǎng)。據(jù)介紹，與歐洲的科技合作已成為江蘇提升自主創(chuàng)新能力的重要?dú)W盟框架舉措，目前江蘇與歐盟個(gè)主要國家均有合作交流，包括計(jì)劃雙邊政府合作等數(shù)百項(xiàng)科技合作均取得重要成果。像南京浦、鎮(zhèn)車輛廠通過與法國阿爾斯通公司牽手，從引進(jìn)技術(shù)到消化吸收再到集成創(chuàng)新，逐步形成了有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)地鐵列車品牌，做大了城市軌道交通產(chǎn)業(yè)。六、小結(jié)伽利略計(jì)劃很可能會(huì)成為歐洲人安全合作的起點(diǎn)，在軍事應(yīng)用上發(fā)揮類似的功能。伽利略系統(tǒng)的安全保障功能絕不僅僅是一個(gè)推銷軍用接收機(jī)的問題，而是歐洲各國需要擁有一個(gè)既能用于歐洲防務(wù)體系，又能為歐洲各國軍方使用的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)?？茀⒖嘉墨I(xiàn)王惠南編著導(dǎo)航原理及應(yīng)用科學(xué)出版社徐紹銓張海華楊志強(qiáng)王澤民編著測量原理及應(yīng)用 武漢測繪科技大學(xué)出版社作者簡介：王婷婷，女，年生，現(xiàn)從事應(yīng)用及雷達(dá)測量研究。赫曉光，男，年生，現(xiàn)從事船總體設(shè)計(jì)。五、伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有望年在中國投入使用一種更加精確的定位系統(tǒng)即將問世，從年月日在南京召開的中歐科技合作研討會(huì)上獲悉，江蘇省采用中外合作方式研發(fā)的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，有望于年投入使用， 其精確定位誤差不超過米。我國唯一的伽利略系統(tǒng)教育與應(yīng)用開發(fā)中心設(shè)在東南大學(xué)，該項(xiàng)責(zé)任編輯：田瑞鑫壓力容器封頭鋼板的冷旋壓新 技 術(shù)新 材料 ld g W 七 ina n 中 國 化 工 裝備 d S tr P C la d in i d gV Sanofrth e N e 即 2 1 / 4r Cand3 C r 1 Mo l/ 4慨 1o5 ofHs yd 似 。c k e rh ZA bs tquia ng L ia n g c he g nt(S hg h a E勸 i e Fa c to l l ryr6g n.,L td )l a vc a rt:ten凡 ese astwel i d 飛 H e a t T re a。t rh s ri T i a td l e m h耐 ae een o i tr d u e e setev e a h d帥m n e tfs e i 滋 Pc:e w,l i depre dc s utcapa bue f l o,fu no in sf ot hete mCnto o sea (PW H T ) in t c n id rba e s:t i a r m el asste飛r. thi rpe r e p i 飛 曲 dntstn o ie 燦 dps u in gp o i t.ob t a inal d aa n rtl r a e isubl d d i 雌 ( E CS ):es m r e,d a r、ste al dd