封头的一般拼接加工成型过程
封头的总体生产工艺过程（工艺过程）：
原材料入库→原材料复检→预处理→划线及标记→下料→边缘加工→开破口→拼接→修平焊缝→热冲压成型→修正并去除氧化皮→热处理→无损探伤
封头制造的准备：
包括如钢板的检测和保存，钢板的预处理方法和工艺；展开计算、划线，切割加工等，封头的拼接设计；
钢板的检测和保存：
外观检验、几何尺寸检验、理化检验和钢板的超声波探伤，其中超声波探伤结果按ZBJ74003-88《压力容器用钢板超声波探伤》规定的质量分级，应不低于Ⅲ级。
钢板的处理方法和工艺
原材料净化:
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。
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。
常用的矫形方法有手工矫形，机械矫形，火焰加热矫形。
划线：
划线是在原材料或经初加工坯料上划出下料线下料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。(1)封头的展开计算
将零件的空间曲面展成平面称为展图，是划线的主要工作环节。
该封头为标准椭圆形封头，材料为06Cr18Ni12Mo2Ti，
封头内径Di=1500mm封头壁厚δ=18mm
封头中径Dm=Di+δ=1500+18=1518mm直边高度h=40mm
根据等弧长法，将封头展开成圆形板坯，其尺寸：
Da=1.213Dg+1.5h=1.213×1500+1.5×40=1880mm
（2）号料
将展开图正式画在钢板上的作业称为号料，其要考虑加工余量，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。
号料时应注意以下问题如表5-1所示：
表5-1加工余量选择：
边缘加工余量焊接坡口间隙焊缝收缩量切割余量划线公差
7mm4mm---10mm7mm
实际用料线尺寸=展开尺寸－焊接坡口间隙+焊缝收缩量＋边缘加工余量
=1880-4+7=1883mm
切割下料尺寸线=实际用料线尺寸+切割余量+划线公差
=1880+10+7=1897mm
考虑余量后，板坯尺寸取2000×18(mm)
1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。
2打标记
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）。
机械切割操作简单，成本低，但其生产效率低，切口精度差，而且不适合用于切割太厚、形状较复杂的钢板，它只适用于切割矩形或棒料。
等离子切割机的特点是切割速度快、切缝狭窄、切口平整、热影响区小、工件变形度低、操作简单，并且具有显著的节能效果。它不受物性限制，可切金属也可切非金属，适用于任何材料的切割，但是它的成本太高。
气割是用可燃气体与氧气混合燃烧的预热火焰，将金属加热到燃烧点，并在氧气射流中剧烈燃烧而将金属分开的加工方法。可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的。气割所用的可燃气体主要是乙炔、液化石油气和氢气等。氧炔焰气割过程是：预热一燃烧一吹渣。并不是所有金属都能被气割，只有符合下列条件的金属才能被气割：(1)金属能同氧剧烈反应，并放出足够的热量。
(2)金属导热性不应太高。
(3)金属燃烧点要低于它的熔点。
(4)金属氧化物的熔点要低于金属本身的熔点。
(5)生成的氧化物应该易于流动。
精馏塔封头钢板切割选用等离子切割
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。
板坯加热
因为相对厚度δ/Do×100=18/2000×100=0.9>0.7且封头冷、热冲压与相对厚度的关系知，该封头为热冲压，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，封头毛坯加工工艺如图5-1曲线所示。
图5-1
封头的拼接设计：
因为展开计算后的圆形坯料D
为2000mm≥1500mm，所以拼焊焊缝数取为1，
/4=500mm,取400mm.
焊缝距圆形中心线距离≤D
拼接的焊接方法
选择、焊接工艺设计，工艺参数确定以及相应的检测、热处理方法等；拼接的焊接方法选择:
手工电弧焊电弧稳定性好，设备简单、操作维护方便适合全位焊接，适用于各种钢种，各种角度和各种结构的焊接，因电弧温度高，焊接速度较快，热影响区小，焊接接头的机械性能较为理想，所以焊接质量好，同时，手工电弧焊易于分散应力和控制变形，所有焊接结构中，因受热应力的影响，都存在着焊接残余应力和变形，采用手工电弧焊，可以通过工艺调整，如跳焊、对称焊等方法来减少变形和改善应力分布。该封头的厚度较小，所以综上选择手工电弧焊。
焊接工艺设计
焊接参数
（1）焊条的选择和焊条直径
奥氏体不锈钢焊条选用要保证焊缝金属具有与母材的化学成分和机械性能
大致相近，同时还要求保证焊缝金属具有优良的耐腐蚀性能。含碳量对不锈钢的
