2.7　裝配

2.7.1　筒節(jié)縱縫裝配

筒節(jié)的制造過程中，至少有一條縱縫是在卷成形后組焊的，由于縱縫的組裝沒有積累誤差，組裝質(zhì)量較易控制，但對于壁厚為20～45mm、直徑為1000～6000mm的筒節(jié)，若彎卷過程控制不好，就會產(chǎn)生如圖2-57所示的偏差，從而給組裝帶來麻煩。手工裝配時，可以采用表2-18所列的專用工具來糾正這些偏差。

筒節(jié)的板料預彎質(zhì)量不佳還會造成縱縫棱角度超差（圖2-58），這時靠組裝過程來控制是無能為力的，而只能在筒節(jié)縱縫焊后校圓工序中予以修正。

由于電渣焊工藝的特點，而要求筒節(jié)卷制時板頭兩端需留直邊各不小于100～150mm?？v縫的錯邊也應控制在3mm以內(nèi)。電渣焊縱縫的組裝程序是：a.測筒節(jié)外周長，以確定焊口間隙處是否需撐大；b.二次號線，劃出縱縫焊口切割線；c.裝焊縱縫引弧板，引出板及Π形鐵；d.按焊口間隙線切割（圖2-59）。

1—引出板；2—Π鐵；3—引弧板；4—工件

近年來，國外設計制造了一些機械化縱縫組裝裝置。英國一家公司設計的組裝設備是利用液壓原理進行工作的，組裝時，將筒節(jié)縱縫向下放在裝置上，利用液壓驅(qū)動，使裝置在三個方向上運動，以糾正卷板產(chǎn)生的偏差。筒節(jié)縱縫組裝好后，可直接在該裝置上進行縱縫焊接（現(xiàn)在國內(nèi)也有此設備），也可在縱縫定位焊后把筒節(jié)取下來。前蘇聯(lián)全蘇化工機械制造設計工藝研究院設計的筒節(jié)縱縫組裝設備，也是利用液壓原理并借助液壓夾鉗、液缸和鏈條等機械傳動裝置來消除各種卷板偏差的。

國外還有一種懸掛在梁上的筒節(jié)縱縫組裝設備，梁上左右掛著兩個夾鉗，夾鉗插入筒節(jié)的兩端，利用夾鉗內(nèi)各液壓缸消除筒節(jié)的圓度誤差、徑向錯邊和端面錯口。

2.7.2　殼體環(huán)縫的組裝

環(huán)焊縫的組裝比縱焊縫困難。一方面由于制造誤差，每個筒節(jié)和封頭的圓周長度往往不同，即直徑大小有偏差；另一方面，筒節(jié)和封頭往往有一定的圓度誤差。此外組裝時還必須控制環(huán)縫的間隙，以滿足容器最終的總體尺寸要求。由于環(huán)縫組裝的這種復雜性和需要大的工作量，因此，對機械化組裝設備的需求是很迫切的。圖2-60是國內(nèi)目前常用的筒節(jié)環(huán)焊縫組裝設備。小車式滾輪座可以上下、前后活動，可調(diào)節(jié)到合適的位置，以便與置于固定滾輪座上的筒節(jié)組對。然后用幾塊長條預焊搭板焊上，搭板數(shù)量應盡量少。組對中，可用螺栓撐圓器、間隙調(diào)節(jié)器、筒式萬能夾具和單缸油壓頂圓器等輔助工具和有關量具來矯正、對中、對齊（圖2-61、圖2-62）。

1—滾輪座；2—輔助組對工具；3—小車式滾輪座

國內(nèi)曾制造一臺液壓外撐式筒體環(huán)焊縫組裝裝置。此裝置適用于直徑為1000～3200mm、壁厚為60mm以下的容器組裝。該裝置采用外撐式多油路（10個油缸）結構。每缸承受壓力為21t，行程為470mm。液壓系統(tǒng)由21.0MPa（210kgf/cm2）油泵供給，電動機為30kW，無級變速。設備結構簡單，操作方便，使組裝容器的勞動條件大大改善。

