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陈月华 张道福 倪玉成 于田田 赵原 段玲玲  【摘要】针对高压球形缓冲器尺寸和管口方位要求严格的实际情况，制造了辅助定位工装，对设备组焊过程进行了详细介绍，分享了制作经验。 关键词：球形缓冲器；封头焊接 1. 概述球形容器因其结构的特殊性在制造过程中存在一定的难度，控制不好容易出现接管偏斜等一系列的问题，下面以某球形缓冲器为例介绍制作经验。 2. 设备概况我集团公司内部某厂的四级出口缓冲器是6M50C型CO2压缩机的配套辅机，设计压力10MPa，为高压球形缓冲器，其进气口与压缩机四级出口直接相连。该缓冲器结构及尺寸如图1所示。该设备自2011年投运以来，在进气口根部与球形封头连接部位多次出现焊缝及热影响区开裂泄漏的问题，经多次焊补未能根除。 受该厂委托，由我公司为其制造一台新的设备进行更换。因该设备与压缩机出口直接相连，设备使用单位提出必须保证新制作的设备的外形尺寸及法兰螺栓孔方位与原设备一致，以保证设备的顺利更换。基于这一目的，我们在制造过程中采取了一系列措施，保证了设备尺寸及方位的一致，实现了设备的顺利更换。  图1 四级出口缓冲器结构尺寸 1.半球形封头 2.补强管 3.接管4.法兰 5.测温套管 6.补强管  图2 四级出口缓冲器辅助定位工装 3. 制作过程（1）辅助定位工装制作 为保证新旧设备尺寸及方位的一致，我们制作了一套辅助定位工装。制作过程如下：首先把出现焊缝开裂的旧设备拉回厂房，在进气口、出气口法兰上面配上配套法兰（均为WN200— 10FM型），每件法兰上面有12个φ36mm的螺栓孔，我们车削加工了6件φ36mm×110mm规格的圆柱销，每套法兰螺栓孔内均布销入3件，其余螺栓孔使用M33mm×170mm双头螺柱紧固。其次把预先使用H钢制作的L型支架把两件配套法兰连接好，把配套法兰的法兰颈与H钢支架定位焊牢固，如图2所示。 （2）组对 取下圆柱销和紧固螺柱，把旧设备从辅助工装上拆下来。先将两件半球形封头预组对，坡口形式如图3所示，其中坡口角度α=60°±5°，根部间隙b=2.0～2.5mm，钝边P=1～1.5mm，壁厚δ=22mm。 半球形封头组对检验合格后做好标记，进行进气口、出气口的划线，检查确认无误后切割开孔，打坡口，接头形式如图4所示，其中坡口角度β=50°±5°，根部间隙b=1.5～2.5mm，钝边P=1～2mm，壳体厚度δs=22mm，H=10mm。借助辅助工装，完成进气口组件及出气口组件的组对，圆柱销销紧，紧固螺柱拧紧，保证与原设备尺寸及螺栓孔方位一致。 （3）补强管焊接 按照焊接工艺要求，首先完成进气口、出气口补强管与半球形封头外部的焊接，焊接参数如表1所示。焊接时辅助工装不拆除，以防接管在焊接过程中出现歪斜。 接管与半球形封头外部焊接完成后，拆下辅助工装，同时将预组对的两个半球形封头拆开，使用碳弧气刨在封头内部对接管角焊缝进行清根，清理打磨后完成补强管与半球形封头内部的焊接。待焊缝冷却后，按图样要求对焊接接头进行100%磁粉探伤，符合NB/T47013.4—2015规定中Ⅰ级为合格。  图3 球形封头组对坡口形式  图4 补强管与壳体焊接接头形式 表1 补强管与壳体角焊缝焊接参数  热输入/kJ·cm-1打底焊J507 3.2 DCEP 120～150 20～24 120～160 SMAW≤18填充焊J507 4 DCEP 150～180 22～26 120～180 SMAW≤23.4盖面焊J507 5 DCEP 190～230 24～28 140～200 SMAW≤27.6焊道焊材牌号焊材直径/mm极性焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/mm·min-1焊接方法 （4）球形封头焊接 按照两球形封头预组对时做好的标记，借助辅助工装，完成两半球形封头的最终组对，按照焊接工艺要求，采用氩弧焊打底、手工焊盖面的方式完成环焊缝的焊接，焊接参数如表2所示。填充焊接时采用多层多道焊，焊条不做横向摆动，每焊完一道，使用刨锤和磨光机对焊接药皮进行仔细清理，防止产生夹渣等焊接缺陷。焊接过程中辅助工装不拆除，等焊缝冷却后再予以拆除。 （5）无损检测 对设备进行外观检查，合格后使用γ源进行无损探伤，符合NB/ T47013.2—2015规定中Ⅱ级为合格。 （6）压力试验 按图样要求对设备进行12.5MPa水压试验，合格后将水排净，使用压缩空气将设备内部吹干。 4. 现场更换因为制造过程中使用了辅助定位工装进行定位固定，设备制作完成后与原设备尺寸、方位非常相符，在现场顺利完成了更换，投运后运行平稳。 5. 结语综上所述，在容器制作过程中正确使用辅助工装及采用合理的顺序进行组焊，起到的效果是非常明显的，对于保证容器制造尺寸精度及总体质量往往至关重要。 表2 球形封头环形焊缝焊接参数  焊道焊材牌号焊材直径/mm极性焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/mm·min-1焊接方法热输入/kJ·cm-1氩气流量/L·min-1打底焊ER50—62.5DCEN120～15014～1680～100GTAW≤1510～12填充焊J5074DCEP160～18024～26100～130SMAW≤27—盖面焊J5075DCEP180～21024～26100～140SMAW≤27— 作者简介：陈月华、张道福、于田田、赵原，瑞星集团股份有限公司；倪玉成，泰安开元环保成套设备有限公司；段玲玲，山东沃普农业装备科技有限公司。 |
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