高技術(shù)通訊：單曲率多面殼體高溫脹形制造球形容器工藝
2022-09-17【作 者】董建令;張曉航;殷德健
【引 言】
球形容器在石油、化工、冶金、核能以及城市建設(shè)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用[1]。相對于相等儲量的圓筒形容器而言，球形容器具有省料、應(yīng)力分布更趨于均勻以及風(fēng)載系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)球形容器制造工藝首先對殼體瓣片進(jìn)行設(shè)計(jì)加工成形，加工瓣片之前需要制作模具;然后對加工的瓣片進(jìn)行組裝并完成焊接。對于常見的大型球罐來說，還須檢查焊縫并進(jìn)行焊后熱處理以消除焊接時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力;在球罐投入使用之前按規(guī)定還必須進(jìn)行水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。在傳統(tǒng)制造工藝中，殼體瓣片的加工制造工藝復(fù)雜，而且高成本的瓣片模具不適用于球形容器尺寸設(shè)計(jì)靈活和小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。
球形容器無模液壓脹形工藝采用水作為傳壓介質(zhì)，該工藝不用模具和壓力機(jī)就可以制造球形容器「2一5」。多面殼體在脹形成球過程中產(chǎn)生大的塑性變形，冷態(tài)下材料的低延伸能力使無模液壓脹形工藝難以用于厚壁球形容器的制造。脹形過程中產(chǎn)生的冷作硬化降低了球形容器的塑性儲備，因此對于重要的球形容器在脹形成球后不能直接使用，而需要進(jìn)行熱處理。本文針對上述不足，提出了球形容器熱脹成型工藝，對內(nèi)切球面直徑為Φ420mm，壁厚為1. 2mm的單曲率多面殼體進(jìn)行了加熱試驗(yàn)，對其高溫脹形數(shù)值模擬過程和結(jié)果進(jìn)行分析。
【結(jié) 論】
(1)采用本文的加熱系統(tǒng)對多面殼體進(jìn)行加熱是可行的，而且可以將多面殼體壁的溫差控制在80℃以內(nèi)。
(2)在多面殼體壁的溫差在80℃以內(nèi)時(shí)可以在最大應(yīng)變遠(yuǎn)小于高溫下材料延伸率的條件下將多面殼體脹形成為球形容器。
(3)在脹形壓力為2. 5MPa時(shí)，球形容器的不圓度為0.0405，最大減薄率為6.75%。
(4)脹形壓力越高，球形容器的不圓度越小。
以下是正文：