i n 飛 (S A C ) a di rP c las e rk a雌i s e ay t l吧 p 山 o vi e w o r w etog hnt 扮 n ge-t he-el 城 e s 昭 c e ls e c o rstirpK e y w o 川 s2 1o o 4 r / C 1 M l/ V a d 3 C 1 M l/ V 4 n 4 rw e l in d g,stdd in g 壓 力 容 器 封 頭 鋼 板 的冷 旋 壓寧馮 志猛 4 畔(常 州 市鍋 爐 壓 力 容 器 檢 驗(yàn)所鄧 建德 1 0 2 2 3 0 )( 宜 興 北 海 封 頭有 限公 司 1 2 2 4,12 ) ,摘要 敘 述 了 壓 力 容 器封 頭 冷 旋 壓工 藝 及 其 對(duì) 機(jī) 械 性 能 的 影 響 冷 旋 壓 對(duì)鋼 板 的技 術(shù)要 求,:以 及 制 造 廠 應(yīng) 嚴(yán) 格 操作 規(guī)程 和 及 時(shí) 進(jìn)行 熱 處理 確 保封 頭 制 造 質(zhì)量。關(guān)鍵 詞 封 頭 冷 旋 壓 規(guī) 范 引言冷 旋壓 是 一 種 廣 泛應(yīng) 用 于 壓 力 容 器 封 頭 制 造 的 成 熟 技 術(shù) 5 3,:。利用 這 項(xiàng)技 術(shù) 可加 工厚 度達(dá) 8 sm.的 封 頭 (譯 注 中國宜興 北海 封 頭有 限 公 司 冷旋 壓封 頭 直徑 可 達(dá) 直徑 許多 壓力 容器 制 造廠 采 用 了 冷 旋壓 封頭 為 了 保 證產(chǎn) 品質(zhì) 量 應(yīng) 備 良好 的加 工 技 術(shù):, , , ,1 一 sm)。目前,并 對(duì) 因 冷旋 具 壓而 產(chǎn)生 的 問 題 有充 分 的 了 解選 擇材 料必 須慎 重 還應(yīng) 了 解 冷旋 壓加 工對(duì) 產(chǎn) 品 機(jī) 械性能產(chǎn) 生 的 不良影 響 以 及熱 處 理對(duì) 這些 不 良影 響消 除 的程 度。,本 文 重 點(diǎn)對(duì) 壓力 容器 封頭 用 C 鋼 C 一 M n 鋼 及低, -合金 鋼 板 的 冷 旋壓 進(jìn) 行討論。材料選擇 及 制鋼 方面在冷旋 壓 加 工過 程 中 鋼 板受 到了 劇烈 的應(yīng) 變 尤 其是 封 頭 邊 緣 的 圓 弧 過 渡 區(qū) 及 直邊 區(qū) 它們 在旋 壓過 程 中是 通過 環(huán) 向 的 壓 應(yīng) 變加 工而成 的。, , ,發(fā) 生 最 多 的 問題 是 當(dāng)過 渡 區(qū)及 直 邊 區(qū) 的鋼 板不 能。承受 板厚 方 向上 的應(yīng) 變 時(shí)而 發(fā)生 開 裂 或撕 裂 (圖 1 )頂 部區(qū)圓弧 過渡 區(qū)直邊 區(qū)圖 1 典 型 的冷 旋 壓 封 頭 鋼板開裂一 33 一新 技 術(shù)新 材料以 前 鋼 板 采用 傳統(tǒng) 方 法 冶煉 鋼的 類型 對(duì)冷 旋加 工 有 較大 的影 響, , , , 。中 國化 工 裝 備 半鎮(zhèn) 靜 鋼 一 般 可 以 較 好 地。適 用 于 冷旋 壓 但 是 這些 經(jīng) 過鎮(zhèn) 靜 處理 的 鋼 尤其是 用鋁 進(jìn) 行脫 氧 的 鋼 在 板 厚 的 中部 存 在 著 開 裂的傾向。,人們 確信 這種 情況 的發(fā) 生 取 決于 鋼 中所含 雜 質(zhì) 的含量 類 型 形 狀及 尺 寸。