高压氮气球形贮罐的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高压氮气球形贮罐的制备方法。包括下述步骤：上、下半球壁厚的设定——上、下半球的下料展开计算——上、下半球的下料要求——上、下半球的外委成型——锻件机械加工——人孔及接管焊后的二次加工——人孔盖的装配——总装及工装——热处理及耐压试验。解决了现有技术中加工球形贮罐工艺存在的诸多难点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氮气贮罐的制备方法，尤其涉及一种高压氮气球形贮罐的制备方 法。
技术介绍
高压氮气贮罐通常形状有筒形和球形两种，这里介绍的高压氮气贮罐主要指的是 高压氮气球形贮罐。高压容器主要用于特殊行业，是需要特殊压力的设备，具有稳压，缓冲， 除水等作用。高压容器不同于一般的钢制容器，它应用不广泛，仅应用于军事工业的炮筒、 核动力装置和化工、石油工业合成反应的高压缓冲与贮存及电力工业的核反应堆、蓄电器 等。但现有技术，加工高压氮气球形贮罐的工艺难点多，主要体现如下： ①壁厚的设定； ②上、下半球的展开； ③人孔及接管焊后的二次加工； ④人孔盖的装配； ⑤总装及自制工装； ⑥热处理及耐压试验。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种高压氮气球形贮罐的制备方 法，解决了现有技术中加工球形贮罐工艺难点多的问题。 本专利技术的制备方法包括下述步骤： 步骤1，上、下半球壁厚的设定： 上、下半球钢材厚度等于名义厚度加上加工裕量，上、下半球封头加工裕量为封头 成形厚度的减薄率，减薄率为钢板名义厚度的13%~14% ; 步骤2,上、下半球的下料半径： 理论值加上工艺附加量，半球饼下料半径公式为： R = I. 414r+2 δ η (名义厚度）+5〇mm 步骤3,上、下半球的下料要求： (1)上、下半球展开划线前先对整张板的四边50mm外进行超探，不允许有裂纹、 分层等缺陷，待检验确认后方可进行，球头划线时先在板材画出中心线，然后再划出饼料外 圆，注意距板材边部让出50mm ; (2)采用火焰切割下料时，应清除熔渣及有害杂质，并采用砂轮或其他工具将周边 加工平整，露出金属光泽，火焰切割前需要预热到125°C ; 步骤4,上、下半球的外委成型： (1)半球形封头HHA按照GB/T25198-2010《压力容器封头》标准压制成型，不允许 拼缝；半球形封头成型后需进行正火热处理，并有与半球形封头相同加热工艺的母材热处 理试板；半球形封头成型后进行表面100%磁粉检测，按照JB/T4730. 4-2005规定评定级别 为I级合格； (2)所有坡口加工时，坡口预定线IOOmm处按照JB/T4730. 3-2005规定进行100% 超声波检查，无裂纹、夹渣、裂纹；坡口加工后按照JB/T4730. 4-2005进行100%磁粉检测， 无裂纹； 步骤5,锻件机械加工： 锻件应符合NB/T47008-2010所规定的III级要求，坡口按JB/T4730. 5-2005进行 100%渗透/磁粉检测，I级合格；锻件要进行拉伸和夏比（V型缺口）冲击试验（(TC ) AKv彡34J ;锻件粗加工后要进行100 %超声波检测，II级合格；锻件加工后表面按JB/ T4730. 5-2005进行100 %渗透/磁粉检测，I级合格； 步骤6,人孔及接管焊后的二次加工： 根据GB150和HG/T20583要求，罐体与人孔或接管组焊后预留出二次加工裕量； 步骤7,人孔盖的装配： 上、下半球总装前需将人孔盖装入上半球内，先进行人孔盖预装，预装位置确定 后，将支耳与上半球定位并焊接，然后再将人孔盖所有连接件拆下来，待上、下半球总装并 进行热处理后，在装个罐体内表面喷砂、除锈、清理干净后，再重新将所有人孔盖部件装配， 准备进行下一工序的耐压试验； 步骤8,总装： 上、下半球进行总装； 步骤9，热处理及耐压试验： (1)整体热处理时，对法兰密封面涂抹石墨防氧化类膏剂，热处理后密封面用水冲 洗干净； (2)耐压试验 水压试验时，不安装安全阀，安全阀口用工艺堵头封闭，待水压试验结束后，气密 性试验前再将安全阀安装，进行气密性试验；液压试验压力：20. 63MPa，液体温度为5°C ;气 密性试验压力：16MPa。 本专利技术的优点效果如下： ①精确的计算出投料的壁厚的设定； ②精确的计算出上、下半球的展开； ③精确的完成人孔及接管焊后的二次加工； ④精确的完成了人孔盖的装配； ⑤精确的完成了总装及自制工装； ⑥精确的完成了热处理及耐压试验。【附图说明】 图1为本专利技术大型容器的结构示意图。 图2为图1的俯视结构示意图。【具体实施方式】 以下参照附图，详细描述本专利技术。 本专利技术技术参数设定如下： 步骤1，上、下半球壁厚的设定： 厚度是压力容器最主要的结构参数，是在规定的载荷条件下，保证结构强度和结 构刚度以及使用寿命的基本条件之一。在GB150中规定了五种厚度，而设计在图纸标注中 通常给只出容器壁厚的名义厚度和设计厚度，钢材厚度等于名义厚度加上加工裕量，半球 形封头加工裕量即封头成形厚度减薄率通常为钢板厚度的13%~14%，本实施例以设计 图纸给定名义厚度为50mm，半径r为1000 mm为例。 减薄率厚度 50mm X0. 13 = 6. 