不锈钢复合板压力容器的设计制造技术分析

2023-02-04

二十一世纪, 不锈钢走入了人们的视线, 作为一种新型板材, 它具有耐用、轻便、外观耐看、便民的优点, 节约了成本, 因此有很大的市场潜力和发展空间。在此基础上, 人们设计制造出了不锈钢复合板压力容器, 压力容器主要用于轻重工业, 是一种常见的工业设备, 也是做材料要求严格的设备, 设计者要从结构构造、材料性能、焊接技术、维修安装等方面考虑, 同时在设计制造过程中有一些关键点要重视, 将从容器壁厚度的设计、焊接接头设计、热处理、受压能力等相关问题进行分析。

一、设计制造技术分析——焊接制造技术

压力容器制造技术严格, 对温度、压力都有严格的判断标准, 容器的各个组成部分多通过焊接技术进行连接, 一旦出现失误, 密封条件不好, 将会造成灾难性的后果。例如:有毒气体外泄, 易燃易爆物品外露……都会对环境, 人类不利, 所以, 对压力容器的焊接技术有严格的制造标准。

不锈钢复合板是由两种材料复合而成, 与单一性质的材料相比, 它的化学成分与其他材质的压力容器不同。由不锈钢复合板制作而成的压力容器, 由于其中所含钢成分减少, 可焊性更高, 焊接时极易融合;不锈钢内含有的化学成分减少了, 比如硫, 镁等元素, 而硫可以让不锈钢的韧性减弱, 所以在硫变少后, 反而会让不锈钢的韧性加强, 比单一的钢的韧性要好, 能够避免断裂。其次, 在焊接过程中多了一层, 起到过渡的作用, 正由于这层过渡层的存在, 对稀释和碳迁移的现象, 起到了防止的作用。

不锈钢复合板焊接时使用的焊条也有规定, 例如规格, 长度等都有限制, 不能使用其他材质的焊条;要有一定的坡口形式, 用于保障基层与复层的焊接, 可以选择增加复层角度, 基层去掉一些高度的方法。焊接一定要紧密, 在焊接前将复合板打磨, 焊接时速度迅速, 采用的线能量不宜过大, 过大会出现焊接缝隙。

二、压力容器板材的外壁厚度

一般人们会认为, 压力容器壁越厚, 安全性能越高, 其实二者并不是成正比的关系。相反地采用过厚的板材, 不利于焊接, 因为复合板分为基层和复层, 二者都要进行焊接, 难度加大, 因此会导致焊接质量下降, 不能使板材之间完全贴合, 密闭效果差。所以采用壁厚大的材料, 安全性能不高, 还浪费了材料, 得不偿失。要讲究一定的科学性, 目前采取了一种名叫“按规则设计, 按分析设计”的方法, 在分析之后使用厚度适当的容器壁, 不仅节约了成本, 还方便运输, 安全可靠。

不锈钢复合板是由基层和复层两部分组合而成, 容器壁过厚则只能让基层结合而忽略了复层, 将会导致基层和复层之间的负偏差加大, 所以要用计算机软件计算, 设计出科学合理的壁厚, 再加以制作, 设计者要明确程序, 体现了按规则设计, 按分析设计的科学方法。运输过程中会有含有化学物质的液体, 腐蚀量也是要纳入考虑范围, 最后确定不锈钢复合板的厚度再交由制造商进行制造。

三、不锈钢材质的压力容器封头的厚度

封头是一个部件, 不锈钢封头主要有304、321、304L、316、316L等型号, 常用标准有以下几种:JB/T4746-2002、GB25198-2010GB/T12459-2005GB/T13401-2005、SH3408-1996。不同的产品有不同的封头型号, 封头厚度要按照型号、标准的需求进行设计计算, 此外, 我们应该意识到:封头选材越好, 制作越精良, 压力容器就能使用的更长久, 使用者也会感觉安全放心。计算厚度要按照公式计算得到, 设计厚度是计算厚度加上腐蚀量C1之后得到的总和, 此外还有名义厚度就是在产品上标注的厚度, 投料厚度、有效厚度。在设计人员得到正确的厚度指标后, 按照程序, 还应在图纸上或者产品上写下数字, 提供给制造人员查看, 最后是制造厂进行焊接制作。

另外, 设计者在设计完成后交给制造厂时, 要在封头上标注厚度, 防止制造时因壁厚增加导致封头实际设计不合格, 注明的信息全面, 例如, 可以在封头上写上厚度为14mm, 即为名义厚度, 而图纸上标明成型后的最小厚度为12mm。这样就可以保证制造厂按规格生产封头, 检测合格,

四、无损检测技术

压力容器制造完成后, 还应对其进行质量检测, 确保其各方面都不存在安全隐患, 能够投入市场使用, 无损检测技术, 不会对产品造成任何损坏, 检测结果准确可信。不同材质的压力容器有不同的无损检测比例, 不锈钢复合板的无损检测的检验方法和进程都应该得到重视。

基层检测:主要是利用超声波检测和射线检测两种方法, 如果合格, 就能够进行下一阶段的进程, 如果不合格射线检测可以发现焊接过程中的某个地方的错误, 分析出种类, 大小, 位置等情况, 较准确。

复层检测:要更全面, 做100%的渗透检查, 检测方法还有渗透探伤 (渗透检测) , 磁粉探伤等, 涡流探伤是当不锈钢通过交流电时, 有错误的地方交流电的电压会有变化, 显示此处有缺陷, 相关人员再根据电压大小进行维护。

结语

近年来不锈钢的使用范围越来越广, 加工制作的产品使用于各行各业, 压力容器以不锈钢复合板为主要材料, 相比之前的钛-钢压力容器, 后者在强度, 硬度, 耐磨损, 耐腐蚀性能都有所提高, 在设计制造技术完善后将会得到更宽阔的发展, 更广泛的应用。

摘要：不锈钢复合板是在二十一世纪出现的一种新型板材, 由普通钢和不锈钢按一定比例复合而成, 价格低廉而且使用效果较好, 在造纸、机械制造、家庭电器、航天、动力、现代化企业建设等方面都得到了广泛应用, 由其设计制造出很多产品适用于各个领域。本文主要介绍在设计制造过程中, 不锈钢压力容器特有的优点和一些技术要点, 并且对这种设计制造技术进行简要的分析, 提高设计制造人员对要点的认识, 保障在今后的使用过程中, 给提供便利。

关键词：压力容器,不锈钢复合板,设计制造,焊接,厚度