高压氮气球形贮罐的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种氮气贮罐的制备方法，尤其涉及一种高压氮气球形贮罐的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 高压氮气贮罐通常形状有筒形和球形两种，这里介绍的高压氮气贮罐主要指的是 高压氮气球形贮罐。高压容器主要用于特殊行业，是需要特殊压力的设备，具有稳压，缓冲， 除水等作用。高压容器不同于一般的钢制容器，它应用不广泛，仅应用于军事工业的炮筒、 核动力装置和化工、石油工业合成反应的高压缓冲与贮存及电力工业的核反应堆、蓄电器 等。但现有技术，加工高压氮气球形贮罐的工艺难点多，主要体现如下：
[0003] ①壁厚的设定；
[0004] ②上、下半球的展开；
[0005] ③人孔及接管焊后的二次加工；
[0006] ④人孔盖的装配；
[0007] ⑤总装及自制工装；
[0008] ⑥热处理及耐压试验。
【发明内容】
[0009] 本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种高压氮气球形贮罐的制备方 法，解决了现有技术中加工球形贮罐工艺难点多的问题。
[0010] 本发明的制备方法包括下述步骤：
[0011] 步骤1，上、下半球壁厚的设定：
[0012] 上、下半球钢材厚度等于名义厚度加上加工裕量，上、下半球封头加工裕量为封头 成形厚度的减薄率，减薄率为钢板名义厚度的13%~14% ;
[0013] 步骤2,上、下半球的下料半径：
[0014] 理论值加上工艺附加量，半球饼下料半径公式为：
[0015] R = I. 414r+2 δ η (名义厚度）+5〇mm
[0016] 步骤3,上、下半球的下料要求：
[0017] (1)上、下半球展开划线前先对整张板的四边50mm外进行超探，不允许有裂纹、 分层等缺陷，待检验确认后方可进行，球头划线时先在板材画出中心线，然后再划出饼料外 圆，注意距板材边部让出50mm ;
[0018] (2)采用火焰切割下料时，应清除熔渣及有害杂质，并采用砂轮或其他工具将周边 加工平整，露出金属光泽，火焰切割前需要预热到125°C ;
[0019] 步骤4,上、下半球的外委成型：
[0020] (1)半球形封头HHA按照GB/T25198-2010《压力容器封头》标准压制成型，不允许 拼缝；半球形封头成型后需进行正火热处理，并有与半球形封头相同加热工艺的母材热处 理试板；半球形封头成型后进行表面100%磁粉检测，按照JB/T4730. 4-2005规定评定级别 为I级合格；
[0021] (2)所有坡口加工时，坡口预定线IOOmm处按照JB/T4730. 3-2005规定进行100% 超声波检查，无裂纹、夹渣、裂纹；坡口加工后按照JB/T4730. 4-2005进行100%磁粉检测， 无裂纹；
[0022] 步骤5,锻件机械加工：
[0023] 锻件应符合NB/T47008-2010所规定的III级要求，坡口按JB/T4730. 5-2005进行 100%渗透/磁粉检测，I级合格；锻件要进行拉伸和夏比（V型缺口）冲击试验（(TC ) AKv彡34J ;锻件粗加工后要进行100 %超声波检测，II级合格；锻件加工后表面按JB/ T4730. 5-2005进行100 %渗透/磁粉检测，I级合格；
[0024] 步骤6,人孔及接管焊后的二次加工：
[0025] 根据GB150和HG/T20583要求，罐体与人孔或接管组焊后预留出二次加工裕量；
[0026] 步骤7,人孔盖的装配：
[0027] 上、下半球总装前需将人孔盖装入上半球内，先进行人孔盖预装，预装位置确定 后，将支耳与上半球定位并焊接，然后再将人孔盖所有连接件拆下来，待上、下半球总装并 进行热处理后，在装个罐体内表面喷砂、除锈、清理干净后，再重新将所有人孔盖部件装配， 准备进行下一工序的耐压试验；
[0028] 步骤8,总装：
[0029] 上、下半球进行总装；
[0030] 步骤9，热处理及耐压试验：
