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1、压力容器主体几何尺寸控制中国寰球设备制造分公司祝京路摘要压力容器产品在生产制作过程中，容易出现主体几何尺寸与图样要求及标准规范不一致，且误差超出图样及标准规范规定的情况。有的可通过难度较大的娇形来纠正，有的则无法改变，只能成为不合格品而造成浪费。所以，对压力容器主体几何尺寸的控制要引起高度重视，必须认真制定并切实遵守制造工艺，确保压力容器制造质量符合图样和标准规范的要求。本文对压力容器在制造过程中的简体周长偏差、筒体圆度、焊缝对口错边量和棱角度及筒体直线度等关键点的控制作了简要论述。关键词压力容器主体几何尺寸控制1筒体周长偏差的控制影响筒体周长偏差的因素主要有下料偏差、刨边（复合钢、不锈钢容器
2、）造成的偏差和纵缝组对间隙偏差及焊缝横向收缩量等。我公司主要采用半自动火焰切割机、数控火焰切割机和数控制条切割机进行下料，在使用半自动火焰切割机进行切割时需要分清轨道线与切割线，轨道摆放是否平直并考虑风线的补偿量。下料尺寸要考虑切割余量、边缘加工余量、焊缝横向收缩量和筒体卷制时的延伸量。刨边时注意钢板装夹是否平直，刨刀的装夹角度。纵缝组对间隙根据实际周长与理论周长的偏差可适当调整，但要满足焊接工艺要求，不能盲目增大或缩小间隙。焊缝横向收缩量与破口形式、组对间隙、钢板厚度、焊接工艺等有关。只要在下料、刨边、组对和焊接等工艺过程中，严格按照本公司容器制造工艺流转卡的规定进行，焊接纵缝后筒体周长偏差
3、基本在5mm以内，还是比较容易控制在标准值范围以内的。值得一提的是，厚度较厚的筒体卷制时的延伸量与卷板机的实际性能参数和操作手的操作习惯有关，要结合实际情况来确定延伸量，更正下料尺寸，使筒体周长控制在标准范围内。2筒体圆度的控制简体的圆度控制重点是卷板时圆度的控制、焊接工艺的选择和焊接防变形措施。采取这些措施后仍然没有办法控制筒体圆度的话，只能对对筒节进行校圆。只要筒节校圆后圆度达到标准要求，在组焊及开孔等制造工艺过程中严格执行正确的工艺路线，简体的圆度就能符合GB15098的规定。对于塔器类设备而言，筒体圆度直接影响到塔盘安装，必须重点加以控制。首先在卷板时就要严格控制筒体的圆度，不能放松要
4、求。根据筒体的直径、厚度尽可能选择收缩量小的坡口形式，同一板厚的对接焊缝横向收缩大小依次为：单V、X、单U、双U，较常用的为X型坡口。选择合适的焊接工艺后，必要时还要采取防变形措施，如采用合理的焊接顺序、利用工卡具刚性固定、严格执行焊接工艺等等。对筒体校园的控制，主要是在三辊卷板机上校圆的过程中，用内样板检查的办法及校圆后用直尺或钢卷尺测量筒体两端内径的最大与最小直径差，使之在标准范围之内。不锈钢体筒体与低碳钢筒体相比不易校圆。这是因为不锈钢的塑性很好，屈服强度较低，易变形，操作时不易控制下压量，所以校圆需辊压较长时间。这样会造成不锈钢筒体的表面擦伤和划伤严重，应适当衬垫。GB15098标准要
5、求：内压容器：圆度W1%DN；且W25mm承受外压及真空容器：按GB150中10.2.4.11规定执行。换热器：DN1200mm圆度W0.5%DN且W5mmDN1200mm圆度W0.5%DN且W7mm塔器:DN(5001000)(10002000)(20004000)4000圆度5mml0mm15mm20mm3筒体焊缝对口错边量的控制错边会使筒体对接处实际壁厚减薄，筒体几何形状不连续而产生附加弯曲应力和剪应力，当筒体内压较高时造成局部应力过高而使简体发生局部变形或失效，所以，GB15098提出了A、B类焊缝对口错边量的要求:(1)A、B类焊接接头的对口错边量b对口处钢材厚度6sA类焊接接头对口
6、错边量bB类焊接接头对口错边量bW12W1/46sW1/46s1220W3W1/46s2040W3W5注：嵌入式接管与圆筒或封头对接连接的A类接头，按B类接头的对口错边量要求(6s：钢材厚度)。(2)复合钢板的对口错边量b不大于钢板复层厚度的5%,且不大于2mm。3.1纵焊缝对口错边量纵缝的对口错边主要是由于卷板时压头预弯成形不好，组对时不认真或定位焊不牢固造成的。若预弯成形良好，组对时两直边基本在同一水平面，用直尺或角尺将两边卡平就可将纵缝的对口错边控制在0.5mm以内，若预弯成形不好，两直边面形成棱角，不但错边量不好控制，而且在焊后校圆时不易消除棱角度。另外，如果定位焊焊缝太短，间距过大，
