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摘要：随着科学技术的发展，压力容器制造水平越来越高，一台压力容器从参数确定到投入正常使用，要通过很多的环节及相关部门的各类工程技术人员的共同努力才能实现。本文针对压力容器球壳板的成型工艺进行了论述探究。
关键词：压力容器；外壳；工艺探究
Abstract: With the development of science and technology, pressure vessel manufacturing level is higher and higher, a pressure vessel is determined from the parameters to its normal use, through a lot of links and related departments of the various types of engineering and technical personnel to the joint efforts to achieve. In this paper, aiming at the pressure vessel shell plate forming process was discussed research.
Key words: pressure vessel; shell; technology research
中图分类号：F407.42
前言：压力容器是容器的一种，是指最高工作压力大于等于0.1MPa，容积大于等于25Ｌ，工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点液体的容器。这类结构大都在一定的温度和压力下工作，且相当一部分结构的工作介质或内部充装物为易燃易爆，或具有强烈腐蚀性，或有毒的物质，一旦发生泄露或者断裂破坏，就可能产生灾难性的后果，造成人民生命财产的严重损失。因此，必须保证该类结构在工作和运行中的安全可靠性，必须按照产品设计的技术要求中专门的技术规范来进行制造生产，严格控制质量，并且要由专设机构来进行监督和检查。世界各国对于压力容器的制造和使用都非常重视，均设有专门机构，制定了详细的技术规范和检查标准。
一、球壳板的排板方法
为了便于球壳板制造过程中的检验和以后组装的方便，须根据设计图纸绘制球壳板的排板图，并计算出各类球壳板的立体几何尺寸，每块球壳板的材质、炉批号、钢板编号及带号都应分别记录在各自的工艺卡上。
下料前，应逐张核对钢板的炉批号及编号，然后将其标记移植到球壳板的指定位置，并经检查人员检查确认无误后方可下料，同时将检查结果准确记录在工艺卡上。要求制作过程中的所有工序都必须作好施工记录，包括施工作业时间、作业人员、施工过程中的自检、互检、专检的确认以及施工过程中停止点的见证检验等。
二、样板的制作
根据设计图纸排板图中球壳板的几何尺寸，对不同尺寸的球壳板分别制作划线样板，该样板主要用于球壳板的检查和球壳板的二次划线号料。所以要求划线样板的几何尺寸和曲率精度一定要符合设计图纸的要求。划线样板采用0.5mm厚的镀锌薄钢板制作，要求有一定的强度，不易变形。下图为赤道带划线样板示意图。其它带板与其做法相似，只是形状、尺寸不同。
此外，每类球壳板还应各做一套内卡样板，用于检查球壳板的曲率精度。内卡样板采用0.5mm厚的镀锌薄钢板制作，要求有一定的强度，不易变形，易携带。内卡样板示意图见图2。
三、一次号料
因为球壳为双曲面，是不可能在平面上精确展开的，所以球壳板一次精确下料困难很大，只能先近似展开，即下荒料，在压制成形后再进行二次切割。
一次号料时，将所制作的划线样板放在用于制作球壳板的坯料上，在样板轮廓线的基础上，再向外四周分别扩展150mm,打上下料线。号料要求沿净尺寸向四周内打检查线，距净尺线距离50mm。
四、一次下料
利用小车式直线气割机（半自动切割机）按照钢板毛坯上的下料线进行切割，若条件允许，且所切球壳板尺寸对称，可采用两台半自动切割机分别沿球壳板两侧同时切割。一次下料前必须经自检、互检、专检三方确认后才能进行施工， 并备有记录。
五、 球壳板的压形
将一次切割后的球壳板用2000吨油压机进行压形，2000吨油压机的技术参数。压形采取局部成形的方法，局部成形属于冷压成形，坯料每压一次后向前移动一段距离，注意要留有一定的压延重叠面积，以保证曲率均匀一致，要求一次下压量不要太大，应缓慢压至所规定的曲率严禁采用急剧加工成形，在压制过程中，用内卡样板检查球壳板，合格后方可下胎。当球壳板弦长在2000mm以上时，检查样板弦长不得小于2000mm，当球壳板弦长小于2000mm时，检查样板的弦长不得小于球壳板的弦长。样板与球壳板的间隙不得大于3mm（见图3），球壳板成形后的实测厚度不得小于47.75mm。
六、二次号料
