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1、淺談不銹鋼材料的壓力容器制造與設(shè)計 摘要： 因為壓力容器所處的環(huán)境具有多樣性,所以對制造與設(shè)計的質(zhì)量有著非常高的技術(shù)要求。作為制造壓力容器的企業(yè)，最終的追求就是要能制造出符合設(shè)計要求和國家規(guī)程、標準的產(chǎn)品。本文以變換器脫硫塔的制造為實例,論述了使用不銹鋼復合板為材料,如何控制和提高壓力容器的制造質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：復合板；不銹鋼；壓力容器；質(zhì)量控制引言 不銹鋼復合板是利用如熱軋成形、爆炸成形等一定的方式，把低合金鋼與碳素鋼或不銹鋼板結(jié)合成一個整體，通常把低合金鋼或碳素鋼稱作基層，而把不銹鋼稱為復層。因為在設(shè)計時，不銹鋼復層僅僅用作耐氧化、抗腐蝕，并沒有計入到強度計算中，所以一般取復層的厚度為3mm

2、。通常使用爆炸不銹鋼復合鋼板來作為壓力容器的不銹鋼復合板，要求基層和復層的結(jié)合率達到BZ級板以上。因為在設(shè)計和結(jié)構(gòu)上，不銹鋼復合板容器和一般的單一材質(zhì)的壓力容器不同，所以本文擬對不銹鋼復合板容器的設(shè)計和制造過程中的技術(shù)關(guān)鍵要點，如無損檢測及熱處理、焊接接頭設(shè)計、殼體壁厚的設(shè)計等相關(guān)問題進行分析，以期對建造不銹鋼復合板容器有一定的借鑒作用。 1.設(shè)備概況 變換器脫硫塔的筒體是2800(18+2),是類容器,各由一個橢圓形的封頭構(gòu)成了兩頭。此容器的介質(zhì)是烤膠液體、變換氣,最高的操作溫度是450,最高的工作壓力是1.1Mpa,選用的主體材料Q345R+S32168。設(shè)備的制造檢驗及驗收根據(jù)GB150

3、-98進行,同時必須要接受固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的監(jiān)督；根據(jù)JB/T4730-2005承壓設(shè)備無損檢測對復合鋼板進行100%UT檢查，對全部復層焊縫進行100%PT檢查，對A、B類焊縫進行20%RT檢查。技術(shù)要求：根據(jù)勞動部門頒發(fā)的固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(2009版)進行監(jiān)督，根據(jù)SH35241999石油化工鋼制塔類容器現(xiàn)場組焊施工工藝標準、CDl30A31984不銹鋼復合鋼板焊制壓力容器技術(shù)條件和JB/T47102005鋼制塔式容器進行制造，試驗及驗收；依據(jù)JBT47302005壓力容器無損檢測的要求對設(shè)備上的A、B類焊縫進行20RT檢查，級為合格；應(yīng)對復層焊縫進行100滲透

4、檢查，I級為合格；不銹鋼復層和內(nèi)件在試驗合格后均應(yīng)進行酸洗鈍化處理。 2.筒體成型質(zhì)量控制 2.1控制錯邊量 必須對筒節(jié)板的下料尺寸進行嚴格的控制，因為兩對接筒節(jié)板的下料尺寸偏大會導致錯邊量的超標?？刂棋e邊量不超標的關(guān)鍵就是使相鄰筒節(jié)的下料誤差小于1.5。 （1）卷制筒節(jié)應(yīng)把筒節(jié)卷制成略比圖樣要求小的曲率，同時對板頭200mm內(nèi)變形度的控制要特別注意，再者要使采用卷制，焊接及校圓一次成型的工藝。為了保證筒體的圓度，焊完后就應(yīng)立即在筒節(jié)內(nèi)使用米字形支撐加固。復合鋼板彎曲或深拉加工時一般應(yīng)采用冷卷加工,當不得不采用熱加工時,必須注意如下幾點:加熱前應(yīng)除去油污和附著物;燃料含硫低;加熱時間為2min

