封頭技術(shù)資料

1。冷成形封頭的特征： 
冷成形封頭具有精確的尺寸和穩(wěn)定的質(zhì)量，沒(méi)有因加熱而造成的表面粗糙及氧化，封頭外觀漂亮；另外，不用擔(dān)心因加熱而產(chǎn)生的材質(zhì)劣化。
根據(jù)冷成形封頭的特征，有些問(wèn)題需要注意，在此說(shuō)明一些代表性的例子，請(qǐng)予以理解。 

●　關(guān)于（應(yīng)力腐蝕裂紋） 
凡冷成形加工都會(huì)產(chǎn)生一定的殘余應(yīng)力和冷作強(qiáng)化，封頭也不例外。如遇上容器的安裝應(yīng)力、焊接殘余應(yīng)力、熱應(yīng)力時(shí)，將產(chǎn)生應(yīng)力疊加，如果使用在有應(yīng)力腐蝕的環(huán)境時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)有可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。
如材質(zhì)是碳素鋼，在硝酸鹽、氨、堿性鈉等環(huán)境下會(huì)發(fā)生裂紋；如是奧氏體不銹鋼，在有氯離子的特定環(huán)境下，會(huì)發(fā)生裂紋，這種裂紋稱(chēng)為應(yīng)力腐蝕裂紋。 
因本公司不了解客戶(hù)各種鍋爐壓力容器的設(shè)計(jì)及使用條件，因此，如果您訂購(gòu)的封頭是在上述條件下使用時(shí)，請(qǐng)?jiān)谠O(shè)計(jì)階段考慮消除殘余應(yīng)力的方法和選擇合適 的材料，并在“封頭定作承攬合同”中予以明確，以便采取必要的工藝，消除殘余應(yīng)力，以符合設(shè)計(jì)的要求。

●　關(guān)于（熱浸鍍鋅滲鋁裂紋） 
　　碳素鋼及低合金鋼的容器在熱鍍鋅 或滲鋁液中浸泡鍍鋅或滲鋁時(shí)，封頭的直邊部可能會(huì)發(fā)生裂紋，這種現(xiàn)象叫“鍍鋅（滲鋁）脆性裂紋”，這是因?yàn)楹附託堄鄳?yīng)力、加工殘余應(yīng)力存在時(shí)，低熔點(diǎn)金屬的鋅或鋁向晶界擴(kuò)散的結(jié)果。因此，容器在熱浴鍍鋅或滲鋁前，應(yīng)先做熱處理，去除殘余應(yīng)力

●　關(guān)于碳素鋼封頭的（塑性加工痕跡）
碳素鋼在受到拉伸變形時(shí)，與主應(yīng)力成 45 度的方向?qū)a(chǎn)生滑移線，此時(shí)材料表面的氧化膜沿著此滑移線脫落。
在冷沖壓封頭的過(guò)渡段小 r 部附近，氧化膜脫落的痕跡成格子狀，這是塑性加工引起的表面痕跡。并不是任何有害缺陷。

●　關(guān)于不銹鋼焊縫的（塑性加工痕跡）
　　封頭有焊縫時(shí)，在沖壓成形前，除去圓片內(nèi)表面全部焊縫及外表面直邊部和過(guò)渡區(qū)焊縫余高后再進(jìn)行加工；在旋壓成形前，則焊縫內(nèi)外表面的余高都要去除。
不銹鋼封頭，由于焊縫與母材的強(qiáng)度不同，焊縫中央稍低，在塑性加工時(shí)，會(huì)產(chǎn)生輕微的線狀內(nèi)凹，這是因塑性加工引起的表面痕跡，并不是裂紋等有害缺陷。 

2。關(guān)于冷成形封頭的熱處理：
世界各國(guó)有關(guān)壓力容器標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范，一般按加工變形程度來(lái)確定加工后是否熱處理。按 ASME 規(guī)范 UCS-79 來(lái)界定冷成形封頭是否需要做熱處理是可行的。因此，有必要根據(jù)設(shè)計(jì)和使用條件及加工變形程度考慮是否要進(jìn)行熱處理。
ASME 規(guī)范規(guī)定：當(dāng)加工度的最大纖維伸長(zhǎng)率超過(guò) 5% ，同時(shí)屬于 5 個(gè)條件中任意一項(xiàng)時(shí)，碳素鋼及低合金鋼冷成形封頭要做熱處理。
●　計(jì)算公式：
最大纖維伸長(zhǎng)率 =75 × δ s/ （ r+0.5 δ s ） (%) 
δs ：鋼材厚度（ mm ）
r ：封頭折邊部的內(nèi)半徑

●　5個(gè)條件：
① 使用介質(zhì)為極度或高度危害者；
② 材料要求進(jìn)行沖擊試驗(yàn)者（可按 ASME V Ⅲ -1UCS-66 判定）；
③ 冷成形鋼板厚度大于 15.9mm 者；
④ 冷成形后板厚減薄率大于 10% 者；
⑤ 成形溫度處于 120-482 ℃范圍內(nèi)者。

