[发明专利]一种不锈钢圆筒多曲率成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢压力容器制造，尤其是不锈钢圆筒的制造方法。

背景技术

不锈钢压力容器近年来得到快速发展，对医药、化工、食品、饮料等领域的生产技术和产品质量的升级换代起到了积极作用。

不锈钢压力容器常用奥氏体不锈钢材料，该材料有较高的延展性，允许成型过程有较大的变形，但由于其较高的硬度和明显的冷作硬化特性，变形量过大和应变次数过多会导致断裂。其次不锈钢表面存在的划伤、凹坑、麻点和重皮等缺陷在卷板过程中随着板料的变形而被放大，甚至直接导致局部开裂，降低成品率。另外奥氏体不锈钢有较高的屈服强度，卷板过程需要的初始力较大，成型过程中还需增加压延力，一般为低碳钢的2倍；成型过程的局部高压会使不锈钢表面钝化膜破坏，且把不锈钢表面冷焊到轧辊表面，在板料和滚轴间产生滑动时严重划伤和破坏不锈钢表面。 所以不锈钢材料的筒体成型最好采用卷制，焊接及校圆一次成型工艺以减少加工过程的过渡变形。                   

不锈钢压力容器制造常用卷板机卷制圆筒，通常三辊卷板机上辊是从动辊轴，可上下移动向钢板施压并控制被滚圆筒直径，两个下辊位置固定是主动辊轴，靠摩擦力带动钢板和上辊转动。由于卷板机的结构原因，钢板两端各有一段不能与上辊接触而弯曲变形，称为平直段，其长度与卷板机结构和弯曲形式有关，三辊卷板机平直段的长度约为两个下辊中心距的一半。为获得完整的圆筒体，卷弯前需将板料两端预弯，俗称 “压头”。 传统的模具预弯，模板预弯以及人工敲打预弯等压头方法存在许多缺点，导致材料反复多次变形，不锈钢材料表面质量下降，抗腐蚀能力降低，且纵焊缝接头处易产生棱角度和错变量。为解决问题，近年来应用一些可以直接进行预弯工作的三辊和四辊卷板机。但这些设备只能缩短平直段，不能从根本上解决平直段问题，反而设备结构复杂，重量和体积增大，一次性投入大，工艺制作成本高，适用范围小，而未得到普遍应用。因此，三辊卷板机不锈钢筒体的卷板成型工艺需要进一步改进和提高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，根据圆筒卷制成型机理，提出一种不锈钢圆筒多曲率渐次成型方法，以期达到节约材料、简化工艺、减少变形，解决三辊卷板机卷制不锈钢圆筒存在的工艺技术问题的目的。

本发明的技术方案包括以下步骤：

1.按待卷圆筒中径展开长度下料：确定待卷圆筒的参数：内径Φ，长度L，壁厚δ，中径D =内径Φ+壁厚δ；筒体板料以圆筒的展开长度πD划线下料，不预留长度；用机械加工方法加工板料四周焊接坡口；

2.第一曲率圆弧滚压成型：将圆筒板料置于卷板机上辊与下辊之间，焊接坡口的大端朝向卷板机上辊；圆筒板料的中心线与卷板机上辊轴线对准，上辊下移压紧圆筒板料；根据圆筒直径大小，在圆筒板料的两端划线，各留出尺寸B =200mm～600mm的等长直边段先不卷圆弧；下辊驱动，带动圆筒板料和上辊来回滚动；上辊逐渐下移，向圆筒板料施压，将圆筒板料的中间部分来回反复弯卷成曲率半径R的大圆弧R≥0.5Φ，形成圆筒的第一曲率圆弧，由圆弧样板检查符合要求为合格；

3. 第二曲率圆弧滚压成型：将形成第一曲率圆弧的圆筒板料继续置于卷板机上辊与下辊之间，将一端宽度B =200 mm～600mm的直边段的根部与曲率半径R大圆弧之间的部分滚压成曲率半径为r=0.2Φ～0.5Φ的圆弧，由圆弧样板检查合格，形成第二曲率圆弧；再将该第二曲率圆弧与第一曲率半径R的圆弧之间的过渡部分滚压至圆滑过渡；同样，通过卷板机上辊与下辊将圆筒板料的另一端宽度为B的直边段的根部与曲率半径R的大圆弧之间的部分滚压成曲率半径为r=0.2Φ～0.5Φ的圆弧，两端圆弧的曲率半径r取值相等；再将该第二曲率圆弧与第一曲率半径R的圆弧之间的过渡部分滚压至圆滑过渡；滚压到直边段的两端坡口2相互靠拢，间隙E符合要求即卷制结束； 

4. 圆筒体纵缝组焊：在卷板机上辊与下辊之间将圆筒板料两端直边段的坡口对齐，使焊缝间隙E符合设计图纸和焊接工艺要求，在坡口上点焊定位；然后将筒体板料从卷板机中取出；将从卷板机上取出的筒体板料的直边段置于水平位置，调整平整度，不使产生棱角度和错边量，焊接纵焊缝；焊接时先从筒体内侧开始，而内侧焊缝的盖面最后完成，保证与介质接触面的焊缝质量；

5. 焊接完成后筒体校圆：将焊接好纵缝的带多曲率圆弧和直边段的圆筒置于卷板机上，通过上辊和下辊，先将圆筒对接后的直边段滚压成圆弧，然后再进行整个圆周滚压，经内圆样板检查合格后即校圆结束。