复合钢板的压力容器制造工艺研究

摘要：随着科技的发展和复合钢板自身性能的提高，复合钢板在很多行业中被越来越广泛地运用，但是复合钢板在制造上比较复杂。复合钢板的压力容器制造工艺有很多要求，为提升改善制造工艺，制造出更好的产品，文章对复合钢板的压力容器制造工艺进行了深入的分析探究。

关键词：复合钢板；压力容器；制造工艺

中图分类号：TG142 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0008-02

相比较而言，复合钢板压力容器比同规格的不锈钢压力容器更具价格优势，所以，在满足一般使用需求的条件时，用户经常选择复合钢板压力容器。但是，由于各种情况，目前市面上复合钢板的规格、型号较少，经常还要进行额外的加工，延长了商品制造的时间。另外，由于复合钢板压力容器制造的工艺相较于一般制造工艺来说更为复杂、要求更为严格，所以只有较少的厂家接触，相关的工艺还有待发展提高。下面本文根据复合钢板压力容器制造中的实际情况，介绍一些复合钢板压力容器制造的相关

工艺。

1 复合前的准备阶段

复合前的准备阶段是整个制造工艺的基础，是其后下料、拼接、焊接阶段顺利完成必不可少的。准备阶段主要关注的是复合钢板基层、复层的问题。一般而言，基层和复层的材料按要求而定，常用的基层材料为16MnR、复层材料为OCrl8Ni9的不锈钢复合钢板。复合钢板应该满足以下要求：第一，质量上要有保证，要满足相应的国家标准。第二，复合钢板不能有影响使用的外观缺陷。基层材料与复层材料的结合面积整体而言应占总体面积的95%以上。剩余可以不结合的5%，复层表面的缺陷面积之和不能超过复合面积的20%。第三，复合钢板的机械性能、抗拉强度、延伸率一般而言应该大于或者等于母材的值，对于总厚度小于100mm的钢板而言，抗剪强度的试验标准都应大于或者等于20kg/mm。第四，复合钢板在使用之前，都应该要先进行一下超声波试验，以检测复合钢板内部有没有影响使用的有害分层。

2 复合钢板基层、复层的下料与拼接

由于复合钢板的基层、复层材料的规格不同，特别是复层材料板长板宽较小，壁厚较薄，需要进行拼接。拼接和制造压力容器复合钢板之前，需要将基层和复层板材下好料。下料时候需要注意的有：第一，筒体和封头的尺寸，要按照压力容器的要求来确定下料的板材的长度和宽度。第二，下料时基层板材的最小长度应为实际所需长度加上100mm，最小宽度应为所需宽度加上100mm，最好把宽度调整到与下料所需宽度最为接近的宽度。第三，为了满足后续工艺的需求，在下料的时候，复层的最终尺寸应该要比实际下料的长度、宽度每边大25mm。第四，要保证在后面焊接的时候不出现问题，需要在拼接的时候做一下渗透无损的检验，检查是否有裂纹和其他缺陷的存在。另外，基层板、复层板的板面也应该保持平整，为更好的焊接打好基础。

3 筒体下料和筒体排板

筒体下料：为了保证筒体与封头在焊接的时候顺利对接，在筒体下料的时候，应该注意筒体与封头直径的把握，二者的直径应该相同。一般可以先根据需求加工好封头，再根据加工好的封头的中径来确定筒体的尺寸大小。如果是均质板，那按照封头的中径来展开是可行的，在展开的时候不会出现筒体与封头焊接的时候环缝错边量过大的问题。如果是复合板，就会出现筒体直径与封头直径不一，造成环缝错边量超标过大。所以，复合钢板压力容器的筒体下料尺寸按照封头中径来展开是行不通的，是不合理的。板材在复合的过程中，不可避免地会产生弯曲，弯曲时中性层应力为0并且周长是不变的，所以在下料的时候，按照封头的中性层来确定筒体的展开长度是比较合理的。复合钢板筒体和封头的中性层所处的直径应该要小于中径，筒体的展开长度应该从L=π（Di+2Yh）的计算中得到，这一公式中Di为封头的实测直径，Yh为封头的中性层距离内壁的长度。在筒体与封头焊接的过程中，不管是采用哪种焊接方式，一般来说筒体与封头在对接时候出现的错边值应该有一个数值范围，这一范围不应大于2mm，也不应大于钢板复层厚度的50%。

