
在卷圆成形过程中,板材受到弯曲作用,存在一层弯矩为零的中性层,其周长保持不变。以封头中性层的周长来确定筒体展开长度较为合理。当复合板筒体或封头的中性层所在直径小于中径时,筒体展开长度按下式计算:
L = π(Di - 2Yh)
其中 Di 为封头的实测内径,Yh 为封头中性层距内壁的距离。
对接错边的要求
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%,且不得超过2 mm。
筒体排版
筒体排版的做法是先将筒体顺时针展开,在筒身上标出所有接管孔的位置与孔径;按纵向环焊缝错开接管孔的原则确定板材的长度和宽度,纵向环焊缝距板端的距离应大于100 mm。
焊接要求
1) 焊接方法:复合钢板的焊接方法可根据材料、接头厚度、坡口尺寸及施工条件等情况选择,常用方法包括手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2保护焊或氩弧焊等。 EBET易博
2) 焊条选用:以SA516-70与SA240-304L组合彩钢板为例,基层可选用E-5015焊条,过渡层选用E309-16焊条,复层选用E347-16焊条较合适;如SA516-70与SA240-304L组合,基层仍选E-5015,过渡层用E309MoL-16,复层用E316L-16焊条较合适。
3) 坡口制备:根据基层厚度选择合适的坡口形式,复层处要加工出5 mm的台阶,避免复层材料渗入焊缝导致在基层焊接时产生裂纹。
4) 焊接顺序与工艺要点:一般先焊内侧基层焊缝,随后在外侧进行根部挑焊;用碳弧气刨清除熔渣、夹渣,再将基层焊缝填满。焊接完成后,先在复层侧打磨并检查合格,再进行内侧过渡层焊接,最后焊复层。焊接时需控制内侧基层焊缝高度,确保距复层界面1 mm–1.5 mm为止,绝不能焊到复层;过渡层焊缝仅焊一层,焊缝金属应完全覆盖基层,并覆盖复层0.5 mm–1.5 mm。焊过渡层时应采用较小的焊缝能量,防止基层金属渗入复层引发焊缝缺陷。
5) 焊前与焊接过程控制:焊接前应先进行管路排气;使用 CO2 保护焊时,确保保护气体流量充足,避免空气进入焊接区;焊接结束后及时清理喷嘴飞溅物,焊丝伸出长度建议在10–15 mm之间。
其他要求
1) 切割、弯曲或深拉加工复合钢板时,应将复层置于下方并必要时设置保护层,以防止表面划伤。
2) 弯曲或深拉加工尽量采用冷加工;如必须热加工,需遵循:加热前清除油污和附着物,燃料含硫低、加热时间为2 min/mm,且不超过总厚度的15 mm;加热火焰或固体燃料不得直接接触复层,温度分布应均匀以防渗碳;避免在550–850℃的敏化温度区间加工以防晶间腐蚀;加热气氛应保持氧化性,不宜使用还原性气氛;加工后最好空冷;不同复层材料应控制加热温度范围。
3) 由于基层和复层的热膨胀系数差异,热处理可能增大残余应力,必要时应进行消除应力退火;一般情况下可不进行,若确需退火,应以容器用途为依据选择方法;母材厚度在25–28 mm且预热温度在100℃以上时可不进行应力消除;当母材厚度大于38 mm时才考虑进行应力消除。
4) 基层焊缝对复层焊缝有稀释作用,可能降低复层中铬、镍等合金元素含量。因此过渡层焊材应采用高铬、镍钢类材料,以获得双向组织的焊缝,避免大量马氏体组织和焊接冷裂纹。
5) 焊接前应先排放管路中的空气;采用CO2保护焊时,确保保护气体充足,避免空气侵入;焊接结束后及时清理焊口飞溅,焊丝伸出长度以10–15 mm为宜。
6) 除按图样对复合钢板焊缝进行射线或超声检测外,所有复层焊缝还应进行渗透检测,以排查表面裂纹。焊缝检验应尽量在退火前进行,检验方法可选着色、磁粉或射线探伤。
7) 带有不锈钢衬里碳钢接管的端面应有4±1 mm的堆焊层,不锈钢接管也应向容器内壁延伸4±1 mm。
8) 对需要防腐的复层表面应进行酸洗钝化处理,以提高抗裂性。
复合钢板压力容器的检验
由于密封性、承压及介质特性,压力容器可能存在爆炸、起火等安全隐患,因此在生产完成后应由规定的专业机构按照用户、法规和标准进行监督和技术检验。主要检验项目与方法包括:
- 实体检验:直观检查、尺量检查、无损检测、理化性能检测和水压试验等,覆盖容器本体及主要部件的外观与内部质量。
- 主要检验内容:受压元件材质、外观尺寸与成形质量、焊缝质量、组装质量、内部装置及安全附件的完整性、胀管质量,以及各受压元件的几何定位与耐压性能等。
- 性能检验:经技术资料审核与实体检验合格后,视需要对性能指标进行验证;如用户有要求,可能对复层的晶间腐蚀性能进行检查。
- 重点关注:复合层与基层结合部位的焊接缺陷,尤其夹渣与热裂纹,若超标需返修至合格。
- 对纵向焊缝的角变形等问题进行重点检验。
总体来说,复合钢板压力容器的制造工艺在原材料控制、坡口组合、焊接控制及热处理等方面比普通压力容器要求更严格、更细致,遵循上述要点可确保结构与性能的稳定性。
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