浅谈封头制作工艺及设备
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浅谈封头制作工艺及设备
摘要：封头是石油化工、原子能、食品、制药等诸多行业压力容器设备中不可缺少的重要部件，是压力容器上的端盖，是压力容器的一个主要承压部件。封头的品质直接关系到压力容器的长期安全可靠运行。文章主要以锅炉封头为例，浅谈了封头的加工设备及加工工艺过程。
关键词：封头,制作,工艺,设备
1& 封头形状及用途
封头是压力容器和锅炉重要的受压元件，就形状而言可分为平封头、碟形封头、椭圆形封头、球形封头。高压容器、锅炉封头多为球形，中压以上就多使用椭圆形封头，只有少量低压容器才用碟形封头。
2& 封头加工方法
（1）冲压。适应大批量生产，压制厚壁小直径封头，要多套封头模。
（2）旋压。有些超大超薄封头，特别是化工行业，多为大型少批量，特别适合旋压。椭圆形封头非常适用于旋压，而碟形封头少用，球形封头比较难压。
封头加工设备及工具&&
（1）加热设备。煤气炉，大型工厂大多采用煤气炉。现加热采用室式或反射式加热炉，应尽可能采用燃油或燃气加热，因为其特点是燃烧干净、效率高，温度易控制、不易过烧、不易脱碳。加热炉应配置测温装置和温度记录仪。
（2）封头压机有单动、双动两种；还分水压机、油压机两种。
单动即只有冲压缸，无压边缸，只有中小工厂再用。大型工厂都用双动，即有一个压边缸，一个冲压缸。
水压机的传动介质为水，便宜，动作迅速，不平稳，对密封要求没有油压机高，效率低于油压机，导向要求不严。油压机的传动介质为油，换一次油要比水贵，传动平稳，对密封要求高，对导向要求高，对油的要求高，滤油不行或很快换向、关闭油路都会使系统中某些动作产生冲击，使压机动作不平稳，因此要勤滤油，按时换油，换油时彻底清洗油路、油箱。
（3）使用工装。各种封头成形上、下模及支脚等（必须按相关技术条件验收，不应有气孔、缩松、夹渣等，几何尺寸精度。曲线经检验合格方可使用）。
（4）常用工具。紧固扳手、大锤、撬棍、钢尺、卷尺、光电测温仪、内外卡尺、搬运工具等。
4& 封头毛坯展开尺寸计算
4.1 碟形封头毛坯下料
&& （1）周长法
&&& 理论公式
D0=d2+π（r+s/2）+2h+2δ
&&& 经验公式
D0=d2+r+0.5s+2h
&& （2）面积法
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椭圆形封头毛坯下料&&&
&& （1）周长法
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D=p+2hk0+&2δ
&& （2）面积法
&&&&&封头毛坯直径
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&&&&对于标准椭圆封头，d1=4b,ke=1.38
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4.3 球形封头毛坯下料
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也可近似计算D0=1.43d+2h，当h＞5%（d-s）时，式中h应以h+5%代入。
4.4 影响封头厚壁的因素
影响封头厚壁变化的因素很多，归纳起来大致为下列几个方面：
（1）材料的性能。如铅封头的变薄量比碳封头大得多。
（2）封头形状。碟形封头变薄量最小，球形封头变薄量最大，椭圆形封头中等。
&& （3）下冲模圆角半径越大变薄量越小。
&& （4）上下模之间间隙越大，则变薄量越小。
&& （5）润滑情况好，变薄量小。
（6）加热温度越高，变薄量大（要在标准内，否则过烧）。