圖2-63是一種典型的封頭環(huán)焊縫組裝裝置。用真空吸持器3將封頭5背面吸在旋轉(zhuǎn)圓環(huán)2上，該環(huán)可在可擺動框架上移動。當封頭調(diào)整至預定位置后，即依靠支架4用液壓裝置將框架旋轉(zhuǎn)至垂直位置。組裝時，封頭可按自身的中心軸線旋轉(zhuǎn)至所要求的位置，然后與筒節(jié)定位焊。

1—框架；2—旋轉(zhuǎn)圓環(huán)；3—真空吸持器；4—支架；5—封頭

2.7.3　人孔、接管、支座等零部件與殼體的組裝

2.7.3.1　筒體劃線

在筒體總裝、焊接、無損檢測等工序完成后，做總體尺寸檢驗，并找出筒體兩端的四條中心線（按筒節(jié)下料展開的樣沖標記），并核查是否等分，然后檢查筒體兩端心線是否扭曲。檢查步驟如下。

①將筒體放在滾輪架上，轉(zhuǎn)動筒體，用吊垂線方法，使一端口的A心在最高位置（圖2-64）。

②在另一端的A心上吊線，與端口交點C'，測得C心的偏移值b。這說明由于環(huán)縫組裝后心線發(fā)生扭曲。

③將心線偏移端的A心右移b/2距離至A1心上，重新吊線，使A1C1兩點與垂線重合，并重新找出B1D1心線，核查等分的正確性。

④按糾正后的心線位置重新彈好粉線，并做好標記。此時筒體心線的扭曲已糾正，按圖樣上各管口位置劃出所有接管開孔位置線、切割線、檢查線，同時劃出支座安裝位置線，做好標記。

對于長大塔器，尤其是分段發(fā)運的塔器，每個分段的四條中心軸線、開孔位置線、塔盤支承圈的裝配位置都要分別精確劃出。目前，國內(nèi)的工廠已有采用光學方法進行筒體劃線（圖2-65），包括筒體內(nèi)壁的四條心線、塔盤及其他內(nèi)件的標高位置線、塔壁所有開孔的位置線、支座安裝位置線等，均可采用激光準直儀配上光學劃線器迅速而準確地進行劃線。對于分段發(fā)運的塔器，如能在廠內(nèi)對筒體進行大段預裝后整體劃線，其劃線效率更高，效果更佳。這類劃線工藝最好在可調(diào)心的輥輪架上進行。但是，此類劃線的裝備投資較大，輔助時間較長。另一種比較簡易可行的方法是，將第一層塔盤的所在筒節(jié)立于平臺上，用角尺找好垂直度，再用劃針盤劃出第一層塔盤支承圈的平面位置線。此后，筒體上所有焊接零部件的標高位置均可按此平面為基準。所有各層塔盤支承圈的位置線，可采用經(jīng)計量的盤尺一次量出。拉盤尺需用彈簧測力器，以減少測量誤差。此方法的積累誤差不超過1mm。

1—立架；2—前測標；3—鋼絲；4—矯圓環(huán)；5—光學劃線器；6—托輥；7—后測標

人孔等大管口及殼壁上的斜插管口，還應按相貫線展開后制作開孔切割樣板。人孔等開孔如采用自動開孔切割裝置進行切割，則可不必制作開孔樣板。

2.7.3.2　按開孔切割位置線進行切割

坡口經(jīng)打磨清理后用焊口檢測器檢測所有管孔坡口尺寸的正確性，如有不符則必須進行認真修正。

2.7.3.3　人孔的裝配

（1）人孔接管與法蘭的裝配

人孔法蘭有兩種類型，一為平焊法蘭，此時只需控制接管與法蘭的垂直度偏差不大于1/100且不大于3mm即可。如為鍛制對焊法蘭，則應控制對接環(huán)縫間隙均勻。需要特別強調(diào)的是嚴禁將法蘭密封面直接與地面或裝配平臺接觸，以避免弄傷密封面。國外通常的做法是法蘭與接管的裝配、焊接都在小型變位器上進行。法蘭不會被電弧擊傷，焊接過程在最佳位置下完成的，質(zhì)量容易保證。