耐腐蚀性能影响很大，一般选用焊条熔敷金属中的含碳量不高于母材的焊条。根
据《钢制压力容器焊接规程》选用A212型焊条，A212是钛钙型药皮的低碳含Nb
稳定剂的Cr18Ni12Mo2Nb不锈钢焊条，其具有很好的抗晶间腐蚀性能，有优良的
操作工艺性能，而且可交直流两用。
一般情况下焊条直径根据被焊工件的厚度来选择，水平焊对接时焊条直径
的选择见表7-1.另外还要考虑接头形式、焊接位置、焊接层数等的影响。
表7-1焊条直径的选择
工件厚度/mm≤1.5~234~128~12>12焊条直径/mm 1.6~2.0 2.5~3.2 3.2~44~55~6
故由工件厚度18mm选择焊条直径5mm
（2）焊接线能量
焊接线能量公式为Q=IU×60/V
其中Q---焊接线能量（J/cm）I---焊接电流（A）
U---电弧电压（V）V---焊接速度（cm/min）不锈钢焊接线能量应在保证熔合良好的情况下尽量采用小线能量。
（3）焊接电流
对于手工电弧焊，焊接电流是影响焊接质量的关键。焊接电流过小，电
弧燃烧不稳定，对工件加热不充分，易造成未焊透、未熔合、气孔、夹渣等缺
陷；焊接电流过大，易使焊条发红、药皮崩落和失效，使其保护作用下降，影
响接头成形，使热影响区增宽、晶粒粗大。一般情况下根据焊条直径来选择焊
接电流的范围，如表7-2所示，同时还要考虑板厚、接头形式、焊接位置、施
焊环境温度、工件材质等因素。
表7-2焊接电流与焊条直径的关系
1.6
2.0 2.5
3.2456
焊条直
径/mm
焊接电
25~4040~6550~80100~130160~210200~270260~300流/A
（4）焊接电弧电压
焊接电弧电压的大小一般为20~30V，主要由电弧长度决定。电弧长则电
弧电压高；反之电弧电压低。
电弧长度一般为2~6mm。
（5）焊接速度
焊接速度的大小直接影响着生产效率，通常在保证焊缝熔透的情况下尽量
采用较大的焊接速度。
（6）焊接层数
焊接层数用下式估算n=δ/d
其中n---焊接层数
δ---工件厚度，mm
d---焊条直径，mm
则n=18/5≈4
焊接坡口设计：
当压力容器板厚超过一定厚度是，为保证压力容器的焊缝全部焊透而无缺
陷，应将钢板接头处开各种形状的坡口，这些坡口的尺寸和形状取决于被焊材
料和采用的焊接方法。
常用的对接接头形式：a.直边对接，用于不开坡口的单面焊或背面双面焊；
b.单面V形坡口，用于单面焊或背面清根的双面焊；
c.不对称X形坡口，用于手工电弧焊封底的埋弧自动焊或双面埋弧自动焊；
d.对称X形坡口，用于双面手工电弧焊或埋弧自动焊；
e.单面U形坡口，用于背面手工电弧焊封底的埋弧自动焊或正面手工氩弧焊封底的埋弧自动焊；
f.双U形坡口，用于双面埋弧自动焊或双面手工电弧焊；
g.单面双V形坡口，用于手工电弧焊或手工氩弧焊封底的埋弧自动焊。
焊接坡口形式的选定要保证全焊透，方便从坡口加工、焊接、修磨整个实焊过程，而且要尽量减少焊接量。
钢板厚度为18mm，材料为奥氏体不锈钢，选择手工电弧焊，坡口选择V型焊接坡口，结构尺寸如图7-1所示:
图7-1
焊接注意事项
由于材料为奥氏体不锈钢，所以焊接过程中需要注意一下方面：
（1）焊前准备
焊件表面清理：焊件待处理两侧各20mm表面应彻底清理干净。
焊条的烘干：奥氏体不锈钢焊缝中的气孔主要是氢气孔，熔滴及熔池中的氢主要来源是药皮中的水分，所以焊条使用前应进行复烘。
（2）焊接过程中
1）不允许焊条在非焊接部位引弧，地线应与工件夹紧，焊接平台不应作地线用，以免引弧点和局部受热出现局部腐蚀。
2）由于奥氏体不锈钢电阻大，导热性差，可采用小焊接电流、高焊速、窄焊道、短弧、不做横向摆动，以降低热输入，提高熔池冷却速度，减少偏析。
3）采用多层多道焊，焊缝的打底采用单面焊双面成形技术，打底焊道应确保熔透。
4）原则上不预热，每焊完一道要彻底清除熔渣，层间温度控制在60℃以内，每道焊缝焊完后用水冲淋，以减少焊缝的高温停留时间。
5）与腐蚀介质接触的焊层可考虑最后施焊，以提高焊缝金属的耐腐蚀能力。
6）焊后对焊缝进行酸洗钝化处理以增强其耐腐蚀性能。
检测方法：
封头拼接焊缝属于凸型封头上拼接焊缝，为A类焊缝，进行或者超声波检测.探伤标准如表7-3所示
表7-3探伤标准
超声波探伤JB1152-81《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》
射线探伤GB3323-87《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》
封头制造工艺精心整理
