过程设备制造与检测课程设计指导书二.docx

4. 加氢反应器制造工艺实例
4.1加氢上封头制造工艺实例介绍
上封头的总体生产工艺过程（工艺流程）

图4-1， 工艺流程图
原材料检验→喷砂→UT检测→标准移植→气割下料→刨削拼接坡口→预组合并在大型立车上夹紧→车削外圆边缘坡度→在龙门刨床上精加工拼接焊缝坡口→组对焊接（组对时在特制的装有预热装置的场地上进行）预热温度200℃±30℃→检验，包括焊缝的PT，RT检测以及焊缝及热影响区的硬度试验→加热→冲压→测定成形后球壳各部位实际厚度→焊缝及热影响区内外表面MT→整个球面进行UT→正火+回火（带焊接试板）→试板力学性能试验→在立车上加工人孔开孔与人孔法兰的焊接坡口→检验坡口合格后→与人孔法兰锻件组对→点焊固定（预热）→预热（≥150℃）焊接→UT、MT→硬度检查→直线加速器RT检测（有条件厂家）→组对两个吊耳→局部预热≥150℃→焊接吊耳→焊满后表面打磨→MT、UT→消除应力热处理→UT、MT→硬度检查→球壳内壁打磨光滑呈金属光泽→清洗干净→堆焊不锈钢（如下图）→堆焊人孔衬里过渡层→精加工人孔内圆及人孔密封面镶环槽→组对人孔内圆衬里和密封底镶环→焊接→焊接铁素体检查→焊接表面PT→精加工孔密封面→螺栓孔加工→检验。
封头制造的准备
钢板的检测和保存
表面质量，材料标记
化学成份（按炉）分析Cr含量0.80%～1.15%，P≤0.010%，S≤0.010%， (Si%+Mn%)≤1.2%，［H］≤2ppm ［O］≤35ppm ［N］≤80ppm
力学性能（按批）
a) 常温拉伸试验：（最大模拟焊后热处理）
b) 高温拉伸试验：（最大模拟焊后热处理）
c) 夏比冲击试验： （最大模拟焊后热处理）
d) 冷弯试验： （最小模拟焊后热处理）R180° d=3a（无裂纹）
e) 金相检验，晶粒度按ASTM E112进行≥6级。
力容器用钢板材料说明书，在钢板的长度头部或尾部处，在钢板1/2厚度 处和离钢板表面1.6mm处取样作上述力学性能试验。
材料的净化
原材料在轧制以后以及运输和库存期间，表面常产生铁锈和氧化皮，粘上油污和泥土。经过划线、切割成型、焊接等工序后，工件表面会粘上铁渣，产生伤痕，焊缝及近缝区会产生氧化膜。这些污物的存在，讲影响设备制造质量，所以必须净化。在设备制造中净化主要有以下目的：
（1）清除焊缝两边缘的油污和铁锈物，以保证焊接质量。
（2）为下道工序做准备，即是下道工序的工艺要求。
（3）保持设备的耐腐蚀性。
常用的净化方法有：手工净化、机械净化、化学净化和火焰净化四种。
封头原坯料采用机械净化中的喷砂机除锈。喷砂是大面积去除铁锈和氧化膜的先进方法。它是利用高速喷出的压缩空气流带出来的高速运动的砂粒冲击工件表面而打落铁锈和氧化膜的方法。这种方法主要用于碳素钢和低合金钢的表面除锈。
矫形
设备制造所用的钢板、型钢、钢管等，在运输和存放过程中，会产生弯曲、波浪变形或者扭曲变形。这些变形直接影响了划线、切割、弯卷和装配等工序的尺寸精度，从而影响了设备的制造质量，有可能造成误差超差而成为废品，所以当材料的变形超过允许范围时必须进行矫正处理。
矫正处理的实质是调整弯曲件“中性层”两侧的纤维长度。最后使全部纤维等长。调整过程中，可以中性层为准，使长者缩短，短者伸长，最后达到与中性层等长。如对弯曲的钢板和型钢施以适当的反向弯曲使之矫形。另外一种方法是以长者为主，把其余的纤维都拉长而达到矫形目的的拉伸法矫形。主要用于断面较小的管材和线材，如有色金属管拉直，但要注意其延伸率。
常用的矫正方法有手工矫形、机械矫形和火焰加热矫形三种。
封头的拼接设计
划线
划线是在原材料或经初加工坯料上划出下料线、加工线、各种位置线和检查线等、划线工序通常包括对零件的展开计算，号料和打标记等一系列操作。
封头的展开计算：
由于球形封头属于不可展的零件，但生产中冲压加工或旋压加工是毛坯料展开后的图形都为圆形，所以只需要求出展开后的半径或直径即可采用经验法进行计算
Do=KDm+2h
Do为包括了加工余量的展开直径；K为经验系数
Dm 中性层直径
h 封头的直边高
经查表，由球形封头a：b=1，所以K取1.42
由总图可知，Dm=2800+70=2870mm h=0 ,因此Do=1.42X2870=4075.4mm。
所以，内径2800mm半球形封头整体展开尺寸为直径4075.4mm。由15CrMoR钢板标准尺寸的限制以及展开计算可以得知，需要两块块钢板， 因此采用拼焊缝技术。
号料
将展开图正式画在钢板上的作业称为号料，号料时应注意以下问题：
加工余量
加工余量主要包括变形余量，机加工余量，切割余量，焊焊接工艺余量等。由于实际加工制造方法，设备，工艺过程等内容不尽相同，因此加工余量的最后确定是比较复杂的，要根据实际情况来确定。
查资料知：