7、由于其强度不够，在焊接收缩变形过程中错边量就会增大。在卷制筒体时，要注意两端头的下压量，必要时使用工卡具组对，则两直边面就会基本调整到一个平面上。纵缝定位焊的长度不小于50mm，间距为250350mm，焊后错边量基本无变化。只要预弯成形良好，组对认真，定位焊牢固，那么焊后纵缝的对口错边量，比GB15098规定的还小。3.2环焊缝的对口错边量影响环缝对口错边量的主要因素由筒体周长偏差、圆度和纵缝环向棱角度。在组对环缝之前，应利用公式：(实际外周长/n-设计外径)/2，计算出错边量，如果超过标准要求，则只能对纵缝进行整改，调整筒体周长。若在标准范围内，则采取均匀错边的方法来保证环缝错边量。由于筒体
8、存在圆度，两简体组对时其两端面会出现偏差情况，在组对检查中视具体情况应采取适当的预防措施，应采用卧式V型胎具组对筒体。筒体纵缝环向棱角度的存在对环缝错边量的影响较大。GB15098规定错边量b=l/46s，允许棱角度E=(6s/10+2)mm。若两筒体除棱角部分以外，其余部位都组对得很好，错边量b=0，则由棱角部位引起的最大错边量b=E，若要其符合标准要求，3max则b二EWb,即2+6s/lOWOs/4，经计算得6s13.3mm.所以，对6W6sW12.03maxmm的薄壁筒体，其允许棱角度较允许错边量大。所以筒体上有符合标准要求的棱角度时，环缝错边量不一定能满足标准要求。在实际制造过程中，
9、为了减小由纵缝环向棱角度引起的错边量，采取优先保证纵缝环向棱角度的方法，将最大误差减小并分散至周围。可以使用斜铁打尖的办法来减小，但要注意工卡具与筒体接触部分的材质与筒体本身是否一致，工卡具点焊是否牢固。综上所述，筒体纵缝的对口错边量较易控制，环缝的对口错边量较难控制，由筒体周长偏差引起的环缝错边量b较小，但很难消除；由筒体圆度引起的错边量3虽然较lmax2max大，但经过仔细调整或借助工装卡具等可以减小或消除；由筒体纵缝环向棱角度引起的环缝错边量b最大，对6s=612mm的容器筒体，由符合标准要求的棱角度引起的错边3max量可能会超标，所以对超标的部位只能采取强制变形预防措施。4筒体棱角度的
10、控制简体棱角度分为纵焊缝的环向棱角度和环焊缝的轴向棱角度。棱角度的存在会使筒体不连续而增加局部应力，如容器承载运行时会产生附加弯曲应力，对耐腐蚀设备可能会引发应力腐蚀破裂。因此，GB150-98第1O.2.4.2条指出：“在焊接接头环向形成的棱角E，用弦长=1/6内径且不小于300mm的内样板或外样板检查，其E值不得大于(6s/10+2)mm，且不大于5mm”。4.1环向棱角度环向棱角度的形成主要与筒体板头预弯角度、内焊缝余高和焊缝坡口形式及焊接工艺有关。实践证明，筒体板头预弯不好，组对纵缝时可能会形成外凸的棱角或内凹的棱角，焊后用三辊卷板机校圆时对前者不易校圆，对后者可以用中间辊适当下压来改
11、善或消除，但下凹量过大时，焊缝两侧的最高部位的曲率较大，相当于外凸的棱角，也不易校圆。因此，最好组对成水平的状态，这样不但错边量容易控制，校圆后的棱角度也较小。预弯的方法主要有卷板机预弯和冲压预弯，较薄钢板的预弯可以在两下辊的上面搁置一块由厚钢板制成的预弯模，将钢板的端部放入预弯模中，再依靠上辊压弯成型。较厚钢板的预弯可预留直边，压弯成型后将直边切除再卷圆。预留直边量不小于两倍的板厚。内焊缝余高对筒体棱角度的影响，主要表现为：在筒体校圆过程中由于内焊缝对中间下压辊的支撑作用，使纵缝部位下压量增大，从而形成外凸的棱角。当内焊缝余高30000mm塔器：LW15000mm直线度WL/1000mmL1
12、5000mm直线度W0.5L/1000+8mm换热器：LW6000mm直线度WL/1000mm且W4.5mmL6000mm直线度WL/1000mm且W8mm5.1环缝对口间隙对筒体直线度的影响与形成轴向棱角度一样，如果两筒体的中心线没有对一致，形成夹角，则存在对口间隙偏差&,所以，在间隙最大和最小的两筒体轴向也形成最大直线度8.考虑筒lmax体组对最差的情况，即几个筒体组对时其环缝最大、最小间隙出现在筒体同一母线上，形成弯曲状态。但在实际组对过程中，筒体之间的中心线是否一致很难测量，所以优先保证筒体直线度，而不把对口间隙放在第一位。只有在下料、卷板没有任何偏差的情况下，对口间隙才能作为筒体直线
13、度的参考。5.2筒体圆度和轴向棱角度对简体直线度的影响筒体存在圆度时，可使筒体直线度增大。由于筒体组对时，其最大和最小直径所处的位置是随机的，选择测量位置时，又有些随机性，因此同一筒体由于其圆度的影响，测量位置不同时，测得的直线度就不同。为了很好地控制简体的直线度，应该多测几个部位，一般对称测量四个部位。筒体环缝棱角度对筒体直线度的影响与圆度的影响相似，也有其随机性。此外，在筒体组对点焊时由引起的轴向棱角度E与引起的直线度1同时存在；错边、下塌变形和焊接环缝等以后形成的棱角度E有多大，筒体直线度可能2会在原有数值上增大相应的值，即=L=E。实际上筒体轴向棱角度是控制筒体环2max2缝附近直线度的，若轴向棱角度控制的较小，那么筒体的直线度
