1、化 工 机 械 制 造,第2 篇 化工设备制造工艺,第六章 设备零件的主要制造工序,第十章 化工设备的制造质量检验,第七章 设备的组对与装配,第九章 化工设备的焊接技术,第八章 熔化焊的基本问题,课程知识构架体系：金工实习 机械制造基础 机械设计基础 互换性与技术测量 过程流体机械 化工机械制造,第6 章 设备零件的主要制造工序,本章包括: 原材料准备、划线、切割、弯曲、成型、边缘加工等主要工序。,6-1 原材料的准备（1）,对化工设备制造来说，原材料主要包括工件材料(各种钢材、锻件、铸件等)和焊接材料(焊条、焊丝、焊剂等)。它们的规格与质量应府合国家有关标准，设计与制造均按标准执行.,一、原
2、材料的验收与管理 二、钢材的净化 ()手工净化(二)机械净化(三)化学净化(四)火焰净化 三、钢材的矫形钢材由于轧制中不均匀的加热冷却，运输中的冲撞，储存时的不正确摆放，总存在着这种或那种变形。其中最主要的是弯曲变形，对于小断面的型钢有时还存在扭转变形。,6-1 原材料的准备（2）,三、钢材的矫形：,6-1 原材料的准备（3）,三、钢材的矫形 （一）弯曲法矫形,滚弯式矫形机则是专用设备，它有多根辊袖，排列如同62。钢板桥形机的辊轴是圆柱形，长度与钢板宽度适应。型钢矫形机的辊轴断面则与所矫型钢断面侧调整好后，将钢材送入并经辊铀液压，反复弯曲，出机时就校平，不仅操作简单，生产率也高。,6-1 原材
3、料的准备（4）,三、钢材的矫形 （二）拉伸法矫形,6-1 原材料的准备（5）,三、钢材的矫形 （三）加热法矫形,加热矫形是在变形工件L纤维较长的局部加热，如图64所示，冷却历受热区缩短就可收到矫形效果，故加热池矫形时调整纤维长度是以短边为准。生产中加热方式多为各种火炮，如氧乙炊火箔，煤气火热，放又称火焰矫形。,6-1 原材料的准备（6）,三、钢材的矫形 （三）加热法矫形,6-2 划线（1）,划线作业是将设备零件的空间图形，在钢材上展成平面图形的一整套工艺过程。划线将方接决定零件成型属的尺寸和几何形状精度，并影响到以后的组对焊接工序，对节约原材料也有重要意义。,一、展图：把零件坯料的空间曲面(简
4、体、封头等)展成平面称为展图，这是划线工作的主要环节。（一）展图依据 1.可展面与不可展面 2.中性尺寸 3.近似展图 4.经验展图（二）展图方法 1.计算法,6-2 划线（2）,一、展图：把零件坯料的空间曲面(简体、封头等)展成平面称为展图，这是划线工作的主要环节。（一）展图依据 1.可展面与不可展面 2.中性尺寸 3.近似展图 4.经验展图（二）展图方法 1.计算法 2. 作图法,6-2 划线（3）,一、展图：把零件坯料的空间曲面(简体、封头等)展成平面称为展图，这是划线工作的主要环节。（一）展图依据 1.可展面与不可展面 2.中性尺寸 3.近似展图 4.经验展图（二）展图方法 1.计算法
5、 2. 作图法,6-2 划线（4）,一、展图：（二）展图方法 1.计算法 2. 作图法,6-2 划线（5）,一、展图：（二）展图方法：1.计算法 2. 作图法 3.作图近似法,4变形近似法 （1）等弧长法2）等面积法5经验展图法,6-2 划线（6）,二、号料（一）余量（二）直线划线与样板划线,（三）排样（四）划线方案 （五）标号,6-2 划线（7）,二、号料（一）余量（二）直线划线与样板划线,（三）排样（四）划线方案 （五）标号,6-3 切割（1）,从号料过的钢材上把需要的坯料割取下来的工序称为切割，也称下料。用于设备制造的切割方法分成机械切割和热切割两类，前一类切割方法机械力起主要作用，后一