表6-1，
焊缝坡口间隙
双U型坡口，0～2㎜ 取1mm
边缘机加工双边余量
根据加工长度，查表10㎜
切割余量
钢板切割加工，查表14㎜
焊缝收缩量
对接接头双边焊，3～4㎜
划线公差
保证产品符合国家制造标准，取1㎜
但由于此精致反应器的上部球形封头最终下部切削量大，所以不考虑加工余量。
所以，
实际用料直径=展开尺寸+焊接收缩量+边缘加工余量—焊缝坡=4075.4mm+3mm+24mm-1mm=4103.4mm
圆整为4104mm
切割下料直径=实际用料直径+切割余量+划线公差=4104mm+5mm+1mm=4110mm
排样
样板或零件在钢材上如何排列对钢材的利用率影响很大，应尽可能紧凑的排列，充分利用钢板.
采用热冲压，毛坯厚度应加上减薄量。减薄量是按该企业经验最大减薄量12%计算，故毛坯厚度选用80mm.查15CrMoR钢板标准尺寸可得80mm厚度的钢板尺寸范围为宽*长 2300-2900*9300-12000。选择宽度2700mm钢板，设计排料图见图6-1。

图6-1，排料图
打标记
划线完成后，为保证加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清等，在切割线、刨边线、开孔中心及装配线等处均匀打上冲眼，用油漆标明标号、产品工号和材料标记移植等，以指导切割，成型，组焊等后续工序的进行。
切割及边缘加工
按照所划的切割线从原材料上切割下零件毛坯，该工序称为切割，常用方法有机械切割（锯床、圆盘剪板机等），热切割（氧气切割、等离子切割等）。
边缘加工：首先，按照划线切割余量，消除切割时边缘可能产生的加工硬化、裂纹、热影响区及其他切割缺陷；其次，根据图样规定，加工各种形式，尺寸的坡口，通常加工方法有手工加工，机械加工，热切割加工。
拼接的焊接设计及焊接工艺编制
坡口加工
坡口加工的注意事项：
（1）坡口工序是一个封头各项数据（包括周长、内总高）达到JB/T4746标准的关键工序。
（2）坡口是为了在封头和筒体拼接的时候，使焊接更加彻底。
（3）坡口主要的切割工序和下料工序工具一样，都是利用等离子切割。
（4）切割时，根据流转卡上的工艺要求，确定坡口的类型（内坡口、外坡口、X型坡口）以及确定坡口的角度。
（5）坡口前要对封头涂抹飞溅剂。
（6）坡口时先进行试坡，然后量角器量取角度，确定在公差范围内，调整后，进行整坡。
坡口的选择及制备
由于15CrMoR标准抗拉强度小于450MPa，应经火焰切割的坡口表面。

图7-1 双U形坡口焊缝结构图
按图纸要求，需用刨边机刨纵、环缝坡口。纵缝坡口为双U形坡口，环缝坡口为UX形坡口，见图7-1.
焊接技术选择
综合考虑钢板厚度，钢板材料等因素，选择埋弧自动焊。
焊接材料的选择
（1） 埋弧焊的焊丝主要有实心焊丝和药芯焊丝两种，生产中主要使用前者。焊丝直径的选取依用途而定，自动埋弧焊一般使用直径为（3-6mm）的焊丝，以发挥埋弧焊大电流和高熔敷率的有优点。