（2）人孔盲板、軸耳的組裝。

人孔盲板、軸與軸耳必須在人孔法蘭上先行預組裝。組裝過程如下：

①先按人孔盲板外圓放樣，劃出軸耳切割位置線，也可以按放樣制作切割樣板，按樣板進行劃線；

②切割軸耳，同時割出焊接坡口；

③在人孔法蘭上放好墊片，再蓋上盲板，然后再組裝軸耳、銷軸，手把等零件。銷軸之軸線應盡量與長圓孔軸耳中心重合。焊好軸耳后再卸下盲板，以便進行人孔與殼體的裝配。

（3）在殼體上組裝人孔

首先要按人孔接管伸出高度及補強圈厚度在人孔接管的四條心線上點焊定位筋板，再與筒體上的開孔進行預組裝。必要時用氣割修正坡口處孔徑，使接管順利裝入且裝配環(huán)隙適當均勻。

人孔與殼體的角焊縫由于有補強圈而使得無損檢測難以實施，該角焊縫的質(zhì)量主要取決于坡口的清潔度及尺寸精度。而低劣的焊縫質(zhì)量又會造成泄漏，甚至安全隱患。因此，對人孔的裝配全過程，包括劃線、氣割、修磨、組裝、焊接、檢查等各環(huán)節(jié)必須認真做好記錄，明確質(zhì)量責任。

人孔組裝后在焊接前，對于薄壁容器尤其是塔器，內(nèi)部預先采取支撐加固，以防焊后下塌。

人孔接管的內(nèi)伸余量可按圖樣要求待內(nèi)角縫焊好后割去。也可用樣板劃線預先將接管內(nèi)伸余量割去。

分段發(fā)運的長大容器，當人孔靠近分段處500mm范圍以內(nèi)時，可只將人孔裝配點焊，不必焊好，以利現(xiàn)場環(huán)縫的組裝。

2.7.3.4　接管的裝配

接管法蘭與殼體組裝前應做好如下工作：

①接管與法蘭的裝配焊接，應控制法蘭平面相對接管軸線垂直度偏差不大于1/100且不大于3mm。裝配點焊時應防止法蘭密封面碰傷，最好在焊接變位器上進行。

②按法蘭螺栓孔中要求，劃出接管中心線及伸出高度位置線，并點焊定位板。接管伸出高度誤差不大于±5mm；

③預裝接管，并對殼體所開管孔坡口進行氣割修正并打磨，使之坡口完全符合技術要求，環(huán)隙均勻。

國內(nèi)有些工廠采用專用工裝，可快速、簡便、準確地安裝各種規(guī)格的接管法蘭。

2.7.3.5　支座的裝配

壓力容器的安放或安裝都要通過各種支座再與基礎平面接觸。支座作為部件，其本身的制造質(zhì)量，及其與容器殼壁的裝配、焊接質(zhì)量的好壞，將直接影響到壓力容器運行的平穩(wěn)與操作的安全性。此外，支座與容器殼壁的裝配通常都處在該容器的總裝階段，因而將直接影響到容器的管口方位、標高、軸線傾斜度等質(zhì)量要素。因此，支座的制作與裝配全過程必須予以足夠重視。

按現(xiàn)行的行業(yè)標準，規(guī)定有四種類型的支座：鞍式支座、腿式支座、支承式支座及耳式支座（圖2-66～圖2-69）。

各類支座有其不同的適用場合、制造與裝配質(zhì)量要求。安裝過程及方法也各不相同。但有些要求卻是共同的：a.支座底板應保持在同一平面內(nèi)；b.底板螺栓孔距離的誤差應予嚴格控制；c.支座底平面不允許翹曲、傾斜。

