定芯工裝技術在壓力容器制造中的應用

趙建芳

摘要：伴隨著我國經濟建設的全面加速，很多行業對于壓力容器制造行業的需求也越來越高，現代化經濟建設階段對于壓力容器制造產業也提出了更高要求。而定芯工裝技術逐漸被廣泛的運用于壓力容器制造中，在很大程度上增強了壓力容器的制造質量和制造成效。本文，基于定芯工裝技術的角度，淺談定芯工裝技術在壓力容器制造中的應用。

關鍵詞：定芯工裝技術;壓力容器制造;應用

前言：

加氫裝置的最重要設備就是加氫換熱器，其也是加氫裝置的核心設備之一，但是由于其制造主材料是鉻鉬鋼材質，其歸屬于鉻、鉬、鐵與碳的一個合成金鋼材質，這種材質的耐腐蝕性特別好，同時還具備可焊性和韌性。但是該材料的制造加工難度非常大，所以在壓力容器制造過程中存在一定的問題和困難。通過研究人員的深入分析和探索，最終設計出了一種即能滿足整個制造環節所有需求，同時還可以滿足圖紙公差的要求范圍內的工藝裝備——也就是定芯工裝技術。

1、定芯工裝技術在壓力容器制造中存在的問題

由于鉻鉬鋼材質的特殊性，也正是其可焊性比較差的原因，所以導致在制造的過程中，對于焊接的溫度要求比較高，在接管與筒體裝配后進行焊后需要立即進行中間熱的有效處理，以此來緩解對于鉻鉬鋼的焊熱溫度。在對鉻鉬鋼材質進行焊接的過程中，因為每個零件的尺寸都非常大所以裝配的精準度很難得到保障，此外，也有可能因為焊接而形成的殘余應力變形的情況出現，或者也有可能因為熱處理階段因為應力釋放而形成的變形情況。此外，由于鉻鉬鋼材質的特殊性，所以無法同時裝焊兩只接管，而在進行第二只接管的裝焊過程時，經過兩次的變形操作，想要達到規定的要求是非常難以實現的。根據GB150.1～GB150.4-2011《鋼制壓力容器》的制造要求，在壓力容器的裝備制造過程中，接管對于筒體主軸的中心位置的垂直度的誤差值應該以外徑的百分比來衡量計算。況且，當下的壓力容器制定領域還無法將接管與筒體的垂直計算公差實現完全靠機加工的狀態，而想要完全達到機械設備加工才能確保公差的設備制造，是需要經過裝配、焊接以及熱處理等多道工序的所以真的很難保證。

2、定芯工裝技術在壓力容器制造中問題的解決策略

（1）定芯工裝技術的原理和效果

對于著重思考工藝裝備時，應該根據先施焊一只接管的規定和原則，從而要求制定設計的定芯工裝技術可以同時滿足兩接管的裝焊流程，并且，因為鉻鉬鋼材料的特殊性其不允許進行點焊定位操作，所以定芯工裝技術有針對性的設計了可以進行裝焊定位工裝的設計，在裝配相應的換管時可以先將工裝與定芯粙的組裝，從而利用定位銷的定芯筋板來進行有效的定位處理，隨后再將筒體根據相應的要求組裝在胎架上，然后再在筒體上進行定芯軸的組裝和按管操作。當整體進行焊接操作后與工裝一同進行中間熱處理。相繼操作組裝完成后就會消除應力，然后可以拆除過渡環定位梢，再與定芯筋板進行裝配接管操作，當焊接后再進行二次的中間熱處理。當操作人員進行完二次消除應力后，即可以拆除定芯工裝。經過專業的監測和檢測，定芯工裝反術實施的兩接管同軸度很好的控制在了1毫米范圍以內，完全可以滿足壓力容器制造中，不可以兩接管同軸裝焊的操作流程，從而有效的提升了壓力容器制造的效率和成果。