[0031] (1)整体热处理时，对法兰密封面涂抹石墨防氧化类膏剂，热处理后密封面用水冲 洗干净；
[0032] (2)耐压试验
[0033] 水压试验时，不安装安全阀，安全阀口用工艺堵头封闭，待水压试验结束后，气密 性试验前再将安全阀安装，进行气密性试验；液压试验压力：20. 63MPa，液体温度为5°C ;气 密性试验压力：16MPa。
[0034] 本发明的优点效果如下：
[0035] ①精确的计算出投料的壁厚的设定；
[0036] ②精确的计算出上、下半球的展开；
[0037] ③精确的完成人孔及接管焊后的二次加工；
[0038] ④精确的完成了人孔盖的装配；
[0039] ⑤精确的完成了总装及自制工装；
[0040] ⑥精确的完成了热处理及耐压试验。
【附图说明】
[0041] 图1为本发明大型容器的结构示意图。
[0042] 图2为图1的俯视结构示意图。
【具体实施方式】
[0043] 以下参照附图，详细描述本发明。
[0044] 本发明技术参数设定如下：
[0046] 步骤1，上、下半球壁厚的设定：
[0047] 厚度是压力容器最主要的结构参数，是在规定的载荷条件下，保证结构强度和结 构刚度以及使用寿命的基本条件之一。在GB150中规定了五种厚度，而设计在图纸标注中 通常给只出容器壁厚的名义厚度和设计厚度，钢材厚度等于名义厚度加上加工裕量，半球 形封头加工裕量即封头成形厚度减薄率通常为钢板厚度的13%~14%，本实施例以设计 图纸给定名义厚度为50mm，半径r为1000 mm为例。
[0048] 减薄率厚度 50mm X0. 13 = 6. 5mm ;
[0049] 得出钢板投料厚度=名义厚度50mm+减薄率厚度6. 5mm = 56. 5mm ;
[0050] -次圆整后钢材厚度为57mm ;由于市场没有57mm厚钢材；
[0051] 二次圆整后钢材厚度为58mm。
[0052] 步骤2,上、下半球的下料展开计算：
[0053] 球形封头的下料展开计算如下。
[0054] 球面积：4 π r2= π D 2
[0055] 半球面积：4 π r2 + 2 = 2 π r2
[0056] 半球饼面积：S = π R2即半球饼面积：S = π R2 =2Jir2
[0057] .··半球饼半径 R = I. 414r = I. 414X 1000 = 1414
[0058] 但是这只是通过计算给出的理论值，不能够作为生产实际中的下料尺寸，还要加 上工艺给的附加量才能保证半球形封头的整体尺寸。因此半球饼下料半径公式为：
[0059] R = I. 414r+2 δ η (名义厚度）+50mm
[0060] .··半球饼下料：R = I. 414X1000+2X50+50 ~1565mm。
[0061] 步骤3,上、下半球的下料要求：
[0062] (1)上、下半球展开划线前先对整张板的四边50mm外进行超探，不允许有裂纹、 分层等缺陷，待检验确认后方可进行，球头划线时先在板材画出中心线，然后再划出饼料外 圆，注意距板材边部让出50mm。
[0063] (2)采用火焰切割下料时，应清除熔渣及有害杂质，并采用砂轮或其他工具将周边 加工平整，露出金属光泽，火焰切割前需要预热到125°C。
[0064] 步骤4,上、下半球的外委成型：
[0065] (1)半球形封头HHA按照GB/T25198-2010《压力容器封头》标准压制成型，不允许 拼缝；半球形封头成型后需进行正火热处理，并有与半球形封头相同加热工艺的母材热处 理试板；半球形封头成型后进行表面100%磁粉检测，按照JB/T4730. 4-2005规定评定级别 为I级合格。
[0066] (2)所有坡口加工时，坡口预定线IOOmm处按照JB/T4730. 3-2005规定进行100% 超声波检查，无裂纹、夹渣、裂纹。坡口加工后按照JB/T4730. 4-2005进行100%磁粉检测， 无裂纹。
[0067] 步骤5,锻件机械加工：
[0068] 锻件应符合NB/T47008-2010所规定的III级要求，坡口按JB/T4730. 5-2005进行 100%渗透/磁粉检测，I级合格；锻件要进行拉伸和夏比（V型缺