摘要：本文主要探讨不锈钢复合钢板压力容器制造工艺过程中可能出现的一些情况进行分析，并提出解决办法。
关键词：不锈钢复合钢板；压力容器制造工艺；筒体；下料；卷圆排版；焊接检验
1 概述
在化工行业中，许多工况是在腐蚀环境中进行的。不锈钢复合板压力容器在化工行业得到广泛应用。不锈钢复合材料综合了基层材料结构的刚度和强度，还具有覆层材料独有的耐腐蚀和耐磨损等优点，很大程度上降低了设备的造价和设备的重量，减少了在使用铝、钛、铜、镍、钢等贵重金属时材料的浪费，提高了经济效益。
下面以设备制造厂为山西焦炭集团制作的甲醇分离器为例，阐述不锈钢复合钢板压力容器制造中应注意的问题。
2 材料的选择
不锈钢复合钢板应具有符合国家现行标准的质量证明书，甲醇分离器材料要求为B2级，对于复合板材料来说，基层与覆层贴合的紧密程度是非常关键的问题，如果基层与覆层间贴合不好，不仅不能满足防腐的要求，而且在使用过程中还有可能导致鼓包和大面积脱层，从而严重影响设备的安全使用。同时在设备制造过程中会直接影响壳体的组对焊接质量，尤其容易导致焊缝及母材微裂纹的产生，给设备的安全使用留下隐患。因此，在选用复合板生产之前，需要进行复验，用超声波探伤的方法对复合板的贴合程度进行检测。除此之外，还应视设备类别及所使用的介质等，对复合材料的力学性能，化学成分进行复验，以确保压力容器主体材料的可靠性。
3 筒体下料
不锈钢复合板放样应用细粉线，留足切割余量，并考虑伸长率。下料采用空气等离子切割，切割方向应从基层面向复层面，不得反向切割，以防止发生偏吹，造成复层尺寸破坏。
对于用不锈钢复合板制造的压力容器，板料的划线控制相当重要，特别是周长几何尺寸的控制，因为这一尺寸将直接影响到壳体环缝的对口错边量，错边量控制，是不锈钢复合板压力容器控制制造质量的一个关键，对不锈钢复合板错边量控制的要求要比普通碳钢或低合金钢严格得多，焊接时内部复合层必须平齐，错边会导致焊缝处复合层实际厚度减少，满足不了耐腐蚀要求；控制不锈钢复合板的错边量不超标，是保证其强度和耐蚀性能的一个关键。为此必须严格控制，为焊接质量的保证奠定基础。
不锈钢复合板的坡口加工，应根据图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计坡口。不锈钢复合板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。不锈钢复合板常用坡口形式和尺寸可按JB／T4709-2007《钢制压力容器焊接规程》选用。坡口的加工方法，采用刨边机加工是比较理想的。对于壳体与接管的角焊缝来说，坡口的加工宜采用空气等离子切割，用等离子切割和加工坡口时，覆层朝上，从覆层侧开始切割，避免将切割熔渣溅落在覆层表面上。并对坡口表面做磁粉探伤检查。专门强调了在下料及刨边时必需严格控制其周长尺寸和对角线尺寸，其目的就在于确保组装对对口错边量符合要求。同时也可避免强制组对。
4 筒体卷圆、排版
板料卷圆是压力容器制造的主要工艺方法之一。卷圆采用数控辊式卷板机，卷圆工艺是否正确，对设备制造总工作量及设备使用性能有很大影响。
复合板卷圆采用冷卷。冷卷时注意保护好覆层表面不受损伤，一般用与覆层相同的薄板做保护层，盖在覆层上一起卷圆。保护板不宜用普通结构钢薄板，否则覆层表面在卷制过程中就会沾附上普通钢的微粒。复合钢板卷圆还有一些特点，板料通过辊子时，覆层有出现条纹、划痕、擦伤之类的危险。这类板料采用小辊驱动的三辊机，保证筒节滚圆质量，控制好圆度，坡口形式尺寸、组对均以覆层为基准，确保错边量不超标。封头与筒体组对，首先保证各自的圆度，再以封头周长匹配筒体周长，保证封头与筒体的组对质量、组对时以复层为基准，防止覆层错边量超标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆筒体排版，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。
