數控技術在壓力容器制造中的應用

續宇航

（中國核工業二三建設有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

壓力容器制造業不僅涉及較多的加工行業，且在制造過程中還融合了焊接和機械加工等技術，數控技術在壓力容器加工制造領域的重要性越來越突出。伴隨著科學技術的發展和產品設備的更新換代，對生產壓力容器的位置、形狀、公差有了全新要求，常規的生產技術已經無法滿足現階段的效率需求。數控技術高精度、高效率的生產優勢較為顯著，現代化壓力容器生產過程中數控技術的引入是時代發展的必然需求，有效解決其生產效率、零部件精度、不規則曲面加工生產等難題。

1 研究現狀

現代工業壓力容器的制造工藝的快速發展，離不開數控技術的各方面支持，數控技術在國外壓力容器制造領域的應用已經非常廣泛，而且其技術應用水平相對較高。生產壓力容器時，先對材料進行切割，然后使用卷板機彎形，使用激光焊接最終成型，后續進行探測和氣密性實驗，保證壓力容器的密閉性達到標準要求。壓力容器制造中運用先進的數控技術可以讓企業更快實現自動化，提升生產效率，降低壓力容器的生產制造成本。

2 數控技術主要優勢

2.1 數控技術的便捷性

在我國各地的機械加工廠家廣泛運用了數控技術后，機械加工的制造和生產過程得以改善和優化，簡化了生產和加工環節，凸顯數控技術在生產中的便捷性。大規模應用數控技術，改進和提升了加工過程中的各種工藝和參數，使機械加工變得更為方便。

2.2 數控技術的高效性

數控技術的高效性體現在3 個方面：①數控技術在機械加工制造中的應用，能夠快速裝夾此工件，完成多道工序的加工制造，實現機械加工件的精準度并節約加工時間；②機械加工制造領域的數控技術，可以高質量完成普通機床難以完成的復雜零件制造工藝，如零件曲面形狀的加工制造；③采用模塊化的標準制造工具，節約了換刀的安裝時間，提升工具實現標準化的進度和管理水平。

3 特點分析

數控技術的應用能在很大程度上提升壓力容器制造水平，保證在機械加工制造的可靠性。在機械加工制造過程中應注重加強數控技術的正確使用方法，了解壓力容器的制造工藝特點和具體應用領域，在實際運用中進行必要的研究分析，以滿足壓力容器制造過程的具體要求。

在科學的工藝流程指導下，壓力容器制造工藝會得到技術上的較大提升，有效提高產品的質量水平。壓力容器生產制造的工藝流程大致分為以下階段：①壓力容器制造所需的原材料下料；②全部材料加工成形；③組織高效率的焊接隊伍實施焊接作業；④焊接完成后組織無損檢測、熱處理檢測；⑤進行壓力檢測，根據評價結果對最終壓力容器的性能進行綜合評價，確保生產壓力容器的質量。在加工過程中會發生構件變形的情況，導致尺寸不符合標準，產生設備故障，對壓力容器的工件質量產生影響，進而給機械制造企業造成經濟上的損失。當制造壓力容器的封頭、筒體截面上的大孔等，都會給壓力容器的加工質量帶來潛在威脅。應注重強化在壓力容器制造中的應用規范，強化技術標準流程，為其下料成形提供技術支持，以促進最終壓力容器達到預期效果。

4 應用實例

4.1 電站鍋爐設備

電站鍋爐汽包部分和低壓化工容器在制造過程中，除了加工的程度更大之外，對產品加工精度要求不是特別高，可以利用通用數控機床按照圖紙要求進行標準加工。對于有特殊密封要求的壓力容器，普通機床已經不能滿足它的標準制造工藝，無法控制產品形位和尺寸公差，要選擇加工精度高的大型數控機床對其加工。大型數控機床能夠滿足各項工藝參數的特殊要求，能夠精確加工和減少誤差。大型數控機床通過進行編制加工程序，精確加工各尺寸和形狀的產品部件。加工過程不需要人工干預，高度自主性運行，還可實現多軸聯動進行復雜曲面的部件加工制造。數控加工技術在壓力容器制造領域的應用越來越廣泛，制造工藝也在逐步提升。