6、类切割方法以加热为重要条件。机械切割中剪切和锯断在设备制造中应用最多，热切割有氧气切割、等离子切割、电孤气刨等。,一、机械切割 ()剪切,6-3 切割（2）,二、氧气切割 （一）氧气切割原理 1.切割过程 2.切割条件 3.切割特点,氧气切割简称气割，也称火焰切割，因为切割时需要一个预热火焰，但只有火焰并达不到切割目的关键是高速纯氧气流。,6-3 切割（3）,二、氧气切割 （二）氧气切割技术的改进1提高成切割速度 2提高切口精度与光洁度,6-3 切割（4）,二、氧气切割 （二）氧气切割技术的改进1提高成切割速度 2提高切口精度与光洁度,6-3 切割（5）,三、等离子切割 （一）等离子体及其产生
7、1等离子体产生方法 三种压缩作用： 1.机械压缩 2.热压缩 3.磁压缩,等离子体产生原理： 等离子体是这样一种物质状态，物质全部都电离成正、负离子，而不是象在固体、液体、气体时那样是分子(或原子)，所以有人认为等离子体是物质存在的第四种状态。但物质成为等离子体是有条件的，即大约在一万度以上才可能全部电离而成为等离子体。创造一个特别的高温是建立等离子体的主要方法。,6-3 切割（6）,三、等离子切割 （二）等离子切割技术的特点2等离子体的类型 三种等离子体： 教材P175 图6-18,6-3 切割（7）,三、等离子切割 （二）等离子切割技术的特点等离子体能切割任何材料是其最突出的特点，因为任何
8、物质在它的高温、大功率、强冲剧力作用下部会迅速披熔化吹走。因为等离子体维持的长度是有限的，故口前用机械移动割枪装置可切厚度约为100mm；手工操作为60mm；空气等离子切割机只能切10mm左右的板料。,四、电弧气刨：利用电弧热使命届熔化，在其白重的作用下流走，从而达到切割的目的，方法称电弧切割，如图619a。虽然电弧温度高不受金属种类限制，但生产率低，切口精度太差，故只在制造条件较是的地方作为气割以外的补充手段，用于切不锈钢等较薄的工件。,6-4 弯曲（1）,一、筒体的弯曲 （一）滚圆原理 1.弯曲原理 2.辊子排列位置与直边 3.最小弯曲半径,对称三辊滚圆机上钢板的最大塑性弯曲发生在上辊接触
9、处即两个下棍支点的中央，因而在钢板面端约为两下辊距一半的长度上曲率不足，称之为直边。,6-4 弯曲（2）,一、筒体的弯曲 （二）滚圆机的结构特点 1. 对称三辊滚圆机 2. 四辊滚圆机,6-4 弯曲（3）,一、筒体的弯曲 （二）滚圆机的结构特点 1. 对称三辊滚圆机 2. 四辊滚圆机,6-4 弯曲（4）,一、筒体的弯曲 （三）滚圆工艺 1. 卷前准备 2. 滚圆操作,6-4 弯曲（5）,一、筒体的弯曲 （三）滚圆工艺 1. 卷前准备 2. 滚圆操作,6-4 弯曲（6）,一、筒体的弯曲 （三）滚圆工艺 1. 卷前准备 2. 滚圆操作 3.卷板机能力的换算 （1）材料改变时的当量板厚,6-4 弯曲
10、（7）,一、筒体的弯曲 （三）滚圆工艺 1. 卷前准备 2. 滚圆操作 3.卷板机能力的换算 （2）板宽变化时的当量板宽 （3）热卷时的当量板厚,有的卷扳机已给出热卷时板厚的换算值，若无此种数据时可按材料改变时当量板厚的计算方法估算。,6-4 弯曲（8）,二、锥型封头的弯曲 ： 目前生产上弯制锥形封头主要采用模压和滚弯，在此仅介绍利用对称三辊滚圆机滚弯锥筒的方法。此法主要之点是将上辊铀调倾斜，使坯料弯曲曲率成线性变化，一艇是将快拆轴承一端的下压量加大，使达一端弯出锥顶，另一点是在此轴承座上安放一对柏助该轮短圆柱)，井使它们对称了上辊轴线，如图625。,6-4 弯曲（9）,三、管子的弯曲 ：,6