&& （7）压变力大，则变薄严重。
冷压或热压的选择&&&
封头采用热压、冷压主要根据下列两方面来确定：
（1）封头采用的材料性能。对于常温下塑料较好的材料冷压，对热塑性较好的材料则热态压制。
（2）一般δ4~δ12的板厚，在常温下塑性较好的材料常冷压，并视情况加压边圈，超过上述板厚常热压。
（3）封头毛坯料尺寸。当封头较薄时，对于碳钢和低合金钢S/D0x100＜0.5，对于不锈钢和合金钢S/D0x100≥0.5应热压；对于不锈钢和低合金钢S/D0x100＜0.7应热压。
封头制作工艺
封头制造工艺流程示意，见图1。
6.1 封头压制前的准备
（1）水压机工操作前需了解设计图纸和相应的工艺要求，对毛坯材质、毛坯规格尺寸及毛坯上的钢印标记等需要复查清楚，根据图纸找出相应的封头模具，清除模具上异物，检测模具，同时做好水压机的调试润滑工作。
（2）模具应安装在水压机工作台中心位置，其偏心允许值为160mm。模具安装调试后应进行紧固，以确保安全。模具安装应保证上下模圆周间隙均匀，安装时可用钢板尺或直径相当于偏差值的铁丝测量调整，其圆周间隙允许偏差如表1所示。
（3）当压制封头采用压边圈时，压边圈与下模接触面的间隙应不大于0.5mm。压制有孔封头时，应保证下模与人孔顶出冲头同心，其偏差应不大于3mm。
（4）对拼接封头毛坯，在L长度内其焊缝高度应不大于1.5mm，超过1.5mm用电弧气刨刨平或用手提砂轮机磨平，其磨平长度见表2所示。
（5）对加热炉炉排及炉膛进行清理，然后作点火准备工作，并检查光电测温仪是否正常。
6.2 封头毛坯加热
（1）封头毛坯加热时的摆放位置应保证钢印标记一面朝下，以便冲压后材质标记露于成形封头外表面。
（2）封头毛坯加热应热炉装料，炉温应大于600℃，碳钢可以随时加入炉内，特殊材料另行规定。
（3）每炉装料一般可并列叠放于炉内，每块之间应用耐火砖隔开，为防止变形，支撑点要均匀，两块叠放距离应不小于200mm，坯料离炉底的距离不小于150mm，一次装入不得超过四块。
（4）拼接封头毛坯加热装炉时，其焊缝应尽量置于炉温较高处。
（5）毛坯加热时不应任意开炉门，应通过炉门上窥视孔观察炉内加热情况，必须开启炉门时，要尽快关闭。
（6）设备发生故障时，只有在确保45min内能排除故障的情况下，才允许将已入炉的坯料闷炉，但应将炉温降到600~700℃；否则应停炉，并打开炉门降温，取出坯料。
（7）当封头毛坯加热到指定温度时，应尽量缩短毛坯料从出炉到压制时间，一般不应超过3min。封头毛坯应严格按工艺规定加热，不同材料加热规范见表3，表3中没有的材料，压制时另行规定。
6.3 封头的压制
（1）每个封头压制前，必须将封头毛坯上的氧化皮清除干净。冲压前应在模具上涂润滑剂，冷冲压用40%石墨加60%水（机油）拌成的润滑剂，热冲压可涂二硫化钼润滑剂。
（2）压制时，封头毛坯摆放应尽量与模具同心，毛坯与下模中心偏移应小于5mm。有孔封头压制时，应注意将毛坯上的椭圆开孔与模具的长短轴方向摆放一致，压制过程中先将人孔冲头对正毛坯开孔位置顶出，顶到略高于下模平面处（约20mm），然后上模再向下压，人孔冲头也同时落下，将封头压制成型。在压制时冲压力需缓慢地由小加大，不得突然加大或减小。
（3）热冲压封头冷却到600℃以下时方可拖离模具进行吊运，且不得放于风口，在未冷却到室温之前不得两件以上叠放。连续冲压时，冲模温度升高到250℃左右，不应再继续冲压，待采取冷却措施使冲模温度下降后方可继续工作。
（4）有孔封头应尽量采用一次成形，因条件限制不能一次成形时，则冲压人孔时应注意与封头的同心度，并注意保持人孔翻边处壁厚的均匀一致。
封头的质量检验&&&
为了确保封头的质量，必须对成型封头进行认真仔细的检查。封头的质量检验包括封头的表面状况、几何形状和几何尺寸等。