,、所 以 為 了保。證 質(zhì) 量 不 得 不 對(duì)半 鎮(zhèn)靜 鋼 的 制造 采用 一 些 特殊的 控 制措施, ,這 些措 施包 括 避 免使用 鋼 錠 的頂 部,:及下端 因 為這 部分 區(qū)域 的凝 固 特 性 與 通 常 的 凝 固 特 性差 別 最 大 雜質(zhì) 的含 量 往往 較 高 明 對(duì) 鋼板 采用 交叉 軋制 的方 法可 使雜 質(zhì) 的 伸長 減少 以 及 降低 機(jī) 械 性 能 的方 向性, , 。實(shí)踐證。使 用 超聲 波 探,傷可 以 測 出鋼 板是 否分層 及 雜質(zhì) 的含 量 尤 其是 對(duì) 于那 些將 被劃 定 為 圓弧 過渡 區(qū) 及直 邊區(qū) 的 區(qū) 域 隨著 冶金 技術(shù) 的進(jìn) 步 從 平 爐 煉鋼 和 鑄 錠發(fā)展 到 轉(zhuǎn)爐 煉鋼 和 連 鑄 連 軋 對(duì) 于 冷旋 壓 鋁脫 氧 的鎮(zhèn) 靜鋼在 強(qiáng) 度 等級(jí) 及板 厚范 圍 方 面 均 取代 了 半 鎮(zhèn)靜 鋼, ,。采 用 連鑄 連 軋方 法 有 其特 有 的 優(yōu) 點(diǎn) 由于, , 。,連 鑄 連軋 的 凝 固速 度較 快 可 以使 雜質(zhì) 更小 分 布更均 勻 ; 對(duì) 于 一 定 的板 厚 減 小 了 軋 制 的 次數(shù) 從 而 減弱 了 雜質(zhì) 的延 長 及 材 料 機(jī)械 性能 的 方 向 性 ; 并 可 保證 鋼 坯 的頂 部及 底 部 的 質(zhì) 量這 些 優(yōu) 點(diǎn)使鎮(zhèn) 靜 鋼能 非常 適用 于 冷 旋壓 而 且 不需 交叉 軋制采取 一定 的 控 制措施的 區(qū)域, 。.,。盡 管 如 此 實(shí)踐 證 明 要 想達(dá) 到 更好 的 效 果還 需:, ,。這些 控 制 措施基 于 這 樣 一 個(gè) 事 實(shí) 連 鑄 鋼坯 的 最后 凝 固 發(fā) 生 在 沿 著 中心 線、 , ,所 以 盡 管連 鑄 可 以 使雜 質(zhì)更 小 分 布更 均 勻 如 不 采 取 預(yù) 防措施 沿著 中心 線還 是 會(huì) 產(chǎn)生。一個(gè) 雜 質(zhì) 的集 中區(qū) 壓失 敗 (圖 2 )。另 外 因 澆 鑄 方 面 的原 因必 須用 鋁 進(jìn) 行脫 氧 可 能使 錳硫 雜 質(zhì)具 有較 高 的 可 塑。性 從 而 使鋼板 中殘 余 了更 多更 薄 的 硫 雜質(zhì),實(shí) 踐表明 即 使存 在少 量 的 硫 雜 質(zhì)集 中區(qū)也 會(huì)使 冷旋:,因而 目前必 須 采取 的控 制 措 施包 括 以 下 幾 個(gè)) l 合格2)不 合 格圖 2硫 雜質(zhì) 區(qū) 對(duì) 冷 旋 壓 操 作 的 影 響 12、控 制硫 的 含量 以保證 錳 硫 雜 質(zhì)總含 量較 低, , ,。、對(duì) 厚 片澆 鑄進(jìn) 行控 制 改 進(jìn)澆 鑄規(guī) 范 盡可 能地 消除錳 硫雜 質(zhì)集 中 區(qū)。3、用 超 聲波 探傷 檢查 鋼板 的 總 體質(zhì)量 確 保鋼 板 的層狀 結(jié)構(gòu)及 雜 質(zhì)總 含 量 合 格 特 別對(duì) 于 將 在,冷旋 壓過 程中處 于 過 渡 區(qū)及 直邊 區(qū) 的 范 圍 前 面提 到 有 幫助。