编码：JYL技-01/11 版次：A 修改：1 页码：24/40 封头压制工艺守则 1 主题内容与适用范围 本规程规定了受压封头冲压的技术要求和操作方法。并适用于材质为碳钢、低合金钢的翻边、平拆管板、椭圆封头及碟形封头拱形管板的加热压制和修复。 2 引用标准 GB/T25198-2010 《钢制压力容器用封头》 GB/T25198-2010 《锅壳式锅炉受压元件制造技术条件》 3 对操作人员的技术要求 3.1 操作人员应熟悉图样、技术要求及工艺规范。 3.2 操作人员应熟悉所用设备、模具、工具的性能、结构及必要的维修知识,严格遵守操作规程。加热炉和压力机的操作人员须持有操作许可证,方能上岗操作。 3.3 操作人员要认真做好现场管理工作,对工件、模具、工具应具有相应的工位器具,整齐放置在指定地点,防止碰损、锈蚀。 4 设备及工装 4.1 各种油压机、加热炉、送料小车等设备的性能应符合设备说明书中的规定。
4.2 工装模具、工具、量具有成形模、复合模具、脱件装置、支脚、紧固扳手、手锤、大锤、风动砂轮、风铲、钢卷尺、盒尺、钢板尺、弯尺、卡尺、内外卡钳、测温仪等,模具应经检查合格方可使用。量具与仪表应按规定经周期检定合格。 5 对封头毛坯的制作 5.1封头毛坯尺寸（计算公式） P=1.2(PN+δ+2h) 5.2划下料线时,先划十字中心线,再划坯料线及人孔开孔线,人孔之长短轴要与十字中心线重合且长轴必须与钢板轧制方向垂直（轧制方向通常为钢板长度方向）。5.3下料时,封头毛坯外圆可用手工切割，易采用定心切割,推荐采用仿形切割。 5.4 封头毛坯的拼接 5.4.1 封头毛坯应尽量采用整块钢板制成。若需拼接时,允许由两块钢板按GB/T25198-2010标准和GB/T25198-2010标准、施工图样进行。 5.4.2 焊接后，内表面拼接焊缝以及影响成形质量的外表面拼接焊缝,在成形前应将焊缝余高打磨至与母材齐平,铲平长度为离圆坯外边缘300～350mm。 编码：JYL技-01/11 版次：A 修改：1 页码：25/40 5.6 当压制有孔封头时，中间开的小孔应光滑平整，锯齿形的气割边缘应修磨光滑，以免压孔翻边时出现开裂现象。 5.7 毛坯必须按〈规定〉进行材质标记移植,标记必须清晰正确。
封头的制造工艺
2.1下料工序 根据工艺流转卡，φ1700mm的封头下料尺寸为φ2050mm；通常下料的板材的标准宽度只有1500,2000,2200mm等，为了节省材料，我们大多选用宽度1500mm 的板材进行下料。由于宽度不够，所以通常需要下两块料，最后进行拼接。小的那块拼接板，称为接头。 在下料前需要在原板材上切取试样，需要对试样进行，物理性能测试和化学元素含量的测试，因为物理性能决定封头的减薄率，化学元素含量决定焊接质量，0Cr18Ni9中物理性能和化学元素含量见表2-1、表2-2。[2] 并且要符合新容规(固定式压力容器安全技术监察规程)中规定的用于压力容器的材料P≤0.03%，S≤0.02% [3] 表2-1 力学性能数值表 力学性能（不小于）硬度值（不大于） 规定非比例延伸强 度抗拉强 度 断后 伸长 率 HBW HRB HV 205 515 40 201 92 210 表2-2 毛坯化学元素含量表（不大于） C Si Mn P S Ni Cr 0.08 0.75 2 0.45 0.03 8-10.5 18-20 2.1.1下料操作 下料是封头制作的首道工序，下料下的好不好是一个封头质量最后是否过关的前提。在下料的同时也要考虑到怎么样排列下料才会使用料最省，达到成本最低，并且在切割圆片的时候要考虑下料圆片公差-5～+5mm。 盛博封头主要加工的是不锈钢封头和碳钢封头，其切割的工具是不同的，不锈钢切割的时候用的是等离子切割，而碳钢则是用乙炔气割，如果是比较薄的碳
钢也是可以用等离子切割的，而切割圆片的圆规，则是根据要切割的半径调节圆规上的活动扣来确定切割半径。 2.1.2 下料作业标准 (1)根据工艺卡对照实物，确认工艺流转卡（包括公务下达的排料图）的要求，材料规格确认是否与实物一致。 (2)确认板材厚度，材质，以及表面质量是否符合要求。 (3)材料入库检查时，每张钢板应该配有相应的材料质量保证书，这是钢板的检验数据，是钢板合格使用有确实的依据。 (4)根据工艺流转卡（或排料图）选择需要的材料。 (5)根据工艺卡确认下料直径，下料尺寸公差标准为±5，标记中心后画线下料。[1] (6)下料完成后将产品的指令号，单位号，形状，材质，炉批号，用油漆笔移植在同张板表面，如果有半圆，在半圆上也要移植同样内容，最后由检验员确认。 (7)根据工艺卡要求将在圆片压外的一面打上钢印，钢印内容为炉批号和材料牌号，如有特别指示按照要求打钢印，并将钢印内容拓印，以便复查，操作者要在拓印纸上签名。[3] (8)圆片在切割时，如圆片有一定的熔渣和飞溅物，一定要打磨干净彻底，否则在以后圆片搬运过程中相互摩擦容易给钢板表面带来划伤。 (9)圆片四周有缺口时，如果缺口深5mm以上，则以缺口为中心向两端30mm 的范围打磨去除，一定要打磨光滑，缺口在5mm以上且坡口可以去除时，应提交焊接班补焊后打磨，如果坡口无法去除缺口，需要和客户进行联系，商量后解决。 (10)将切割好的圆片表面异物清除后，要按圆片（半圆片）单件号顺序堆放整齐，随工艺卡一起流转到下道工序，由下道工序检验员或班长确认。 2．2 焊接工序 2.2.1 焊接操作 我们厂常用的焊接方法有：手工焊、氩弧焊、埋弧焊。
封头制作流程示意
