拔伸水压机超长缸体的制造工艺

武 莹

(太原重型机械集团有限公司，山西030024)

随着石化工业、电力工业的发展，对大容量的压力容器需求旺盛，大口径、薄壁、高精度、不同材质的高压无缝钢管是制造压力容器的理想材料，拔伸水压机是生产该类无缝钢管不可或缺的专用设备。

拔伸水压机主要功能是将冲孔后的厚壁管坯进行拔伸，将管壁均匀减薄，改善组织，提高力学性能。超长缸体为拔伸水压机工作系统中的关键部件，其行程达15 800 mm，为防止缸内柱塞下挠及加载时柱塞压杆失稳问题，缸内设计为多导套拼接型式，此结构导致工作缸在加工时难度很大，一直是各生产厂家的难点，因此也限制了我国在大型压力容器领域的发展。如何通过改进生产工艺、改良设备和设计合理的工装以保证加工出达到精度要求的缸体，已经成为各研究机构及生产厂家必须攻克的难关。

我厂成立了专门的攻关小组，在总结前人经验的基础上，通过技术攻关，大胆提出了超长锻焊结构件缸体先加工后焊接的加工工艺方案。产品一次试制成功。

1 缸体结构特点

缸体为锻焊结构，由法兰、缸筒共6部分组成，如图1所示。每部分材料均为35#锻钢，缸体总长为16 800 mm。缸体形位精度为内孔圆柱度误差0.02 mm、各外圆与内孔的同心圆误差0.06 mm。

2 原工艺方案

原来根据我厂生产能力制定的缸体各部分的连接方式为管螺纹连接。但是，压机工作介质压力为31.5 MPa，公称拔伸力为2 000 kN，经核算，如采用以上方案则很有可能导致缸体连接处有渗漏现象。因此，须重新制定工艺方案。

3 新工艺设想

将图1所示缸体分为两部分：缸体1和缸体2。缸体1总长为8 070 mm，由缸筒(1)、缸筒(2)共3部分组成，如图2所示。缸体2总长为8 730 mm，由缸筒(1)、法兰共3部分组成，如图3所示。待缸体1和缸体2的内、外圆加工至图纸要求后，采用氩弧焊打底、窄间隙埋弧焊工艺将其焊接为一体，其工艺流程如下：

图1 缸体结构图Figure 1 Cylinder structure

图2 缸体1Figure 2 Cylinder body 1

图3 缸体2Figure 3 Cylinder body 2

(1)将6部分锻钢件分别单独进行粗加工，除中间连接部分缸筒(1)总长加工至图纸要求外，其余各部分锻钢件内、外圆和端面均留余量，单边15 mm。

(2)将已粗加工的6部分锻钢件按图纸要求每3部分焊为一体，形成缸体1和缸体2，最后再将缸体1和缸体2焊接为一体。

4 新工艺方案的实施

4.1 缸体1、缸体2加工工艺

(1)对缸体1、缸体2各连接焊缝进行超声波探伤检测。

(2)深孔钻缸体1、缸体2内孔至图纸要求的最终尺寸∅720 mm。

(4)车缸体1和缸体2连接部位的焊缝坡口，如图4所示。

(5)对坡口进行磁粉探伤检测。

4.2 缸体1、缸体2焊接工艺

(1)准备工作

将缸体1和缸体2置于托辊，调整水平。为满足缸体1和缸体2对接后的直线度误差为0.02 mm，自制连接套保证对接精度，如图5所示。

(2)检测工作

在缸体1、缸体2上定A、B两点，如图6所示。关注该两点两个方向的误差，A点为水平方向，采用高精密水平仪检查，检测精度控制在0.1 mm；B点为垂直方向，自制了垂直度测量仪，为便于操作自制了专用角度为160°的V型铁，将垂直度测量仪和V型铁固定后，通过测量仪检测缸体1、缸体2外径与钢丝间的距离，检测精度控制在0.1 mm。

图4 焊缝坡口草图Figure 4 The sketch drawing of weld groove

图5 连接套Figure 5 Connecting sleeve

图6 垂直测量仪Figure 6 Vertical measuring instrument

(3)焊接工作

对焊示意图如图7所示：垫工作台→固定V型铁→缸体1和缸体2对接→检查水平方向A点和垂直方向B点的直线度→在A、B点方向加百分表并观察→点焊→检查→调整→气保焊→二次检查、调整→热校→割掉缸体1和缸体2外圆上的连接套→检查→埋弧焊接→检查→热校→人工打磨孔内焊瘤。

图7 对焊示意图Figure 7 The schematic drawing of butt welding

图8 缸体检测位置Figure 8 The testing position of cylinder body

4.3 缸体检测结果

缸体检测位置见图8，检测结果见表1。由表1结果可知，缸体尺寸精度满足技术条件要求。

表1 测量数据Table 1 Measuring Data

5 结论

通过充分的技术准备，确保了拔伸水压机超长缸体的试制成功，填补了公司的技术空白，为今后加工同类型零件提供了经验。