谈压力容器的制造

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摘要：可用于制造压力容器的材料有很多种，根据压力容器的使用环境和具体功能而确定所选取的材料。本文通过对压力容器制造的准备、下料。排版和焊接等几个方面进行了探讨，对制造工艺和制造过程中的相关要求做了简单的论述。

关键词：压力容器；制造；准备；下科，排版；焊接

1、前言

复合钢板因其良好的适用性和经济性而在石油、化工、航海、医疗、食品行业中被广泛应用，但其制造具有特殊性。压力容器常用的复合钢板是以某种钢作为基层，以另一种钢或有色金属作为复层，通过热轧或爆炸成型工艺等方法复合而成的双金属板。由于压力容器用复合钢板一般是在石油化工等具有重大危险的环境中使用，既承受压力，工作介质几乎又都是具有强烈腐蚀作用的物质；因而压力容器用复合钢板的制造工艺较为严格。

2、复合前准备

2.1复合钢板的准备

选用复合钢板应符合以下条件。

2.1.1被选用的复合钢板应具有符合国家现行标准的质量证明书，并确保板面平整。

2.1.2复合钢板不得有使用上的有害外观缺陷。基层与复层的结合面积应占总面积的95％以上，局部未结合面积不得超过50cm2。对加工时有较大应力(如冲压封头)或使用时有较大负荷(如管板)的复合钢板要求更严。基层与复层表面的浅平缺陷，如果不可磨掉，则复层表面的全部缺陷面积总和不得超过复合面积的20％。

2.1.3对复合钢板的机械性能，其抗拉强度和作延伸率原则上应等于或大于母材(基层材料)值；抗弯试验标准应与总厚度相等的母材相同，抗剪强度对任何总厚度

2.1.4复合钢板在进厂时均应进行超声波探伤试验，不得有使用上有害的分层现象。对复合板的修补以及标记与标记移值等与一般钢材压力容器的原材料控制相同。

2.2下料、拼接

2.2压力容器复合钢板在制造前，厂家应按照要求将16MnR与OCr18N19板材下好料。由于2种板材规格不同，尤其是复层材料不锈钢板壁厚较薄，板长和板宽都较小，故需要拼接。

2.2.1按容器尺寸确定封头和简体实际需要的板材长度L和宽度B。

2.2.2L+100mm和B+100mm为基层板材的最小下料长度及宽度，下料时最好将宽度圆整合到与B+100mm最相近的标准宽度。

2.2.3为满足复合工艺的要求，复层的长度和宽度应比实际所下基层的长度和宽度大50mm，即每边大25mm。

2.2.4按照实际所需复层板材的长度和宽度以及现有复层板材的规格进行拼接，拼接焊缝应焊透磨平，并作渗透无损检测，应无裂纹及其他超标缺陷，基层板与复层板应平整。

3，简体下料

3.1复合钢板的筒体与封头对接焊接，二者直径应一致。

3.2板材在卷圆过程中受到弯曲作用，其中应力为0的那一层称为中性层，中性层周长不变。按封头的中性层周长来确定简体展开长度是合理的。

3.3无论是纵焊缝还是环焊缝，复合钢板筒体与封头对接处的错边量不得大于钢板复层厚度的50％，且不得大于2mm。

4、简体排版

筒体排版，即先将简体以顺时针的方向展开，然后在筒身标出所有接管孔的位置及孔径，并按纵环焊缝错开接管孔的原则确定板材的长度和宽度，纵环焊缝距边缘的距离应大于100 mm。

5，焊接

5.1复合钢板的焊接方法，可根据材质、接头厚度、坡口尺寸及施工条件等情况确定，通常可采用手工电弧焊、埋弧自动焊、C02保护焊或氩弧焊等方法。

5.2复合钢板基层、复层和过渡层焊条的选择

5.3焊接顺序：对于在焊接时，一般是先焊内侧基层焊缝，反过来外侧挑焊根，用碳弧气刨铲焊根，清除熔渣、夹渣，再将基层焊缝填满；焊好后在复层侧用角砂轮打磨，检查合格后，再进行内侧过渡层焊接，最后焊复层。焊接时，应严格控制内侧基层焊缝高度，使其距复层界面1mm～1.5 mm30止，绝对不能焊到复层；过渡层焊缝只焊一层，其熔焊金属应完全覆盖基层，并覆盖复层0.5 mm～1.5 mm，焊过渡层时应该采用较小的线能量，以防止基层金属渗入复层而引起焊缝缺陷。

