定芯工装技术在压力容器制造中的应用

赵建芳

摘要：伴随着我国经济建设的全面加速，很多行业对于压力容器制造行业的需求也越来越高，现代化经济建设阶段对于压力容器制造产业也提出了更高要求。而定芯工装技术逐渐被广泛的运用于压力容器制造中，在很大程度上增强了压力容器的制造质量和制造成效。本文，基于定芯工装技术的角度，浅谈定芯工装技术在压力容器制造中的应用。

关键词：定芯工装技术;压力容器制造;应用

前言：

加氢装置的最重要设备就是加氢换热器，其也是加氢装置的核心设备之一，但是由于其制造主材料是铬钼钢材质，其归属于铬、钼、铁与碳的一个合成金钢材质，这种材质的耐腐蚀性特别好，同时还具备可焊性和韧性。但是该材料的制造加工难度非常大，所以在压力容器制造过程中存在一定的问题和困难。通过研究人员的深入分析和探索，最终设计出了一种即能满足整个制造环节所有需求，同时还可以满足图纸公差的要求范围内的工艺装备——也就是定芯工装技术。

1、定芯工装技术在压力容器制造中存在的问题

由于鉻钼钢材质的特殊性，也正是其可焊性比较差的原因，所以导致在制造的过程中，对于焊接的温度要求比较高，在接管与筒体装配后进行焊后需要立即进行中间热的有效处理，以此来缓解对于铬钼钢的焊热温度。在对铬钼钢材质进行焊接的过程中，因为每个零件的尺寸都非常大所以装配的精准度很难得到保障，此外，也有可能因为焊接而形成的残余应力变形的情况出现，或者也有可能因为热处理阶段因为应力释放而形成的变形情况。此外，由于铬钼钢材质的特殊性，所以无法同时装焊两只接管，而在进行第二只接管的装焊过程时，经过两次的变形操作，想要达到规定的要求是非常难以实现的。根据GB150.1～GB150.4-2011《钢制压力容器》的制造要求，在压力容器的装备制造过程中，接管对于筒体主轴的中心位置的垂直度的误差值应该以外径的百分比来衡量计算。况且，当下的压力容器制定领域还无法将接管与筒体的垂直计算公差实现完全靠机加工的状态，而想要完全达到机械设备加工才能确保公差的设备制造，是需要经过装配、焊接以及热处理等多道工序的所以真的很难保证。

2、定芯工装技术在压力容器制造中问题的解决策略

（1）定芯工装技术的原理和效果

对于着重思考工艺装备时，应该根据先施焊一只接管的规定和原则，从而要求制定设计的定芯工装技术可以同时满足两接管的装焊流程，并且，因为铬钼钢材料的特殊性其不允许进行点焊定位操作，所以定芯工装技术有针对性的设计了可以进行装焊定位工装的设计，在装配相应的换管时可以先将工装与定芯粙的组装，从而利用定位销的定芯筋板来进行有效的定位处理，随后再将筒体根据相应的要求组装在胎架上，然后再在筒体上进行定芯轴的组装和按管操作。当整体进行焊接操作后与工装一同进行中间热处理。相继操作组装完成后就会消除应力，然后可以拆除过渡环定位梢，再与定芯筋板进行装配接管操作，当焊接后再进行二次的中间热处理。当操作人员进行完二次消除应力后，即可以拆除定芯工装。经过专业的监测和检测，定芯工装反术实施的两接管同轴度很好的控制在了1毫米范围以内，完全可以满足压力容器制造中，不可以两接管同轴装焊的操作流程，从而有效的提升了压力容器制造的效率和成果。

