支腿总成装配于压力容器的方法
【专利摘要】本发明提供一种支腿总成装配于压力容器的方法，包括：预压制垫板；将垫板焊接于底封头上的预定位置；整体压制垫板与底封头；制备工装平台；将支腿本体焊接于支腿底板构成支腿，通过将支腿底板可拆卸地安装于上底板，从而将支腿组装于工装平台成支腿总成；切割支腿本体顶端；在垫板上放样出支腿本体顶端的外形轮廓线，并沿在底封头上放样出垫板的外形轮廓线；将支腿本体、支腿底板与工装平台分离，将垫板与底封头分离；在垫板上切割出通孔；沿通孔的径向将垫板分割成至少两个子垫板；将子垫板焊接于底封头；将支腿本体穿过垫板上的通孔而焊接于由通孔暴露出的底封头；使支腿总成装配于压力容器。
【专利说明】支腿总成装配于压力容器的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及压力容器的支承，尤其涉及支腿总成装配于压力容器的方法。
【背景技术】
[0002] 支腿总成在压力容器设计中是非常重要的部分，绝大多数的立式固定容器需要安 装支腿总成。在结构方面有几个相关标准：机械行业标准有JB/T4712. 4-2007《容器支座第 4部分支承式支座》，欧洲标准EN13445-3《非受火压力容器设计》。这些标准规定带垫板的 支承式支腿的装配方法都是将垫板与底封头贴合后再将支腿直接连接于垫板，因而存在垫 板与底封头间隙大、支腿连接强度低的问题。又因在焊接过程中热影响区的分布不均匀及 焊缝收缩形成的焊接变形，导致现有装配方法不能满足设计提出的公差尺寸要求。
【发明内容】
[0003] 本发明在于解决现有技术中存在的支腿连接强度低、垫板与底封头间隙过大、不 能满足设计提出的公差尺寸要求的问题。
[0004] 为解决上述问题，本发明提供一种支腿总成装配于压力容器的方法，包括下述步 骤：（1)预压制四块垫板，以使其具有与该压力容器的一底封头相匹配的弧面；（2)将该四 块垫板点焊接于该底封头上的预定位置；（3)整体压制该四块垫板与该底封头，以尽量减 小该垫板与该底封头在任意方向的间隙；（4)制备一工装平台，该工装平台包括一长方形 框架、连接于该框架四个顶角处上表面的四个上底板和下表面的四个下底板；（5)将四个 支腿本体分别点焊接于四个支腿底板构成四个支腿，通过将该四个支腿底板可拆卸地分别 安装于该四个上底板，从而将该四个支腿组装于该工装平台形成一支腿总成；（6)切割该 四个支腿本体顶端，使其具有与该底封头相匹配的弧面；（7)将切割后的该四个支腿本体 顶端分别抵顶于该四块垫板上，沿该四个支腿本体外周缘在该四块垫板上划线，用以在该 四块垫板上放样出该四个支腿本体顶端的外形轮廓线，并沿该四块垫板外周缘在该底封头 上划线，用以在该底封头上放样出该四块垫板的外形轮廓线；（8)将支腿本体、支腿底板、 该工装平台相互分离，将该四块垫板与该底封头分离；（9)沿步骤（7)中形成在该四块垫板 上的划线切割，用以在该四块垫板上形成与该四个支腿本体顶端相匹配的四个通孔；（10) 分别沿该四个通孔的径向将该四块垫板的每块垫板分割成至少两个子垫板，以释放该四个 通孔的每个通孔边缘处的应力集中；（11)按照步骤（7)中形成在该底封头上放样出的该四 块垫板的外形轮廓线将该至少两个子垫板焊接于在每块垫板的外形轮廓线内，形成四块拼 接垫板；（12)将该四个支腿本体分别穿过该四块拼接垫板上的通孔而焊接于该四块拼接 垫板和底封头上；（13)将四个支腿本体分别焊接于四个支腿底板、将该四个支腿底板分别 安装于该四个上底板，从而将该四个支腿组装于该工装平台，使该支腿总成装配于该压力 容器。
[0005] 在步骤（1)中，采用卷板机将该四块垫板旋压成四个具有直纹面的弧形板，弧形板 的弧面与该底封头的弧面相匹配。
[0006] 在步骤（3)中，使该四块垫板与该底封头在任意方向的间隙不超过3_。
[0007] 在步骤（4)中，在框架内部设置八根呈米字形交叉的加强筋，相邻两根加强筋的夹 角为45度，该八根加强筋共面且其相交于长方形框架的中心，各加强筋分别连接于该长方 形框架每侧边的中点和顶点。
[0008] 在步骤（4)中，该工装平台是通过焊接组装后，再通过热处理以消除内应力。
[0009] 在步骤（8)中，通过磨光机磨掉各支腿本体与各支腿底板间的点焊缝，以分离该四 个支腿本体与该四块支腿底板；通过磨光机磨掉该四块垫板与该底封头间的点焊缝，以分 离该四块垫板与该底封头。