生产流程示意图 一、材料验收、入库保存：材料检验员依据“采购单”和钢板质量证明书进行检验。核 对钢板质量证明书上的炉批号、材质、规格、数量、标准规范、交货状态、附加要求 等是否与实物喷标一致，确认无误后编制公司的入库号，并登记台帐。对于奥氏体型 不锈钢卷板，按GB150-2011要求进行复验，并在板头上用记号笔标记“板头”，在排版放样时将板头用于常压封头。低温容器焊条按批进行药皮含水量复验，焊丝不定期 的进行成分复验。
切割后，圆片未吊运前进行标记移植，如客户有打钢印要求的也随即打钢印，钢印打 好后对其进行拓印，如图所示。 二、切割、下料：不锈钢区域与碳钢区域已完全分开，有专门的不锈钢车间6#7#，6#车 间为不锈钢材料库、切割、焊接、剪边、抛光和打磨，7#车间为不锈钢成品库和酸 洗。
三、焊接：按焊接作业指导书进行施焊。焊接前检查标记移植和下料尺寸是否正确。 四、打磨：焊缝正反面打磨至与母材齐平，粗磨后进行抛光处理。打磨前检查标记移植和 圆片表面划伤情况，打磨后测量焊缝厚度是否达标。
五、成型一（冲压）：按工艺流转检验卡要求选择正确的模具尺寸，压制前检查标记移植 和下料尺寸是否正确，压制后检查最小厚度，封头表面有无鼓包、压痕和拉伤问题。 五、成型二（压鼓）：按工艺流转检验卡要求选择正确的模具尺寸，压制前检查 标记移植是否正确，整板圆片下料是否与工艺卡一致，压制过程使用样板测量 断面形状，压制后测量最小厚度是否符合工艺卡要求。
五、成型三（旋压）：按工艺流转检验卡要求选择正确的模具尺寸，旋压前检查 标记移植是否正确，旋压后测量最小厚度和断面形状是否符合工艺卡要求。 六、热处理：按工艺流转检验卡要求进行对应热处理，热电偶数量和位置按工艺 卡执行，如无特殊要求则至少需要在炉膛上中下的封头上设测温点。热处理结束后需测量封头有无失圆情况。
薄壁铝合金封头冲压成形的加工工艺研究论文
薄壁铝合金封头冲压成形的加工工艺研究论文薄壁铝合金封头冲压成形的加工工艺研究全文如下： 冲压成型是一种常见的机械加工方法，冲压加工所生产出来的冲压个，应用领 域可说是包罗万象，比如：消费电子产品、机械、五金、运输工具等产业均少不了它的存在。 按客户要求来料制作铝合金封头EHA2000mm、数量2 个、材质5052、投料板厚5mm、 成形后最小板厚4.3mm、直边高度25mm、外周长6315-3~+6mm、成形后消应力退火、制造 标准GB/T25198-2021。 1 铝合金封头的加工方法 冲压：适应大批量生产，需制作相应模具，但成形质量好，材料减薄少，实际成形形 状和理论要求形状误差较少，尤其适用封头容器内部需安装其他部件的加工工艺。 2 铝合金封头的加工设备 1加热设备：电炉，铝合金封头的加热多采用电炉，加热电炉要求保温性能良好，升 温降温可控，炉膛内气氛呈弱氧化性，炉膛内各部位温度均匀，而且电炉应定期校核，保 证炉膛内各部位实测温差在设计范围内，加热电炉应配置自动控温测温装置和温度记录仪。 2 压机：双向油压机，按客户要求铝合金封头EHA2000*54.3=2 H=25 材质5052 由于 封头直径大，壁薄，成形时极易产生鼓包和减薄，为保证封头形状和成形后封头最小板厚 制作此封头是必须采用垫板，垫板厚度10mm。 3 加工工艺 铝板整形、焊缝打磨、PT[6]+清洗、铝板热处理+垫板抛光、加垫板予冲+成形+清洗、热处理+坡口、研磨坡口+清洗+检验、入库。根据制作工艺要求此规格铝合金封头要求圆 片下料直径2380，通常下料的板材标准宽度只有1500，由于宽度不够，需要下2 块料， 最后进行拼接客户焊接。 在板料焊接后，若铝合金圆片不平整就进行压制，压制时会出现很多不稳定因素，尤 其在焊缝角变形位置容易产生材料失稳产生鼓包，所以铝合金圆片有焊接角变形需先把铝 合金圆片修整水平。为消除材料焊接表面缺陷和消除影响冲压制作的焊缝余高，焊缝需打 磨处理并PT，先用粗砂轮打磨，尽快去除焊缝余高，再用80 目砂轮抛光为做PT 做准备，注意焊缝须双面打磨且不能低于母材，打磨、抛光完成后，在焊缝位置做PT，发现有不合格位置须进行修补，直至合格，修补位置也须重新打磨后抛光，若铝合金圆片上有划伤也 须进行抛光处理。
封头计算方法
封头介绍及相关计算 椭圆封头又名为椭圆形封头、椭圆封头即为由旋转椭圆球面和圆筒形直段两部分组成的封头。 其作用： 1、 管道到头了，不准备现延伸了，就用封头焊到管子上，做为一个末端来使用。 2、 用在压力容器上，上下各有一个封头，中间是一个直管段，做为压力容器的罐子用 旋转椭圆球面母线的长、短轴之比为2.0的椭圆形封头，习惯上称为标准椭圆形封头。 椭圆封头的力学性能仅次于半球封头，但优于碟形封头。由于椭圆封头的深度介于半球形和碟形封头之间，对冲压设备及模具的要求、制造难度亦介于两者之间，即比半球封头容易，比碟形封头困难。近年来由于采用旋压制造工艺，为制造大直径椭圆形封头带来了方便。椭圆封头因综合性能较好，被广泛用于中低压容器。 直边段的作用是避免封头和筒体的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。