封头表面状况的检验主要是检查封头表面是否有起皱裂纹、刻痕、凹坑、凸起、脱碳过烧等。成形后封头应清除内外表面的氧化皮，表面不允许有裂纹、重皮等缺陷。对微小的表面裂纹和高度达到3mm的个别凸起应进行修整。人孔内扳边弯曲起点大于5mm处的裂口可在不影响质量的前提下，并经过检验部门同意可以进行修磨或补焊，修磨后的钢板厚度应在钢板厚度的允许偏差范围之内。
对于凹陷和疤痕等缺陷的处理方法如下：
（1）热水锅炉和额定蒸汽压力小于9.81MPa的蒸汽锅炉，深度大于0.5mm，但不大于公称壁厚的10%并且不大于3mm的凹陷和疤痕应修磨成圆滑过渡，超过以上规定时应补焊并修磨。
（2）额定蒸汽压力不小于9.81MPa的蒸汽锅炉，凹陷和疤痕如果深度为3~4mm时应修磨成圆滑过渡，超过4mm时应焊补并修磨。成型封头有缺陷时，允许返修，较大缺陷及低合金钢封头缺陷返修按有关工艺进行，缺陷补焊后应进行无损探伤。
D0—封头毛坯直径；
h—各类封头直边长度；
H—封头总高度；
d1—椭圆封头内径；
d2—碟形封头内径；
d—球形封头内径；
δ—风头边缘的机械加工余量，通常为15~40mm；
r—碟形封头的折边区半径；
s—各类封头毛坯厚度；
p—封头椭圆形部分的半周长；
k0—材料拉伸系数，通常可取0.75~0.8；
ke—椭圆系数，通常当标准椭圆封头d1=4b时，ke=1.38；
a—椭圆长半轴；
b—椭圆短半轴；
D—封头制成形后中径。
本文作者：曹洪飚
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　　封头厂家告诉你如何鉴定搪玻璃设备的好坏
　　现在，搪玻璃设备的使用越来越广泛，所以在市场上搪玻璃设备的生产商也是比较多的，大量的搪玻璃设备充斥在互联网上对用户的采购产生了很多的误导作用，这样做是非常危险的，只有通过亲自的考察才能选择出势力比较强的生产厂家。所以告诉你了解鉴定搪玻璃设备的好坏是非常重要的。下面介绍一些鉴别搪玻璃设备质量的知识。
　　目测搪玻璃设备。用干布（不能用湿布）擦去搪玻璃层表面的灰尘，在正常光线下观察，搪玻璃面应光亮，如果瓷面如镜可照清人的脸面则为优品；再仔细观察搪玻璃层表面应无以下缺陷：
　　1、应致密无微小气孔；应无釉瘤、鼓泡、擦不掉的杂质和明显的色泽不均；瓷面无明显的划痕。我国搪玻璃设备，由于搪烧工艺与国外搪烧工艺的差异，只有搪玻璃层表面约0.2mm厚度的搪玻璃层是致密的，以下多有气泡，也就是说这0.2mm的厚度是有效防腐层，强度最高。深的划痕会破坏这层致密层，降低搪玻璃层的强度。因此，应在检验、安装、使用过程中严禁硬质物体进入搪玻璃设备，防止划伤。
　　2、焊缝部位搪玻璃面应无明显的凸起。在这里告诉大家一个专业知识，金属基体凸起部位（也就是外圆弧部位）的搪玻璃层在较高温度下，由于搪玻璃层和金属基体热膨胀系数的差异，会受到拉应力的作用，而搪玻璃层抗拉应力的性能远远小于抗压应力，拉应力易造成搪玻璃层破损。因此，在金属基体上应尽量减少凸起部位的出现，凸起的焊缝应尽量磨平。
　　3、搪玻璃面应没有明显的凹坑。凹坑是修磨金属基体钢板表面的缺陷留下的，凹坑越多，说明所用的钢板的表面质量差，这种钢板不适宜用于搪玻璃设备。
　　4、管口与封头，人孔与封头，高颈法兰与筒体对焊部位的钢板应无明显的厚度差。
　　搪玻璃设备的好坏不仅与企业的生产息息相关，还对制造商的声誉也是有很大关系的，所以在搪玻璃设备生产中，每个环节的生产都严格把关，在出厂前就需要非常的严格的检测。只有这样，企业才能以高质量的产品取得社会的信任。
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