11、-4 弯曲（10）,三、管子的弯曲 ：,6-4 弯曲（11）,三、管子的弯曲 （一）管壁及断面的变形 1外侧壁受拉减薄 2内侧壁受压失稳,6-4 弯曲（12）,三、管子的弯曲 （一）管壁及断面的变形 1外侧壁受拉减薄 2内侧壁受压失稳,6-4 弯曲（13）,三、管子的弯曲 （一）弯管的方法 1手工弯管 2有模弯管机,6-4 弯曲（14）,三、管子的弯曲 （一）弯管的方法 3.无 模弯管机 四、型材成形,6-5 成 型（1）,一、封头的成型 （一）封头的整体冲压 1. .坯料在冲压过程中的变形和应力特点,6-5 成 型（2）,一、封头的成型 （一）封头的整体冲压 1. .整体冲压的工艺问题 （1
12、）冷冲与热冲 （2）压边方式 （3）设备与模具 （4）防皱措施 （5）润滑,6-5 成 型（3）,一、封头的成型 （二）封头的旋压成型,6-5 成 型（4）,一、封头的成型 （三）封头的爆炸成型,6-5 成 型（5）,二、膨胀节的成型,7 设备的组对与装配,本 章 包 括:在由各零部件构成一台完整的设备过程中，凡用焊接等不可拆连接进行拼装的工序称为组对，组对完后进行焊接以达到密封和强度方顶的要求；尺用螺栓等可拼状联接的工序称为装配、装配完后的设备就可以实验、使用。对设备制造有重要意义的是组对工艺。,7-1组对工艺的重要性（1）,一、精度 （一）错边（二）棱角（三）间隙 1.保证焊接熔深 2.
13、补充焊缝收缩 3. 间隙的作用,二、生产周期组对工艺有时占去很多时间，尤其是工件较复杂时。这是因为组对本身的技术和工装有它特定的难度。,7-1组对工艺的重要性（2）,三、为焊接提供良好的条件焊口处的组对质量尤其是均匀性直接接响焊接质虽。此外，妥善的组对安排可给焊接操作以较大的作业空间及较好的焊接位置，并易于克服变形，这对提高焊接质量是有利的。,7-2基本工序及工具（1）,一、测量 ： 组对的中心要解决形状、尺寸、处置，故测量是必不可少的。由于设备精度要求不高，误差值以毫米为单位，故测量长度、角度(包括方位)以及形状多用直尺人或卷尺以及细绳(包括钢丝)等简单量具。图74说明了设备组对时常用的。些
14、测量方法。,7-2基本工序及工具（2）,二、调整 ： （一）导向 （二）定位 （三）矫正组1杠杆 2螺栓 3液压工具 4其他,7-2基本工序及工具（3）,二、调整 ：三、固定 （一）导向 （二）定位 （三）矫正组1杠杆 2螺栓 3液压工具 4其他,7-2基本工序及工具（4）,四、翻转 ： （一）滚轮架这是圆筒组对与焊接用的胎具，它有支承、定位(使两筒节自动对心)和翻转的作用，是由电机(最好是直流的)驱动并准砌因定在支座上的成排滚轮构成，如图79a。这是设 （二）法兰变位器如图7-9 b、c 所示，实现焊接时法兰的定位使用。,7-3列管式换热器的组对（1）,一、管子的准备 二、管板和折流板定位