表7-1，
焊丝直径（mm）
1.5
2.0
2.5
4.0
5.0
6.0
电流范围，A
115-500
125-600
150-600
340-1100
400-1300
600-1600
焊丝H08MnA、H08A、广泛用于压力容器等行业，更适用于中、厚板的焊接，三者均属于中锰中硅型焊丝，与中锰、硅的焊剂相匹配，对母材上的锈迹不敏感，焊道成型及脱渣性能优良。
其主要参数见表7-2：
表7-2，
牌号\成分
Mn
C
Si
S
Ni
Cr
H08A
0.30-0.55
≤0.10
≤0.03
≤0.030
≤0.30
≤0.20
H08MnA
0.80-1.10
≤0.10
≤0.07
≤0.030
≤0.30
≤0.20
H10Mn2
1.50-1.90
≤0.12
≤0.07
≤0.035
≤0.30
≤0.20
（2）焊剂根据生产实习指导书表3-1可选HJ101
（3）焊接电源、焊接速度
表7-3，
焊接电源（A）
焊接速度（com/min）
电源类型
300-500
＞100
直流
600-900
3.8-75
直流、交流
＞1200
12.5-38
交流
埋弧焊工艺参数的选择
埋弧焊的焊接参数主要有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径、电流种类、焊丝倾角和伸出长度等。
焊接电流
一般焊接条件下，焊缝熔深与焊接电流成正比。 随着焊接电流的增加，熔深和焊缝余高都有显著增加，而焊缝的宽度变化不大。同时，焊丝的熔化量也相应增加，这就使焊缝的余高增加。随着焊接电流的减小，熔深和余高都减小。
电弧电压
　　电弧电压的增加，焊接宽度明显增加，而熔深和焊缝余高则有所下降。但是电弧电压太大时，不仅使熔深变小，产生未焊透，而且会导致焊缝成形差、脱渣困难，甚至产生咬边等缺陷。所以在增加电弧电压的同时，还应适当增加焊接电流。
焊接速度
　　当其他焊接参数不变而焊接速度增加时，焊接热输入量相应减小，从而使焊缝的熔深也减小。焊接速度太大会造成未焊透等缺陷。为保证焊接质量必须保证一定的焊接热输入量，提高生产率而提高焊接速度的同时，应相应提高焊接电流和电弧电压。
焊丝直径与伸出长度
　　当其他焊接参数不变而焊丝直径增加时，弧柱直径随之增加，即电流密度减小，会造成焊缝宽度增加，熔深减小。反之，则熔深增加及焊缝宽度减小。
　　当其他焊接参数不变而焊丝长度增加时，电阻也随之增大，伸出部分焊丝所受到的预热作用增加，焊丝熔化速度加快，结果使熔深变浅，焊缝余高增加，因此须控制焊丝伸出长度，不宜过长。
焊丝倾角
焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾。倾角的方向和大小不同，电弧对熔池的力和热作用也不同，从而影响焊缝成形。当焊丝后倾一定角度时，由于电弧指向焊接方向，使熔池前面的焊件受到了预热作用，电弧对熔池的液态金属排出作用减弱，而导致焊缝宽而熔深变浅。反之，焊缝宽度较小而熔深较大，但易使焊缝边缘产生未熔合和咬边，并且使焊缝成形变差。
焊条电弧焊工艺参数选择
焊条电弧焊电源种类、极性和焊接电流的选择
焊条电弧焊采用的电源有交流电源和直流电源两大类，应根据焊条药皮类型和焊条的使用说明来选择焊接电流种类和极性。选择电流时，要考虑焊条直径、药皮类型、焊件厚度、接头类型、焊接位置、焊道层数等因素。一般碳钢焊接结构是根据焊条直径来确定焊接电流.
计算经验公式如下： I=Kd
表7-4，
焊条直径/mm
1.6
2.0-2.5
3.2
4.0-6.0
K
20-25
25-30
30-40
40-50
电弧电压的选择
电弧电压是由电弧长度所决定的，弧长是指从焊条端部到熔池表面的距离，电弧电压则是影响焊缝宽度的主要因素。
焊接速度
接速度主要取决于焊条的熔化速度和所要求的焊缝尺寸、装配间隙和焊接位置等，焊接速度对焊缝外观有直接的影响。
在厚板焊接时，必须采用多层焊或多层多道焊。在对焊接力学
7.5.4、焊接层数的选择性能和致密度要求较高的情况下，要求每层焊道厚度不大于4mm。
封头拼焊工艺
（1）材料 15CrMoR(钢板)
（2）焊接位置 平焊
（3）焊接方法 埋弧自动焊
（4）焊材 焊丝：H08MnMoA Φ4。
焊剂：SJ101。
焊条（装配、点焊用）：E6015-B3 Φ4或Φ5
(5)焊接工序
焊接坡口干磁粉(MT)检测→预热(预热温度≥200℃)→装配、点焊→窄间隙埋弧自动焊→焊接外坡口(层间温度200 ~ 250℃)→后热(200 ~ 300℃×2h) →24 h后无损检测(100％MT+100％UT+100％RT)。
(6)焊接参数
焊接电流I=500 ~ 550A； 焊接电压U=28 ~ 30V；
焊接速度v=360 ~ 400mm/min。
冲压成型工艺
板坯加热
封头冲压时，板坯塑性变形很大，且为厚壁中压封头，故用热冲压，
δ/Do×100=80/4110×100≥0.7故用热冲压。
表8-1，
冲压状态
碳素钢，低合金钢
合金钢，不锈钢
冷冲压
δ/Do×100＜0.5
δ/Do×100＜0.7
热冲压
δ/Do×100≥0.5
δ/Do×100≥0.7
.冲压前，把板坯加热至始锻温度放在压力机上冲压，到终锻温度时停止冲压毛坯热冲压的加热温度的选择
从降低冲压力和有利于钢板变形考虑，加热温度可高些，但是温度过高会使钢材的晶粒显著成长，甚至形成过热组织，是钢材的塑性和韧性降低，严重时会产生过烧组织，毛坯冲压可能发生碎裂，因此合理选择加热温度是很有必要的按照常用封头材料的加热规范表见表8-2.

