摘要:复合钢板因其良好的适用性和 Key words: complex stencil plate; pressure container; manufacturing engineering; barrel unloading; composing; welding
常用的压力容器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。其基层主要满足结构强度和刚度的要求,一般用低碳钢或低合金钢;而复层主要是满足耐腐蚀性的要求,一般用铬或铬镍不锈钢、镍基合金、铜基合金或钛板。复层通常只占总厚度的10 %～20 %。因此,复合钢板既有优质或贵重金属具备的特殊性能(如耐蚀性),又可以节约大量的不锈钢或钛等贵重金属,在保证技术要求的同时可大幅降低成本,具有很大的经济价值。因此,复合钢板在石油、化工、航海、医疗、食品行业和军工生产中得到越来越广泛的应用。但是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;且由于压力容器用复合钢板的制造工艺较为严格,一般的厂家因接触少,工艺不成熟,在制造中经常会出现一些问题,如筒体下料尺寸不合适、焊缝蠕变断裂等。为此,本文将主要谈谈压力容器用复合钢板的一些制造工艺及要求,以供同行参考。
1复合前准备
1.1复合钢板的准备
复合钢板基层与复层的材料因需要而定。一般情况下,基层材料为16MnR,复层材料为0Crl8Ni9的不锈钢复合钢板较为常用。在复合前,复合钢板应符合以下条件:
(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)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50 cm2。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 %。同时,复层材料的表面质量应与复合方法相适应,厚度均匀,公差应符合规定值。
(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<100 mm的钢板应≥20 kgf/mm2;贴合弯曲3个试样中有两个试样弯曲部分两边不能有50 mm以上的分层现象。
(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。
1.2下料、拼接
压力容器复合钢板在制造前,厂家应按照要求将16MnR与0Crl8Ni9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。下料及拼接时应注意:
(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)L+100 mm和B+100 mm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+100 mm最相近的标准宽度。如果要从长度方向截取焊接试板,则下料长度至少为L+500 mm。
(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50 mm,即每边大25 mm。
(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。
2筒体下料
(1)复合钢板的筒体与封头对接焊接,二者直径应一致。
(2)文献[2]认为,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筒体展开长度是合理的。另外,复合板筒体或封头的中性层所处的直径小于中径,简体展开长度应按下式计算:
L=π(Di+2 Yh)
式中,Di:封头实测内径;
Yh:封头中性层离内壁的距离。
(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2 mm。
3筒体排版
筒体排版,即先将筒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。
4焊接
(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[1] [2] [3] 下一页 |
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