浅谈应用复合钢板的压力容器制造工艺及相关要求

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摘 要：应用复合钢板的压力容器制造工艺有众多要求，制造具有一定特殊性，为更好的提升其制造工艺，本文对复合钢板的压力容器的制造相关工艺进行了分析研究。

关键词：复合钢板 压力容器 制造工艺 工艺要求

压力容器是工业生产中较长使用到的一种工业设备，目前压力容器的制造经常选择复合钢板为主要材料，这主要是由于复合钢板以某种钢作为基层，以另一种钢或有色金属为复层，能够满足压力容器使用中经常需要面对重大危险环境的秀，在确保其能够承受工作压力的情况下避免腐蚀作用较强物质带来的负面影响，确保石油化工等产业生产工作顺利进行。在使用负荷钢板制造压力容器过程中伴随着不少问题，加强研究解决这些问题对于更好的提升其制造工艺具有积极作用。复合钢板压力容器的生产流程为：下料—>成型—>焊接—>无损检测—>组对、焊接—>无损检测—>热处理—>耐压实验[1]，下面我们对这些流程工艺和制造要求进行分析。

压力容器的设计要以标准体系为依据，进行设计计算，在制造、检验、验收环节加强监管，从而降低问题发生率。以通常设计时使用的标准体系GB150、NB/T47003.1为例，其主要是一种出于经济考虑而诞生的设计标准，过程中较为关键的是确定设计载荷、选用设计公式、曲线或图表，取材料安全应力，最终得出容器基本厚度，然后根据相关构造细则与制造标准进行设计、制造[2]。

准备阶段，复合钢板基层与复层的材料要根据应用需求进行合理选择。压力容器使用材料则要根据具体用途综合考虑各方面性能因素，诸如温度、压力、介质腐蚀性、介质对材料的脆化作用及其是否易燃、易爆、有毒等，从而根据需求设计经济合理的方案，在确保其机械性能、耐腐蚀性能、物理性能等满足使用要求的前提下，保证经济效益。以复合钢板的选材为例，其必须保证符合国家相关质量标准，板面平整，无外观缺陷，尤其是基层与复层之间，结合面积至少要超过95%以上，抗拉强度和延伸率满足应用标准，在探伤试验中不出现有害的分层现象[3]。压力容器的选材至少要满足四项基本原则，压力材料在强度、可塑性、韧性和稳定性上必须满足设计需求；良好的冷热加工性能和焊接性能是进行技术处理的保障；由于经常需要涉及到腐蚀材料，所以优越的抗腐蚀性也不可或缺；高温状态下拥有优越的热稳定性，低下状态下韧性则必须过关。通常，我们较常使用的压力容器种类有不锈钢、碳钢、哈氏合金、低合金钢等，常使用的复合钢板材料为16MnR+0Gr18Ni9。

准备阶段材料选材结束之后，要进行下料、拼接，下料的工具最常使用的几种工具以气割、等离子切割、剪扳机、锯管机、滚板机为主，对于规格不同的复层材料要做好拼接。压力容器对椭圆度的要求，其中内压容器为椭圆度≤1%D且≤25㎜；换热器DN≤1200㎜，椭圆度≤0.5%DN且≤5㎜；多层包扎内筒椭圆度≤0.5%D且≤6㎜。对直线度的要求其中一般容器L≤30000㎜，塔器L≤15000㎜，换热器L≤6000㎜。复合钢板的拼接要注意焊透磨平，确保渗漏无损，板面平整。排版时注意选择顺时针方向展开，标出具体接管孔位置和孔径。焊接工作要确保焊接环境以及焊前准备充足，选择相对湿度≤60%的干燥区域进行焊接，准备相关防护措施，不选择在风速较大的情况下进行手工焊和气体保护焊。在环境和准备工作完成之后，评定压力容器所需要的焊接工艺，目前多以JB4708为标准，确保A、B类焊接焊缝的余高不超过GB150的有关规定。

焊缝部位可能存在夹渣、气孔、未焊透、未熔合、裂纹等缺陷，焊接加热过程中，对焊缝两侧的热影响产生许多不利因素，如焊接热影响区被淬硬，塑性下降、焊接内应力的产生等，都会使焊缝金属或母材的机械性能降低。对于焊缝表面有问题的工作进行返修，但是同一部位返修不超过两次，如超过要做好记录。对于在焊后需要进行热处理的容器要在处理前进行返修，如果热处理后需要返修，则在返修后再次进行热处理。

探伤是压力容器制造过程中非常重要的一环，是在确保其结构不被破坏的情况下对于物理性质、虎穴性质、内部结构以及机械性能进行全面检测以保证其功能和质量的重要检验措施，目前多使用超声波UT、磁粉MT、渗透PT等方式，这对于降低生产成本，提升质量，改进工艺具有积极作用，一般习惯以无损检测与破坏性试验相结合。超声波利用声波传播反射的回波情况来判断容器具体缺陷情况；磁粉探伤利用铁磁性材料检测缺陷位置和表面长度；渗透探伤利用渗透液的清洗、回渗情况检测缺陷情况[4]。

探伤之后是压力容器的热处理，分为正火、调质处理、固溶处理、焊后热处理四个环节。正火是将零件放入加热炉中加热，以消除冷作硬化，便于切割加工。淬火和高温回火的调质处理能够显著提升零件的综合机械性能。固溶处理主要是针对奥氏体不锈钢，通过将碳化物固定在奥氏体中达到提升其强度、高塑性和耐蚀性的目的。焊后热处理是为了消除应力，改善焊接接头及热影响区的组织和性能，防止产生焊接裂纹。

最后是压力试验和气密性试验，确保压力容器能够生产应用需求，全面检测产品的整体强度和致密性。压力试验包括液压试验和气压试验，通过短时超压环节局部区域峰值压力，降低或消除残余应力，使其分布趋于均匀。气密性试验是为了检测器致密性，确保其不存在危险泄漏，尤其是压力容器上的可拆的连接部位和焊接接头。

复合钢板的压力容器制造目前还存在不少问题，制造工艺还需进一步加强研究以便获得提升，促进复合钢板压力容器制造业的良好发展。

参考文献

[1]魏得胜.压力容器制造质量控制探究[J].中国石油和化工标准与质量，2011（08）.

[2]陈慧媛.压力容器发生膨胀气体爆炸破坏机制研究[J].青海大学学报（自然科学版），2011（04）.

[3]李跃辉.压力容器对接焊缝超声波探伤的研究[J].现代制造技术与装备，2011（03）.

[4]杜俊香.压力容器的监督检验问题探讨[J].科技创新导报，2011（18）.

作者简介：李吉廷 男 1973-4-18 辽宁省抚顺市 助理工程师 大学本科，研究方向：石化企业压力容器的制造、安装方面。