現(xiàn)就部分支座的制造與裝配過程要點做一簡單介紹。

（1）鞍式支座

在零部件裝配焊接時可將兩件成對稱狀點焊在一起，以減少焊接變形。拆開后檢查底板的平面度及立板的氣割口弧形，如有問題應進行火焰矯正。鞍式支座的安裝過程如下：

①在筒體底部的心線上找出支座安裝位置線，并以筒體兩端環(huán)縫檢查線為基準劃出弧形墊板裝配位置線。

②配墊板，用螺旋或鍥鐵壓緊，使墊板與筒壁貼緊，其間隙不大于2mm，進行點焊。

③在墊板上劃出支座立板位置線。

④試裝固定鞍座，當裝配間隙過大或不均時用氣割進行修正，使之間隙不大于2mm，進行點焊。

⑤旋轉(zhuǎn)筒體，用水平儀檢測固定鞍座底板，使其保持水平位置。

⑥按相同步驟裝焊滑動鞍座。在氣割修正時使2個鞍座等高。當裝配間隙合適、底板已找水平，螺栓孔間距滿足要求后即可點焊固定。

⑦再對2個鞍座的安裝尺寸做一總體檢測，合格后再進行焊接。

（2）腿式支座

有角鋼支腿、管子支腿2種，還有3腿、4腿之分。先將支腿上部割出缺口，并修正底部平面，使其與支腿垂直。

角鋼支腿安裝過程如下：

①將容器兩封頭環(huán)縫檢查線按支腿位置等分，并彈出粉線，做出標記。在一鋼質(zhì)平板上劃出2個同心圓，直徑分別為Db及筒體外徑，并將圓周進行3等分或4等分；

②在平板上按底板螺栓孔位置點焊底板，再按相對位置點焊支腿。支腿應與平板保持垂直，其內(nèi)徑應與筒體外徑一致。然后在支腿底端及中部點焊拉筋以固定各支腿相對位置。

③組裝支腿，如下封頭外徑偏大時，對支腿及封頭做少許修磨，使之支腿順利裝在筒體上，支腿缺口應對準環(huán)縫，再以筒體下端口檢查線為基準控制3支腿的H尺寸一致后點焊牢固（圖2-67）。

④在筒壁的各等分心線上分別彈粉線，以檢測支腿與筒體軸線的平行度，使其偏差不大于H/500并不大于2mm。同時再復核底板螺孔相對位置尺寸，當合格后再進行焊接。底部拉筋可不予卸除，設備發(fā)運時權當加固支撐。

（3）支承式支座

由于封頭、墊板的成形誤差及筋板或鋼管與墊板連接的相貫線展開、下料的誤差，使得支承式支座的安裝質(zhì)量難以把握。尤其是當支座數(shù)量大于3個時其安裝難度更大。當工廠的裝備條件許可時，建議采取如下措施。

①支座筋板應進行光電切割、數(shù)控切割或靠模切割制備。此時，支座部件的裝配尺寸精度應從嚴控制。

②支座按螺栓孔中心線要求，預先點焊于一環(huán)形底板上，再上立車找正，按樣板所劃出的相貫線進行加工，此法可比較準確地控制裝配間隙，從而使支座安裝質(zhì)量也易保證。

大多數(shù)工廠對筋板進行放樣后手工切割，此時，在相貫線部位應留出余量，以便組裝時再進行切割修正。其安裝步驟如下：

a.下封頭環(huán)縫坡口制備后置于平臺上，用角尺從封頭直邊處對稱找出封頭中心部位的4～8點，再從中定出封頭中心點。

b.參照下封頭開孔及拼縫的相應位置劃出四條心線，并核對直邊部位環(huán)向等分值。對照此心線，按支座分布位置劃出支座安裝心線及墊板位置線。

c.裝配點焊墊板，使其與封頭表面貼緊，其間隙不得大于1mm，必要時予以火焰修矯。

d.按照支座底板的螺栓孔周徑Db，將支座組裝點焊于一環(huán)形平板上，核對各相關尺寸。也可直接在平臺上按劃線位置組裝，再用角鋼拉筋點焊固定各支座的相對位置。

e.將支座安放于倒扣在平臺上的底封頭上，使各支座安裝高度（圖2-68）保持一致，根據(jù)筋板相關間隙進行切割修正。切割修正量的大小取決于前面提到的各支座零部件制造的積累誤差大小。支座施焊前，應再次核對各安裝尺寸。為防止焊接變形，應點焊拉筋固定，待設備發(fā)運前，予以割除。

2.7.4　定位焊要求

在壓力容器制造過程中，為控制所組裝的零部件的幾何形狀與相關尺寸，通常采用手工（或半自動）定位焊來固定。定位焊可以在焊道外的母材上進行，如需對組裝焊縫的錯邊進行調(diào)正定位或防變形而點焊的拉筋板、定位板等。也可以直接在焊縫坡口內(nèi)定位焊。由于定位焊經(jīng)常伴隨著多種焊接缺陷，所以當需要在承壓焊縫的坡口內(nèi)實施定位焊固定，應考慮在焊縫清根時可否將此定位焊徹底清除干凈，否則對此類的定位焊應嚴加控制。對于高強鋼材質(zhì)，應避免在焊道內(nèi)實施定位焊。