15、三、穿管四、管子与管板的固定1.胀接 2.焊接 3.胀焊结合,7-3列管式换热器的组对（2）,一、管子的准备 二、管板和折流板定位 三、穿管四、管子与管板的固定1.胀接 2.焊接 3.胀焊结合,7-3列管式换热器的组对（3）,一、管子的准备 二、管板和折流板定位 三、穿管四、管子与管板的固定1.胀接 2.焊接 3.胀焊结合,8 熔化焊的基本问题,手工电烁焊过程如图81所示。焊条与工件短路引燃电弧后，电弧下的工件即立到熔化构成一个半卵形熔池。焊条药皮熔化时，一部分变成气体包围住电弧使它与空气隔绝，从而使液体金属免丁氧、氮的授害；一部分变成熔涟或单独喷向熔油，或与焊芯熔化生成的液体金届熔滴一起喷向
16、熔池。在电佩及熔池中，液体金属、熔波和电弧气体互相间会发生某些物理化学变化，如气体向液态众届内溶解，进行氧化还原反应等。熔池内的气体和渣由于比这轻而上浮。当心弧移走后，温度降低急用和酒会先后激问。记仟，购件盆荫狞浴化药品阴焊级金属而连接起来。渣由于收缩量与金屈石问，会在渣和金属界面上产生活移，通常都会自动,8-1 焊缝的化学成分（1）,一、电弧气体 （一）氧化性气体 （二）氮气 （三）氢气 二、焊接溶渣 （一）溶渣的氧化性 （二）溶渣脱硫脱磷反应 三、焊缝成分的调整（一）减少含量的方法 （二）增加含量的方法,8-2 焊接接头的金相组织（1）,一、焊接的热循环 （一）焊接热循环曲线的确定,T/,
17、T/S,4 3 2 1,8-2 焊接接头的金相组织（2）,一、焊接的热循环 （一）焊接热循环特征 1.加热速度 2.最高加热温度3.冷却速度 二、焊接接头的金相组织 （一）热影响区的金相组织 （二）焊缝区的金相组织,8-2 焊接接头的金相组织（3）,二、焊接接头的金相组织 （一）热影响区的金相组织 （二）焊缝区的金相组织,焊缝区,熔合区,过热区,正火区,部分相变区,8-3 焊接残余变形和残余应力（1）,一、焊接残余变形 （一）焊接残余变形的种类成因及危害（参考教材P191 图 8-7 表8-2所示） （二）设计上减小焊接变形的措施1 尽量减小焊接量 2. 选择刚度大的结构材料 3. 薄壁件设计
18、加强筋 （三） 工艺上减小焊接残余变形的措施 减小工件受热 2. 反变形法 3.刚性夹持法 4.合理焊接顺序 5. 预热 6. 合理制定组对方案 7. 锤击焊缝 二、焊接残余应力 （一）焊接残余应力的成因，特点与危害 （二）减低焊接残余应力的措施 1. 设计上减小应力危害 2. 焊缝分散避免交叉 3. 避开应力峰值 4. 去掉余高 三、消除焊接残余应力的方法 （一）去应力退火 （二）机械拉伸,8-4 焊接裂纹（1）,焊接裂纹的定义（参教材P199请学生读） 一、焊接热裂纹（参考教材P191 图 8-20） （一）焊接热裂纹的形成条件1. 金属在结晶过程中的变形能力 2. 接头在高温时承受的应变
19、量 （二）焊接热裂纹的控制 化学成分 2. 焊接工艺 二、焊接冷裂纹 （一）冷裂纹的特征 1.分布形态 2. 生成时期 3.开裂特点 （二）冷裂纹的生成条件 1. 促进冷裂纹的基本条件 2. 形成冷裂纹的临界条件 （三）冷裂纹的形成机理 1. .氢脆致裂学说 2. 马氏体相变致列裂学说 （四）控制冷裂纹的措施 1.减少扩散氢 2. 低含氢材料 3.预热 4.控制线能量 5. 多层焊接 6. 降低焊接内应力,8-4 焊接裂纹（2）,三、再热裂纹（参考教材P207） （一）再热裂纹的特征1. 发生在近缝区粗晶中 2. 应力集中处 （二）再热裂纹发生的原因1. 晶内二次硬化 2.晶内杂质析集 3.