由于封头的椭球部分经线曲率变化平滑连续，故应力分布比较均匀，且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中、低压容器中应用较多的封头之一。 根据应力分析，承受内压的标准椭圆形封头在过渡转角区存在着较高的周向压应力，这样内压椭圆形封头虽然满足强度要求，但仍有可能发生周向皱褶而导致局部屈曲失效GB150规定标准椭圆形封头的有效厚度应不小于封头内直径的0.15%，非标准椭圆形封头的有效厚度应不小于0.30% 封头厂对于椭圆形封头体积计算举例 封头厂，举例如下： abc V π3 4=椭圆，标准椭圆封头：a=D/2，b=D/2，c=D/4，所以V 标椭封头＝（1/12）×3.14×D^3×1/2+直边体积=（1/24）×3.14×D^3+直边体积，例如DN1000标准椭圆封头，直边高度25，体积0.151立方米。（封头厂椭圆封头）
封头成型试板选择
封头成型方式一般是有三种，冷压成型，热压成型和旋压成型 为了不影响材料的力学性能，最好能够选择冷压成型，但冷压成型不是会导致加工硬化吗？ 即然这样，冷压成型就必然会影响材料的力学性能。而且一般是说法，冷压成型会破坏钢板的热处理状态。在冷压成型后需要经过热处理以恢复材料的原始供货状态。按照容规就必须要带母材的热处理试板，与封头一起进行热处理。 对热压成型的封头，若热处理温度不会影响钢板的热处理状态，是否就不必带热处理试板。 还是筒体材料在冷卷过程中是否也会破坏其热处理状态，按道理来说，冷卷也会影响材料的力学性能，是否需要经过热处理恢复其力学性能。那筒体是否也要带热处理成型试板。 冷成形封头（奥氏体钢除外）应进行热处理。但如能确保冷成形后的材料性能符合设计使用要求，可不热处理。 对热压成型的封头，若热处理温度不会影响钢板的热处理状态，则无需热处理。钢板卷圆只有厚度超过直径的 2.5～3％（视材料而定）时才考虑成形后的热处理。 不管是冷加工或者是冷成型，碳钢封头在加工后要进行热处理，消除加工应力对于筒体的加工只有在壁厚大于内直径的3%的情况下才要求热处理。 壁厚大于等于内直径的3%的碳素钢、16MnR的筒体成形后应进行热处理，其他低合金钢的厚度大于等于内直径的2.5%的筒体成形后也应进行行热处理。 我问是的最主要的是母材成型热处理试板的问题。在我公司，现在不管封头冷成型还是热成型，都要求带母材热处理试板。封头厂商提供的资料是，冷成型封头在冷成型过程中破坏了钢板的热处理状态，简单的说，16MnR正火材料的封头在冷压过程中，其正火状态遭到破坏，成型后必须增加一道正火工序，来恢复材料的力学性能。但热成型封头就有不同的说法，比如说16MnR正火封头，采用热成型，加热温度只要不超过正火温度，就可以视为不会破坏材料的正火状态。其后就不需要增加正火工序，也就不需要带母材热处理成型试板。但如果热压过程中加热温度超过了正火温度，其材料的热处理状态遭到破坏，其后就要增加正火工序，就必须要带热处理成型试板。 封头是如此，筒体是否也是如此?请高手指教。我公司筒体是不带母材热处理试板的。除非技术协议上明确规定。
关于GB压力容器封头成型热处理试板的探讨
关于GB压力容器封头成型热处理试板的探讨 1.前言 GB150提出母材热处理试板和母材需重新热处理的要求。 “改善材料力学性能的热处理，应根据图样要求所制定的热处理工艺进行。母材的热处理试板与容器（或受压元件）同炉热处理。” “当材料供货与使用的热处理状态一致时，则在整个制造过程中不得破坏供货时的热处理状态，否则应重新进行热处理。” “凡需经热处理以达到材料力学性能要求的容器，每台均应做母材热处理试板。” 封头热成形过程，对封头母材是一个热加工过程，也可以说相当于热处理的加热过程。 封头热成形时，什么情况下需带母材热处理试板，什么情况下在热成形之后母材需重新热处理以满足供货时的热处理状态，GB150既没有做出具体详细说明，同时在压力容器安全技术规范《固定式压力容器安全技术监察规程》中也无上述规定和要求。因而笔者认为，GB150的上述条款仅是一个指导性的、原则性的规定。在生产实践中，由于认识上的差异，而形成不同的看法，提出不同的要求，也就是可以理解的了。本文就碳钢和低合金钢热成形封头在何种情况下需带母材热处理试板和重新热处理的问题，根据现行法规标准和生产实践，从金属学及热处理原理的角度进行分析和讨论，以求得到一个较为客观、准确的解决办法。 ２．分析 对于压力容器用碳钢和低合金钢，钢的临界点和正火加热温度上下限范围列于状态图１中。钢制压力容器封头所用碳钢和低合金钢都属于亚共析钢。一般情况下，其退火温度范围：Ａｃ３＋３０～５０℃；正火温度范围Ａｃ３＋４０～８０℃。 图１中Ａｃ１为加热下临界点、Ａｃ３为亚共析钢加热上临界点、Ａｒ１为冷却下临界点、Ａｒ３为亚共析钢冷却上临界点、ｒ为ｒ相（奥氏体）、α为α相（铁素体）、Ｐ为珠光体、Ａ１为共析点（７２３℃）、Ａ３为αＦｅ←→γＦｅ同素异构转变点。 从图１可以看出，Ａｃ３为碳钢和低合金钢制封头热成形时，在连续加热过程中，αＦｅ全部转变为γＦｅ，得到全部奥氏体的临界点温度。 Ａｒ３为碳钢和低合金钢制封头热成形时，在连续冷却过程中，奥氏体开始转变的临界点温度。