表8-2，

封头热成形加热
装炉温度℃
加热速度℃/H
加热温度℃
均热后保温时间
冷却方式
≤850
≤200
950+/-20
30分钟
出炉冲压
冲压加工常用的润滑剂
查表7-8，润滑剂选取 石墨粉+水
.冲压过程：
将封头毛坯对中放在下模上，然后开动水压机使活动横梁空程向下，当压边圈与毛坯接触后，开动压边钢将毛坯的边缘压紧。接着上模空程下降，当与毛坯接触时，开动主缸使上模向下冲压，对毛坯进行拉伸，至毛坯完全通过下模后，封头便冲压成形。对后开动提升缸和回程缸，将上模和压边圈向上提起，与此同时用脱模装置将包在上模上的封头脱下，并将封头从下模支座下取出，冲压过程即告结束。
模具设计及设备选用
计算冲压力
计算冲压力时影响因素较多，且冲压过程是变化的较复杂，目前计算冲压力常用下面公式：
………………………………（8-1）
C——压边力影响系数，无压边力C=1，有压边力C=1.2；
K——封头形状影响系数，球形封头K=1.4-1.6；
D0——封头外径，mm
Dw——筒节外径，mm
对于球形封头，压边条件的计算：
采用压边圈是毛坯料只能在压边圈与下模之间滑动，可以防止折皱的产生，而且在有压边圈产生的摩擦力作用下，增加了经向拉应力，也有利于防止封头鼓包的尝试。因此，确定在什么条件下需要采用压边圈是关系到封头质量好坏的重要因素。采用压边圈的条件主要决定与Do，Dn，与δ的关系条件如下公式
Do—Dn≥（14～15）δ……………………………………（8-2）
Do： 毛坯直径，4110mm； Dn： 封头内径，2800mm ；δ： 钢板厚度，80mm
Do—Dn=4110—2800=1310mm＞（14～15）×80=（1120～1200）mm
因此需采用压边圈
故取C=1.2，球形封头取K=1.5,查《化工设备用钢》表9-19，封头材料15CrMoR，厚度70mm,750℃时抗拉强度§为30MPa
P=CK∏ (D-Dw)S§=1.2×1.5×3.14×【4110-（2800+80×2）】×80×110=57t
封头的冲压成型通常是在50-8000t水压机或油压机上进行，此处选择60t的水压机。
模具设计
上模（冲头）其结构及主要设计参数
①模直径Dsm
根据封头内径和热冲压的收缩率φ或冷冲压的回弹率φ计算，主材为15CrMoR取φ=0.9%
Dsm= Dn（1±φ）=2800×（1±0.9%）=2774.8—2825.2 mm
②上模曲面部分高度
Hsm=hn(1+φ)= 1400× (1±0.9%)=1387.4—1412.6mm
③上模直边高度H0
h—封头直边高度(按标准规定)，mm
H1—封头高度修边余量，一般为15-40mm,取H1=20 mm
H2—卸料板厚度，一般为40-80mm，取H2=50 mm
H3—保险余量，一般为40-100mm，取H3=50mm
所以，H= h+ H1+ H2+ H3=0+20+50+50=120 mm
④上模上部分直径Dsm、
Dsm、=Dsm+(2-3) mm=2776.8—2827.2 mm
⑤上模壁厚S
当水压机吨位小于等于400 t时，S=30-40 mm，取S=35 mm
下模（冲环）其结构及主要设计参数
①上下模间隙a,附加值z——热冲压时，z=（0.1-0.2）S=0.18×70=12.6mm，球形封头取较大值。
a=S+ z=70+12.6=82.6 mm
②下模内径Dxm
Dxm= Dsm+2a+ Sm………………………………………………（8-3）
Sm——下模制造公差，取Sm=2 mm
Dxm=（2774.8—2825.2）+2×82.6 +2=（2942—2992.4）mm
③下模圆角半径r
根据经验选取，采用压边圈时，r=(2-3)S（mm）=2×70=140 mm
④下模直边高度h1
h1=（40-70）mm，取h1=50 mm
⑤下模总高度h
h=（100-250）mm，取h=200 mm
⑥下模外径D1
D1= Dxm+（200-400）mm=（3142—3392.4）mm
⑦下模座
外径D应大于毛坯直径D0，，高度H= h+（60-100）mm
下口内径D2应比与之配套的最大壁厚封头的下模内径Dxm大（5-10）mm

