CN106353116B - 密闭式热强度试验系统之试验舱制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种密闭式热强度试验系统之试验舱制备方法。包括下述步骤：DN8000mm直径的封头的制造——DN8000mm直径、δ52mm厚度的筒节的组对、焊接——90个接管的开孔、组对、焊接以及变形的控制——筒体最大最小直径差的控制——法兰平面度、垂直度的控制——无损检测以及耐压试验的控制。本发明解决现有技术中制备试验舱存在难点的问题，可以有效的生产制造密闭式热强度试验系统之试验舱。
Description
技术领域
本发明涉及一种密闭式热强度试验系统之试验舱制备方法，应用于航天领域的模拟试验。
背景技术
密闭式热强度试验系统之试验舱是目前较少的用来做密闭式热强度试验的高端设备，应用于航天领域的模拟试验。经过技术人员与施工人员缜密的分析，并在实践施工中总结经验，目前的工艺方法存在着难点如下：
①DN8000mm直径的封头的制造；
②DN8000mm直径、δ52mm厚度的筒节的组对、焊接；
③90个接管的开孔、组对、焊接以及变形的控制；
④筒体最大最小直径差的控制；
⑤法兰平面度、垂直度的控制；
⑥无损检测以及耐压试验的控制。
发明内容
本发明针对上述内容，提供了一种密闭式热强度试验系统之试验舱的制备方法，解决了现有技术中制备试验舱存在难点的问题。
本发明的制备方法包括下述步骤：
步骤1、封头的制造：
封头内径较大，需要对板材拼接后进行旋压，在保证材料利用率和行业标准的要求下，经过多次排版，并且分瓣进行旋压，运输到现场后进行最后一道焊缝的拼接，先固定住两瓣封头，再进行焊接；
步骤2、筒节的组对、焊接：
分五瓣儿进行筒体的组对、焊接，先将短节与长节进行组对、焊接，先焊接一个胀圈，将一瓣儿筒节放置在滚轮托架上，调整好中心高度后，将胀圈放置在这瓣儿筒节上，然后利用吊车把第二瓣儿筒节吊起、贴近胀圈与第一瓣儿筒节进行组对，组对过程中，由于筒节具有弧度，很难进行对接，于是在两瓣儿筒节上焊接工艺吊耳，利用手拉葫芦把两瓣儿筒节进行组对，最后定位的过程中，对两瓣儿筒节进行固定，测量好椭圆度、棱角度、最大最小直径差后进行定位焊接；
步骤3、90个接管的开孔、组对、焊接以及变形的控制：
(1)经过多次排版，确定了开孔的准确位置后，制作样板，利用样板在筒体上进行划线，气割开孔；
(2)接管的组对过程中，为了保证接管的垂直度与平面度，在接管重心的位置焊接工艺吊耳，多次测量，确保准确无误后进行组对、定位；
(3)焊接时为了控制变形量，保证接管的圆度，严格的控制焊接参数；
步骤4、筒体最大最小直径差的控制：
为了保证筒体最大最小直径差，在进行两节筒节的环缝组对焊接时，始终利用胀圈来支撑筒节防止变形，并且多次测量多点的直径，确定在行业标准范围内后进行定位、焊接；
步骤5、法兰平面度、垂直度的控制：
严格的控制焊接工艺参数；利用胀圈支撑；焊接过程中反复测量，确保在图纸要求范围内继续进行施工；
步骤6、无损检测以及耐压试验的控制：
(1)无损检测的控制：采用一个位置二次曝光的方法进行检测，遇到有缺陷的地方，检测人员进行标注，工人进行返修，待返修结束后再次进行检测，直至检测合格；
(2)耐压试验：严格按照行业标准的要求进行耐压试验的操作，试验过程中，如果发现不正常现象时，应立即停止试验，并分析原因；舱体内部有压力时，不得对受压元件进行任何修理和紧固螺栓工作；在试验压力下严禁碰撞和敲击试验容器；在确认容器内无压力后方可拆卸试验系统和临时附件。
所述的步骤3中，开孔后应清除飞溅等杂质，并采用砂轮将周边打磨平整，露出金属光泽。
所述的步骤3中，若接管直径较大、壁厚较薄，用支撑工装来控制接管的变形量。
所述的步骤5中，舱门法兰和舱体法兰均是DN8000mm的锻件，平面度和垂直度允差均为1mm。
所述的步骤6中，压力表精度不应低于1.6级，表盘直径不应小于100mm，压力表盘刻度极限值为最高工作压力的1.5～3.0倍，最好选用2倍。
本发明的优点效果如下：
解决现有技术中制备试验舱存在难点的问题，可以有效的生产制造密闭式热强度试验系统之试验舱，解决了本领域一直渴望解决的技术难题。