封头的一般拼接加工成型过程
封头的总体生产工艺过程（工艺过程）： 原材料入库→原材料复检→预处理→划线及标记→下料→边缘加工→开破口→拼接→修平焊缝→热冲压成型→修正并去除氧化皮→热处理→无损探伤 封头制造的准备： 包括如钢板的检测和保存，钢板的预处理方法和工艺；展开计算、划线，切割加工等，封头的拼接设计； 钢板的检测和保存： 外观检验、几何尺寸检验、理化检验和钢板的超声波探伤，其中超声波探伤结果按ZBJ74003-88《压力容器用钢板超声波探伤》规定的质量分级，应不低于Ⅲ级。 钢板的处理方法和工艺 原材料净化: 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。 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。 常用的矫形方法有手工矫形，机械矫形，火焰加热矫形。
压力容器封头拼缝位置的布置及探讨
压力容器封头拼缝位置的布置及探讨 【技术摘要】从经济性、安全性和工艺可执行性方面陈述了JB/T 4737-95标准中存在拼缝位置 不合理的问题，进而提出了解决方案，并对二者作了比较。 长期以来，我国的《钢制压力容器标准》GB 150-1998［1］对封头拼缝只规定了瓣片和顶圆板法封头的焊缝位置，对拼焊封头的最小板宽没有作具体规定，是不是说最小宽度用任意宽度都是可行呢。按我们的经验，板宽太小成型时会开裂，这方面我们有过教训。国际上通行的封头及相关标准，如美国的ASME Ⅷ-1、日本的JIS B 8247-92、德国的DIN 28011-93和英国的BS 5500也未规定拼缝位置，而法国的CODAP 90(E)标准［2］从应力分析角度出发，把封头分为两个区域：离中心0.4Di范围内，焊缝可任意布置，其余的焊缝必须径向布置(相当于瓣片和顶圆 板法)。 由于GB 150-1998未作规定，我们生产及接受液化气体运输半挂车订货时只能参照JB/T 4737-95《椭圆形封头标准》执行［3］，标准对此规定为：封头由2块或左右对称的3块钢板拼接制成，其拼接焊缝与封头中心线的距离应小于公称直径的1/4。此规定似乎缺乏依据，并且对生产中的以下几个方面造成影响：①经济性由于拼缝必须在这较小的范围内，造成板材利用率较低，我公司按JB/T 4737-95执行前，月度材料利用率在76%左右，按此标准执行以后下降到71%～72%，同时造成焊缝长度增加，增加了焊接和探伤工作量。 ②安全性虽然标准规定焊接由探伤来保证，但由于局部探伤等原因，特别是焊接应力的存在，即使热处理，焊缝处性能也与母材有差异，因此焊缝长度增加带来了不安全性。③工艺可执行性当焊缝必须布置在此范围内时，经常与中心孔、近中心孔群及补强相冲突，使工艺上很难安排，尤其对液化气储罐的大直径封头，板窄就更无法布置。 1改进方案 鉴于JB/T 4737-95拼缝位置规定造成上述的一些问题，我公司提出改进方案，并向全国压力容器标准化委员会(以下简称容委会)申请，容委会制造分委会以(97)标委制秘字第004号文件批准。 由于除CODAP 90(E)以外，国外各标准也没有为此作出一合适的解释，我们根据北海铁工所数十年的经验以及资料显示：封头使用中应力较大处在过渡段r处［4］，封头成型时，受力较大的为r区及直边l区［5］。因此我们考虑把焊缝L布置在球面半径R区，见图1。为了保证焊缝在R区，在图2的拼板示意图上作如下换算。封头球面半角： φ=sin-1（Di/2-r）/(R-r) 当液化气体罐式集装箱封头为标准椭圆封头(EH)时，封头曲面为一连续曲线，没有R、r，此时如果考虑把标准椭圆封头按照近似正半椭圆封头(R=0.9045D，r=0.1727D)来类比，这二者的高度相同，断面形状相差0.81%Di，在国家标准允许的1.25%以内，可以等效代用［6，7］，且GB 150-1998引用美国WRC Bulletin(焊接研究委员会通报119-1976)的椭圆封头正压失稳校核就以上述数据代入［8］，同时德国标准DIN 28013用R、r封头来表示标准椭圆封头［9］。因此，把R、r代入式(1)得： a=0.4194Di(4)
制作工艺---封头
封头制作工艺 Q/LJZG G0003/05-2005 1．总则 1.1本工艺适用于碳素钢、低合金钢及不锈钢制椭圆形封头的拉伸成型，其他形式的封头也可参照执行。 1.2本工艺是与产品工艺文件配合使用的通用规定，若与产品工艺文件有相抵触或产品工艺文件有特殊要求时，以工艺文件为准。 2．拉伸模与润滑 2.1根据产品名细表中指定的工装号选用胎模。 2.2使用的拉伸模应完好，上模排气孔不得堵死，经验证合格后方可使用。 2.3上下模及压紧环分别用螺柱和附具固定在冲头和压力机底座上，调整圆周方向间隙均匀，其差值≤1mm。 2.4每拉伸一个封头前，应检查胎模是否有松动和偏移，以及其他缺陷，确认完后，方可继续使用。 2.5每个封头拉伸和压制前，必须清除胎模工件面上的氧化皮，熔渣等杂物，并给拉环均匀的涂刷润滑剂． 冷拉伸封头时，上下模和压边圈工作面，毛坯周边的上下面，涂刷润滑剂。 2.6润滑剂的配制 热拉伸时：石墨粉+机油 冷拉伸不锈钢：滑石粉+肥皂+机油