6、压力容器制造时的其他要求

6.1切割、弯曲或深拉加工复合钢板时，应将复层放在下面，必要时还应设置保护层，以防止放在上面的复层材料表面划伤。

6.2复合钢板弯曲或深拉加工时一般应采用冷卷加工，当不得不采用热加工时，必须注意如下几点：加热前应除去油污和附着物；燃料含硫低.加热时间为2min／mm，且不超过15mm；加热火焰或固体燃料不得直接接触复层，且温度要分布均匀，以防渗碳；应避免在敏化温度范围(550℃～850℃)加工，以防产生晶间腐蚀；加热气氛应保持弱氧化性，不得采用还原性；根据不同的复层材料应控制加热温度范围，加工之后最好空冷。

6.3由于复合钢板2种金属的热膨胀系数不同，热处理过程中残余应力有可能增大，所以必要时应作消除应力退火；但一般不作。当不得已要进行消除应力退火时，必须按容器的用途采用适当的方法。母材为低碳钢时，其母材厚度≤25 mm时，不需消除应力；当母材厚度>25mm～28mmN，若预热温度在100 oC以上就不需消除应力；当母材厚度>38mm时，才进行应力消除。

6.4由于基层焊缝对复层焊缝有稀释作用，容易降低复层焊缝金属中的铬、镍等合金元素的含量。因此，焊按时，过渡层的焊材应采用高铬、镍钢等焊材，以得到双向组织的焊缝，避免大量马氏体组织的产生，出现焊接冷裂纹。

6.5焊前，应先通气排除管路中的空气；当C 02气体保护焊焊接复合钢板时，应确保有足够的保护气体流量，以避免空气侵入焊接区；焊接结束后，应及时清理焊嘴上的飞溅物；焊丝伸出长度不应太长，以10 rain～15mm为宜。

6.6除按图样规定对复合钢板焊缝进行射线检测或超声波检测外，对所有的复层焊缝也应作渗透检测，以检验焊缝表面有无裂纹；焊缝检验不能在焊后立即进行，最好在退火之前进行，检验方法可用着色、磁粉及射线探伤均可。

6.7带不锈钢衬里碳钢接管的端面应有(4±1)mm的堆焊层，不锈钢接管也应伸人容器内壁(4±1)mm。

6.8对有防腐要求的复层表面应作酸洗钝化处理，以提高其抗裂能力。

7，复合钢板压力容器的检验

压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全甚至污染环境的事故。因此，应用复合钢板的压力容器在制造后，应由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。

7.1实体检验。采用直观检查、量具检查、无损探伤检测、理化性能检验、水压试验等方法，压力容器本体和主要零部件进行外观和内在质量的检查。

7.2检验的主要项目有：受压元件材质、外观尺寸和成形质量、焊缝质量、组装质量、内部装置及安全附件是否齐全有效、胀管质量、各受压元件相互的几何位置和耐蜃性能等。

7.3性能：技术资料审查和实体检验合格的压力容器视需要进行性能检验，检查其规定的技术和经济指标。

7.4重点检验复合层与基层结合部位的焊接缺陷，主要是夹渣和热裂纹，一旦超标，必须返修直至合格。

7.5检验纵焊缝处的向内的角变形问题，一旦超标也应用机械法或局部加热法予以矫正。

8、结束语

我国复合钢板的生产和研究工作尚处于发展阶段，应用于制造压力容器的时间不长，只有不断完善复合钢板压力容器的制造工艺，保证和提高其制造质量，才能促进复合钢板压力容器的良好发展。通过以上工艺制造的压力容器能够保证质量。