经压制合格后的球壳板下胎后，对其进行二次号料。二次号料时将划线样板放在已成形的球壳板上，根据球壳板的具体形状和技术要求找出基准点和基准线，然后，再按照划线样板的轮廓线和球壳板的基准线划出其他必要的加工线，以保证划线准确性。
此外，部分球壳板需要进行钻孔，为确定其准确位置和保证其正确的孔形，须在此时进行人孔的划线号料。
七、 二次下料
二次号料的球壳板经自检、互检、专检合格后方可下料切割，并且球壳板的二次切割须在特制的胎具上进行。此时净尺时，同时将坡口按图示要求开好（图4）。坡口可采用半自动气割机配专用靠模进行切割，切割时，要求割炬运动轨迹位于球壳板的圆弧上，并且要求切割坡口的垂直中心线须指向球心。坡口加工后必须仔细检查其面质量和曲率。坡口表面应符合下面的要求：坡口表面应平滑，全部进行打磨加工，加工后的坡口表面粗糙度Ra≤25μm，平面度≤0.5mm；坡口表面熔渣和氧化皮须清楚干净，并进行100%的渗透探伤检测，不得有裂纹、夹渣和分层等缺陷，按JB4730中的规定进行，合格级别不能低于Ⅱ级。此外，球壳板周边100mm范围内按JB4730-9规定进行100%的磁粉和超声检测，磁粉检测的缺陷累计长度按Ⅱ级验收，超声检测按Ⅲ级验收，检测合格后的焊接坡口表面及其内、外边缘50mm的范围内，应立即涂上专用于焊接坡口的可焊性防锈涂料，焊接时不必除去。
八、球壳板的检查
將加工成形的球壳板用样板检查，对不合格的部位进行修整。球壳板的几何尺寸允许偏差。具体要求如下：长度方向弦长允许偏差不大于±2.5mm，宽度方向弦长允许偏差不大于±2mm，对角线弦长允许偏差不大于±3mm，两条对角线应在同一平面上，用两直线对角测量时，两直线的垂直距离偏差不得大于5mm。
九、 球壳板的修形
由于二次搬运、切割造成的球壳板回弹，必须进行球壳板的修形，用加填板的方法进行修整，直到满足设计图纸及施工规范的要求。当球壳板成形后的塑性变形超过3%时，应按焊后热处理规范进行热处理。变形量按下式计算：
65tRt
变形量(%)=——(1- ——)
RtR0
式中：t——板厚（mm）；
Rt——最终加工半径（mm）；
R0——加工前半径（mm），平板时为无限大。
十、半成品及成品的中间检验
按照设计图纸及施工规范的要求，对压制成形的球壳板逐项进行检查，并做好记录，出半成品。同时，球罐相关的一些零部件，如：接管，支柱等应该制作完成，并按设计要求进行半成品或成品的检验，以便进行下一步的组装。
十一、结束语
目前，国内已经出现了球罐自动焊的先进技术，并积累了一定的经验。但我国球罐行业的整体制造水平较国外相比，还有很大差距，还必须不断努力学习，以提高本国的球罐制造水平。
关键词：压力容器；外壳；工艺探究
Abstract: With the development of science and technology, pressure vessel manufacturing level is higher and higher, a pressure vessel is determined from the parameters to its normal use, through a lot of links and related departments of the various types of engineering and technical personnel to the joint efforts to achieve. In this paper, aiming at the pressure vessel shell plate forming process was discussed research.
Key words: pressure vessel; shell; technology research
中图分类号：F407.42
前言：压力容器是容器的一种，是指最高工作压力大于等于0.1MPa，容积大于等于25Ｌ，工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点液体的容器。这类结构大都在一定的温度和压力下工作，且相当一部分结构的工作介质或内部充装物为易燃易爆，或具有强烈腐蚀性，或有毒的物质，一旦发生泄露或者断裂破坏，就可能产生灾难性的后果，造成人民生命财产的严重损失。因此，必须保证该类结构在工作和运行中的安全可靠性，必须按照产品设计的技术要求中专门的技术规范来进行制造生产，严格控制质量，并且要由专设机构来进行监督和检查。世界各国对于压力容器的制造和使用都非常重视，均设有专门机构，制定了详细的技术规范和检查标准。
一、球壳板的排板方法
为了便于球壳板制造过程中的检验和以后组装的方便，须根据设计图纸绘制球壳板的排板图，并计算出各类球壳板的立体几何尺寸，每块球壳板的材质、炉批号、钢板编号及带号都应分别记录在各自的工艺卡上。