3．毛坯予压 3.1为了避免薄封头拉伸时起皱和鼓包，可先将毛坯第一次予压成拱形。 椭圆形封头S／Di=0.6--2％时，压凸R≈O．8-0.9Di。 对于直径大而壁薄的封头，可分2-3次压凸，由浅至深的压至规定的R值。 3.2拼接的毛坯料的焊接接头余高须全部打磨至与母材平齐后方可进行压制。当板料拼接时，其最外一条焊缝距板中心距离应小于0．25Di 且最小板宽不得小于300mm。(Di——封头内直径) 3.3拼接的毛坯板料压凸后，需用放大镜严格检查是否有裂纹，当有怀疑时，可作表面探伤检查． 3.4拼接的毛坯板料压凸时，焊接接头处产生裂纹时，应把裂纹清除掉，按工艺要求进行焊补与探伤。 4．加热与拉伸 4.1封头毛坯的加热和终压温度见表4.1 特殊钢种按专用工艺执行，不锈复合钢板按复合层要求进行加热 表4.1
封头制造工艺 (18820)
封头压制工艺守则 1 主题内容与适用范围 本规程规定了受压封头冲压的技术要求和操作方法。并适用于材质为碳钢、低合金钢的翻边、平拆管板、椭圆封头及碟形封头拱形管板的加热压制和修复。 2 引用标准 GB/T25198-2010 《钢制压力容器用封头》 GB/T25198-2010 《锅壳式锅炉受压元件制造技术条件》 3 对操作人员的技术要求 3.1 操作人员应熟悉图样、技术要求及工艺规范。 3.2 操作人员应熟悉所用设备、模具、工具的性能、结构及必要的维修知识,严格遵守操作规程。加热炉和压力机的操作人员须持有操作许可证,方能上岗操作。 3.3 操作人员要认真做好现场管理工作,对工件、模具、工具应具有相应的工位器具,整齐放置在指定地点,防止碰损、锈蚀。 4 设备及工装 4.1 各种油压机、加热炉、送料小车等设备的性能应符合设备说明书中的规定。 4.2 工装模具、工具、量具有成形模、复合模具、脱件装置、支脚、紧固扳手、手锤、大锤、风动砂轮、风铲、钢卷尺、盒尺、钢板尺、弯尺、卡尺、内外卡钳、测温仪等,模具应经检查合格方可使用。量具与仪表应按规定经周期检定合格。 5 对封头毛坯的制作 5.1封头毛坯尺寸（计算公式） P=1.2(PN+δ+2h) 5.2划下料线时,先划十字中心线,再划坯料线及人孔开孔线,人孔之长短轴要与十字中心线重合且长轴必须与钢板轧制方向垂直（轧制方向通常为钢板长度方向）。 5.3下料时,封头毛坯外圆可用手工切割，易采用定心切割,推荐采用仿形切割。 5.4 封头毛坯的拼接 5.4.1 封头毛坯应尽量采用整块钢板制成。若需拼接时,允许由两块钢板按GB/T25198-2010标准和GB/T25198-2010标准、施工图样进行。 5.4.2 焊接后，内表面拼接焊缝以及影响成形质量的外表面拼接焊缝,在成形前应将焊缝余高打磨至与母材齐平,铲平长度为离圆坯外边缘300～350mm。
封头热压工艺
封头热压 YZ/T3603-2005 1、主题内容及适用范围 本标准规定了工业锅炉受压元件——封头热压的技术要求。 本标准适用于材质为碳钢、普通低合金钢的平封头、椭圆封头及碟形封头的加热压制。拱形封头、U形下脚圈压制亦可参照使用。 2、引用标准 JB/T1609 锅炉锅筒制造技术条件 JB/T1613 锅炉受压元件焊接技术条件 JB/T3375 锅炉原材料入厂检验 JB/T4308 锅炉产品钢印及标记移植规定 3、对操作人员的技术要求 3、1 操作人员应熟悉图样、要求及工艺规定。 3、2 操作人员应熟悉所用设备、模具、工具的使用性能、结构及维护知识，严格遵守安全操作规程。加热炉和压力机操作人员必须持有操作许可证，方可操作。 3、3 操作人员要认真做好现场管理工作，对工件、模具、工具应整齐地放置在指定地点，防止碰坏、锈蚀。 4 、设备及工装 4、1 封头压制可采用各种水压机、油压机摩擦压力机等压制设备，设备的精度和能力应满足封头压制的需要。 4、2 加热采用室式或反射式加热炉，应尽可能采用燃油或燃气加热，加热炉应配置测温装置和温度记录仪。 4、3 模具、量检具及测温热点偶和仪表应定期进行检定。 5、对封头毛坯的技术要求 5、1 封头所用原材料应按JB/T3375验收合格。 5、2 封头毛坯尺寸技术参考表1的规定。 5、3 划线下料时，先划十字中心线，在划坯料及翻边孔开孔线，翻边孔的长轴必须与钢板扎制方向垂直（扎制方向通常为钢板长度方向）。划线后应按JB/T4308进行钢印移植。 5、4 下料时，封头毛坯应尽量采用定心切割、仿形切割或数控切割。 5、5 封头毛坯的拼接 5、5、1 封头应尽量用整块钢板制成。若拼接时，允许由两块钢板拼成，拼接位置应符合JB/T1609标准要求。 5、5、2 拼接后，离拼接边缘200~250mm左右高出板材部分的焊缝需铲平磨光， 磨光后的高度应符合下列要求： a. 当毛坯厚度s≤10mm时，焊缝余高应小于0.5mm； b. 当毛坯厚度12＜s≤25时，焊缝余高应小于1mm; c. 当毛坯厚度s＞25时焊缝余高应小于2mm.
