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壓力容器管線鋼高壓封頭消應(yīng)熱處理以及薄壁操作過程【一】、壓力容器小口徑高壓封頭消應(yīng)熱處理
隨著石油化工行業(yè)的發(fā)展與技術(shù)的不斷成熟石化設(shè)備正朝著大型化方向發(fā)展。壓力容器小口徑高壓封頭作為主要受壓元件，其質(zhì)量是否滿足使用要求至關(guān)重要，國家標(biāo)準嚴格規(guī)定了高壓封頭的設(shè)計制造和檢驗要求。使用正火板材制造小口徑高壓封頭時通常采用冷旋的方式成型，這樣不會破壞板材的供貨狀態(tài)，但在標(biāo)準HG/T20584-2011中明確要求了碳鋼、低合金鋼冷成型制造小口徑高壓封頭后，為改變殘余應(yīng)力等不利影響，須對成型后的小口徑高壓封頭進行消應(yīng)熱處理。大型小口徑高壓封頭由于板幅限制，需由幾塊板材拼焊制成，在熱處理時如果變形量過大，則會影響焊接接頭的質(zhì)量，因此需用支撐工裝來減小熱處理時小口徑高壓封頭的形變量，來保證小口徑高壓封頭整體的使用性能。本文采用三維軟件建模和有限元方法，對小口徑高壓封頭消應(yīng)熱處理過程模擬計算，得到小口徑高壓封頭應(yīng)變圖解，并設(shè)計一套經(jīng)濟、的控制開孔接管結(jié)構(gòu)的小口徑高壓封頭消應(yīng)熱處理形變的工裝，為大型壓力容器小口徑高壓封頭熱處理防形變工裝的設(shè)計提供了參考。
【二】、薄壁合金高壓封頭操作過程
(1)大直徑薄壁合金高壓封頭的板材分瓣的變極性等離子焊接成形焊縫內(nèi)部缺陷少，可焊厚度范圍寬，焊后焊件小。板材分瓣的變極性等離子弧弧焊質(zhì)量在一定程度上，要高于其他弧焊方法的焊縫質(zhì)量，焊縫力學(xué)性能好，而且焊縫變形較小，是一種率、低成本的焊接方法。大口徑高壓封頭其焊接可變參數(shù)多，規(guī)范區(qū)間窄，采用立向上立焊工藝，只能自動焊接，焊槍對焊縫質(zhì)量影響較大，噴嘴壽命短。
(2)大直徑薄壁合金高壓封頭的鋁合金板材分瓣的變極性TIG熔焊成形由普通交流、方波交流發(fā)展到如今的變極性焊接，且根據(jù)需要陸續(xù)出現(xiàn)各種類型的變極性焊接波形。正弦波變極性波形具有較正弦交流波形過零速度快，電弧聲較方波變極性波形柔和等優(yōu)點。方波交流TIG焊鋁及其合金有很大，但是也存在一些不足，方波的正負半波時間可調(diào)而幅值比卻不可調(diào)。
(3)大直徑薄壁合金高壓封頭的鋁合金板材分瓣的攪拌摩擦焊成形的焊接接頭熱影響區(qū)顯微組織變化小，殘余應(yīng)力比較低，焊接工件不易變形，能一次完成較長焊縫、大截面、不同位置的焊接，接頭高，操作過程方便實現(xiàn)機械化、自動化，設(shè)備簡單，能耗低，功效高；
對作業(yè)環(huán)境要求低，無需添加焊絲，焊鋁合金時不需焊前除氧 化膜，不需要保護氣體，成本低，可焊熱裂紋敏感的材料，適合異種材料焊接；
焊接過程安 全、無污染、無煙塵、無輻射等。但焊接工件剛性固定，反面應(yīng)有底板，焊接結(jié)束攪拌探頭提出工件時，焊縫端頭形成一個鍵孔，并且難以對焊縫進行修補，工具設(shè)計、過程參數(shù)和機械性能數(shù)據(jù)只在有限的合金范圍內(nèi)可得。在某種情況下，如特殊領(lǐng)域中要考慮腐蝕性能、殘余應(yīng)力和變形時，性能需進一步提高才可實際應(yīng)用。對板材進行單道連接時，焊速不是很高，攪拌頭的磨損消耗太快等。
(4)大直徑薄壁合金高壓封頭的鋁合金板材整體充液成形與傳統(tǒng)工藝相比成形提高，減少了工件的成形次數(shù)和退火次數(shù)，以及配套模具數(shù)量和成本。成形零件的回彈性小，工件的表面質(zhì)量和尺寸精度得到提高。模具精度要求較低，通用性好，配套數(shù)量少，非常適合于現(xiàn)代小批量多品種的柔性加工的要求。由于液體的應(yīng)用，可以成形室溫下一些難成形的材料，如鎂合金、鋁合金、欽合金、高溫合金以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)拼焊板等，可以加工形狀復(fù)雜的零件。但它也有不可避免的缺點，凹模型腔內(nèi)的液壓壓力會對凸模下行產(chǎn)生阻抗作用，因此所需要的成形設(shè)備噸位要比傳統(tǒng)成形的高。由于液體的應(yīng)用，密封問題考慮。
因工件成形后需要液體補充等工序，故一般生產(chǎn)率不如傳統(tǒng)工藝高。
(5)大直徑薄壁合金高壓封頭的鋁合金板材整體沖旋復(fù)合成形所需的總變形力較小，功率消耗也大大降低。在變形過程中，金屬晶粒沿變形區(qū)滑移面錯移，晶粒的伸長隨著變形量增加而增加，旋壓制品的強度得到大幅提高。旋壓過程中，被旋壓件近似于逐點變形，旋壓件中的夾渣、夾層、裂紋和砂眼等缺陷就很容易被暴露出來，旋壓過程同時起到了對制品自動檢驗的作用。但旋壓過程中可能會出現(xiàn)起皺、破裂和變薄超差等工藝缺陷，可以通過改進旋輪進給工藝或改進旋壓設(shè)備來逐步解決。旋壓的工藝較為復(fù)雜，對旋壓設(shè)備和操作技術(shù)的要求較高。旋壓常需要和沖壓、鍛造、焊接、機加工等技術(shù)配合起來才能得到較終的零件。
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