图8-1，上模图
8.2.2.3压边圈结构及设计参数
主要尺寸如下：内径Dn、= Dxm+（50-80）（mm）=（2992—3072.4）mm
厚度S、=70-120 mm，取S、=80 mm，外径Dw、=D（下模座外径）

堆焊方法及其检测方法确定
采用埋弧带极堆焊，堆焊分二层，第一层作为低合金钢层的过渡层，采用309L焊带。焊剂可采用国产的HJ251。焊带宽60mm，厚度0.5mm，焊接电流750A，电压28V，焊速120mm/分。第二层为耐蚀层。焊带必须采用耐氢腐蚀的材料，采用347焊带和HJ251焊剂，焊接规范基本上同第一层，只是焊速可略低一些。第一层基体金属要在球壳外壁安装远红外电加热板，通电预热，使球壳温度到达≥100℃，第二层不必预热。
堆焊工艺见表9-1，
表9-1，堆焊工艺
焊接过程
检验要求
1
清理堆焊表面

2
预热120℃

3
由里向外埋弧自动焊带极堆焊过渡层
注: 钢带伸长30~35㎜、焊剂层厚度25~30㎜、焊道搭接量6~8㎜、过渡层厚度≥4mm。
外观,测厚
100%UT (JB/T 4730-2005 I级)
100%PT (JB/T 4730-2005 I级)
4
焊条电弧焊堆焊封头中心部位过渡层。
注：焊道间的重叠搭接不得少于焊道宽度的一半，起弧采用后退法，弧坑要打磨，消应力处理。
外观
100%PT (JB/T 4730-2005 I级)
续表9-1
5
埋弧自动焊带极堆焊+焊条电弧焊堆焊耐蚀层
测量尺寸
100%UT (JB/T 4730-2005 I级)
100%PT (JB/T 4730-2005 I级)
测铁素体
6
整体热处理

