甲醇合成塔平盖密封面加工工艺技术

甲醇合成塔平盖密封面加工工艺技术

蔡超关庆鹤刘太平

（哈尔滨锅炉厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150046）

摘要：针对甲醇合成塔平盖密封面，文章阐述其结构形式特点、刀具设计、工艺流程及制造工艺等，为加工同类产品提供一些有益经验。

关键词：甲醇合成塔；密封面；刀具设计；制造工艺

引言

我公司承制的某工程甲醇合成塔是高压承压设备，耐压试验卧式压力为15.3MPa，设计院为保证其密封效果及承压能力，采用双锥密封结构，双锥密封属于有径向自紧作用的半自紧式密封结构。甲醇合成塔平盖密封面是堆焊耐腐蚀层E309L不锈钢后机加而成，此平盖密封面存在加工空间局限性，加工耐腐蚀层不锈钢困难和粗糙度要求Ra1.6μm难度。本文将根据我公司设备现状为该类零部件的制造提供解决途经，详细阐述了平盖密封面结构特点、刀具设计、工艺流程及其加工方法。

1.结构特点

甲醇合成塔平盖内外径Φ540mm/Φ2300mm，高度473mm，密封面直径约Φ1900mm，见图1所示；底部凹槽宽度27.5mm，两侧有R5mm圆角，其表面粗糙度要求Ra3.2μm，密封面与轴向的角度为30°，其表面粗糙度要求Ra1.6μm等参数，见图2所示。

图1平盖示意图图2密封面详图I

2.难点分析

（1）平盖密封面是堆焊耐腐蚀层E309L不锈钢，此类不锈钢是在钢中加入较多的Cr、Ni、Mo等元素使其具有良好耐腐蚀性，但不锈钢材料属于难加工材料，由于其热强度高、导热系数低，不锈钢的切削加工具有切削力大、切削温度高、刀具易磨损、材料加工硬化严重、易形成积屑瘤等特点，粘附磨损、扩散磨损和氧化磨损程度就比加工一般的碳钢和低合金钢时要大很多，因此普通车刀难以保证平盖密封面设计尺寸和Ra3.2μm、Ra1.6μm粗糙度要求。

（2）由图2可知，平盖密封面结构中有侧面凹槽和底部凹槽，存在车加工空间局限性，且密封面粗糙度要求Ra1.6μm的难度。

3.工艺流程

3.1整体工艺流程

根据平盖密封面尺寸结构及现有加工设备情况，制定工艺流程如下：

（1）车加工待堆焊密封面；

（2）堆焊耐腐蚀层E309L不锈钢，留3mm机加余量；

（3）钻8-R5mm半圆槽孔；

（4）车加工平盖密封面。

在整体工艺流程中，堆焊工艺及钻孔工艺比较成熟，难点主要体现在车加工形状较为复杂的密封面。

3.2平盖密封面加工工艺流程

对于形状较为复杂的密封结构，采用设计专用非标刀具的方法，针对不同位置，分别进行粗加工、半精加工和精加工，并制定相应工艺流程，具体工艺流程图见图3和图4。

图3堆焊前密封面加工流程图图4堆焊后密封面加工流程图

4.车加工刀具设计

4.1堆焊前密封面加工刀具设计

堆焊前密封面材质为14Cr1MoR低合金钢，通过分析其尺寸结构特点，尽管设计尺寸受普通车刀加工空间限制，但可利用切刀“门形”的特点对密封面进行粗加工去除大部分余量，然后半精加工至堆焊前设计尺寸。

4.2堆焊后密封面加工刀具设计

结合刀具材料的基本要求，粗、精加工过程，以及堆焊后密封面结构特点，制定如下几种专用非标刀具；

选用带涂层的硬质合金切刀进行粗加工去除大部分余量；选用强度较好的、带涂层的硬质合金R5mm圆角成型刀加工侧面及底部凹槽；选用带涂层的硬质合金尖角成型刀加工密封面。

5.实际加工过程

5.1堆焊前密封面加工过程

由于毛坯工件余量较大，选用切刀进行粗加工，其特点是大吃刀面积、小深度切削，在保证切削效率的前提下，控制表面粗糙度相对均匀，残余高度较低。待剩余1mm余量时，提高转速，降低进给速度，用切刀半精加工到设计尺寸，并保证密封面Ra12.5μm和Ra6.3μm粗糙度要求。

5.2堆焊后密封面加工过程

第一步：待堆焊完耐腐蚀层E309L不锈钢，含3mm加工余量，将毛坯工件放在回转工作台上，用卡爪4×90°固定，以工件外圆和上端面为基准，并借助内径百分表找正。

第二步：用切刀粗加工去除大部分余量，留0.8mm加工余量。

第三步：用圆角成型车刀半精加工带凹槽的侧面和底部凹槽，包括凹槽R5mm圆角，留0.5mm精加工余量，然后提高转速，降低进给速度，精加工凹槽到设计尺寸，并保证加工面粗糙度Ra3.2μm要求；

第四步：用尖角成型刀半精加工密封面，留0.2mm精加工余量，然后提高转速，降低进给速度，精加工密封面到设计尺寸，并保证Ra1.6μm粗糙度要求，

6.结束语

本文根据甲醇合成塔平盖密封面结构特点，结合专用非标刀具设计，详细制定了车加工工艺，使得产品完全满足设计质量要求，不仅为加工同类产品提供了一些有益经验，同时为加工类似复杂产品提供了参考借鉴和技术保障。

参考文献：

[1]毕泗庆、熊计，等.车、铣不锈钢的硬质合金涂层刀具研究[J].工具技术，2006，40（12）；

[2]山特维克（中国）有限公司.不锈钢切削加工的理想选择[J].工具技术，1998，32（5）；

作者简介：

蔡超（1988-）男，主要从事电站锅炉及压力容器的工艺开发和研究工作。