（2）定芯工装技术的理论研究

定芯工装技术的运用过程中，可能会遇到装配过程中焊接残余应力而导致的变形情况，或者是热处理过程中应力释放而导致的变形情况，而这两种情况是极容易引起同轴度出现偏差现象的[1]。对于那些外径超过613毫米的大尺寸接管装配在筒体上时，一般的测量工具很难确保两接管可以分二次装配后的同轴度不出现偏差现象。并且，在操作的过程中还需要考虑人为因素的缘故，不过在运用定芯工装技术就很容易达到要求的准标，可以先利用定芯工装进行定位筋板的加工，从而确保工装本身的同轴度，之后再加工筒体上的两个接管孔，这样可以有效的保证两个孔位的同轴度。而想要达到孔位的同粙度可以运用定芯工装来分步骤的进行装配，有序的将定芯轴和定芯筋板进行接管操作。而关于焊接变形和热处理所导致的变形情况，焊接变形：焊接金属的热容易一般来讲都会远小于被连接的母材的热容易，所以就很容易出现急剧的温度梯度现象，所以冷却后就会在焊接位置出现较高的残余应力，而且国内目前对于焊接处的残余应力还没有很好的办法进行计量，一般都是加工人员根据经验来估算所以很容易产生变形现象。而针对这一点，定芯工装技术通常会对两只接管的角进行焊接，为了有效的避免在焊接的过程中出到收缩应力，所以要在加工的过程中同时行进对称式的均匀焊接，这样可以很好的避免往一个方向产生收缩变形。而热处理变形是由于中间的热处理温度过高，所以工体自身由于消除残余应力而生成了变形，所以在这个过程中，操作人员为了保证定芯工装自身在高温状态下的刚度，在进炉前一定要根据相应的标准来安装在热处理炉车上，这样可以有效的避免在高温的状态下工件由于自重的原因而产生变形现象。

（3）定芯工装技术定芯轴的选择

依据材料力学的原理定芯轴由于受到变形的影响，从而形成了弯曲应力，而最大限度的弯曲应力是形成于离中性轴最远的位置，所以操作人员应该放弃选择实心轴而运用空心轴。实心轴在定芯工装技术中的运用，不论是在加工过程中、实用性能比亦或者是经济效益方面考虑都不适用于定芯工装技术。而空心轴由于可以利用无缝钢管连接，所以其受力状态比较轻，刚度和经济实用性也都得到了很好的满足。根据材料力学原理的准则，再经过上述的经验分析和判定，通过多种变形会产生的应力从而得到答案，最后还是采用了最合适的10号无缝钢管进行连接，从实际的运用状态来看结果还是比较符合要求和标准的。

3、定芯工装技术在压力容器制造中的应用和发展

定芯工装技术在设计的过程中需要充分的考虑装配、焊接以及热处理这三个重要环节的变形和偏差问题，而对于无缝钢管选择的方面要依据方便、重量轻以及经济实用来进行主要考虑范围。定芯工装技术在压力容器制造领域的试用成功，为日后的工业制造领域打下了坚实的技术基础，为日后的工业制造领域的发展和完善提供了重要技术保障和支持。在定芯工装技术运用在PTA搅拌器设备的制造过程中，由于规定的上封头搅拌器底座与下封头的轴承连接处与该设备的规定轴度相差过小，所以要重点考虑下搅拌叶转动的过程与筒体之间的有效距离，需要满足能够均匀的搅拌PTA溶液。在生产制造这类压力容器机械设各时，以传统的生产制造工艺是无法完成和满足的，但是通过定芯工装技术的产生和应用，充分结合其制造原理，从而可以满足搅拌器的实际操作情况来进行制造生产。虽然，需要针对定芯工装技术有少许的调整，才能够促使定芯工装完全满足搅拌器的要求。并且，在制造组装完成后经过专业的测量充分的达到了设计方案的要求和标准，所以定芯工装技术的应用受到了很多用户的认可和好评。

总结：

通过了解定芯工装技术在压力容器制造中存在的问题，从而更好的完善和发展定芯工装技术，而经过深入的了解定芯工装技术的原理和效果和定芯工装技术定芯轴的选择，促使加工人员清楚的认识到对于化工设备来讲，尤其是压力容器中的一些超长件有同轴度等位置要求和公差要求时，可以充分的进行定芯工装技术来很好的解决。

参考文献

[1]宋少华.定芯工装技术在压力容器制造中的应用[J].化工装备技术，1997（02）：40-42.

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