成型封头最小厚度的确定
管道频率及振型,见表2。 表2 改造后管道频率及振型 频率 H z 一阶 二阶三阶四阶5196 6140 11170 15137 振幅值较大的节点 18,19 18,19 18, 19 18, 19 图4 改造方案简图 4 结语 经振动计算分析及对管道支承等约束条 件进行改造后,系统的基频己升到期望的允许值。重新开车后振动情况明显好转,振幅最大值已从614mm 降到017mm ,因此该管道按本文方案改造是成功的 。 图5 支撑结构简图参 考 文 献 1 曾启贤1工程流体力学1北京:航空工业出版社, 19931106～108 2 任文敏,韩祖南1提升管结构自由振动的简化计算.振动 与冲击,1990,(3):35～39 3 化工厂机械手册编委员1化工厂机械手册之管路维修, 设备管理.北京:化学工业出版社,19931281～317 4 屈维德1机械振动手册1北京:机械工业出版社,1995. 1521～24. (收稿日期:1997204221)(熊编) 成型封头最小厚度的确定 长岭炼油化工设计院(岳阳 414012) 工程师 高宏坤 关键词 成型 封头 开孔 补强 厚度分类号 TQ 05013 压力容器设计中,图样上常需注明成型 封头的最小厚度,其目的之一是便于制造厂控制壁厚,利用名义厚度中的圆整部分作为加工减薄量。通常是将成型封头的计算壁厚?与材料腐蚀裕量C 2之和作为最小壁厚提供给制造厂。而实际上,封头名义厚度中的圆整部分往往有一部分甚至全部被用作开孔补强。若将?+C 2作为最小壁厚,则封头上的开孔补强有可能不能满足要求,从而留下安全隐患。笔者对这种情况作了详细的分析和计 算,现介绍如下。 1 理论推导 由GB 150—89《钢制压力容器》〔1〕 中式(621)与式(622)可知,球壳及凸形封头因开孔削弱所需补强面积为: A =d ?+2?(?nt -C )(1-f r )(1) 假设成型封头名义厚度中用于开孔补强 部分的厚度为??,类似文〔1〕中式(6226),封头中用于开孔补强的金属面积为: A 1’ =(B 2d )??22(?nt 2C )(12f r )??(2) 1998年1月 PETRO 2CH E M I CAL EQU IP M EN T Jan .1998
封头管板技术要求
封头及管板制造验收要求 1、范围 1.1 本守则适用于材质为碳钢、普通低合金钢的平封头及椭圆封头的下料、拼板、焊接、成形、检验等的方法和要求。 2 总则 管板、封头的制造除符合本规程的规定外，还应遵守国家颁布的有关法令、法规、标准、和其它相应规程和图样及专用工艺文件的要求。 3 材料 3.1 封头用材料应符合相应材料标准的规定，并附有钢板生产单位的钢材质量证明书和确认标记。 3.2制造一、二类及无类压力容器的封头的材料质量证明书项目齐全，实物标志清楚，可不复验。若材料质量证明书项目不齐全或齐全但实物标志不清楚者，必须复验合格。 3.3 三类压力容器的封头的材料必须质量证明书项目齐全，并与实物标志相符，且经本公司复验合格。 4 制造 4、封头（管板）压制 4.1封头（管板）下料 4.1.1 原材料入厂后，应按照同批号堆放并按JB3375验收合格。压力容器材料要符合容规、GB150规定。 下料前应清除钢板表面氧化皮、油污等缺陷，未切边的边缘应除掉一倍板厚，对于中压锅炉，下料前还应沿下料线内周边100mm范围内进行超声波探伤，合格后方可下料。 4.1.2封头、管板毛坯展开尺寸按以下公式计算： 4.1.2.1椭圆封头毛坯展开尺寸计算经验公式（见图1） D0=K（Dn+S）+2H 式中： D0——毛坯尺寸 Dn——封头内径 H——直边高度 S——名义厚度 （1）Do=Dn+r+3S+2H （热压）
（2）Do=Dn+r+1.5S+2H （旋压） 式中：Do——毛坯尺寸 Dn——管板内径 r——管板内圆角半径 S——名义厚度 H——直边高度 4.1.2.3封头椭圆人孔、管板翻孔预开孔尺寸公式（见图3） A=（a+2s+2r）-π(r+s/2)-2h-2δ B=（b+2s+2r）- π(r+s/2)-2h-2δ C=（do+2s+2r）- π(r+s/2)-2h-2δ A——椭圆人孔预割孔长轴尺寸 B——椭圆人孔预割孔短轴尺寸 C——管板预开孔直径 a——封头椭圆人孔长轴 b——封头椭圆人孔短轴 δ——加工余量 do:管板翻孔内径 s:名义厚度过s≥25 δ=5; s＜25 δ=(1~2)s 4.3 封头（管板）尽可能用整块钢板制成，必须拼接时，允许用两块钢板制成。拼接焊缝位置应符合相关要求。 4.4 椭圆人孔、预开孔长轴必须与钢板轧制方向垂直。 4.5 管板拼接焊缝数量及要求如下： 4.5.1 公称内径Dn≯2000mm时，拼接焊缝不得多于1条， 公称内径Dn＞2200mm时，拼接焊缝不得多于2条。