焊接结构钢板(复合钢板压力容器制造工艺与焊接工艺)

Posted 2023-06-02

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焊接结构钢板(复合钢板压力容器制造工艺与焊接工艺)

摘要：文章首先分析了复合钢板压力容器生产前的准备工作，并对加工过程中所应用到的各项技术方法和安全措施进行探讨，总结出加工中的注意事项，避免在加工制造过程中，有影响到复合板材料质量安全的问题出现。

关键词：复合钢板；压力容器；制造工艺

一、复合板制作前准备

复合板由基层材料和复层材料（或包含过渡层）通过爆炸或爆炸---轧制等方法复合而成的双层（或三层）金属板。复合板具有强度高、耐蚀、耐磨等特殊性能和造价低等优点，主要用于制造反应釜、换热器、贮罐等设备。复合板目前主要有两类：一类是基层材料与复层材料焊接性较好，如不锈钢复合板、镍基合金复合板等；另一类是基层材料与复层材料焊接性较差或不能焊接，如钛/钢复合板、锆/钛/钢复合板等，对这两类复合材料，在压力容器产品设计、制造和检验时，都有很大的不同，应区别对待。

以GB150.2-2011《压力容器—材料》和NB/T47002-2009《压力容器用爆炸焊接复合板》为依据，复合板容器在制造前，应对复合板的贴合率进行检验。如果基层和复层间的贴合率达不到要求，不仅不能满足防腐、耐磨等特殊性要求，而且还有可能产生容器壳体鼓包或大面积脱层，严重降低设备使用寿命和安全性能，贴合不紧还将造成容器壳体的组装和焊接困难。因此，贴合率检查对复合板容器制造至关重要。

复合板材料稳定性的控制，以加强技术手段来解决调控办法。容器制造前，使用超声波探伤对复合板的贴合率再次进行复验。复合板合成过程中，及时检测材料厚度（考慮到爆炸复合可能带来的减薄，有时需要对复层材料适当加厚），确保合成后的复合板满足标准要求和图样规定。

二、复合板筒体制作与组焊

复合板筒体卷圆时，以中性层周长为基准，及时测量筒体外圆周长，确保筒体周长与对接的另一筒体（或封头）周长保持一致。筒体与筒体（或封头）拼接前，要对筒体或封头的直径进行测量，观察是否一致，并从技术性角度探讨误差的解决方案，避免压力容器使用功能最终受到影响。考虑到复合板材料的特殊性，在组焊过程中，制定的焊接工艺应能同时满足基层和复层材料的焊接需求，并合理控制焊接顺序和工艺参数（尤其控制层间温度），减小焊接应力产生和杜绝焊接缺陷出现，进而达到理想的设计效果，确保压力容器使用性能稳定。

三、复合板焊接接头的结构型式

1、复合板可焊接接头的结构型式

2、复合板不可焊接（异种金属）接头的结构型式

3、三层结构复合板，不可焊接（异种金属）接头的结构型式

4、盖板及检漏孔的布置

焊接基层时，先用机械方法去除接头两侧，制造工艺要求宽度的复层，以防止基层金属熔焊到复层上，同时也可防止复层金属，因基层焊接温度过高而氧化。对钛、锆等不可焊接复合板（异种金属），纵、环焊缝接头连接处的“T”型焊缝，采用盖板并设检漏孔的形式，为了能及时检查出渗漏发生在哪一段筒节上，每个筒节之间的检漏通道是不能互通的，为此，在盖板下的垫板处，纵环焊缝接头连接的位置，用银钎焊封死。

示意如图：

四、筒体排版

筒体排板是压力容器制作的重要环节，排板过程中为避免误差出现，可以借助坐标排列的方法来进行布板。一般情况下，将筒体按中径尺寸展开，形成一个平面的展开图，将筒体上的各接管位置、支座位置、以及其它焊接件位置，对应到相应的坐标上，通过这种方法，来确保设备制造过程中和设备制造完成时，该设备符合压力容器制造验收标准和图样要求的设计标准，最终达到理想的设计控制效果。

排板示意图如图a.b所示：

五、复合板设备无损检测要求

对异种钢复合板压力容器设备（如钛/钢复合板设备），无论压力容器类别，A、B类焊缝都需要100%射线探伤，所有的复层焊缝进行100%渗透检测，设备在最终水压试验后，还要对设备复层焊缝进行100%渗透检测。

六、加工过程中的注意事项

复合板压力容器的成形和组装，应有专用的加工和组装车间，尤其是对钛/钢、镍/钢等有色金属复合板容器，铁离子污染将会对容器的使用寿命和安全性能造成致命的影响。因此，复合板在进厂时，板材表面要覆盖或粘贴保护膜；在设备加工成形阶段，成型设备与复合板接触的表面，应有橡胶板、不锈钢板等，将复合板与金属成型设备隔离开；在复合板容器组装时，要严格按工艺规程和压力容器制造检验标准控制错边量。错边量的控制按复层厚度的50%进行控制，且不大于2mm。另外，在组装时，不允许在复层上焊接临时卡子。

七、酸洗钝化或阳极化处理

复合板设备在制造完毕后，要对复层表面进行化学酸洗或阳极化处理。其主要目的就是去除金属表面污染物，特别是铁离子污染，形成氧化膜，提供防腐蚀性能。

结语：复合板压力容器，较相同规格的、使用纯复层材料制作的压力容器，价格便宜，在满足使用要求的情况下，用户常采用前者。但对于生产厂家则情况不同，一方面复合板规格型号少，常需要外协复合加工，延长了制造周期，且加工制造难度大。

按上述要求制造的复合板压力容器质量稳定，实际使用中没有出现过问题，可为复合板压力容器制造者提供借鉴。