论述应用复合钢板的压力容器制造工艺

论述应用复合钢板的压力容器制造工艺

发表时间：2018-11-26T09:56:33.357Z 来源：《基层建设》2018年第29期作者：宋佳伟

[导读] 摘要：随着经济的飞速发展和社会的不断进步，当前复合钢板压力容器在很多行业广泛应用，其应用领域包括；化工、石油、医疗等，其对于环境保护具有重大的现实意义。

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摘要：随着经济的飞速发展和社会的不断进步，当前复合钢板压力容器在很多行业广泛应用，其应用领域包括；化工、石油、医疗等，其对于环境保护具有重大的现实意义。这主要是因为复合钢板压力容器相对于碳钢压力容器来说，具有更强的压力承受能力和抗腐蚀能力。这在一定程度上拓展了容器的使用范围，且在价格上也比不锈钢材料的压力容器更加便宜，节约了制造成本。因此本文分析复合钢板压力容器的制造工艺具有极大的现实意义。

关键词：应用复合钢板；压力容器；制造工艺

一、复合钢板压力容器制造工艺流程与关键点

1、工艺流程

复合钢板压力容器制造工艺的流程可以概况为：“钢板复合→筒体下料→排版→焊接”，具体工艺环节如下所示：（1）钢板复合。复合钢板压力容器制造的准备需要解决复合板基层与覆层复合问题，如基层使用材料为Q345-R，覆层选用06Cr19Ni10不锈钢钢板，复合钢板具备的钢板较长、较薄特性也需要得到关注。此外，封头、筒体实际板长的确定需要结合压力容器尺寸，如下料基层板材的长度、宽度分别为L+100mm、B+50mm，产品复合板适宽度接近B+25mm，拼接部分焊缝的抹平、渗透无损检测、覆层与基层板平整检查等准备工作完成后进行爆炸焊接作业。（2）筒体下料。由于覆层较薄，需准确控制筒体和封头直径，为保证封头和筒体组对，也需要保证筒体和封头直径一致。相较于传统压力容器制造工艺，复合钢板压力容器筒体下料环节需保证筒体与封头对接的错边值小于钢板覆层厚度的50%，且同时小于2mm。（3）排版。需按照顺时针展开筒体，接管孔在筒体中的位置需结合实际情况确定，板材尺寸的确定需结合纵环焊缝错开接管孔原则，同时还需要保证边缘与纵环焊缝距离控制在100mm以上。（4）焊接。需结合复合钢板压力容器实际确定焊接材料的材质与坡口尺寸，一般需使用焊条电弧焊、二氧化碳气体保护焊等焊接技术。例如，在Q345-R/06Cr19Ni10复合板的焊接中，具体焊接流程可描述为：使用J507、J507R焊条进行基层焊接施工→使用砂轮进行覆层侧面打磨→使用A302焊条进行过渡层焊接→使用A132焊条进行覆层焊接→控制线能量保证一次性焊接完成。

2、关键点

为保证复合钢板压力容器产品质量，以下工艺应用关键点必须得到关注：（1）避免覆层材料表面刮伤。在进行复合钢板的深拉、弯曲、切割加工时，必须设置保护层或将覆层放在下方，由此即可避免覆层材料表面刮伤。（2）尽量采用冷加工。采用冷加工的复合钢板深拉和弯曲加工可较好保证压力容器质量，但如果不得不采用热加工工艺，必须高度关注燃料含硫比例、加热温度的分布均匀、防止降低抗晶间腐蚀性能，加热时间也必须结合材料性质合理确定。（3）消除应力退火。考虑到复合钢板存在的热膨胀系数不同特点，必要时需开展消除应力退火处理，一般来说母材为低碳钢且厚度在38mm以上时便需要进行应力消除处理。（4）焊接处理。气体保护焊需通气排除管路中的空气，使用二氧化碳保护焊时必须保证保护气体流量的充足，焊接过程需保证焊丝控制在10mm~15mm左右，并在焊接结束后清除焊嘴上的飞溅物。（5）焊材选用。考虑到基层焊缝对覆层焊缝有稀释作用，需采用高铬、镍钢等焊材，由此可避免焊缝金属中铬、镍含量过低，焊接冷裂纹也将由此实现较好预防。

二、复合钢板压力容器制造工艺应用实例

1、设备概况

为提升研究的实践价值，选择了某企业回炼油罐的制造作为研究对象，该回炼油罐直径、总高分别为φ5800mm、20700mm，盛装介质为油气、油等，采用马氏体不锈复合钢板，容器类别为一类，设计压力、工作压力、设计温度、工作温度分别为0.54MPa、0.36MPa、364℃、344℃，焊缝系数为0.85，主体材质为Q345R/06Cr13复合板。

2、制造工艺

2.1封头处理

（1）坡口的选择及加工。结合复合板焊接经验和相关标准要求，选择了图1所示的坡口形式，内侧采用阶梯型坡口，通过特别制作的封头产品焊接试板并随炉热处理，即可更好验证焊缝质量。（2）封头的分瓣。采用先模拟封头展开图确定焊缝位置，根据焊缝位置分瓣下料，最后在封头热压成形后按拼板图进行焊接。（3）封头的热压成形。开展热压成形前的处理、保证工件的升温速度较高并保证受热均匀可为热压成形质量提供较好保障，终压温度需高于850℃，焊接焊缝的覆层金属需在封头完全冷却后进行。

图1封头坡口示意

2.2筒体制作

（1）筒体下料和坡口设置。需首先结合封头的外围周长确定筒体直径，焊接收缩量引发的坡口减小也需要得到关注，由此即可按照图1所示进行加工。（2）筒体的成形组对与校圆。考虑到运输费用限制，每节筒体均由A1、A2、A3三条工艺焊缝拼接而成，因此需在A1、A2两端和中部各焊接300mm基层焊缝，A3两端和中部的各300mm长基层焊缝需在卷板机卷好后进行，筒节校圆处理需使用内、外检测样

板。（3）检验和刨除工艺性焊缝。需按照图2所示进行角钢的筒体加固，同时进行复原样冲印、工艺性焊缝刨除，最终需将坡口修磨为图1所示的V型阶梯状。

图2筒节分片加固示意

2.3现场组焊

现场阻焊环节可细分为封头组焊、筒体组焊、内件组焊，以筒体组焊为例，为保证组焊质量，需现场制作不锈钢加强圈两个，规格分别为Φ5800mm与Φ5400mm，由此将不锈钢加强圈通过角钢连接，即可为筒体组装提供辅助支持，而在产品焊接试板的支持下，可保证筒体焊缝各项指标均符合要求。

2.4检验、检测

为保证回炼油罐性能满足实际生产需要，需开展无损检测和水压试验，其中无损检测采用射线检测和覆层表面渗透检测，而水压试验则需要结合《固定式压力容器安全技术监察规程》要求，试验压力为0.892MPa，同时需保证试验用水氯离子浓度不高于15mg/L，并在试验完成后第一时间进行水渍清理。

结束语

综上分析可知，复合钢板能够较好用于压力容器制造，在此基础上，本文涉及的坡口的选择及加工、封头拼缝的焊接、筒体的成形组对与校圆等内容，则提供了可行性较高的复合钢板压力容器制造路径，而为了更好推动复合钢板压力容器领域的发展，客观条件限制、外界空气影响、材料膨胀系数差异等必须得到业内人士关注，复合钢板压力容器质量很容易因此受到影响。

参考文献：

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