5mm ; 得出钢板投料厚度=名义厚度50mm+减薄率厚度6. 5mm = 56. 5mm ; -次圆整后钢材厚度为57mm ;由于市场没有57mm厚钢材； 二次圆整后钢材厚度为58mm。 步骤2,上、下半球的下料展开计算： 球形封头的下料展开计算如下。 球面积：4 π r2= π D 2 半球面积：4 π r2 + 2 = 2 π r2 半球饼面积：S = π R2即半球饼面积：S = π R2 =2Jir2 .··半球饼半径 R = I. 414r = I. 414X 1000 = 1414 但是这只是通过计算给出的理论值，不能够作为生产实际中的下料尺寸，还要加 上工艺给的附加量才能保证半球形封头的整体尺寸。因此半球饼下料半径公式为： R = I. 414r+2 δ η (名义厚度）+50mm .··半球饼下料：R = I. 414X1000+2X50+50 ~1565mm。 步骤3,上、下半球的下料要求： (1)上、下半球展开划线前先对整张板的四边50mm外进行超探，不允许有裂纹、 分层等缺陷，待检验确认后方可进行，球头划线时先在板材画出中心线，然后再划出饼料外 圆，注意距板材边部让出50mm。 (2)采用火焰切割下料时，应清除熔渣及有害杂质，并采用砂轮或其他工具将周边 加工平整，露出金属光泽，火焰切割前需要预热到125°C。 步骤4,上、下半球的外委成型： (1)半球形封头HHA按照GB/T25198-2010《压力容器封头》标准压制成型，不允许 拼缝；半球形封头成型后需进行正火热处理，并有与半球形封头相同加热工艺的母材热处 理试板；半球形封头成型后进行表面100%磁粉检测，按照JB/T4730. 4-2005规定评定级别 为I级合格。 (2)所有坡口加工时，坡口预定线IOOmm处按照JB/T4730. 3-2005规定进行100% 超声波检查，无裂纹、夹渣、裂纹。坡口加工后按照JB/T4730. 4-2005进行100%磁粉检测， 无裂纹。 步骤5,锻件机械加工： 锻件应符合NB/T47008-2010所规定的III级要求，坡口按JB/T4730. 5-2005进行 100%渗透/磁粉检测，I级合格；锻件要进行拉伸和夏比（V型缺当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
高压氮气球形贮罐的制备方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1，上、下半球壁厚的设定，上、下半球钢材厚度等于名义厚度加上加工裕量，上、下半球封头加工裕量为封头成形厚度的减薄率，减薄率为钢板名义厚度的13%～14%；步骤2，上、下半球的下料半径，理论值加上工艺附加量，半球饼下料半径公式为：R=1.414r +2δn（名义厚度）+50mm；步骤3，上、下半球的下料要求，上、下半球展开划线前先对整张板的四边50mm外进行超探，不允许有裂纹、分层缺陷，待检验确认后方可进行，球头划线时先在板材画出中心线，然后再划出饼料外圆，注意距板材边部让出50mm；采用火焰切割下料时，应清除熔渣及有害杂质，并采用砂轮或其他工具将周边加工平整，露出金属光泽，火焰切割前需要预热到125℃；步骤4，上、下半球的外委成型，半球形封头HHA按照GB/T25198‑2010《压力容器封头》标准压制成型，不允许拼缝；半球形封头成型后需进行正火热处理，并有与半球形封头相同加热工艺的母材热处理试板；半球形封头成型后进行表面100%磁粉检测，按照JB/T4730.4‑2005规定评定级别为Ⅰ级合格；所有坡口加工时，坡口预定线100mm处按照JB/T4730.3‑2005规定进行100%超声波检查，无裂纹、夹渣、裂纹；坡口加工后按照JB/T4730.4‑2005进行100%磁粉检测，无裂纹；步骤5，锻件机械加工，锻件应符合NB/T47008‑2010所规定的Ⅲ级要求，坡口按JB/T4730.5‑2005进行100%渗透/磁粉检测，Ⅰ级合格；锻件要进行拉伸和夏比（V型缺口）冲击试验（0℃）AKv≥34J；锻件粗加工后要进行100%超声波检测，Ⅱ级合格；锻件加工后表面按JB/T4730.5‑2005进行100%渗透/磁粉检测，Ⅰ级合格；步骤6，人孔及接管焊后的二次加工，根据GB150和HG/T20583要求，罐体与人孔或接管组焊后预留出二次加工裕量；步骤7，人孔盖的装配，上、下半球总装前将人孔盖装入上半球内，先进行人孔盖预装，预装位置确定后，将支耳与上半球定位并焊接，然后再将人孔盖所有连接件拆下来，待上、下半球总装并进行热处理后，在整个罐体内表面喷砂、除锈、清理干净后，再重新将所有人孔盖部件装配，准备进行下一工序的耐压试验；步骤8，总装，上、下半球进行总装；步骤9，热处理及耐压试验，整体热处理时，对法兰密封面涂抹石墨防氧化类膏剂，热处理后密封面用水冲洗干净；水压试验时，不安装安全阀，安全阀口用工艺堵头封闭，待水压试验结束后，气密性试验前再将安全阀安装，进行气密性试验；液压试验压力：20.63MPa，液体温度为5℃ ；气密性试验压力：16MPa。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭强，
申请(专利权)人：沈阳航天新光集团有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21