层次
焊接方法
焊材牌号
规格
极性
电流
(A)
电压
(V)
速度
(cm/min)
烘烤温度
保温时间
1
SAW
309L

60×0.5
DC＋
750±10
28~32
110~120

HJ251

350
2
2
SMAW
347+HJ251

φ4
DC＋
110~150
24~26
12~18
200
2
注:预热温度:120℃;层间温度≤150℃; 焊后热处理560±10℃/4h；焊缝长度/耗用焊条长度= 0.8~0.85
接管的焊接结构设计
材料
接管15CrMoR(锻件)，封头15CrMoR(钢板)。
焊接位置 平焊。
焊接方法 埋弧自动焊
焊材材料
焊材 焊丝：H08MnMoA Φ4。
焊剂：SJ101。
焊接工序
焊接坡口干磁粉(MT)检测→预热(预热温度≥200℃) →装配、点焊→外坡口埋弧自动焊(层间温度200 ~ 250℃)→后热(200 ~ 300℃×2h) →24 h后无损检测(100％MT+100％UT+100％RT)。
焊接参数
焊条电弧焊
电流IΦ4=170 ~ 190A； 电流IΦ5=190 ~ 210A，；
电压UΦ4、Φ5=22 ~ 26V；焊接速度vΦ4=130 ~ 150mm/min；
焊接速度vΦ5=140 ~ 160mm/min。
埋弧自动焊
焊接电流I=500 ~ 550A； 焊接电压U=28 ~ 30V；
焊接速度v=360 ~ 400mm/min。
成形过程的热处理方法确定
热处理工艺
热处理分类
完全退火
等温退火
球化退火
退火 扩散退火
普通热处理 正火 去应力退火
淬火
回火
热处理
表面淬火
表面热处理
化学热处理
处理操作步骤
（1）首先根据流转卡确认需要进行去应力退火的封头。
（2）将封头均匀排布在退火炉中，根据《热处理工艺》要求，将温度加热到指定温度，进行保温（根据封头厚度不同，保温时间不同）。
（3）确定保温时间结束之后，放置封头使其自然冷却。
S1 S2
温度T

t1

T3

T1

T2

时间 t

热处理规程如下图所示

其中： T1进炉最低温度（0C）
t1保温时间（h）
T2保温温度（0C）
T3出炉最高温度（0C）
S1升温速度 （0C/h）
S2降温速度（0C/h）

4.2 加氢反应器筒节制造工艺实例介绍
加氢反应器的筒体制造
（一） 筒体制造工艺简明流程图
选择材料---复检材料---净化处理---矫形---划线（包括展开计算、留余量、排料）---切割加工---筒节的卷制---筒节的组对转配---焊接---热处理---无损检测
（二）筒体制造工艺过程卡片
1.筒节材检 1）筒体用15CrMoR钢板除应满足GB6654-1996规定外，还应符合Ⅱ1572-00-JT中的有关要求；
2）材料质证齐全，标记清楚。
2.喷砂 喷砂清理钢板表面氧化皮
3.探伤 钢板逐张按JB/T4730.3-2005进行100%UT检测，Ⅰ级合格
4.号料 1）号筒体下料线，刨边线、检查线，L=12898㎜
2) 号筒体纵缝试板一对，规格600×120×101㎜
5.下料 按线气割下料，清除熔渣
6.刨坡口 按图刨筒体纵环向接头坡口，削边段坡口暂不加工
7.探伤 坡口进行100%MT检测,按JB/T4730.4-2005中Ⅰ级合格
8.筒体成形 筒体在美三辊卷板机上冷卷成形，符合图样要求
9.装焊纵缝 1）组装筒体纵向接头，控制对口错边量≤3㎜
2）焊接详见焊接工艺说明书
3）带筒体纵缝试板一对
4）打磨.清理焊缝表面
10.校圆 1）退火 执行热处理工艺说明书
2）筒体在美三辊卷板机上进行校圆，检查几何尺寸，符合GB150的有关规定
3）带筒体纵缝试板一对
11.喷砂 喷砂清理表面氧化皮
12.打磨 打磨、清理焊缝表面
13.探伤 1）焊接接头进行100%RT,按JB/T4760.2-2005中Ⅱ级合格
2）焊接接头进行100%UT,按JB/T4760.3-2005中Ⅰ级合格
3) 焊接接头进行100%MT,按JB/T4760.2-2005中Ⅰ级合格
14.加工环缝 立车加工筒体与封头相焊一端削边坡口，削边尺寸应按封头实际尺寸相配加工。
15. 探伤 环缝坡口进行100%MT检测,按JB/T4760.2-2005中Ⅰ级合格
16.组焊环缝 1）组装环缝，控制对口错边量≤3㎜
2）焊接详见焊接工艺说明书
3）打磨、清理焊缝表面
4）按热处理工艺进行炉外消氢处理
17.打磨 打磨、清理焊缝表面
18.探伤 1）焊接接头进行100%RT,按JB/T4760.2-2005中Ⅱ级合格
2）焊接接头进行100%UT,按JB/T4760.3-2005中Ⅰ级合格
3) 焊接接头进行100%MT,按JB/T4760.2-2005中Ⅰ级合格
19.堆焊过渡层 1）堆焊过渡层，详见焊接工艺说明书
2）按热处理工艺进行炉外消氢处理
3）打磨、清理过渡层
20.探伤 过渡层进行100%PT检测，按JB/T4730.5-2005中Ⅰ级合格
21.堆焊筒体表层 1）堆焊表层，详见焊接工艺说明书
2）测铁素体数
3）打磨、清理表层
22.筒体探伤 1）表层进行100%PT检测，按JB/T4730.5-2005中Ⅰ级合格
2）堆焊层及熔合面进行100%UT，符合Ⅱ1572-00-JT中的有关要求
3）堆焊层进行厚度检测，符合图纸要求
（三）、筒体制造工艺流程具体内容

