專利名稱：大直徑薄壁t250鋼壓力容器真空電子束焊接制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓力容器制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
馬氏體時(shí)效鋼(Maraging Steel)是由國際鎳公司INCO研究和發(fā)展中心于1960年研制成功的一種高合金超高強(qiáng)度鋼。與傳統(tǒng)以碳形成金屬間化合物沉淀達(dá)到硬化的高強(qiáng)度鋼相異，馬氏體時(shí)效鋼打破了以碳作為主要強(qiáng)化元素的傳統(tǒng)作法，而以Ni為主要合金元素形成柔韌的鐵一鎳馬氏體基體，通過Co、Mo、Ti等強(qiáng)化合金元素在回火或時(shí)效時(shí)從過飽和固溶體(馬氏體)中析出合金化合物作為第二相質(zhì)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌化，而碳成為強(qiáng)韌性的有咅雜質(zhì)兀素。70年代末至80年代初，由于全球Co資源嚴(yán)重短缺，價(jià)格急劇上升，開發(fā)無鈷馬氏 體時(shí)效鋼以降低成本才引起人們的重視。1980年，美國INCO公司成功開發(fā)出了具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的無鈷馬氏體時(shí)效鋼VascoMax T-250，它的性能與18Ni9Co5Mo相當(dāng)而不含Co，從而使材料成本大大降低，這為擴(kuò)大該類材料在技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的發(fā)展機(jī)遇。在此基礎(chǔ)之上，INCO公司相繼開發(fā)出T-200，T-300兩種牌號無鈷馬氏體時(shí)效鋼。與18Ni馬氏體時(shí)效鋼相似，其牌號T代表主要強(qiáng)化元素為鈦，200、250、300分別表示不同強(qiáng)度級別。電子束焊接(Electron Beam Welding, EBff)是以真空中聚焦的高能密度(可達(dá)105 107W/cm2)電子束作為能量載體對材料和構(gòu)件實(shí)現(xiàn)焊接的特種加工方法，具有焊接速度快，焊件熱變形小，可焊接材料多，焊縫深寬比高、物理性能好、純度高等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。目前，國內(nèi)用超高強(qiáng)度T250馬氏體時(shí)效鋼制造大直徑(p320mm及其以上壓力容器筒體多采用旋壓成型，旋壓所需毛坯無縫鋼管是通過穿管和鍛造的方法加工的。受到國內(nèi)工藝技術(shù)水平限制，直徑為f400mm/cp456_壓力容器筒體所需的旋壓毛坯在國內(nèi)無法通過穿管加工實(shí)現(xiàn)，只能采用鍛造的方法，即自由鍛和環(huán)軋鍛。鍛造成型的旋壓毛坯壁厚均勻性、圓度、直線度、表面粗糙度很差，必須留很大的加工余量，經(jīng)車外圓、鏜內(nèi)孔才能用于旋壓，其材料利用率低、成本高、制造周期長。旋壓毛坯板材卷焊直縫焊接大多采用高頻感應(yīng)焊、氬弧焊或二氧化碳保護(hù)焊等常規(guī)焊方法，材料多為低碳鋼、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼。常規(guī)焊方法焊接變形較大，筒體尺寸精度較差，強(qiáng)度系數(shù)低，不能滿足薄壁耐高壓筒體旋壓毛坯要求。據(jù)報(bào)道介紹T250馬氏體鋼在國內(nèi)已被應(yīng)用到航空航天、汽車船舶等多個(gè)領(lǐng)域，但大多數(shù)都被用于結(jié)構(gòu)件或其它部件使用。東方機(jī)械廠使用該材料制造Φ 200mm左右壓力容器筒體,在Φ 400mm/Φ 456mm壓力容器筒體旋壓毛坯領(lǐng)域并未涉足。Φ200πιπι左右壓力容器筒體旋壓毛坯采用成型管料旋壓成型，在Φ400πιπι/Φ 456mm壓力容器筒體旋壓毛還采用t4mm/t5mm板材結(jié)合T250馬氏體時(shí)效鋼旋壓毛還板材卷焊直縫真空電子束焊工藝制造技術(shù)制造而成，兩者使用材料規(guī)格不同，工藝路線不一致，產(chǎn)品性能有區(qū)別。