（2）定芯工裝技術的理論研究

定芯工裝技術的運用過程中，可能會遇到裝配過程中焊接殘余應力而導致的變形情況，或者是熱處理過程中應力釋放而導致的變形情況，而這兩種情況是極容易引起同軸度出現偏差現象的[1]。對于那些外徑超過613毫米的大尺寸接管裝配在筒體上時，一般的測量工具很難確保兩接管可以分二次裝配后的同軸度不出現偏差現象。并且，在操作的過程中還需要考慮人為因素的緣故，不過在運用定芯工裝技術就很容易達到要求的準標，可以先利用定芯工裝進行定位筋板的加工，從而確保工裝本身的同軸度，之后再加工筒體上的兩個接管孔，這樣可以有效的保證兩個孔位的同軸度。而想要達到孔位的同粙度可以運用定芯工裝來分步驟的進行裝配，有序的將定芯軸和定芯筋板進行接管操作。而關于焊接變形和熱處理所導致的變形情況，焊接變形：焊接金屬的熱容易一般來講都會遠小于被連接的母材的熱容易，所以就很容易出現急劇的溫度梯度現象，所以冷卻后就會在焊接位置出現較高的殘余應力，而且國內目前對于焊接處的殘余應力還沒有很好的辦法進行計量，一般都是加工人員根據經驗來估算所以很容易產生變形現象。而針對這一點，定芯工裝技術通常會對兩只接管的角進行焊接，為了有效的避免在焊接的過程中出到收縮應力，所以要在加工的過程中同時行進對稱式的均勻焊接，這樣可以很好的避免往一個方向產生收縮變形。而熱處理變形是由于中間的熱處理溫度過高，所以工體自身由于消除殘余應力而生成了變形，所以在這個過程中，操作人員為了保證定芯工裝自身在高溫狀態下的剛度，在進爐前一定要根據相應的標準來安裝在熱處理爐車上，這樣可以有效的避免在高溫的狀態下工件由于自重的原因而產生變形現象。

（3）定芯工裝技術定芯軸的選擇

依據材料力學的原理定芯軸由于受到變形的影響，從而形成了彎曲應力，而最大限度的彎曲應力是形成于離中性軸最遠的位置，所以操作人員應該放棄選擇實心軸而運用空心軸。實心軸在定芯工裝技術中的運用，不論是在加工過程中、實用性能比亦或者是經濟效益方面考慮都不適用于定芯工裝技術。而空心軸由于可以利用無縫鋼管連接，所以其受力狀態比較輕，剛度和經濟實用性也都得到了很好的滿足。根據材料力學原理的準則，再經過上述的經驗分析和判定，通過多種變形會產生的應力從而得到答案，最后還是采用了最合適的10號無縫鋼管進行連接，從實際的運用狀態來看結果還是比較符合要求和標準的。

3、定芯工裝技術在壓力容器制造中的應用和發展

定芯工裝技術在設計的過程中需要充分的考慮裝配、焊接以及熱處理這三個重要環節的變形和偏差問題，而對于無縫鋼管選擇的方面要依據方便、重量輕以及經濟實用來進行主要考慮范圍。定芯工裝技術在壓力容器制造領域的試用成功，為日后的工業制造領域打下了堅實的技術基礎，為日后的工業制造領域的發展和完善提供了重要技術保障和支持。在定芯工裝技術運用在PTA攪拌器設備的制造過程中，由于規定的上封頭攪拌器底座與下封頭的軸承連接處與該設備的規定軸度相差過小，所以要重點考慮下攪拌葉轉動的過程與筒體之間的有效距離，需要滿足能夠均勻的攪拌PTA溶液。在生產制造這類壓力容器機械設各時，以傳統的生產制造工藝是無法完成和滿足的，但是通過定芯工裝技術的產生和應用，充分結合其制造原理，從而可以滿足攪拌器的實際操作情況來進行制造生產。雖然，需要針對定芯工裝技術有少許的調整，才能夠促使定芯工裝完全滿足攪拌器的要求。并且，在制造組裝完成后經過專業的測量充分的達到了設計方案的要求和標準，所以定芯工裝技術的應用受到了很多用戶的認可和好評。

總結：

通過了解定芯工裝技術在壓力容器制造中存在的問題，從而更好的完善和發展定芯工裝技術，而經過深入的了解定芯工裝技術的原理和效果和定芯工裝技術定芯軸的選擇，促使加工人員清楚的認識到對于化工設備來講，尤其是壓力容器中的一些超長件有同軸度等位置要求和公差要求時，可以充分的進行定芯工裝技術來很好的解決。

參考文獻

[1]宋少華.定芯工裝技術在壓力容器制造中的應用[J].化工裝備技術，1997（02）：40-42.

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