[发明专利]一种压力容器大型曲面封头通用的拼焊工装装置及方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及压力容器封头制造技术领域，特别是涉及由瓜瓣式等块焊接而成的大型封头，封头形状包括圆形、椭圆形、球冠形、蝶形等瓜瓣式封头，能有效地解决薄板、厚板瓜瓣式封头焊接引起的径向变形进而严重影响焊后封头的不圆度尺寸偏差。

背景技术

在大型压力容器的制造中，封头制造受材料及压制设备的限制，难以整体压制成形。一种可行的办法是将多瓣瓜瓣或由一个较大的球缺和多片弧形瓣组合焊接而成。瓜瓣和球缺先经过冷作冲压成形，然后预制坡口，最后在装焊胎体上组焊。由于封头尺寸较大，焊接变形难以控制，常常造成封头圆周径向变形，严重影响封头的不圆度尺寸，而焊后校正不但工作量极大，还缺乏机械校正设备，因此十分有必要在焊接时保证不圆度尺寸一次性合格。文献《一重技术》期刊2006年第6期37～38页中提到了一种大型椭圆封头瓣组焊工艺方法，但仅给出了工装胎具局部示意图，并未公开具体的工装胎具装置。该文所述的工装胎具内部用固定的装焊胎进行定位，外部用钉丝进行装夹固定。该装置由于只能从外部进行特定尺寸的封头焊装定位，操作调节不够方便，并且适用封头尺寸不能自由调整。此外，内部装焊胎磨损后也不能准确的保证封头内部工装尺寸。从经济效益上考虑该专用封头工装装置较为浪费，且仅适用于某一特定尺寸的封头制造。目前部分企业制造封头时根据制造经验先将瓜瓣或瓜瓣球缺进行拼装，在拼装好的封头底部焊接一圈厚大的钢板进行固定防止焊接变形，点固后进行手工焊接。焊后再用气割方法切除所焊接的厚壁圆环。这种方法不仅造成材料的严重浪费，而且增加了工人的劳动强度，此外焊接圆环难以保证封头的尺寸精度，切割后也影响封头表面美观性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种简单和设计合理，制造使用方便的压力容器大型封头通用的焊接变形控制方法及工装防变形装置。

    为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

    本发明是一种压力容器大型曲面封头通用的拼焊工装装置，装置包括支撑底盘、滚珠丝杠、成组滚动轴承、执行元件、外部定位块、内部定位块、手动摇杆和刻度尺，滚珠丝杠和执行元件分别带动多数外部定位块和内部定位块沿支撑底盘的导轨移动将曲面封头组合定位夹紧固定。

本发明的进一步改进在于：支撑底盘是中心为圆盘、向外均布导轨的结构。

本发明的进一步改进在于：导轨的数量为8，每相邻两个导轨之间的角度为45°；导轨的数量为10，每相邻两个导轨之间的角度为36°；导轨的数量为12，每相邻两个导轨之间的角度为30°；导轨的数量为16，每相邻两个导轨之间的角度为22.5°

本发明的进一步改进在于：滚珠丝杠具有精确的带动外部定位块位移对曲面封头进行定位装夹的传动和自锁装置。

本发明的进一步改进在于：成组滚动轴承成对分别置于滚珠丝杠的两端部，支撑滚珠丝杠且保证滚珠丝杠平稳顺利旋转。

本发明的进一步改进在于：执行元件为单向移动气缸或单向移动液压缸。

本发明的进一步改进在于：外部定位块嵌入导轨中、带有内弧形结构的定位块，内部定位块嵌入导轨中、带有外凸弧形结构的定位块。

本发明的进一步改进在于：手动摇杆与滚珠丝杠的一端连接，定位时将外部定位块通过手动摇杆移动到刻度尺的准确位置。

本发明的进一步改进在于:刻度尺置于导轨的一侧。

一种压力容器大型曲面封头通用的拼焊工装方法，方法通过以下步骤实现： 

（1）定位装夹：封头制造时，将球缺与等分瓜瓣置于所述工装防变形装置上，然后通过滚珠丝杠和执行元件分别带动所述外部定位块和所述内部定位块（6）径向定位使所述曲面封头组合定位夹紧固定牢靠，所述外部定位块和所述内部定位块可靠地与曲面封头内外表面贴合，定位装夹，固定完成；

（2）焊接：固定完成后，按尺寸要求在焊缝处进行点固，施焊时，先将曲面封头球缺内部焊缝至曲面封头底部圆周的弧形焊缝以封头轴线为对称轴两两对称施焊，使曲面封头沿焊缝纵向变形相互抵消，再以同样方法对称施焊外部施焊，焊接过程中严格控制层间温度，然后将球缺与等分瓜瓣连接处环形焊缝焊接；

（3）退火热处理：焊接完成后将曲面封头取出工装防变形装置，进行600℃退火热处理，消除约束引起的内部应力。