5 焊接
从制造工艺技术看压力容器行业的发展，压力容器的制造涉及到机械加工、压力加工、焊接、热处理、和无损检测等各方面，但其中对压力容器制造工艺技术进步影响最大的是焊接。
复合钢板的焊接方法，可根据材质、接头厚度、坡口尺寸及施工条件等情况确定，为了保证不锈钢复合板原有的综合性能，必须严格按照图样、焊接工艺和有关标准施焊。应对基层、过渡层和覆层分别进行焊接。遵循先焊接基层，再焊接过渡层，最后焊接覆层的焊接顺序。基层的焊接，应严防基层焊缝熔化到不锈钢的过渡层甚至复层焊缝，以免少量高铬、高镍的不锈钢成分稀释到碳素钢焊缝中形成马氏体组织而发生硬化。
不锈钢复合板焊接时，覆层焊缝和基层焊缝之间，以及覆层焊缝与基层母材交界处宜采用过渡焊缝。基层和覆层的过渡层焊接是不锈钢复合板焊接的关键。不锈钢复合板焊接技术要点焊接时应先焊内侧基层焊缝，再焊过渡层，最后焊覆层。焊接基层焊道不得触及和熔化覆材，先焊基材时，其焊道根部或表面，应距复合界面1-2mm。焊接过渡层时，应该采用较小的线能量，以防止基层金属渗入复层而引起焊缝缺陷。为此应采用较小直径的焊丝以及较小的焊接线能量。实践证明，在复合板的施焊过程中，采用小的线能量对层间的温度的控制很有必要，尤其是在施焊过渡层和覆盖层时，层间温度的控制显得更为重要。如此时层间温度过高，焊后在覆层侧沿焊缝热影响区部位极易产生裂纹。因此，在施焊过程中，层间温度不宜超过50℃。覆层焊接时，为保证焊接质量，必须控制焊接热输入，应采取多层多道快速不摆动焊法，尽量采用小的焊接热输入和电流，并快速焊接。不应预热和缓冷，有时甚至采取强制冷却措施，从而保证焊缝金属具有良好的力学性能和抗晶问腐蚀性能。
当不锈钢复合板基层需要预热时，应以复合钢板的总厚度作为确定预热温度的厚度参数。当基层需要进行预热时，施焊过渡层的焊缝也必须预热。甲醇分离器设备基层、过渡层部分焊接前应进行预热。不锈钢复合板应尽量避免焊后热处理。当需要进行焊后热处理时，应避免复层母材和焊接接头中铬碳化物析出和形成σ相。如焊后热处理温度在不锈钢的敏化温度区间之内，就会降低不锈钢的耐腐蚀性能，使不锈钢产生晶间腐蚀裂纹。为解决这个问题，可以采用“低温长时”的热处理方式，即适当降低热处理温度，延长保温时间。甲醇分离器的焊前预热和焊后热处理严格按按JB／T4709--2007《钢制压力容器焊接规程》进行。
6 检验
复合板制造压力容器重点检验复合层与基层结合部位的焊接缺陷，主要是夹渣和热裂纹，一旦超标，必须返修直至合格。检验纵焊缝处的向内的角变形问题，一旦超标也应用机械法或局部加热法予以矫正。需要着重提出的是，由于复合板焊后覆层表面沿焊缝热影响区附近极易产生裂纹，因此焊后不仅要对焊缝内部缺陷进行检查，还必需对覆层侧焊缝表面作着色检查，其结果应符合有关标准的规定，否则必须预以处理。
7 结束语
该设备制造严格按照设计技术要求和规程规范执行，制造过程解决了许多技术难题，设备制造完成后，经检验各项技术指标符合设计要求，投产以来未出现任何故障。通过这一实例，我们掌握了不锈钢复合板压力容器制造工艺，积累了经验，对今后同类设备的制造起到很好的借鉴作用。
参考资料：
[1] 《固定式压力容器》（GB150-2010）
[2] 《压力容器用爆炸焊接复合板》（NB/T47002-2009）
[3] 《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG R0004-2009）
[4] 《承压设备无损检测》（JB/T4730-2005）
[5] 《钢制压力容器焊接规程》（JB/T4709-2007）
[6] 《承压设备焊接工艺评定》（NB/T47014-2011）
论文作者:李丽丽
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/10
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