5、/mm,且不超過15mm;加熱火焰或固體燃料不得直接接觸復層,且溫度要分布均勻,以防滲碳;應(yīng)避免在敏化溫度范圍(550850)加工,以防產(chǎn)生晶間腐蝕;加熱氣氛應(yīng)保持弱氧化性,不得采用還原性;根據(jù)不同的復層材料應(yīng)控制加熱溫度范圍,加工之后最好空冷。 （2）組對筒體環(huán)縫組對是組對筒體的關(guān)鍵,可以使用圓環(huán)形徑向的找圓裝置來確保環(huán)縫的錯邊量不超標。利用固定圈的支撐作用和頂絲把力作用在弧形的頂板上，從而達到全圓周方向頂緊。根據(jù)圖樣筒節(jié)的內(nèi)徑曲率制作弧形頂板,每塊頂板均可頂緊1/6圓周段的圓弧,而且還能分別靈活調(diào)節(jié)。 2.2控制筒節(jié)下料的展開尺寸 通常都是根據(jù)筒節(jié)中徑展開計算容器的筒節(jié)下料尺寸,但由于復合

6、板容器的錯邊量有嚴格的要求,所以我們必須對焊縫的收縮量、焊接時的對口間隙及卷制板材時的伸長量等影響因素進行綜合的考慮。 L實 = L理 L nC + nC + 2l L理：為理論上的展開長度， L：為周長伸長量， n：縱焊縫的條數(shù)， C：對口間隙， C：為焊縫的收縮量， l：材料的加工余量。 2.3焊接 （1）選擇焊接材料 按照母材化學成份和力學性能,根據(jù)GB983-85不銹鋼焊條和GB5117-85碳鋼焊條分別選擇了過渡層、復層及基層的焊條為A302、A132、J507。 （2）選擇坡口形式 嚴格區(qū)分開基層和復層,為避免出現(xiàn)未熔合和夾渣缺陷，在復層側(cè)增加了30斜角。在基層刨去了0.51.0m

7、m,增加了復層厚度,進而為復層和過渡層的焊接質(zhì)量提供了保障。 （3）產(chǎn)品施焊 應(yīng)該對焊接順序進行合理的選擇，以控制容器的焊接變形。此外可使用以下辦法避免在局部區(qū)域形成較多的馬氏體組織，從而避免焊接接頭韌度的降低: 第一，堆焊過渡層之前,必須打磨平整基層焊縫組織的堆焊面,不能出現(xiàn)凸起和凹槽,必須進行100%PT的滲透檢查； 第二，必須根據(jù)工藝文件的要求執(zhí)行焊接電流,在確保焊道熔合的前提下,盡可能加快焊接速度。 第三，焊過渡層時應(yīng)該采用較小的線能量,以防止基層金屬滲入復層而引起焊縫缺陷。 （4）檢查焊縫質(zhì)量 按照圖樣技術(shù)的要求,在堆焊復層的前后均需要進行100%PT檢查,須對對接焊縫進行20%RT

8、檢查,考慮到不銹鋼復合鋼板制壓力容器結(jié)構(gòu)所具有的特點,在焊接完基層后要先進行20%RT檢查,如果發(fā)現(xiàn)存在超標缺陷就必須立刻進行返修,待探傷合格后,必須打磨平整復層側(cè)的基層焊接接頭表面。待100%PT檢查合格后,再對復層和過渡層進行堆焊,完成堆焊后,磨平復層的焊縫表面，且不能低于母材,此外還要進行100%UT檢查,以對其貼合度進行檢查,最后再進行100%PT檢查,這樣能夠使基層、過渡層和復層嚴格區(qū)分開,方便焊縫返修。 3.焊縫質(zhì)量受成型缺陷的影響 由于復合板的復層比較薄,如果成型的質(zhì)量不好,就會導致棱角度和錯邊量超標,從而給焊縫的質(zhì)量帶來不良的影響: （1）棱角度導致焊縫的余高超標,造成應(yīng)力集中,使焊縫的疲勞壽命被降低。本設(shè)備要求，對接焊接接頭的錯邊量不能大于1.5mm。 （2）焊接過渡層時,錯邊量造成的外形突變會在焊接的接頭部位產(chǎn)生局部高應(yīng)力,同時線膨脹系數(shù)相對較大,使焊接裂紋產(chǎn)生的可能性加大了。 （3）使焊縫的耐蝕性降低及焊縫接頭的強度減弱。 4.無損檢測要求 確保壓力容器產(chǎn)品安全運行的重要控制手段之一就是無損檢測，設(shè)計者的重要責任之一就是對無損檢測的檢測比例和方法進行正確的選擇。對于相關(guān)標準法規(guī)中對無12下一頁