爆炸焊不锈钢复合钢板制造压力容器难点探讨

(整期优先)网络出版时间:2019-12-05
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爆炸焊不锈钢复合钢板制造压力容器难点探讨

武旭 王新国 曹海永 李之振

中国联合装备集团安阳机械有限公司 河南省安阳市 455000

摘要:近年来,压力容器被广泛地应用于工业生产的各个领域中,在生产中占据着重要的地位。压力容器的制造中,不锈钢复合钢板的应用较为普遍,基于其制造中对于错边量有着极为严格的要求,就需要在制作中考虑多方面的因素,尽量将其错边量控制在合理的范围内。另外,不锈钢复合钢板的焊接处理工艺要求较高,否则会引发严重的质量问题,因此,要对焊接工艺加以严格控制。基于此,本文详细分析了爆炸焊不锈钢复合钢板制造压力容器的难点,在一定程度上避免可各种制造缺陷。

关键词:复合钢板;压力容器;错边量;裂纹

近年来,随着压力容器应用领域的扩大,不锈钢复合钢板逐步成为压力容器制造中使用的主要材料。从不锈钢复合钢板的生产过程来看,其主要是由不锈钢板与碳钢板爆炸复合形成的,其中,不锈钢板具有耐腐蚀特性,而碳钢板的强度较高,二者的结合使用充分发挥了两者的优势,具有经济性与技术性的优势。但是,爆炸焊不锈钢复合钢板制造压力容器具有一定的难度,在制造过程中如果使用不当将会造成压力容器的质量问题,因此,需要在制造过程中科学应用该材料。

1.设备概述

在压力容器的制造中,不锈钢复合钢板的应用具有明显的应用优势,与普遍的钢板相比,其抗腐蚀性能良好,并且其强度较高,成本低廉,满足了压力容器制造的各方面性能要求,因此,在压力容器的制造中,不锈钢复合钢板的应用极为普遍,其制造形成的压力容器被广泛地应用于石油化工、医药等生产领域。但是,不锈钢复合钢板应用于压力容器的制造中,其制造过程具有一定的工艺难点,主要体现在其在爆炸焊不锈钢复合压力容器的制造中,因此,在制造中需要解决有关的工艺难点,以保证压力容器制造的顺利进行。基于压力容器加工与制造的要求,在加工开始之前,相关的人员要根据其制造需求,对有关的机械设备型号、参数等加以确定与核对,从而为后期的下料、坡口、焊接等创造良好的前提条件,保证压力容器在制造的效率,提高其加工的精度。

2.制造要求

在爆炸焊不锈钢复合钢板压力容器的制造中,有关的制造人员要严格对其制造生产工艺加以把控,掌握基本的操作流程,在制造过程中注意细节把控,保证压力容器制造的整体质量。一般情况下,复合钢板的对口错边量应该维持在钢板覆层厚度的50%以下,在实际的制造过程中,要根据设备钢板覆层厚度来确定其错边量的大小,将筒节的周长误差等控制在合理的范围内。由于不锈钢复合钢板在爆炸焊接处理的过程中,存在内部应力的不均匀变化,这种变化加剧了压力容器热处理、校平处理的难度,因此,在压力容器的制造环节,相关的制造人员要在错边量的控制上,对有关的参数加以科学把控,保证其处理的效果,否则会发生筒体向卷制方向的延伸现象。一般情况下,在错边量的控制中,需要通过控制直径与厚度相同的筒节、保持滚压次数的同步性,保证其控制效果。另外,如果在压力容器的制造中,要提高其抗腐蚀性,一般通过将筒体与封头的覆层对齐来实现。