4.2 相貫曲線自動切割焊接

相貫曲線自動切割焊接數控技術廣泛應用于核電設備、電站鍋爐、造船、壓力容器、油氣輸送、供水供熱等行業領域。行業中常用的相貫曲線有垂直正交、斜向、偏心等類型，還有一些非管—管相貫曲線的形式，如弧形管—直管相貫、橢球—管相貫、錐—管相貫等。普通相貫曲線自動切割設備技術得到了突破和推廣，自動曲線焊接設備的關鍵技術還有待突破。目前，國內外仍廣泛采用手工焊接技術，焊接質量和效率不能滿足部分大型企業的要求。大型設備關鍵核心部件的焊接要求普遍非常高，工作量也非常大，普通人很難完成，這就要求焊接相關人員必須具備過硬的焊接技術和身體素質，才可以保障焊接的質量完好。

4.3 水室封頭專用數控機床結構應用

國內外常用大型立式車床、落地銑鏜床等普通機床配合定位器加工水室封頭，生產組織環節多，生產周期長，加工檢測設備消耗大，精度難以保證。水室封頭是核動力蒸汽發生器等設備的關鍵部件，是蒸汽發生器與核反應壓力容器等部件的接口，它的形狀比較復雜，加工難度比其他部件要大。在國內研發制造水室封頭加工專用的數控機床，攻克水室封頭高效加工都是非常重要的技術課題，同時也是技術難題。制造這種專用數控機床是有效推進我國第三代核電設備系列化、批量化生產的重要保證。

4.4 無縫氣瓶旋壓施工的數控技術

在實際生產制造中，按照無縫氣瓶的加工工藝，氣瓶的旋壓施工有正向和反向旋壓兩種形式，兩種旋壓工藝存在一定的差異：正向旋壓是材料的流動方向和旋壓輪的供給方向相同，反向旋壓是材料流動方向與旋輪供給方向不同。

無縫氣瓶主要用于呼吸氣瓶、中大型高壓氣體運輸氣瓶的加工制造方面，有鋼制無縫氣瓶、鋁合金氣瓶、復合材料鋼內膽氣瓶和復合材料鋁內膽氣瓶四種類型。傳統的制造工藝為沖壓瓶頂和沖壓瓶底，再與管坯或卷焊瓶體進行焊接，完成基本的無縫氣瓶制造。實踐表明，這種工藝制造過程工序復雜、制造費用較高，產品的密封性和承壓能力也較差。隨著旋壓機械發展為一種新型的無縫氣瓶生產技術，越來越多的制造廠家開始采用旋壓工藝制備氣瓶，有效消除了傳統氣瓶生產工藝過程中出現的焊接連續性不好、強度弱、較脆弱并容易產生裂痕和拉應力相對集中等一系列問題。

如果保持氣瓶的開口端直徑較小、縮頸量較大或保持密封狀態，就必須采用無芯模縮頸旋壓工藝進行特殊加工?？s頸旋壓可以加工薄壁空心回轉零件，將一個類似筒形狀的空心零部件加熱至強度最低、塑性最好的溫度狀態，通過旋壓輪的不停擺動使管口端部收縮，經多次旋輪壓制即可成形。氣瓶收口的加工制造工藝要將管形毛坯放置在空心主軸上，需要成形的管口端伸出，配合旋輪架用液壓夾具把裝置夾緊。從管口端開始加工，保持旋輪來回擺動，每擺動一次向空心主軸進給一次，由于是連續對軸的壓縮，管坯口的直徑會越來越小。頸部直徑達到要求后，用旋輪圍繞工件進行平行移動，延長頸部并旋光。

氣瓶作為儲存容器的應用領域很廣，在工業、礦業、醫藥、汽車等多個加工制造領域都有體現，大型或超大型氣無縫氣瓶是未來發展的主要趨勢。運用數控旋壓技術加工生產出來的無縫氣瓶擁有很多優點，如整體無縫、密閉性高等，市場應用前景廣闊，在未來有可能完全代替傳統工藝制造的氣瓶。

5 結束語

在現有的壓力容器生產過程中引入數控加工技術，不僅可以提升產品整體的生產質量和效率，還提升了產品在實際應用中的壽命及可靠性，在一定程度上推動相關產業和設備的發展。數控技術的高效性、便捷性和精準性實現了壓力容器生產效益的最大化。