橢圓封頭的廣泛利用體現(xiàn)了在近些年旋壓制造工藝的進步,為我們的生產(chǎn)生活帶來了許多方便,但由于該工種的作業(yè)要求精度非常高,有些同行在壓制的時候會出現(xiàn)裂縫,這是由什么原因造成的?又該如何解決呢?
其實造成橢圓封頭出現(xiàn)裂紋的因素有很多,以下是常見的幾種:
(1)在鍛造壓制的過程中,化學(xué)成分是影響封頭質(zhì)量與美觀度的一個重要因素,根據(jù)相關(guān)資料公式計算可知316,310的△值分別為+1.00、+4.72故其非常穩(wěn)定不容易產(chǎn)生裂紋。
(2)加工變形量的影響。封頭在冷旋壓過程中,材料的變形量較大翻邊部位可達(dá)40%以上根據(jù)相關(guān)資料介紹Cr-Ni不銹鋼冷加工對導(dǎo)磁率的影響產(chǎn)生馬氏體組織的含量隨化學(xué)成分的增加而減少隨冷加工變形率的增大而增加。304、321的變形率大約在15%時,馬氏體增加加速316在變形率的60%時馬氏體增加尚不明顯。
(3)焊接的影響。不同強度的材質(zhì)需要選擇不同的焊接工藝,根據(jù)焊接工藝的不同,有的焊接熱度高,有的相對低一些,否則晶粒長大可能造成有些焊接缺口在旋壓制造時出現(xiàn)被拉裂的現(xiàn)象,也就是我們所說的裂紋
在催化劑制備罐設(shè)計的過程中,使用的橢圓封頭的開孔的接管結(jié)構(gòu)會對其結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生不會程度的影響,遇到較大的管道載荷,經(jīng)過管道載荷和內(nèi)壓共同的作用下,橢圓封頭開孔接管結(jié)構(gòu)不連續(xù)引起的彎曲應(yīng)力具有一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的性質(zhì)。
在對其應(yīng)力大小進行分析的過程中,我們目前可采用有限元分析方法,對橢圓封頭開孔接管結(jié)構(gòu)局部的實際力學(xué)行為進行分析研究,以彈性應(yīng)力分析和塑性失效準(zhǔn)則、彈塑性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ),對局部應(yīng)力強度進行了安全評定。根據(jù)三維橢圓封頭軸向開孔接管的結(jié)構(gòu)特點和載荷特性,計算采用三維力學(xué)模型。網(wǎng)格劃分采用20節(jié)點六面體單元,并對接管與封頭過渡區(qū)域網(wǎng)格加密,共109196個節(jié)點,24865個單元。
利用這種分析方法能夠?qū)ζ湓谕廨d荷和內(nèi)壓共同作用以及內(nèi)壓作用下進行了分別計算,從而計算出橢圓封頭開孔接管局部不連續(xù)處的應(yīng)力分布狀態(tài)。在應(yīng)力處沿封頭壁厚方向選取路徑進行線性化處理,并將兩種工況作用下的應(yīng)力分類結(jié)果進行比較。
經(jīng)過對比可知,在管道外載荷和內(nèi)壓共同作用下,橢圓封頭開孔接管結(jié)構(gòu)局部不連續(xù)引起的彎曲應(yīng)力具有一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的性質(zhì),并且隨著管道外載荷的增大,一次應(yīng)力成分占的比例越大。
經(jīng)過以上對橢圓封頭局部應(yīng)力的分析我們可以看出來,該方法能夠有效的對結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進行分析,避免了應(yīng)力分類的盲目,以塑性失效準(zhǔn)則、彈塑性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ)的分析設(shè)計,是與工程力學(xué)緊密結(jié)合的產(chǎn)物,它不僅解決了壓力容器常規(guī)設(shè)計中無法解決的問題,也是容器設(shè)計觀念與方法上的一個飛躍。
由于對ASMEⅧ—1和ASMEⅧ—2中橢圓形封頭和碟形封頭設(shè)計公式和形狀尺寸偏差規(guī)定的誤解,把“Di/2hi=2.0的橢圓形封頭可以接受的近似形是一個L= 0.90Di,r=0.17Di的碟形封頭”的說明,碟形封頭和2:1橢圓形封頭同用一張圖AD— 204.1設(shè)計曲線,以及橢圓形、碟形封頭樣板檢查大間隙應(yīng)控制在1.25%Di以內(nèi)作為依據(jù),認(rèn)定“橢圓形封頭和碟形封頭設(shè)計形狀的不同被包容在標(biāo)準(zhǔn)所允許的形狀偏差內(nèi).兩者之間本無嚴(yán)格區(qū)別”。由此引發(fā)了按橢圓形封頭公式(1)設(shè)計,圖紙標(biāo)準(zhǔn)號為 JB1154—73,制造廠用碟形封頭模具沖壓或用聯(lián)機旋壓法成形的碟形封頭大批用于壓力容器制造的現(xiàn)狀。筆者以大量論據(jù)說明上述依據(jù)是誤解.指出迅速有效的途徑是等同或等義仿效采用ASME Ⅷ的相應(yīng)部分