[0010] 在步骤（8 )中，再通过打磨方式去除残余在该四个支腿本体及该底封头的焊渣，以 使该支腿本体及该底封头的表面恢复至初始状态。
[0011] 在步骤（9)中，通过小于0. 05m/s的速度在该四垫板上进行线切割，以降低各通孔 边缘处的加工形变量；在该四个通孔边缘处进一步形成坡口，以增加后期焊接时与焊料的 接触面积，从而增强焊接强度。
[0012] 在步骤（10)中，通过氧乙炔气割的方式沿各通孔的径向将各垫板分割成四块子垫 板。
[0013] 在步骤（11)中，沿各子垫板的外边缘及分割边缘进行点焊接，用以将所有子垫板 焊接于步骤（7)中形成于该底封头上的该四块垫板外形轮廓线处。
[0014] 在步骤（12)中，在焊接过程中，将焊料填充于该底封头、该四块垫板和该四个支腿 本体之间的缝隙后又在外侧形成一焊角，用以将该底封头、该垫板和该支腿本体三者牢固 地焊接成一体。
[0015] 在步骤（12)中，焊接过程中，对角线方向对称焊接，以减少因焊接造成的变形量， 焊接电流为100?140A、电为压11?15V，焊接速度为6?9cm/min，线能量小于等于21kJ/ cm〇
[0016] 在本发明提供支腿总成装配于压力容器的方法中，将支腿直接焊接于底封头，可 增加支腿的连接强度。先预压制垫板，再整体压制垫板与压力容器的底封头，可尽量减小垫 板与底封头的间隙。在垫板上形成通孔的过程中，为确保最小加工变形量，采用更为合理冷 加工成形的线切割工艺。通过沿通孔的径向切割垫板，以释放通孔边缘处的应力集中、减小 通孔边缘处存在外凸的现象，有利于进一步满足装配过程中的公差间隙要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本发明一实施例中将支腿总成装配于压力容器的立体示意图；
[0018] 图2为本发明一实施例中垫板的示意图。
[0019] 图3为本发明另一实施例中垫板的示意图。
[0020] 其中，附图标记说明如下：
[0021] 10垫板 11子垫板
[0022] 12 通孔
[0023] 20底封头
[0024] 30工装平台 31框架
[0025] 32上底板 33下底板
[0026] 34加强筋 35加强板
[0027] 40支腿 41支腿本体
[0028] 42支腿底板
[0029] 50支腿总成
【具体实施方式】
[0030] 本发明提供一种支腿总成装配于压力容器的方法，包括下述步骤。
[0031] (1)预压制垫板10,以使其具有与压力容器的底封头20相匹配的弧面。例如，可 采用卷板机将垫板10旋压成四个具有直纹面的弧形板，弧形板的弧面与底封头20的弧面 相匹配。
[0032] (2)将垫板10焊接于底封头20上的预定位置。例如，通过点焊接垫板10的边缘 而焊接于底封头20。
[0033] (3)整体压制垫板10与底封头20,以尽量减小垫板10与底封头20在任意方向的 间隙。例如使该间隙不超过3mm。
[0034] (4)制备工装平台30,工装平台30包括长方形框架31、焊接于框架31四个顶角处 上表面的四个上底板32和下表面的四个下底板33、焊接于框架内部的八根呈米字形交叉 的加强筋34。相邻两根加强筋34的夹角为45度，八根加强筋34相交于长方形框架31的 中心，加强筋34分别焊接于长方形框架31每侧边的中点和顶点。工装平台30可进一步包 括：设置于加强筋34与框架侧边连接处的加强板35,用以增加加强筋34与框架35之间的 机械强度。每个上底板32设有多个螺孔，螺孔的粗糙度公差小于3. 2mm。在每个下底板33 设有微调螺栓，用以微量调节工装平台30的上底板32的水平度。上底板32的上表面与下 底板33的下表面之间的平行度公差小于0. 2mm。例如，工装平台30是通过间断焊接组装， 再通过热处理以消除内应力。
[0035] (5)将四个支腿本体41分别焊接于四个支腿底板42构成四个支腿40,通过将四 个支腿底板42分别可拆卸地安装于四个上底板32,从而将四个支腿40组装于工装平台30 构成支腿总成50。例如，点焊接支腿本体41的下边缘于带有螺孔的支腿底板42。支腿底 板42的螺孔与工装平台30上底板32的螺孔相对应，通过螺栓将支腿底板42螺接于上底 板32。支腿本体41可为空心圆管，其轴线垂直于支腿底板42的平面，以保证组装后的支腿 本体41垂直于水平面。