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種大直徑薄壁T250鋼壓力容器真空電子束焊接制造方法，用T250馬氏體時(shí)效鋼旋壓毛坯板材卷焊直縫真空電子束焊工藝技術(shù)制造薄壁耐高壓筒體旋壓毛坯，使該技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟a)對鋼板進(jìn)行化學(xué)成分和機(jī)械能復(fù)驗(yàn)；按筒體旋壓毛坯直徑和長度尺寸進(jìn)行展開料計(jì)算，筒體按梯形法展開，預(yù)留2mm焊接收縮量在鋼板上劃線，用剪板機(jī)剪切下料，對接邊預(yù)留20mm f先削量,統(tǒng)兩對接面到劃線,精度控制在O. 7mnTlmm范圍內(nèi)，滾卷成筒體；b)將對接邊20mm范圍內(nèi)打磨除銹，用航空汽油清洗打磨面；
c)沿對接縫從一端向另一端點(diǎn)焊,對接間隙控制不大于O. 3mm,錯(cuò)位高度在O. 2_以內(nèi)，點(diǎn)焊間距80mm 100mm,長度10mm 15臟；d)將點(diǎn)焊后的筒體去磁，剩磁強(qiáng)度小于I X 10_4T ；e)將筒體裝在壓緊裝置上，均勻壓緊對接縫兩邊；f)將工件連同工裝一起裝入真空室，使對接縫兩端與電子槍的運(yùn)動軌跡偏差在O.1臟以內(nèi)；g)進(jìn)行真空電子束焊接，焊接時(shí)使束流與焊縫對中，誤差不大于O.1mm ;首先正對對接縫焊一遍，焊接工藝參數(shù)為加速電壓60kV，電子束流7(T80mA，聚焦電流12(T500mA，焊接速度l(Tl5mm/S ;然后分別向?qū)涌p兩側(cè)各移動電子槍O. 3mm O. 4mm,再各焊接一遍，電子束流比第一遍小2mA 3mA，其它工藝參數(shù)不變；最后正對焊縫修飾焊接；h)對筒體探傷，探傷合格的筒體退火處理；筒體退火后校圓，圓度差值以筒體旋壓毛坯的公差為標(biāo)準(zhǔn)；筒體校圓后再一次對卷板筒體縱焊縫進(jìn)行X射線探傷；最后將筒體裝夾在車床上，車削筒體毛坯兩端面，加工成筒體旋壓毛坯。本發(fā)明的有益效果是I)錐形筒體展開制坯技術(shù)創(chuàng)新了一個(gè)“梯形”法技術(shù)。這一技術(shù)改變了傳統(tǒng)的錐形筒體扇形放樣制坯方法，提高了旋壓毛坯制坯的技術(shù)，為筒體旋壓和錐形多段筒體對接精度提供了基礎(chǔ)。2)采用卷板機(jī)可完成屈服強(qiáng)度高達(dá)880MPa到900MPa鋼板彎曲成型。3) T250馬氏體時(shí)效鋼旋壓毛坯板材卷焊直縫真空電子束焊工藝制造技術(shù)制造筒體，材料利用率可達(dá)67. 8%，減少了貴重金屬消耗；成本降低，以Φ400mm/Φ456mm常用T250鋼板材料為例，每件產(chǎn)品至少節(jié)約15萬元；加工周期比常規(guī)鍛壓毛坯加工周期至少減少4)筒體幾何精度大幅提高，縱焊縫強(qiáng)度達(dá)95%以上。


圖1是梯形法展開示意圖；圖2是壓緊裝置示意圖，其中，圖2 Ca)為主視圖，圖2 (b)為側(cè)視圖；圖3是某壓力容器示意圖中，1-壓緊件，2-支撐座，3-型芯座，4-前連接件，5-錐筒前段，6_錐筒后段，7-后連接件。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。 T250馬氏體時(shí)效鋼旋壓毛坯板材卷焊直縫真空電子束焊工藝制造技術(shù)是采用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格T250馬氏體時(shí)效鋼超高強(qiáng)度鋼板，按筒體旋壓毛坯尺寸展開下料，滾卷成筒體，采用真空電子束焊接技術(shù)加工成旋壓毛坯，主要工藝流程如下板材復(fù)驗(yàn)一展開一劃線一剪板下料一刨邊一滾卷一打磨一清洗一點(diǎn)焊一真空電子束焊一X射線探傷一熱處理一校形一X射線探傷一切頭。a)復(fù)驗(yàn)及下料鋼板進(jìn)行化學(xué)成分和機(jī)械能進(jìn)行復(fù)驗(yàn)；按筒體旋壓毛坯直徑和長度尺寸進(jìn)行展開料計(jì)算，筒體按梯形法展開(錐形筒體展開，傳統(tǒng)工藝方法扇形放樣法，筒體直徑較大、錐角較小時(shí)，展開扇形兩圓弧半徑達(dá)十幾米和更大，工藝實(shí)施誤差在幾毫米，不能保證本技術(shù)實(shí)施過程要求)，直徑預(yù)留2mm焊接收縮量在鋼板上劃線，如圖1所示。