因 在 冷 旋 壓 過 程 中 板厚 方 向 會(huì)發(fā) 生 很 高 的應(yīng) 變。,可 能引發(fā) 開裂 或撕 裂,這 和 焊接過程 中發(fā)生 層 狀 裂紋的 原 因 相 似文獻(xiàn)(1、2、) 3。表明,測量 橫 截 面 延 性 (S ) 對(duì)預(yù) 防開 裂 很 T ,所 以 認(rèn) 為可 以利 用 這種 特 性來 指導(dǎo) 冷旋 壓。目前。得 到 的數(shù) 據(jù)很 有 限一 3 0 大 量 的 數(shù)據(jù) 還有待 于 在 實(shí)際 工 作 中取 得( ) 進(jìn)行 試驗(yàn) 盯 相近。,不過,通 過對(duì) 部分 能 較 好地 進(jìn) 行 冷 旋 壓 的 1 0% 一 2 %5 % 可 能更 為 恰 當(dāng),截 面收 縮 率 (R A ) 為 2 0,這個(gè) 值 和 為防 止 層 狀 裂 紋 而 允許 的 最低 值雖 然 這 還 沒 有得 到公 認(rèn), 。的鋼 板橫 截 面 延性在 實(shí) 際工 作 中,5 更低 的值 如 1 當(dāng)板 厚在 1 0以下 時(shí)雖 然在 軋制 過程 中不 可 避 免地增 加 了雜質(zhì) 的 變 形 程 度從 而 降低 了 相 應(yīng) 的 截 面 收 縮 率 ,一 34一新 技 術(shù) 新材 料中 國化 工 裝 備,然 而 冷旋 壓 過程 中板 厚 方 向的 應(yīng) 變 減 少 了 尤其 是 對(duì) 于 薄板。實(shí)踐證 明。,6 一 10 甚 至 當(dāng)它們 的截 面 收 縮 率 降低到 1 % 以 下 時(shí)0 這樣看 來 使用 截 面 收 縮 率不 能 可 靠 地 指 導(dǎo) 冷 旋 壓的 鋼 板 能很 好 地 進(jìn)行 冷旋 壓,制 造方面冷 旋 壓對(duì) 于 機(jī)械 操作 技能要 求 很 高 要 確 切 地定 義 制 造 合 格 封 頭的 操 作 參 數(shù) 是 不 可 能 的過 還是 應(yīng) 該采 取一 定 的預(yù) 防措施 來 降低 發(fā)生 問 題 的 可 能性, 。,。不大多 數(shù) 冷旋 壓是 采用 從平 板 之上 切 割下 來 的 圓片這些 圓 片 通 常 首先 從 頂 部 區(qū) 進(jìn) 行 冷 態(tài) 預(yù) 壓 (譯 注 即壓鼓 ):,。圓片 的邊 緣應(yīng) 平 滑 ( 注 倒 圓 角 ) 防止 切割 的槽 口 成為裂 紋及 開 裂源 譯:, , , 、 、 , ,。對(duì)于 直徑 較 大 的 封頭 通 常需 由兩 塊板 拼焊 而 成 這時(shí) 焊 接 質(zhì) 量 應(yīng) 與 產(chǎn) 品 的要 求 一 致 表 面 應(yīng)圓 滑 不 能有 咬 邊 裂 紋 機(jī)械損 傷 及 其 他缺 陷 不 然 的 話 這些 缺陷會(huì) 很 快致 冷 旋 壓 失 敗 尤 其 是 在,高應(yīng) 力 區(qū)。對(duì) 于 較 厚 的 封頭 經(jīng) 常須 通過 工 序 熱處 理來 軟化 加工 硬化 區(qū)工硬 化 區(qū) 會(huì) 使旋 壓機(jī) 很 快地 達(dá)到 其載 荷極 限,。對(duì) 于 強(qiáng) 度較 高 的 鋼 尤 其如 此 加,。不 過 在旋 壓 機(jī)達(dá) 到 載 荷極 限 以 前 可 能已 經(jīng) 使鋼板。