1、 选择材料
此加氢反应器筒体材料选择15CrMoR。15CrMoR是低合金热强钢，属中温容器板；读法-拾伍铬钼容；对应美标SA387Gr12，“15”是碳含量成分0.15%、“Cr”是成分含有一定化学元素-铬、“Mo”是成分含有一定化学元素-钼、“R”是容器板容的第一个字。
15CrMoR特点:钢质纯净：P0.010%、S0.005%、[N]70ppm、[O]15ppm、[H]2ppm、钢中夹杂物总量20ppm的高纯净度钢水。良好的韧性和焊接性。领先的热处理技术：正火、淬火、回火、调质等热处理加工。显著提高钢的塑性和冲击韧性，改善钢材的各向异性。15CrMoR，热处理常采用：正火加回；探伤：II级以上。在550℃以下是，具有较高的持久强度。
2、材料的净化
原材料在轧制以后以及运输和库存期间，表面常产生铁锈和氧化皮，粘上油污和泥土。经过划线、切割成型、焊接等工序后，工件表面会粘上铁渣，产生伤痕，焊缝及近缝区会产生氧化膜。这些污物的存在，讲影响设备制造质量，所以必须净化。在设备制造中净化主要有以下目的：
（1）清除焊缝两边缘的油污和铁锈物，以保证焊接质量。
（2）为下道工序做准备，即是下道工序的工艺要求。
（3）保持设备的耐腐蚀性。
常用的净化方法有：手工净化、机械净化、化学净化和火焰净化四种。
封头原坯料采用高速喷出的压缩空气流带出来的高速运动的砂粒冲击工件表面而打落铁锈和氧化膜的 方法。这种方法主要用于碳素钢和低合金钢的表面除锈。
表二 化学成分（重量分数）/%
牌号
化学成分(质量分数)Wt%
C
Si
Mn
Cr
Ni
Mo
Nb
V
P
S
Alt
15CrMoR
0.12～0.18
0.15～0.40
0.40～0.70
0.80～1.20

0.45～0.60

≤0.25
≤0.010

3、矫形
设备制造所用的钢板、型钢、钢管等，在运输和存放过程中，会产生弯曲、波浪变形或者扭曲变形。这些变形直接影响了划线、切割、弯卷和装配等工序的尺寸精度，从而影响了设备的制造质量，有可能造成误差超差而成为废品，所以当材料的变形超过允许范围时必须进行矫正处理。
矫正处理的实质是调整弯曲件“中性层”两侧的纤维长度。最后使全部纤维等长。调整过程中，可以中性层为准，使长者缩短，短者伸长，最后达到与中性层等长。如对弯曲的钢板和型钢施以适当的反向弯曲使之矫形。另外一种方法是以长者为主，把其余的纤维都拉长而达到矫形目的的拉伸法矫形。主要用于断面较小的管材和线材，如有色金属管拉直，但要注意其延伸率。
常用的矫正方法有手工矫形、机械矫形和火焰加热矫形三种。
3、 划线
（1）、展开计算