3.爆炸焊不锈钢复合钢板制造压力容器难点

3.1下料

爆炸焊不锈钢复合钢板压力容器的制造中,要充分考虑设备的加工与制造要求,下料处理是其中的关键环节,需要使用等离子切割法对复合钢板加以切割处理,保证其处理效果。在下料过程中,有关的技术人员要精准把控切割的位置与长度等指标,保证钢板在经过切割处理以后,其尺寸等能够满足压力容器爆炸焊的要求,避免切割处理中有关参数控制不到位所造成的错边量过大的问题。在压力容器的制造过程中,错边量的控制要严格按照相关的制造要求来进行。下料过程中,除了要把控其切割尺寸等有关参数,还需要重视压力容器卷制的延伸量、焊接的收缩量等因素。基于不锈钢复合钢板的材料特点,钢板在基层与覆层的力学性质等方面也同样存在着差异,因此,需要选择恰当的下料方法。正确下料方法的选择不仅能够保证其相关的参数满足其制造的要求,也能够实现成本的节约等。

3.2坡口的选择

压力容器的制造中,坡口的选择也是爆炸焊不锈钢复合钢板制造压力容器的难点。在实际的制造过程中,在等离子切割法对复合钢板加以切割处理之前,相关的人员要根据制造需求,对坡口位置的氧化层、过热层等加以必要的处理,以提升坡口的处理效果。具体的焊接环节,由于焊接方式具有多样性,包含了埋弧焊、钨极氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、等离子弧焊等方式,在焊接过程中,要尽量保持焊接方式应用的科学性。坡口形式往往包含了V形、X形、V与U联合形,但是,这些形状中,X形坡口在压力容器的制造中使用最多,这种坡口形状决定了其必须采用双面焊,焊接过程遵循基层、过渡层到覆层的顺序,这种焊接处理过程保证了焊接接头的处理效果,提升了接头的抗腐蚀性能。因此,坡口处理效果是影响压力容器制造质量的重要因素。

3.3焊接处理

3.3.1异种钢焊接处理

在不锈钢复合钢板基层与覆层过渡位置,一般采用的是异种钢焊接的方式,在实际的焊接处理中,这种焊接处理的难度系数较大,相关的操作人员需要结合实际的情况,遵循科学性与实用性的原则,制定切实可行的焊接处理方式,对焊接方案加以优化与调整,尤其是精确把控焊接的位置、时长等有关的焊接参数,避免焊接处理不到位所引发的焊接裂纹等的出现,充分发挥不锈钢复合钢板的材质优势,保证压力容器的制造质量。

3.3.2裂纹的处理与防治

在焊接过程中,极易出现的质量问题就是裂纹,一般情况下,裂纹多是由线膨胀系数、比热容与热导率的差异等造成的。由于基层与覆层的线膨胀系数存在着明显的差异,将其焊接处理以后,冷却收缩会产生一定的差异,焊接应力的出现加大了裂纹出现的概率。基层与覆层还存在热导率、熔点等的差异,这就使得在焊接过程中存在热输入与熔化量不均匀的现象,使得在焊缝等位置的结晶条件等发生一定的变化,低熔点的金属熔化时间远远早于高熔点金属,从而在焊接处理中会出现高熔点金属没有熔合或者流淌等现象,有些处于凝固状态下的低熔点金属内产生应力,引发裂纹的出现。

基于裂纹的出现,要从焊接方式与焊接顺序方面着手,减少裂纹的出现。具体来说,在基层的焊接上,一般选用的是焊条电弧焊、埋弧焊等方式,而覆层与过渡层的焊接一般采用的是钨极氩弧焊等方式。焊接顺序也会对减少裂纹起到一定的控制作用,因此,在焊接过程中,应该遵循基层、过渡层到覆层的焊接顺序,保证其焊接处理效果。基层的焊接处理中,要避免触及与熔化覆层,将焊道根部与复合界面维持一定的距离,一般为1~3mm左右。过渡层的焊接处理中,应该首先对基层焊接处理时焊接处理不到位的地方加以清除,补焊以后方可实施过渡层的焊接,过渡层的焊接厚度在2mm以上。

结束语:

爆炸焊不锈钢复合压力容器的制造中,相关的技术人员要严格根据制造的要求,精准把控制造中的有关参数。下料方式、坡口选择与焊接方式等都是压力容器制造的关键环节,需要在制造过程中严格遵守其操作的规范性,保证其制造与加工的效果,提升压力容器的制造质量。

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