復(fù)合板制壓力容器設(shè)計(jì)和制造應(yīng)注意的問(wèn)題

1、復(fù)合板制壓力容器設(shè)計(jì)和制造應(yīng)注意的問(wèn)題摘要：本文針對(duì)復(fù)合板制壓力容器設(shè)計(jì)和制造常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了闡述,并對(duì)I類(lèi)和II類(lèi)復(fù)合板制壓力容器之間的異同和應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了深入論述。關(guān)鍵詞：復(fù)合板壓力容器設(shè)計(jì)制造檢驗(yàn)前言復(fù)合板是由基層材料和復(fù)層材料通過(guò)爆炸或爆炸-軋制等方法復(fù)合而成的雙金屬板。由于復(fù)合板具有強(qiáng)度高、耐蝕耐磨等特殊性能好和造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在石化、冶金、機(jī)械、能源、航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。它綜合了基層材料和復(fù)層材料各自的優(yōu)點(diǎn)，既有基層材料所具有的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，又有復(fù)層材料所具有的耐蝕耐磨等基層材料沒(méi)有的特殊性能，使設(shè)備重量和造價(jià)大大降低，結(jié)構(gòu)厚度變小，避免了不銹鋼、鎳、銅、鈦鋁等貴重金

2、屬材料的浪費(fèi)，有著良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益及應(yīng)用前景。在壓力容器行業(yè)中，復(fù)合板主要用于制造反應(yīng)釜、換熱器、貯罐等設(shè)備。用于制造壓力容器的復(fù)合板目前主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是基層材料與復(fù)層材料焊接性較好，這類(lèi)材料有不銹鋼復(fù)合板、鎳基合金復(fù)合板等（以下簡(jiǎn)稱(chēng)I類(lèi)材料）；另一類(lèi)是基層材料與復(fù)層材料焊接性較差或不能焊接，對(duì)這兩類(lèi)復(fù)合材料，在壓力容器產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)時(shí)都有很大的不同，應(yīng)區(qū)別對(duì)待。容器設(shè)計(jì)一般當(dāng)容器設(shè)計(jì)厚度大于12mm時(shí)，就應(yīng)該考慮選用復(fù)合材料的可能性。選用復(fù)合板作為壓力容器殼體材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的特性選用不同材料類(lèi)型的復(fù)合板，即是選擇I類(lèi)材料還是選擇II類(lèi)材料，再依據(jù)所選擇材料類(lèi)型選用不同的焊

3、接連接接頭結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于介質(zhì)有腐蝕性或有耐熱要求時(shí)，選擇相應(yīng)的復(fù)合板；對(duì)于不能與碳接觸的介質(zhì)，一般選用II類(lèi)復(fù)合材料。常見(jiàn)的接頭結(jié)構(gòu)形式如下圖（1）-圖（5）所示。其中圖（1）-圖（3）適用於II類(lèi)材料，圖（4）圖（5）適用於I類(lèi)材料。采用圖（1）、圖（3）結(jié)構(gòu)時(shí)，需將基層焊縫余高除去與基層表面平齊，然后再進(jìn)行貼條并焊接。具體的接頭坡口尺寸按相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并結(jié)合制造廠的技術(shù)裝備選取。圖(1)圖(2)圖(3)圖(4)圖(5)容器制造材料檢驗(yàn)在復(fù)合板容器制造時(shí)，應(yīng)首先對(duì)復(fù)合板的貼合率進(jìn)行檢驗(yàn)。如果基層和復(fù)層之間的貼合率達(dá)不到要求，不僅不能滿(mǎn)足防腐、耐磨等特殊性要求，而且在使用過(guò)程中還有可能

4、導(dǎo)致容器殼體鼓包和大面積脫層，嚴(yán)重降低設(shè)備的壽命和安全性能。同時(shí)，貼合不緊還將造成容器殼體的組裝和焊接困難。因此，貼合率的檢查是復(fù)合板容器制造過(guò)程中必須進(jìn)行的一個(gè)過(guò)程。一般在合格的復(fù)合板材料的質(zhì)量證明書(shū)中，雖然都有貼合率指標(biāo)，但在容器制造前，仍應(yīng)用超聲波探傷對(duì)復(fù)合板的貼合率進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。對(duì)熱成形或冷成形后熱校形的封頭檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將貼合率作為一個(gè)重要指標(biāo)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。復(fù)合板下料、坡口加工和焊接采用機(jī)械切割下料時(shí)，將復(fù)層向上，并注意防止復(fù)層表面的損傷。對(duì)厚度大于12mm以上的復(fù)合鋼板，可按設(shè)備裝備情況依次采用等離子切割、氣割、氧助熔劑切割。切割后用機(jī)械方法切除熱影響區(qū)及切割面缺陷和裂紋，嚴(yán)禁將切割熔渣濺到復(fù)