下料前，应逐张核对钢板的炉批号及编号，然后将其标记移植到球壳板的指定位置，并经检查人员检查确认无误后方可下料，同时将检查结果准确记录在工艺卡上。要求制作过程中的所有工序都必须作好施工记录，包括施工作业时间、作业人员、施工过程中的自检、互检、专检的确认以及施工过程中停止点的见证检验等。
二、样板的制作
根据设计图纸排板图中球壳板的几何尺寸，对不同尺寸的球壳板分别制作划线样板，该样板主要用于球壳板的检查和球壳板的二次划线号料。所以要求划线样板的几何尺寸和曲率精度一定要符合设计图纸的要求。划线样板采用0.5mm厚的镀锌薄钢板制作，要求有一定的强度，不易变形。下图为赤道带划线样板示意图。其它带板与其做法相似，只是形状、尺寸不同。
此外，每类球壳板还应各做一套内卡样板，用于检查球壳板的曲率精度。内卡样板采用0.5mm厚的镀锌薄钢板制作，要求有一定的强度，不易变形，易携带。内卡样板示意图见图2。
三、一次号料
因为球壳为双曲面，是不可能在平面上精确展开的，所以球壳板一次精确下料困难很大，只能先近似展开，即下荒料，在压制成形后再进行二次切割。
一次号料时，将所制作的划线样板放在用于制作球壳板的坯料上，在样板轮廓线的基础上，再向外四周分别扩展150mm,打上下料线。号料要求沿净尺寸向四周内打检查线，距净尺线距离50mm。
四、一次下料
利用小车式直线气割机（半自动切割机）按照钢板毛坯上的下料线进行切割，若条件允许，且所切球壳板尺寸对称，可采用两台半自动切割机分别沿球壳板两侧同时切割。一次下料前必须经自检、互检、专检三方确认后才能进行施工， 并备有记录。
五、 球壳板的压形
将一次切割后的球壳板用2000吨油压机进行压形，2000吨油压机的技术参数。压形采取局部成形的方法，局部成形属于冷压成形，坯料每压一次后向前移动一段距离，注意要留有一定的压延重叠面积，以保证曲率均匀一致，要求一次下压量不要太大，应缓慢压至所规定的曲率严禁采用急剧加工成形，在压制过程中，用内卡样板检查球壳板，合格后方可下胎。当球壳板弦长在2000mm以上时，检查样板弦长不得小于2000mm，当球壳板弦长小于2000mm时，检查样板的弦长不得小于球壳板的弦长。样板与球壳板的间隙不得大于3mm（见图3），球壳板成形后的实测厚度不得小于47.75mm。
六、二次号料
经压制合格后的球壳板下胎后，对其进行二次号料。二次号料时将划线样板放在已成形的球壳板上，根据球壳板的具体形状和技术要求找出基准点和基准线，然后，再按照划线样板的轮廓线和球壳板的基准线划出其他必要的加工线，以保证划线准确性。
此外，部分球壳板需要进行钻孔，为确定其准确位置和保证其正确的孔形，须在此时进行人孔的划线号料。
七、 二次下料
二次号料的球壳板经自检、互检、专检合格后方可下料切割，并且球壳板的二次切割须在特制的胎具上进行。此时净尺时，同时将坡口按图示要求开好（图4）。坡口可采用半自动气割机配专用靠模进行切割，切割时，要求割炬运动轨迹位于球壳板的圆弧上，并且要求切割坡口的垂直中心线须指向球心。坡口加工后必须仔细检查其面质量和曲率。坡口表面应符合下面的要求：坡口表面应平滑，全部进行打磨加工，加工后的坡口表面粗糙度Ra≤25μm，平面度≤0.5mm；坡口表面熔渣和氧化皮须清楚干净，并进行100%的渗透探伤检测，不得有裂纹、夹渣和分层等缺陷，按JB4730中的规定进行，合格级别不能低于Ⅱ级。此外，球壳板周边100mm范围内按JB4730-9规定进行100%的磁粉和超声检测，磁粉检测的缺陷累计长度按Ⅱ级验收，超声检测按Ⅲ级验收，检测合格后的焊接坡口表面及其内、外边缘50mm的范围内，应立即涂上专用于焊接坡口的可焊性防锈涂料，焊接时不必除去。
八、球壳板的检查
將加工成形的球壳板用样板检查，对不合格的部位进行修整。球壳板的几何尺寸允许偏差。具体要求如下：长度方向弦长允许偏差不大于±2.5mm，宽度方向弦长允许偏差不大于±2mm，对角线弦长允许偏差不大于±3mm，两条对角线应在同一平面上，用两直线对角测量时，两直线的垂直距离偏差不得大于5mm。
九、 球壳板的修形
由于二次搬运、切割造成的球壳板回弹，必须进行球壳板的修形，用加填板的方法进行修整，直到满足设计图纸及施工规范的要求。当球壳板成形后的塑性变形超过3%时，应按焊后热处理规范进行热处理。变形量按下式计算：
65tRt
变形量(%)=——(1- ——)
RtR0
式中：t——板厚（mm）；
Rt——最终加工半径（mm）；
R0——加工前半径（mm），平板时为无限大。
十、半成品及成品的中间检验
按照设计图纸及施工规范的要求，对压制成形的球壳板逐项进行检查，并做好记录，出半成品。同时，球罐相关的一些零部件，如：接管，支柱等应该制作完成，并按设计要求进行半成品或成品的检验，以便进行下一步的组装。
十一、结束语
目前，国内已经出现了球罐自动焊的先进技术，并积累了一定的经验。但我国球罐行业的整体制造水平较国外相比，还有很大差距，还必须不断努力学习，以提高本国的球罐制造水平。