[0036] (6)切割支腿本体41顶端，使其具有与底封头20相匹配的弧面。例如，可先在支 腿本体41顶端上划线，以放样出与底封头20匹配的弧面，再以氧乙炔气割的方式沿划线切 割。
[0037] (7)将切割后的支腿本体41顶端抵顶于垫板10上，沿支腿本体41外周缘在垫板 10上划线，用以在垫板10上放样出支腿本体41顶端的外形轮廓线。并沿垫板10外周缘在 底封头20上划线，用以在底封头20上放样出垫板10的外形轮廓线。
[0038] (8)将支腿本体41、支腿底板42与工装平台30分离，将垫板10与底封头20分离。 具体地，通过拆除支腿底板42与上底板32间的螺栓、，以分离支腿40与工装平台30。通 过磨光机磨掉支腿本体41与支腿底板42间的点焊缝，以分离支腿本体41与支腿底板42。 通过磨光机磨掉垫板10与底封头20间的点焊缝，以分离垫板10与底封头20。此外，通过 打磨方式去除残余在支腿本体41及底封头20的焊渣，以使支腿本体41及底封头20的表 面恢复至初始状态。
[0039] (9)沿步骤（7)中形成在垫板10上的划线切割，以在垫板10上形成与支腿本体 41顶端相匹配的通孔12,如图2和3所示。例如，可通过小于0. 2m/s的速度在垫板10上 进行线切割，以降低通孔12边缘处的加工形变量。此外，可在通孔12边缘处进一步形成坡 口，以增加后期焊接时与焊料的接触面积，从而增强焊接强度。
[0040] (10)沿通孔12的径向将垫板10分割成至少两个子垫板，以释放通孔12边缘处 的应力集中。在本实施例中，通过氧乙炔气割的方式沿通孔的径向将垫板分割成四块子垫 板11。为确保后续将子垫板11组装于底封头20时位置准确，可对每个子垫板11的进行编 号。此外，可在分割边缘处进一步形成坡口，例如使用磨光机在分割边缘处打磨出坡口。该 坡口可增加后期焊接时与焊料的接触面积，从而增强焊接强度。
[0041] (11)将子垫板11焊接于底封头20,用以拼接成垫板10。沿子垫板11的外边缘及 分割边缘进行点焊接，用以将所有子垫板11焊接于步骤（7)中形成于底封头20上的垫板 外形轮廓线处。
[0042] (12)将四个支腿本体41分别穿过四个垫板10上的通孔12而焊接于由通孔12暴 露出的底封头20。在焊接过程中，将焊料填充于底封头20、垫板10和支腿本体41之间的 缝隙后又在外侧形成一焊角，用以将底封头20、垫板10和支腿本体41三者牢固地焊接成 一体。焊接过程中，先采用氩弧焊打底，然后在保证全焊透的情况下进行手工电弧焊完成整 个焊接，焊接次序按对角线方向对称焊接，以减少因焊接造成的变形量。焊接电流为1〇〇? 140A、电为压11?15V，焊接速度为6?9cm/min，线能量小于等于21kJ/cm。
[0043] (13)重复步骤（5)，使支腿总成50装配于压力容器。
[0044] 在本发明提供支腿总成装配于压力容器的方法中，将支腿直接焊接于底封头，可 增加支腿的连接强度。先预压制垫板，再整体压制垫板与压力容器的底封头，可尽量减小垫 板与底封头的间隙。在垫板上形成通孔的过程中，为确保最小加工变形量，采用更为合理冷 加工成形的线切割工艺。通过沿通孔的径向切割垫板，以释放通孔边缘处的应力集中、减小 通孔边缘处存在外凸的现象，有利于进一步满足装配过程中的公差间隙要求。
[〇〇45] 综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领 域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的 情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种支腿总成装配于压力容器的方法，包括下述步骤： (1) 预压制四块垫板，以使其具有与该压力容器的一底封头相匹配的弧面； (2) 将该四块垫板点焊接于该底封头上的预定位置； (3) 整体压制该四块垫板与该底封头，以尽量减小该垫板与该底封头在任意方向的间 隙； (4) 制备一工装平台，该工装平台包括一长方形框架、连接于该框架四个顶角处上表面 的四个上底板和下表面的四个下底板； (5) 将四个支腿本体分别点焊接于四个支腿底板构成四个支腿，通过将该四个支腿底 板可拆卸地分别安装于该四个上底板，从而将该四个支腿组装于该工装平台形成一支腿总 成； (6) 