具体实施方式
步骤1、DN8000mm直径的封头的制造：
封头内径较大，需要对δ52mm厚度的板材拼接后进行旋压，在保证材料利用率和行业标准的要求下，经过多次排版，共下料12块、拼接焊缝12处，并且分瓣进行旋压，运输到现场后进行最后一道焊缝的拼接。拼接时为了保证内径的尺寸和最大最小直径差的要求，也为了防止焊接变形，用工装卡具先固定住两瓣封头，再进行焊接。
步骤2、DN8000mm直径、δ52mm厚度的筒节的组对、焊接：
分五瓣儿进行筒体的组对、焊接。先将短节与长节进行组对、焊接，这样的方案确保了筒节的尺寸，也省去的高空作业的风险，降低了施工难度，节约了施工时间。考虑到剩下的四瓣儿筒节重量大、厚度大，焊接时候会有变形，为了保证筒体的内径尺寸和最大最小直径差、棱角度的要求，现施工方案如下：先焊接一个DN7960mm的胀圈，将一瓣儿筒节放置在滚轮托架上，调整好中心高度后，将胀圈放置在这瓣儿筒节上，然后利用吊车把第二瓣儿筒节吊起、贴近胀圈与第一瓣儿筒节进行组对，组对过程中，由于筒节具有弧度，很难进行对接，于是在两瓣儿筒节上焊接工艺吊耳，利用手拉葫芦把两瓣儿筒节慢慢的进行组对，操作工程中技术含量非常高，既要同时控制吊车与手拉葫芦的配合精准，又要控制两瓣儿筒节组对的棱角度。最后定位的过程中，再次利用工装对两瓣儿筒节进行固定，测量好椭圆度、棱角度、最大最小直径差后进行定位焊接。
步骤3、90个接管的开孔、组对、焊接以及变形的控制：
经过多次排版，确定了开孔的准确位置后，制作样板，利用样板在筒体上进行划线，气割开孔。由于有多个角度的开孔，又是在高空作业，工人操作起来十分困难。开孔后应清除飞溅等杂质，并采用砂轮将周边打磨平整，露出金属光泽。
接管的组对过程中，为了保证接管的垂直度与平面度，在接管重心的位置焊接工艺吊耳。利用水平尺多次测量，确保准确无误后进行组对、定位。
焊接时为了控制变形量，保证接管的圆度，严格的控制了焊接参数，若接管直径较大、壁厚较薄，设计了支撑工装来控制接管的变形量。
步骤4、筒体最大最小直径差的控制：
为了保证筒体最大最小直径差，在进行两节筒节的环缝组对焊接时候，始终利用胀圈来支撑筒节防止变形，并且多次测量多点的直径，确定在行业标准范围内后进行定位、焊接。
步骤5、法兰平面度、垂直度的控制：
舱门法兰和舱体法兰均是DN8000mm的锻件，设计图纸要求平面度和垂直度允差均为1mm。施工过程中，采取了以下几个方案：
1.严格的控制焊接工艺参数。
2.利用胀圈支撑。
3.焊接过程中反复测量，确保在图纸要求范围内继续进行施工。
步骤6、无损检测以及耐压试验的控制：
无损检测的控制：由于板厚为δ52mm，射线检测无法一次性照透，所以采用一个位置二次曝光的方法进行检测，遇到有缺陷的地方，检测人员进行标注，工人进行返修，待返修结束后再次进行检测，直至检测合格。
耐压试验：耐压试验时要注意两块压力表安放的位置，以便观察压力变化。压力表精度不应低于1.6级，表盘直径不应小于100mm，压力表盘刻度极限值为最高工作压力的1.5～3.0倍，最好选用2倍。
严格按照行业标准的要求进行耐压试验的操作，试验过程中，如果发现异常响声、压力下降、受压元件明显变形、安全附件失效、紧固件损坏或试验系统发生故障，压力表指示值不一致等不正常现象时，应立即停止试验，并分析原因。舱体内部有压力时，不得对受压元件进行任何修理和紧固螺栓工作。在试验压力下严禁碰撞和敲击试验容器。在确认容器内无压力后方可拆卸试验系统和临时附件。
本发明技术参数设定：
| 工作压力 | 0.08MPa | 设计压力 | 0.12MPa |
| 容器公称直径 | Φ8000mm | 设计温度 | 200℃ |
| 容器全容积 | 650m3 | 容器净重 | 360吨 |
| 设计使用年限 | 10年 | 安全阀开启压力 | 0.11MPa |
本发明材料复验说明：
主要受压元件材料:板材：Q345R(正火)/GB713-2008；锻件：16MnⅢ/NB/T47008-2010。
