021: Изготовление днищ

.

Тип днища (плоская форма, сферическая, эллиптическая, коробовая, полуторовая) выбирается в зависи­мости от эксплуатационных параметров: давления теплоноси­теля, его температуры и др. Для корпусов высокого давления наибольшее распространение получили эллиптические и сфе­рические днища.

Днища стационарных реакторов, так же как и обечайки, изготавливают из нескольких секций. Например, днище для реактора АЭС в Шиппингпорте (полусферическое с толщиной стенки 157 мм) изготовлено из четырех секций и центральной куполообразной части, сваренных вместе, с нанесением по­крытия после сварки.

Для парогенераторов толщина стенки днища лежит в диа­пазоне 15—60 мм, для реакторов — свыше 150 мм. Выполнение технических требований обеспечивает прочность днищ и тех­нологичность их изготовления. Главное, чтобы физико-меха­нические характеристики материала, подвергающегося испыта­нию на образцах до механической обработки, соответствовали определяемым пределам прочности и текучести при рабочей температуре. По точности предъявляются следующие требова­ния: а) толщина стенки эллиптической части готового днища может быть на 5—8% меньше общей толщины стенки; б) свободные размеры обрабатываемых поверхностей должны быть по 14-му квалитету точности; в) эллиптичность цилиндрической части готового днища должна составлять 0,4—0,6% при диаметре до 1000 мм и 0,2—0,3% при больших диаметрах.

Технологический процесс изготовления днищ включает сле­дующие основные этапы.

1. Визуальный осмотр и ультразвуковой контроль теневым методом (для больших толщин) листа.

2. Разметка листа и резка. В серийном производстве заготовки для днищ вырезают без разметки по копиру газорезательным автоматом или механическим способом. Здесь же и отрезают пробные планки, проходящие весь технологический процесс вместе с днищем и служащие для определения механических свойств и химического состава материала.

3. Формообразование днища. Холодной штамповкой можно получить днища толщиной до 8—10 мм, горячей штамповкой — до 150 мм и ковкой — толстостенные (до 400 мм и более) плоские днища реакторов. Приспособление для штамповки в специальном штампе показано на рис. 5.13. В последнее время получила распространение штамповка днищ посредством энергии взрывчатых веществ. Возникающая при взрыве ударная волна передает импульс давления через воду на заготовку. Последняя принимает форму матрицы.

Рис. 5.13. Приспособление для штамповки полусферического днища на прессе: / — пуансон; 2 — направляющее кольцо; 3 — днище; -/—матрица

Сферические днища получают горячей и холодной штам­повкой (рис. 5.14) и гибкой вальцегибочными машинами. Холодную штамповку применяют для днищ диаметром до 4 м при толщине 60 мм. Оборудование — четырехколоночные гидравлические прессы, а также прессы фирмы «Триплекс». В этом случае днища изготавливают из одного листа (если позволяют габариты) или из предварительно сваренных листов. Затем вырезают круглую заготовку с центральным отверстием (для машин типа «Триплекс») или без него.

П ри штамповке на гидравлических прессах (см. рис. 5.14, а) днище получают за один удар штампа; размеры и форма днища обеспечиваются формой пуансона и матрицы с учетом упругих деформаций (в этом случае штампы очень большие и дорогие в изготовлении). При штамповке на прессах фирмы «Триплекс» сфера днища получается путем многократного нанесения ударов по схеме, представленной на рис. 5.14, б. Круглая заготовка подвешивается по схеме рис. 5.15, а при нанесении серии ударов по краям (четыре первых удара при повороте на 90°, четыре вторых — при следующем повороте на 90° и т. д., восемь третьих ударов по самым краям) или по схеме рис. 5.15, б — при нанесении ударов по центральной части заготовки. Окончательно днище получается при повторении всех перечисленных циклов (в этом случае применяются штампы небольших размеров и дешевые

Рис. 5.15. Подвеска заготовки при нанесении ударов по краям (а) и по центральной части (б)

Рис. 5.16. Схема вальцовки (фланжировки) на машине фирмы «Бонлрини»: и установка днища на опору скользящей тележки перед началом вальцовки; б—начало вальцовки борта днища; ч — регулировка днища, когда вальцовка наполовину закончена;г — завершение процесса вальцовки

Полученные по данной технологии днища требуют допол­нительных операций по вальцовке края сферы (или флан­жировки), осуществляемых с помощью вальцегибочных машин. Схема вальцовки приведена на рис. 5.16. Заготовка закрепляется через центральное отверстие, подводятся формирующие валки (ролики). Валки одновременно участвуют во вращательном и поступательном движениях, за счет чего и происходит вальцовка края сферы. Регулируя движение роликов, можно получать различную форму переходной кромки днища — в этом универсальность данных машин, исключающих изготов­ление сложных и громоздких штампов.

i Горячую штамповку днищ применяют при толщине листа более 60 мм. Заготовки формы круга нагревают до температуры 900° С за 3—8 ч в зависимости от размеров, затем штампуют по схеме, представленной на рис. 5.14, а, на прессах за один проход.

