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)到硬化的高強度鋼相異，馬氏體時效鋼打破了以碳作為主要強化元素的傳統(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等強化合金元素在回火或時效時從過飽和固溶體(馬氏體)中析出合金化合物作為第二相質(zhì)點來實現(xiàn)強韌化，而碳成為強韌性的有咅雜質(zhì)兀素。70年代末至80年代初，由于全球Co資源嚴(yán)重短缺，價格急劇上升，開發(fā)無鈷馬氏 體時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)出了具有實際應(yīng)用價值的無鈷馬氏體時效鋼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效鋼。與18Ni馬氏體時效鋼相似，其牌號T代表主要強化元素為鈦，200、250、300分別表示不同強度級別。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，已被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。目前，國內(nèi)用超高強度T250馬氏體時效鋼制造大直徑(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)對鋼板進行化學(xué)成分和機械能復(fù)驗；按筒體旋壓毛坯直徑和長度尺寸進行展開料計算，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焊,對接間隙控制不大于O. 3mm,錯位高度在O. 2_以內(nèi)，點焊間距80mm 100mm,長度10mm 15臟；d)將點焊后的筒體去磁，剩磁強度小于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動軌跡偏差在O.1臟以內(nèi)；g)進行真空電子束焊接，焊接時使束流與焊縫對中，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“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)采用卷板機可完成屈服強度高達(dá)880MPa到900MPa鋼板彎曲成型。3) T250馬氏體時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。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。 T250馬氏體時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馬氏體時效鋼超高強度鋼板，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)驗及下料鋼板進行化學(xué)成分和機械能進行復(fù)驗；按筒體旋壓毛坯直徑和長度尺寸進行展開料計算，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，展開扇形兩圓弧半徑達(dá)十幾米和更大，工藝實施誤差在幾毫米，不能保證本技術(shù)實施過程要求)，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，雙點劃線表示錐形筒體實際展開圖形，梯形兩對角線的公差在機械加工中為±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)點焊定位從一端向另一端點焊，對接間隙控制不大于O. 3mm ;錯位高度應(yīng)控制在O. 2mm以內(nèi)，點焊間距80mm 100mm,長度10mm 1 5mmηd)去磁剩磁強度小于I X 1(Γ4Τ。e)裝配將點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)對鋼板進行化學(xué)成分和機械能復(fù)驗；按筒體旋壓毛坯直徑和長度尺寸進行展開料計算，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焊，對接間隙控制不大于0.3mm,錯位高度在0. 2mm以內(nèi)，點焊間距80mm 100mm,長度IOmm 15mm ； d)將點焊后的筒體去磁，剩磁強度小于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動軌跡偏差在0.Imm以內(nèi)； g)進行真空電子束焊接，焊接時使束流與焊縫對中，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、展開、劃線、剪板下料、刨邊、滾卷、打磨、清洗、點焊、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, 劉濤, 王生斌 申請人:中國航天科工集團第六研究院二一〇所