筒体排板：首先，以顺时针方向展开已经下好料的筒体。其次，根据实际的要求和需要在筒身部分相应的标出接管孔的位置，再在接管孔的位置处确定孔径。最后，确定板材的尺寸长度和宽度。确定板材的长度和宽度是以纵环焊缝错开接管孔为根据，其与边缘的距离应该大于100mm。筒体排板是为了下一步的进行，只有按规格排好板，下面的工作才能进行得顺利。

4 焊接

在复合钢板压力容器的制造焊接中，不同的材质、坡口尺寸大小、接头后打、施工条件等可以采用不同的焊接材料和焊接方法，一般而言，常用的焊接方法主要有CO2保护焊、埋弧自动焊、手工电弧焊等。对于16MnR与OCrl8Ni9复合板而言，基层可以用J507、J507R焊条，焊好之后，要在复层侧面用砂轮进行打磨。复层可以用A132焊条。过渡层可以用A302或是A402焊条，为了避免焊接的时候基层的金属被带到复层，从而导致焊缝缺陷，在焊过渡层的时候应该尽量采用较小的线能量，重新焊接的话加大工作量、增加成本，投入使用的话会影响压力容器的性能，造成不必要的损失。焊接的顺序是，先焊好内侧基层焊缝，然后再反过来外侧挑焊根，刨铲焊根以清理掉夹渣和熔渣，在清理好不需要的焊接遗留物之后，再按要求把基层焊缝填满。在进行下一步的焊接之前要保证上一步焊接是做到位的，在完满地焊好基层之后，焊内侧过渡层之前，要用砂轮打磨焊好的基层，这样内侧过渡层的焊接才会进行得顺利，最后再焊复层。在焊接过程当中需要十分注意的有：内侧基层的焊接温度需要严格控制，不能直接焊到复层，而应该使它距离复层面1～1.5mm。过渡层的焊接中，焊缝只需要焊一层，它的熔焊金属应该要全部覆满基层，避免造成焊缝缺陷，影响焊接效果和产品质量。

5 复合钢板的压力容器制造工艺中需要注意的事项

第一，在复合钢板的切割、弯曲等时候，要注意复层的位置，一般需要把复层放在其他层的下面，在必要的时候，还应该设一个保护层，以防止位于上层的材料在切割、弯曲的时候划伤，产生缺陷，不利于复合。第二，在复合钢板的弯曲加工过程中，如果是冷卷加工就不需要特别注意，如果是热加工的话，需要注意的事项有：加热之前要保证钢板的平整，加工的燃料要严格地把关，一般选用含硫较低的燃料。加热时要注意加热温度均匀，防止渗碳，同时还要避免在敏化温度内加热，那样会产生晶间腐蚀。加热气氛应为弱氧化性，而不是还原性。加热的时间要控制好。第三，由于复合钢板基层和复层两种金属的属性不一样，热膨胀系数不同，在经过热处理后残留的应力有可能会变大，在必要的时候要采取措施去消除应力。第四，在焊接的过程中，因为基层焊缝会稀释复层焊缝，从而容易降低焊缝中金属元素的含有量，导致焊接质量不过关等情况。所以在焊接的时候要采用汉铬、镍高的焊条，以得到双向组织的焊缝，避免焊接冷裂纹的出现。焊接前要先确保焊接管路当中没有空气的残余，当焊接的时候，要保证保护气体的足够，避免焊接区域有空气进入。在焊接的过程中，要按照图样和规定对复合钢板进行检测，常用的检测方法有超声波检测、射线检测。对复层焊缝要进行渗透检测。

6 结语

复合钢板正在被用于越来越多的行业当中，但是由于我国目前复合钢板的生产、研究还处于发展阶段，工艺、技术还不是特别成熟，用于压力容器的制造时间不是很长，需要克服和解决的问题还有很多。只有不断摸索、不断完善目前复合钢板压力容器制造的相关工艺，提高制造技术，进而提高产品质量，最终才能使复合钢板压力容器的制造之路走得更好。

参考文献

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作者简介：邓荣兴（1969—），男，四川忠县人，供职于中海油惠州炼化分公司，中级职称，研究方向：非标设备（压力容器等）制造。