4. Контроль днища шаблонами.

5. Термообработка для снятия остаточных напряжений.

4. Очистка поверхности штампованных днищ песком или стальной дробью.

Рис. 5.14. Штамповка сферического днища на прессах за один рабочий ход (а) и при нанесении нескольких ударов (б)

4. Калибровка штамповок в горячем состоянии и отрезка припуска газовым резаком или механическим способом.

5. Механическая обработка кромок под сварку. Тол­стостенные днища доводят до шероховатости R_a = 2,5-мкм механической обработкой по копиру или абразивным кругом с пневматическим приводом для проведения контроля ме­тодами ультразвуковой дефектоскопии. 9. Нанесение антикоррозионного покрытия на днища ре­акторов. Эту операцию осуществляют наплавкой в 2—3 слоя общей толщиной 20—30мм ручным способом. Перед наплав­кой днища из теплостойкой стали подогревают, так как эта сталь склонна к образованию трещин при сварке. После наплавки двух слоев внутреннюю поверхность механически обрабатывают (для ультразвуковой дефектоскопии), затем наносят третий слой и окончательно обрабатывают внутрен­нюю поверхность. Качество наплавки третьего слоя также контролируют ультразвуковым методом. После каждой наплав­ки днище подвергают соответствующей термообработке. На­плавки на днище могут выполняться либо с помощью специаль­ного копирующего сварочного манипулятора, либо вручную.

Заслуживает внимания вариант технологического процесса, осуществляемого в такой последовательности: наплавка на заготовку плоской формы, прокатка и штамповка ее с придани­ем нужной формы. Наплавку осуществляют как в два, так и в три слоя ручным способом или автоматически. Ручную наплавку выполняет сварщик высокой квалификации. Автомати­ческая наплавка проводится под слоем флюса ленточными или проволочными электродами с помощью специальных автоматов (рис. 5.17). Большое значение для получения качественной наплавки имеет способ выравнивания температурного поля. Для наплавки антикоррозионного покрытия применяют специальные сварочные материалы. Процесс ведут при силе тока /% 500 А и напряжении {/«40 В. Скорость сварки при этом может доходить до 20 м/ч. Перед наплавкой поверхность должна быть тщательно механически очищена (до полного удаления окалины, масла, краски и других загрязнений) и промыта уайт-спиртом. Наплавка антикоррозионного покрытия должна произво­диться при определенной температуре окружающей среды. Наплавку первого слоя на плоскую заготовку из теплоустой­чивой стали выполняют с предварительным подогревом до заданной температуры. Возможен подогрев локальный (ин­дукторами) или общий (в печи); выбор одного из этих вариантов зависит от габаритов днища; температура измеряется термопарами со стороны наплавляемой поверхности детали. Наплавляемую деталь можно подогреть и газовыми горелками.

Автоматическая наплавка каждого слоя производится по­следовательно, т. е. вначале наплавляется первый проход по всей наплавляемой поверхности, затем второй проход и т. д. Автоматическая наплавка ленточным электродом на горизон­тальную поверхность заготовки днища реактора наносится отдельными полосами необходимой ширины или кольцевыми

Рис. 5.17. Схема наплавки за­щитного слоя на плоскую заго­товку:

/ — кассета; 2 (S,) — направление подачи сварочной машины; 3 — сва­рочная лента; 4 зубчатая передача; 5 — электродвигатель; 6 — ролики, подающие сварочную ленту; 7—медные шины; К — наплавляе­мый слой; 9— плоская заготовка: 10 (S₂) — подача автомата

валиками. При наплавке ленточный электрод устанавливается перпендикулярно к наплавляемой поверхности. Направление положения валиков очень важно для технологического процесса, так как от этого зависит распределение температуры и, следовательно, остаточных деформаций в заготовке. Каждый валик должен перекрывать предыдущий. Автоматическая на­плавка проволокой производится так же, как и лентой. При наплавке на горизонтальную поверхность для вывода начала валиков к краям заготовки днища в зависимости от ее конфигурации должны быть приварены временные выводные планки или кольцо из малоуглеродистой стали, которые после наплавки удаляют механической обработкой.