20、蠕变脆化 （三）再热裂纹的控制措施 1. 慎重选用材料的合金系统 2. 避免应力集中的结构 3.预热 4. 减低焊缝强度 5. 工艺措施,9 化工设备的焊接技术,9-1 化工设备焊接技术的一般考虑（1）,一、化工设备的结构工艺性 （一）可焊到性（ 请学生读定义 参教材P209 图9-1） （二）结构制造合理性1. 平盖与筒体的连接形式 2. 锥盖与筒体的连接形式 二、材料的焊接性 （一）定义（ 请学生读定义 参教材P210） （二）影响因素1.物理因素 2.化学因素 3.金相热处理 4.机械性能,9-1 化工设备焊接技术的一般考虑（2）,三、焊接性评定实验 （一）焊接性实验（ 请学生读定义 参
21、教材P212）1. 最高硬度实验 2. 裂纹实验（二）焊接性的经验评定(结论分析） Ce=C+P/2+Mo/4+Cr/5+Mn/6+V/12+Si/20+Ni/40,9-2 碳素结构钢的焊接（1）,一、低碳钢的焊接 （一）焊接性分析（参教材P215 请学生读定义 后分析） （二）焊接工艺要点1.低碳钢工件的气焊 2.焊条手工电弧焊（参教材P216讲解） 二、中碳钢的焊接 （一）焊接性分析（参教材P217 请学生读定义 后分析） （二）焊接工艺要点1.热影响区 2.焊缝区 3. 焊接方法 4.焊口制备 5.焊后热处理 三、中碳钢件焊接实例 1.焊接法兰长轴（参P219图9-6） 2.焊接万向轴（
22、参P219图9-7）,9-3 合金结构钢的焊接（1）,一、合金结构钢的焊接特点 （ 参教材P220 请学生读定义 后分析） 二、16MnR设备的焊接 （一） 16MnR的焊接性（参教材P221 请学生读定义 后分析） （二） 16MnR结构的手工电弧焊 （三） 16MnR结构的埋弧自动焊 （四） 16MnR结构的二氧化碳气体保护焊 三、珠光体耐热钢结构焊接工艺要点（自学） 四、低温钢的焊接工艺要点（自学） 五、低合金耐腐蚀钢的焊接工艺要点（自学）,9-4 奥氏体不锈钢的焊接（1）,一、奥氏体不锈钢介绍（一） 晶间腐蚀的原因（ 参教材P228 请学生读定义 后分析）（二） 克服晶间腐蚀的方法 1
23、. 降低含碳量 2. 稳定碳原子 3.形成双相组织 4.控制热规范 5.补充热处理 二、18-8奥氏体不锈钢的焊接特点 （一） 焊接性分析（ 参教材P230 请学生读定义 后分析） （二） 焊接工艺要点1.焊接方法 2.焊接材料 3.焊接工艺 三、奥氏体不锈钢与普通钢的焊接（ 参教材P232 请学生读定义 后分析） 四、复合板设备的焊接特点（ 参教材P236 图9-10 讲解分析）,10 化工设备的制造质量检验（1）,（ 参教材P240 请学生读定义 结合表10-1分析）,10-1 概述（1）,10-2 射线探伤（1）,一、X射线的性质及获得方法,二、射线投照法的基本原理,10-2 射线探伤（
24、2）,三、射线照相法的灵敏度K=A/S %,四、焊缝的探伤技术 （一）投照方式举例教材图10-4 （二）焊缝质量评定 （三）射线透视检查的特点,10-3 超声波探伤（1）,一、超声波探伤原理 （一）超声波的特性： 1.声长的指示性 2.反射与折射 3.衰减 4.绕射现象 （二）超声波发生器： （三）超声波探伤原理（参教材P247 图10-6 讲解分析） 二、探伤技术要点 （一）探伤准备1.按钮 2.探头选择 3.射入角 4.入射点的校核 5.灵敏度 （二）探伤操作：1.探头移动方式 2.缺陷位置的确定 3.缺陷性质确定 三、超声波探伤的特点 （一）超声波探伤的优点 （二）超声波探伤的缺点,10-4 表面缺陷的探测（1）,一、磁粉探伤 （一）基本原理： （二）磁粉探伤技术要求：1.磁化方式 2.磁粉 3.工件表面要求4.退磁 二、荧光探伤 （一）清理表面 （二）涂荧光渗透液 （三）渗透 （四）残留 三、着色探伤（结合实习讲解）,