（a）展开前的形状及尺寸 （b）展开后的形状及尺寸
图一 筒节展开
已知：H=3854mm、Dg=3600mm、δ=95mm
则有：Dm=Dg+δ=3600+90=3690mm (1-1)
L=π×Dm=3.14×3690=11602.3mm (1-2)
h=H=3854mm
（2）、留余量
（a）、筒体卷制的伸长量：与被卷材质、板厚、卷制直径的大小、卷制次数等条件有关，而本次采用冷卷，钢板冷卷的伸长量较小，约为7～8mm。
（b）、主要考虑内容为机加工余量和热切割加工余量，见下表：
（3）、焊缝变形量
对于尺寸要求严格的焊接结构件，划线时要考虑焊缝变形量（焊缝收缩量），可以查相关的标准。对于简单结构在自由状态下进行电弧焊接时，也可以对焊缝收缩量等变形进行大致的估算。
实际用料线尺寸=展开尺寸-卷制伸长量+焊缝收缩量-焊缝剖开间隙+边缘加工余量
切割下料线尺寸=实际用料线尺寸+切割余量+划线公差
（4）、划线公差
长度L和宽度h如图二所示，对角线之差不大于1mm，两平行线的不平行度不大于1mm，若考虑相对长度、宽度的关系则更为完善。一般情况下划线公差也可以考虑为制造公差的一般。
（5）、排料
筒体排料的要求：
（a）、每节筒节，其纵向焊缝数量，公称直径Dg不大于1800mm时，拼接焊缝不多于2条；公称直径Dg大于1800mm时，拼接焊缝不多于3条；
（b）、每一节筒体的纵向焊缝中心线间的弧长不应小于300mm，见图三（a）；
（c）、相邻筒体的纵向焊缝与筒体纵向焊缝应互相错开，并且两焊缝中心间的弧长不
得小于100mm，见图三（b）；
（d）、最短筒节长度不应小于300mm;

（6）、筒节弯卷的设计和计算
（a）、直边预弯1 X$
预弯是筒节成型的一个关键工序，制造完成预弯模具后将下料钢板放在油压机上进行预弯工序。为了保证预弯曲率的一致性，在钢板两端进行每隔50mm划线工作，每次压机的下压点均落在线上，而且保证每次的压力大小均等。预弯成型后预制样板进行检查，间隙保证小于0.5m

（b）、直边预留
留一部分直边，此方法浪费直边部分钢材，而且工艺麻烦，适用于单台装备制造或筒节制造精度要求较高的情况。所以通常采用第一种的方案，直直边预弯。
（c）、筒节弯卷的回弹估算
弯卷钢板在辊子压力下既有塑性弯曲，又有弹性弯曲，故钢板卸载后，会有一定的弹性回复，即回弹。筒节在热弯卷时，回弹量很小，不予考虑。只要掌握好筒节的下料尺寸，使弯卷钢板两端面刚好闭合即可，直至钢板温度下降到500℃以下为止。但是，在冷弯卷时，钢材的强度越大，回弹量越大。为了尽量控制回弹量，冷弯卷时要过卷。同时，在最终成行前进行一次退火处理。
冷卷回弹量的计算 筒节回弹前的内径Dn1可按下式估算：
Dn1=（1- 2Koσs/E）Dn/1+K1σSDn1/Eδ （2-1）
过卷量△l可按下式计算：
△ l=π（Dn-Dn1）/2 (2-2）
式中 Dn——筒节内径，3600mm
σs—— 钢材屈服极限，MPa
E——钢材弹性模量，MPa
K1——钢板界面形状系数，矩形K1=1.5
δ——钢板厚度，90mm
Ko——钢材相对强化模数，16MnR钢材的Ko=5.8
查阅标准，得σs=345MPa，E=200GPa.
根据设计数据，筒节回弹前的内径
Dn1={（1-2×5.8×345）×0.000005/（1+1.5×345×Dn1）}÷（200000×90）×3600
得Dn1=3879.6 mm
过卷量△l=π（Dn-Dn1）/2=3.14×(4000-3879.6)/2
=189.1 mm
3）筒节弯卷成形
预弯工序结束后即采用对称式三辊卷板机进行筒节的成型工序。为保证卷圆的质量及椭圆度指标，按照工艺要求规定卷板机下压成型的次数在6次以上，保证椭圆度在5mm以内。
6、装焊纵缝
焊接基本金属为15CrMoR，筒体规格φ4000×164mm，所要求的焊工资格代号SAW-1G(K)-07/09,焊接方法为埋弧自动焊，焊接姿势为平焊，焊接材料为R307C(点焊)，焊丝H08CrMoC，焊剂SJ110.
工艺要求：预热温度