[发明专利]大直径金属筒体精确校圆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大直径金属筒体精确校圆方法，用于大直径金属筒体加工过程中的精确校圆，特别是强度高、壁厚大的大直径金属筒体和大直径旋转金属筒体的精确校圆。可广泛适用于石油、化工、建材、电力、水利行业大型金属管道、压力容器、干燥机的大直径金属筒体的制造。

背景技术

大直径金属筒体由于直径大，直径一般在3000mm～8000mm，壁厚20mm～200mm。由于受加工成形设备能力和加工成本的制约，大都采用将金属板材按需要的尺寸拼接后，利用卷板机卷制、焊接而成，其圆度误差难以保证，必须进行校圆处理，才能达到所需的圆度。现有的筒体校圆方法，有卷板机校圆法、多点拉杆校圆法和模板校圆法。

卷板机校圆法是将卷制、焊接而成的筒体装在卷板机上，卷板机的上辊轴穿入筒体内，通过卷板机的上辊轴在筒体产生棱角处施压，同时卷板机下辊轴支承并带动筒体转动，反复滚卷而消除棱角的方法。由于材料存在弹性变形，且受辊轴间距的影响，无法实现筒体圆周各点连续的微量校形。而且筒体在卷板机上多次反复滚卷，会使筒体壁厚减薄，筒体直径增大，甚至筒体端部咋口的缺陷。因此，卷板机校圆只能在筒体圆度要求较低的场合使用，对于筒体圆度和精度要求较高的筒体，只能作为粗校工序。

多点拉(顶)杆校圆法是沿筒体周长均分若干点，测量各点的直径，在小直径处施加向外的推力，在大直径处施加向内的拉力，逐步使筒体各点的直径接近。例如专利号200520081956.5公布的一种大口径管对接校圆装置，它有一圆环形支架，在支架上通过螺纹联接的方式装有二只以上设有外螺纹的顶杆，顶杆的轴线处在支架的径向。此方法受到筒体刚度的限制，仅适用于薄壁筒体，校形后仅能保证校形处各点的圆度，校形点之间的形状误差仍较大。对于壁厚大的筒体，其支架和顶杆用得很大，甚至无法实现。而且校圆后筒体存在较大的内应力，当筒体与另一筒体组对，或者在筒体上开孔、焊接其它零部件时，校圆后的筒体的圆度误差又会加大。

模板校圆法是先按标准筒体尺寸制作一个内(或外)圆形模板，在筒体内壁(或外壁)施加径向力，使筒体与圆形模板贴合，此法同样仅适用于薄壁筒体，由于模板只能装在筒体端部截面处，且模板与筒体配合误差大，只能保证筒体与模板贴合区域处的圆度，远离贴合处的圆度误差较大，校圆后筒体仍存在较大的内应力。

上述现有的校圆方法均属于使用外力的机械校圆方法，对精度要求不高的筒体的校圆是可行的，但不能适应精度要求高的筒体的校圆。对于壁厚较厚的筒体，由于筒体壁厚厚，其校圆装置的工艺装备就大而复杂，这些工艺装备装的制作，不仅费时、费事、费用大，甚至无法实施，校圆精度也很难保证，加之校圆筒体产生的内应力不能消除，影响筒体组对、焊接和后续加工。

发明内容

本发明正是为了克服上述现有技术存在的不足和缺陷，提供一种筒体在校圆过程中不会发生筒体直径增大、筒体壁厚减薄、筒壁内应力残留的大直径金属筒体精确校圆方法。本发明是通过如下技术方案来实现的。

一种大直径金属筒体精确校圆方法，设置一由校圆胎具组成的校圆胎具组，在校圆胎具之间采用两端带螺纹的定距杆连接，两个校圆胎具间的距离A由下列公式〖1〗求出：

式中：

A-两个校圆胎具间的距离，mm；

R-筒体内半径，mm；

t-筒体的壁厚，mm；

利用下螺母调整两校圆胎具的平行度和同轴度，使两个校圆胎具的端面相互平行，并与两个校圆胎具圆心的连线垂直，保证校圆胎的同轴度在吊装状态下不大于0.5mm后，拧紧上螺母，组成一校圆胎具组；

在筒体校圆前，测量并记录筒体的最小直径，将筒体立式放在加热炉(或热处理炉)的支承平台上，与筒体端面接触的支承平台表面应光滑，支承平台一般可用3～4根光滑的重型钢轨组成，以减少筒体与支承平台之间的摩擦阻力，确保筒体温度变化时能自由伸缩，降低校圆后筒体支承段的残余应力；将装有筒体的支承平台放入加热炉(或热处理炉)进行加热，加热温度应缓慢升高，其最终温度由模拟试验或者由下列公式〖2〗计算得出：

T＝(D-Dn)/(αDn)+Tc+η+λ…………〖2〗

式中：

T-筒体加热的最终温度，℃；

D-校圆胎外径，mm；

Dn-筒体加热前的最小内径，mm；

α-材料的膨胀系数，10^-6/℃；

Tc-环境温度，℃；

η-修正值，估计加热筒体出炉至完全套入校圆体期间，筒体温度的下降值，一般可取40℃；