,延展 了 特別 是對(duì) 于 厚 度 較薄 的 封 頭 和 一 般 強(qiáng) 度的鋼種到這 些 因 素。,在 決定 是 否 進(jìn)行 工 序 間 熱 處 理 時(shí)應(yīng) 考 慮。, 。因 為加 工 工藝 和 設(shè) 備 的不 同 對(duì)此 沒 有 硬 性 的 規(guī)定, ?，F(xiàn) 代 復(fù) 合板 制造 技術(shù) 能保 證 復(fù) 合 層 之 間 有 足 夠的 結(jié) 合 力 能 使 復(fù)合 板 較 好 地 適 用 子 冷 旋壓但應(yīng) 保證基 材 的質(zhì) 量 否 則一 旦 發(fā) 生 問 題 損失 較大對(duì)材 料 性 能的影響由冷旋 壓 引 發(fā) 的應(yīng) 變對(duì) 于 材 料的 拉伸 性 能和 缺口 韌性有 顯 著 的影 響拉 伸 性能 D i k c i I ( e 參 考 文 獻(xiàn) 4 )測試 了 5 種 不 同的鋼 所發(fā) 生 的 變化 這些 鋼 從 屈 服 極 限為 3 0 N / n ,。m 字的 低 1 強(qiáng) 鋼到 屈 服極 限 為 so N /,r ln l 早的 淬火 調(diào)質(zhì) 鋼。圖 3 匯 總 了試 驗(yàn) 結(jié)果 從 中 可 以 看 出 屈 服極 限 顯著, ,地 提 高 了 盡 管各 區(qū) 域 提高 的 程 度不 同 的 80 %,屈服 極 限 提 高最 多 的 區(qū) 域 發(fā)生 的 過 渡 區(qū) 和 直 邊 區(qū) 這些 區(qū)域 由 冷旋 壓引 發(fā) 的 應(yīng) 變 比 封頭 頂 部 區(qū) 高 這 類鋼 相 當(dāng)于,其 中低 強(qiáng) 鋼 冷旋 壓 封頭 的 過 渡 區(qū) 占了 提高幅 度 最 大 區(qū) 域 15 1S B15 0 1一 196 4 中等級(jí) 鋼、?？估?強(qiáng) 度 也 提高 了 但 提 高 的幅 度 比 屈 服極。,限 提 高 的 幅 度 小 從而 提 高 了屈 強(qiáng) 比 (Y S 刀口 T S )降低 了 延 伸率 0 4 6 0 8 田 澎 嘗 明 些 艇 0 4 6 0 8 淵 燃 撼 袍昭 鍘酬嘛. . . 州. 川匕. . . . . .山. .直邊 區(qū) 過 渡 區(qū) 頂 部 區(qū) 直 邊區(qū) 過 渡 區(qū) 頂部 區(qū) 圖 3 冷 旋 壓 對(duì) 拉伸 性 能 的影 響新 技術(shù)新 材 料,中 國化 工 裝備 在旋 壓 過程 中不 同 的工 序所引 發(fā) 的應(yīng) 變 明 顯 的不 同 期望 得 到 一 份 拉 伸性 能提 高幅 度 的明確 圖表是 不 可 能 的于 B 150 1 S一。盡 管這 樣 通 過 不 斷地 對(duì) 中的 1 6 1 一,C C、一 M n 和 C一 Mh 一一,b N 鋼 的 測 試 這 些 鋼分 別 相 當(dāng)。,等 級(jí) 測 試 結(jié) 果 均 證 實(shí) 了 上述 的結(jié) 論 測試 中使 用的是 2 的鋼 板 這種 板厚 處于 上 述各 處 等 級(jí)鋼 板不 需 要進(jìn) 行 工 序 間 熱 處理 的厚 度 4 給 出 的 是 屈 強(qiáng) 比 (Y S o rPS ) 刀口 T S 的 一 組結(jié) 果 其 中 C 一 M n 2 等級(jí) 鋼 的 屈 強(qiáng)范 圍 的中部 圖 ( ) 2 4。19 6 48 2A 22 4、一 6 2A 和 22