主要受压元件板材应逐张检查钢板表面质量和材料标志，应有钢厂材料质量证明书；钢板应逐张按JB/T4730.3-2005进行超声波检测，Ⅱ级合格；同冶炼炉号同热处理的Ⅲ级锻件组成一批，每批抽检一件，进行拉伸和夏比(V型缺口)冲击试验(0℃)AKv≥34J；Ⅲ级锻件逐件进行超声波检测，Ⅱ级合格。
本发明焊接:要求对接接头应全截面焊透，接管与壳体之间的接头采用全焊透型式。焊条牌号：低合金钢间E5015。埋弧自动焊焊丝：H10Mn2，焊剂：SJ101。
本发明焊接接头无损检测:
A、B类按JB/T4730.2-2005进行，检测长度100％，合格级别RT不低于AB级，Ⅱ级合格后进行MT。
C、D、E类按JB/T4730.4-2005进行，合格级别MT，100％，Ⅰ级合格。
本发明热处理要求：
先对板材进行炉内整体消除应力热处理，焊接后再对焊缝进行局部热处理。
本发明耐压试验：气密性试验压力：0.12MPa。
Claims (6)
1.一种密闭式热强度试验系统之试验舱制备方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1、封头的制造：
封头内径较大，需要对板材拼接后进行旋压，在保证材料利用率和行业标准的要求下，经过多次排版，并且分瓣进行旋压，运输到现场后进行最后一道焊缝的拼接，先固定住两瓣封头，再进行焊接；
步骤2、筒节的组对、焊接：
分五瓣儿进行筒体的组对、焊接，先将短节与长节进行组对、焊接，先焊接一个胀圈，将一瓣儿筒节放置在滚轮托架上，调整好中心高度后，将胀圈放置在这瓣儿筒节上，然后利用吊车把第二瓣儿筒节吊起、贴近胀圈与第一瓣儿筒节进行组对，组对过程中，由于筒节具有弧度，很难进行对接，于是在两瓣儿筒节上焊接工艺吊耳，利用手拉葫芦把两瓣儿筒节进行组对，最后定位的过程中，对两瓣儿筒节进行固定，测量好椭圆度、棱角度、最大最小直径差后进行定位焊接；
步骤3、90个接管的开孔、组对、焊接以及变形的控制：
（1）经过多次排版，确定了开孔的准确位置后，制作样板，利用样板在筒体上进行划线，气割开孔；
（2）接管的组对过程中，为了保证接管的垂直度与平面度，在接管重心的位置焊接工艺吊耳，多次测量，确保准确无误后进行组对、定位；
（3）焊接时为了控制变形量，保证接管的圆度，严格的控制焊接参数；
步骤4、筒体最大最小直径差的控制：
为了保证筒体最大最小直径差，在进行两节筒节的环缝组对焊接时，始终利用胀圈来支撑筒节防止变形，并且多次测量多点的直径，确定在行业标准范围内后进行定位、焊接；
步骤5、法兰平面度、垂直度的控制：
严格的控制焊接工艺参数；利用胀圈支撑；焊接过程中反复测量，确保在图纸要求范围内继续进行施工；
步骤6、无损检测以及耐压试验的控制：
（1）无损检测的控制：采用一个位置二次曝光的方法进行检测，遇到有缺陷的地方，检测人员进行标注，工人进行返修，待返修结束后再次进行检测，直至检测合格；
（2）耐压试验：严格按照行业标准的要求进行耐压试验的操作，试验过程中，如果发现不正常现象时，应立即停止试验，并分析原因； 舱体内部有压力时，不得对受压元件进行任何修理和紧固螺栓工作；在试验压力下严禁碰撞和敲击试验容器；在确认容器内无压力后方可拆卸试验系统和临时附件。
2.根据权利要求1所述的一种密闭式热强度试验系统之试验舱制备方法，其特征在于所述的步骤3中，开孔后应清除飞溅杂质，并采用砂轮将周边打磨平整，露出金属光泽。
3.根据权利要求1或2所述的一种密闭式热强度试验系统之试验舱制备方法，其特征在于所述的步骤3中，若接管直径较大、壁厚较薄，用支撑工装来控制接管的变形量。
4.根据权利要求1所述的一种密闭式热强度试验系统之试验舱制备方法，其特征在于所述的步骤5中，舱门法兰和舱体法兰均是DN8000mm的锻件，平面度和垂直度允差均为1mm。
5.根据权利要求1所述的一种密闭式热强度试验系统之试验舱制备方法，其特征在于所述的步骤6中，压力表精度不应低于1.6级，表盘直径不应小于100mm，压力表盘刻度极限值为最高工作压力的1.5-3.0倍。
6.根据权利要求5所述的一种密闭式热强度试验系统之试验舱制备方法，其特征在于所述的步骤6中，压力表盘刻度极限值为最高工作压力的2倍。
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