切割该四个支腿本体顶端，使其具有与该底封头相匹配的弧面； (7) 将切割后的该四个支腿本体顶端分别抵顶于该四块垫板上，沿该四个支腿本体外 周缘在该四块垫板上划线，用以在该四块垫板上放样出该四个支腿本体顶端的外形轮廓 线，并沿该四块垫板外周缘在该底封头上划线，用以在该底封头上放样出该四块垫板的外 形轮廓线； (8) 将支腿本体、支腿底板、该工装平台相互分离，将该四块垫板与该底封头分离； (9) 沿步骤（7)中形成在该四块垫板上的划线切割，用以在该四块垫板上形成与该四个 支腿本体顶端相匹配的四个通孔； (10) 分别沿该四个通孔的径向将该四块垫板的每块垫板分割成至少两个子垫板，以释 放该四个通孔的每个通孔边缘处的应力集中； (11) 按照步骤（7)中形成在该底封头上放样出的该四块垫板的外形轮廓线将该至少两 个子垫板焊接于在每块垫板的外形轮廓线内，形成四块拼接垫板； (12) 将该四个支腿本体分别穿过该四块拼接垫板上的通孔而焊接于该四块拼接垫板 和底封头上； (13) 将四个支腿本体分别焊接于四个支腿底板、将该四个支腿底板分别安装于该四个 上底板，从而将该四个支腿组装于该工装平台，使该支腿总成装配于该压力容器。
2. 如权利要求1所述的支腿总成装配于压力容器的方法，其中，在步骤（1)中，采用卷 板机将该四块垫板旋压成四个具有直纹面的弧形板，弧形板的弧面与该底封头的弧面相匹 配。
3. 如权利要求1所述的支腿总成装配于压力容器的方法，其中，在步骤（3)中，使该四 块垫板与该底封头在任意方向的间隙不超过3mm。
4. 如权利要求1所述的支腿总成装配于压力容器的方法，其中，在步骤（4)中，在框架 内部设置八根呈米字形交叉的加强筋，相邻两根加强筋的夹角为45度，该八根加强筋共面 且其相交于长方形框架的中心，各加强筋分别连接于该长方形框架每侧边的中点和顶点。
5. 如权利要求1所述的支腿总成装配于压力容器的方法，其中，在步骤（4)中，该工装 平台是通过焊接组装后，再通过热处理以消除内应力。
6. 如权利要求1所述的支腿总成装配于压力容器的方法，其中，在步骤（8)中，通过 磨光机磨掉各支腿本体与各支腿底板间的点焊缝，以分离该四个支腿本体与该四块支腿底 板；通过磨光机磨掉该四块垫板与该底封头间的点焊缝，以分离该四块垫板与该底封头。
7. 如权利要求6所述的支腿总成装配于压力容器的方法，其中，在步骤（8)中，再通过 打磨方式去除残余在该四个支腿本体及该底封头的焊渣，以使该支腿本体及该底封头的表 面恢复至初始状态。
8. 如权利要求1所述的支腿总成装配于压力容器的方法，其中，在步骤（9)中，通过小 于0. 05m/s的速度在该四垫板上进行线切割，以降低各通孔边缘处的加工形变量；在该四 个通孔边缘处进一步形成坡口，以增加后期焊接时与焊料的接触面积，从而增强焊接强度。
9. 如权利要求1所述的支腿总成装配于压力容器的方法，其中，在步骤（10)中，通过氧 乙炔气割的方式沿各通孔的径向将各垫板分割成四块子垫板。
10. 如权利要求1所述的支腿总成装配于压力容器的方法，其中，在步骤（11)中，沿各 子垫板的外边缘及分割边缘进行点焊接，用以将所有子垫板焊接于步骤（7)中形成于该底 封头上的该四块垫板外形轮廓线处。
11. 如权利要求1所述的支腿总成装配于压力容器的方法，其中，在步骤（12)中，在焊 接过程中，将焊料填充于该底封头、该四块垫板和该四个支腿本体之间的缝隙后又在外侧 形成一焊角，用以将该底封头、该垫板和该支腿本体三者牢固地焊接成一体。
12. 如权利要求1所述的支腿总成装配于压力容器的方法，其中，在步骤（12)中，焊接 过程中，先采用氩弧焊打底，然后在保证全焊透的情况下进行手工电弧焊完成整个焊接，焊 接次序按对角线方向对称焊接，以减少因焊接造成的变形量，焊接电流为1〇〇?140A、电为 压11?15V，焊接速度为6?9cm/min，线能量小于等于21kJ/cm。
【文档编号】B23P17/00GK104108015SQ201310139570
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2013年4月22日
【发明者】赵春云, 钱红华, 刘根仓, 胡韶琴, 邱国洪 申请人:张家港中集圣达因低温装备有限公司, 中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司