用剪板機(jī)剪切下料，對接邊預(yù)留20mm f先削量,統(tǒng)兩對接面到線,精度控制在O. 7mnTlmm范圍內(nèi)，滾卷成筒體。梯形法展開示意圖如圖1所示，圖中，雙點(diǎn)劃線表示錐形筒體實(shí)際展開圖形，梯形兩對角線的公差在機(jī)械加工中為±1。b)打磨清理將筒體對接邊用砂布打磨除銹，使兩對接邊20mm范圍露出金屬光澤；用航空汽油清洗打磨面，使筒體對接處無污物。c)點(diǎn)焊定位從一端向另一端點(diǎn)焊，對接間隙控制不大于O. 3mm ;錯(cuò)位高度應(yīng)控制在O. 2mm以內(nèi)，點(diǎn)焊間距80mm 100mm,長度10mm 1 5mmηd)去磁剩磁強(qiáng)度小于I X 1(Γ4Τ。e)裝配將點(diǎn)焊后的筒體裝在壓緊裝置上(壓緊裝置結(jié)構(gòu)如圖2 (a)和圖2 (b)所示)，均勻壓緊對接縫兩邊。f)裝工件將工件連同工裝一起裝入真空室，使對接縫兩端與電子槍的運(yùn)動軌跡偏差在O.1mm以內(nèi)。g)真空電子束焊接I)對縫使束流與焊縫對中,誤差不大于O.1mm ；2)焊接正對對接縫焊一遍，第一遍焊接工藝參數(shù)見表I。然后分別向?qū)涌p兩側(cè)各移動電子槍O. 3mm O. 4mm,再各焊接一遍,束流比第一遍小2mA 3mA,其它工藝參數(shù)不變，然后正對焊縫修飾焊接。表I第一遍焊接工藝參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種大直徑薄壁T250鋼壓力容器真空電子束焊接制造方法，其特征在于包括下述步驟 a)對鋼板進(jìn)行化學(xué)成分和機(jī)械能復(fù)驗(yàn)；按筒體旋壓毛坯直徑和長度尺寸進(jìn)行展開料計(jì)算，筒體按梯形法展開，預(yù)留2mm焊接收縮量在鋼板上劃線，用剪板機(jī)剪切下料，對接邊預(yù)留20mm f先削量,統(tǒng)兩對接面到劃線,精度控制在0. 7mnTlmm范圍內(nèi)，滾卷成筒體； b)將對接邊20mm范圍內(nèi)打磨除銹，用航空汽油清洗打磨面； c)沿對接縫從一端向另一端點(diǎn)焊，對接間隙控制不大于0.3mm,錯(cuò)位高度在0. 2mm以內(nèi)，點(diǎn)焊間距80mm 100mm,長度IOmm 15mm ； d)將點(diǎn)焊后的筒體去磁，剩磁強(qiáng)度小于1X10-4T； e)將筒體裝在壓緊裝置上，均勻壓緊對接縫兩邊； f)將工件連同工裝一起裝入真空室，使對接縫兩端與電子槍的運(yùn)動軌跡偏差在0.Imm以內(nèi)； g)進(jìn)行真空電子束焊接，焊接時(shí)使束流與焊縫對中，誤差不大于0.Imm ;首先正對對接縫焊一遍，焊接工藝參數(shù)為加速電壓60kV，電子束流7(T80mA，聚焦電流12(T500mA，焊接速度l(Tl5mm/S ;然后分別向?qū)涌p兩側(cè)各移動電子槍0. 3mm 0. 4mm,再各焊接一遍，電子束流比第一遍小2mA 3mA，其它工藝參數(shù)不變；最后正對焊縫修飾焊接； h)對筒體探傷，探傷合格的筒體退火處理；筒體退火后校圓，圓度差值以筒體旋壓毛坯的公差為標(biāo)準(zhǔn)；筒體校圓后再一次對卷板筒體縱焊縫進(jìn)行X射線探傷；最后將筒體裝夾在車床上，車削筒體毛坯兩端面，加工成筒體旋壓毛坯。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種大直徑薄壁T250鋼壓力容器真空電子束焊接制造方法，按筒體旋壓毛坯尺寸展開下料，滾卷成筒體，采用真空電子束焊接技術(shù)加工成旋壓毛坯，主要工藝流程包括板材復(fù)驗(yàn)、展開、劃線、剪板下料、刨邊、滾卷、打磨、清洗、點(diǎn)焊、真空電子束焊、X射線探傷、熱處理、校形、X射線探傷和切頭。本發(fā)明可完成高強(qiáng)度鋼板彎曲成型，成本低，加工周期短，筒體幾何精度大幅提高，縱焊縫強(qiáng)度大。
文檔編號B23K15/06GK102974987SQ20121051993
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者袁曉強(qiáng), 劉濤, 王生斌 申請人:中國航天科工集團(tuán)第六研究院二一〇所