5、層表面上。等離子切割時(shí)，將復(fù)層面朝上，從復(fù)層側(cè)開(kāi)始切割；采用氣割時(shí)，復(fù)層朝下，從基層側(cè)開(kāi)始振動(dòng)切割。容器制作要求進(jìn)行熱處理時(shí)，預(yù)熱按JB4709鋼制壓力容器焊接工藝規(guī)程及相關(guān)規(guī)定以基層材料為準(zhǔn)選擇預(yù)熱工藝。容器制作結(jié)束，設(shè)計(jì)需要進(jìn)行焊后熱處理時(shí)，熱處理規(guī)范按基層材料規(guī)格進(jìn)行選用。對(duì)耐晶間腐蝕要求較高的設(shè)備，如基層材料需熱處理，復(fù)層材料在基層材料熱處理后再進(jìn)行焊接。為保證復(fù)合板不失去原有的綜合性能，焊接時(shí)基層和復(fù)層應(yīng)分別進(jìn)行，焊接工藝與相應(yīng)的材料焊接工藝近似。對(duì)I類(lèi)材料，還應(yīng)增加過(guò)渡層的焊接，過(guò)渡層的填充材料要選擇既能降低焊縫金屬的稀釋率，又要防止復(fù)層材料抗腐蝕、抗裂、抗應(yīng)力腐蝕性能的降低，并對(duì)

6、基層材料和復(fù)層材料有較好的焊接性的焊接材料。對(duì)基層和復(fù)層進(jìn)行焊接和切割時(shí)，為了防止飛濺及熔渣粘到復(fù)層材料表面，影響材料的性能，應(yīng)在復(fù)層表面涂以保護(hù)涂層。復(fù)合板容器的成形和組裝復(fù)合板板壓力容器的成形和組裝應(yīng)有專(zhuān)用的加工和組裝車(chē)間，尤其是對(duì)一些鈦鋼、銅鋼等有色金屬?gòu)?fù)合板容器，鐵污染將會(huì)對(duì)容器的壽命和安全性能造成致命的影響。因此，在加工成形設(shè)備與復(fù)合板接觸的表面，應(yīng)用橡膠板、鋁板等將復(fù)合板與鐵金屬隔離開(kāi)。在復(fù)合板容器組裝時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程和容器標(biāo)準(zhǔn)控制錯(cuò)邊量。這一點(diǎn)與單金屬制容器有明顯的區(qū)別。錯(cuò)邊量的控制按復(fù)層厚度的50%進(jìn)行控制，且不大于2mm。另外，在組裝時(shí)，不允許在復(fù)層上焊接臨時(shí)卡子。容器檢驗(yàn)容

7、器制作過(guò)程中，需對(duì)接頭進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。對(duì)復(fù)合板基層焊縫，按容器類(lèi)別和圖紙要求分別進(jìn)行100%無(wú)損檢測(cè)或20%局部無(wú)損檢測(cè)；合格后，再焊接復(fù)層貼條焊縫或過(guò)渡層和復(fù)層焊縫。對(duì)復(fù)層焊縫，一般應(yīng)100%滲透探傷。容器整體制作完成后，按相關(guān)規(guī)定需對(duì)容器進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)。對(duì)I類(lèi)材料容器，一般強(qiáng)度試驗(yàn)都可一次通過(guò)，而對(duì)II類(lèi)材料，由于在縱焊縫和環(huán)焊縫的基層和復(fù)層材料之間不易貼合，基層材料表面不平整或復(fù)層貼條未墊實(shí)，造成復(fù)層貼條焊縫承壓時(shí)拉裂，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)往往需反復(fù)多次才能通過(guò)強(qiáng)度試驗(yàn)。這對(duì)容器的使用壽命來(lái)說(shuō)是有害的和不允許的。因此在強(qiáng)度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)復(fù)層泄漏時(shí)，應(yīng)結(jié)合制造廠的條件，應(yīng)選用檢漏效率較高的檢測(cè)方法，

8、盡量減少?gòu)?qiáng)度試驗(yàn)的次數(shù)。以下是幾種常見(jiàn)檢漏方法的比較和介紹：滲透檢驗(yàn)：采用清洗劑+滲透劑+顯影劑對(duì)焊縫表面開(kāi)口狀缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)，靈敏度較低，可滿(mǎn)足一般要求的缺陷檢測(cè)。肥皂水檢驗(yàn)：操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)成本較低，需配套壓縮空氣進(jìn)行檢測(cè)，但由于檢測(cè)靈敏度不高，對(duì)非穿透性缺陷不易檢測(cè)。氨滲透檢驗(yàn)：將專(zhuān)用的氨試紙貼在復(fù)合板的復(fù)層側(cè)，通過(guò)從缺陷處滲透的氨與試紙發(fā)生反應(yīng)從顏色的變化可定位出缺陷的位置，檢測(cè)精度較高。但其需在試驗(yàn)前后對(duì)檢測(cè)空間內(nèi)的空氣進(jìn)行置換，如檢測(cè)結(jié)束置換不完全，殘余在基層與復(fù)層間隙內(nèi)的氨會(huì)造成碳鋼基層的應(yīng)力腐蝕，從而降低設(shè)備的使用壽命。氦質(zhì)譜檢驗(yàn)：利用全自動(dòng)氦質(zhì)譜檢漏儀，從檢漏孔中通入氦氣，在容器內(nèi)部用靈敏度較高的檢漏儀就可輕松地找到漏點(diǎn)。這種方法檢漏效率高，