●　熱處理?xiàng)l件：
①、退火（ SR ）時(shí)，溫度： 625 ℃± 25 ℃
保溫時(shí)間：δ s ≤ 25.4mm 60 分鐘
其他 一般按 60 分鐘 /25.4mm
適用材料：碳素鋼 低合金鋼

② 、正火（ N ）時(shí) 溫度： 900 ℃± 25 ℃
保溫時(shí)間： 30 分鐘 /25.4mm ，但不小于 30 分鐘
適用材料：碳素鋼、低合金鋼
注：《容規(guī)》管轄范圍之內(nèi)的產(chǎn)品按相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3。使用10% 碟形(DHB)封頭的優(yōu)點(diǎn)：
宜興北海備有標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭(2：1 正半橢圓形)和 10% 碟形封頭等各種模具。請(qǐng)根據(jù)設(shè)備的設(shè)計(jì)，使用條件、區(qū)分使用兩種不同形狀的封頭，這對(duì)質(zhì)量及成本管理都是有利的，特別是食品、制藥、水處理及地下儲(chǔ)罐等常壓容器，我們推薦使用冷沖壓或旋壓方法制造的 10% 碟形封頭。
其優(yōu)點(diǎn)：
①、如果設(shè)備已規(guī)定了外形總長(zhǎng)，那么使用 10% 碟形封頭要比使用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭時(shí)增加容量。
②、因 10% 碟形封頭的曲面比 2 ： 1 橢圓形曲面平緩，所以在封頭上易于安裝固定板及支架等，工作效率高。
③、因 10% 碟形封頭比標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭加工度小，所以生產(chǎn)大直徑 10% 碟形薄壁封頭時(shí)成形質(zhì)量好，而且外觀漂亮。
④、如果是同一內(nèi)徑同一板厚的封頭， 10% 碟形比標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的下料尺寸小，可節(jié)省材料。

4。封頭安全經(jīng)濟(jì)合理的成形保證：
1. GB150-1998標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)厚度的定義
    (1) 計(jì)算厚度δ
    是按各章公式計(jì)算得到的厚度。需要時(shí)，尚應(yīng)計(jì)入其他載荷所需厚度。
    (2) 設(shè)計(jì)厚度δd
    是計(jì)算厚度δ與腐蝕裕量C1之和。
    (3) 名義厚度δn
    是設(shè)計(jì)厚度δd加上鋼材厚度負(fù)偏差C1后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度。即標(biāo)注在圖樣上的厚度。
    (4) 有效厚度δe
    是名義厚度δn減去腐蝕裕量C2和鋼材厚度負(fù)偏差C1的厚度
    (5) 各種厚度的關(guān)系如圖
    (6) 投料厚度(即毛坯厚度)
    根據(jù)GB150---1998第10章和各種厚度關(guān)系圖:
    δs=δ +C1+C2+Δ1(厚度第一次設(shè)計(jì)圓整值)+C3(加工減薄量)+(厚度第二次制造圓整值)
2. 封頭設(shè)計(jì)計(jì)算案例
    容器內(nèi)徑Di=4000mm、計(jì)算壓力Pc=0.4MPa、設(shè)計(jì)溫度t=50℃、封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭、材料為16MnR（設(shè)計(jì)溫度才材料許用應(yīng)力為170MPa）、鋼材負(fù)偏差不大于0.25mm且不超過(guò)名義厚度的6%、腐蝕裕量C2=1mm、封頭拼焊的焊接接頭系數(shù)?=1。求橢圓封頭的計(jì)算厚度、設(shè)計(jì)厚度和名義厚度。
                 KpDi
計(jì)算厚度δ=----------------=4.73mm
             2[σ]tΦ-0.5pc
計(jì)算厚度δd=δ + C2=4.73+1=5.73mm
    考慮標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭有效厚度δe應(yīng)不小于封頭內(nèi)徑Di的0.15%，有效厚度δe=0.15%Di=6mm
    δe>δd、C1=0、C2=1、名義厚度δn=δe+C1+C2=6+0+1=7mm
    考慮鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格厚度作了上浮1mm的厚度第一次設(shè)計(jì)圓整值△1=1，故取δn=8mm。
    根據(jù)專(zhuān)業(yè)封頭制造廠技術(shù)資料Di=4000、δn=8封頭加工減薄量C3=1.5mm，經(jīng)厚度第二次圓整值△2=0.5。
    如要求封頭成形厚度不得小于名義厚度δn減鋼板負(fù)偏差C1，則投料厚度：
    δs=δn+C1+C3+△2=8+0+1.5+0.5=10mm，而成形后的最小厚度為8.5mm。如采用封頭成形厚度不小于設(shè)計(jì)厚度δd（應(yīng)取δe值），則投料厚度：δs=δd（δe）+C3+△2=8mm，而成形后的最小厚度為6.5mm、且大于有效厚度δe、更大于設(shè)計(jì)厚度δd和計(jì)算厚度δ。
    從以上可看出，兩種不同要求，使該封頭的投料厚度有2mm之差，而重量相差有300kg之多。
3. GB150及有關(guān)封頭標(biāo)準(zhǔn)的厚度定義不甚合理