钛复合板制压力容器的制造监检

摘要:文章以某压力容器制造厂生产的一台低温压力容器为例,讨论了钛复合板制压力容器的制造监检过程中应注意的若干问题。

关键词:钛复合板;压力容器;制造监检;焊接工艺评定;无损检测;压力试验;气密性试验

中图分类号:TF351文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)25-0034-02

0引言

钛钢复合板以其优异的耐蚀性能作为复层与介质接触,以价格低廉的钢材作为设备的支撑,常应用于耐腐蚀性压力容器的制造,在保证设备耐蚀性的前提下,从而大幅降低了设备的成本。

本文以某压力容器制造厂生产的一台低温压力容器为例,讨论了钛复合板制压力容器的制造监检过程中应注意的若干问题。

其内胆材料首次选用了牌号为06Cr19Ni10+TA1的钛复合板。钛材具有密度小,抗拉强度高的特点,具有良好的低温冲击性能,钛材在海水及大多数酸、碱、盐介质中均具有较优良的抗腐蚀性能。由于钛材的焊接本身就存在一定的难度,且钛材与钢线膨胀系数不同,因此钛复合板的焊接就更有其特殊性,在焊接等方面要求更为复杂和严格。

由于钛材价格昂贵,而且加工方面有一定的难度,其制造技术在国内只有少数几家有成熟的经验。本文结合钛复合板制低温压力容器制造监检的实践经验,简要论述钛复合板制低温压力容器的制造监检控制,以供同行借鉴。

1设备主要技术特性及相关监检要点

(1)低温压力容器的主要技术参数和材质见表1:

表1主要技术参数和材质

内胆夹套保温层

设计压力(MPa)0.250.6-0.1

设计温度(℃)-196-19650

焊接接头系数Φ1.01.00.85

主要材质06Cr19Ni10+TA106Cr19Ni10Q235-B

(2)制造标准:《钢制压力容器》(GB150-1998);《钛制焊接容器》(JB/T4745-2002);《低温绝热压力容器》(GB18442-2001);《固定式压力容器安全监察规程》。

监检人员应审核相关设计文件,重点审查设计单位资格、容器类别划分、制造和检验标准和相关设计变更等。

2钛复合板供货及验收要求

钛复合板材料必须具有出厂的材料质量证明书。压力容器制造单位必须结合实物对钛复合板进行验收,对所取得的钛复合板材料质量证明书的真实性和一致性负责。验收时,除对基材和复材验收外,还应按照要求对钛复合板的贴合率进行验收。钛复合板按《钛-不锈钢复合板》(GB/T8506-2007)B1级标准进行制造、检查。钛复合钢板应在消除应力状态下供货。

基材06Cr19Ni10钢板应符合(GB/T4237-2007)的要求;复材TA1应符合《钛及钛合金板材》(GB/T3621-2007)的要求,为压力容器用钢板;钛材在-196℃下材料的伸长率不应低于18%;钛材钢板按(JB/T4730.3-2005)的规定逐张进行超声波检测,Ⅱ级合格。

除了上述要求外,监检人员还应审查材质证明书应为原件或加盖供材单位公章和经办人章的有效复印件,确认主要受压元件材料和焊接材料应符合设计文件和工艺文件的规定。抽查主要受压元件用材的材料标记移植及材料分割后所做的标记移植,不应在钛复合板的耐腐蚀面采用硬印作为材料的确认标记。

3钛复合板的焊接

3.1钛复合板的焊接方法与选用焊材

基材06Cr19Ni10与06Cr19Ni10之间的焊接采用氩弧焊打底+手工焊盖面时,选用焊材为H0Cr20Ni10Ti+A107焊条;焊接采用自动焊时,采用H08A焊丝、SJ101焊剂。

复材TA1与TA1之间的焊接采用氩弧焊,焊接材料为STA1R。

焊接材料必须具有出厂的材料质量证明书,制造单位应结合实物对其进行验收。

3.2焊接接头

钛复合板焊接接头型式和尺寸按《钛及钛合金复合钢板焊接技术要求》(GB/T13149-2009)的规定,对接接头采用Ⅲ型接头。

钛复合板复层表面进行抛光处理,抛光到3.2μm,不锈钢内外表面进行酸洗钝化。

钛材切割和坡口加工应采用机械加工,由于钛材摩擦系数大,在切削过程中易产生高温,因此要控制切削速度,选择合适的切削液。钛复合板在切割时应将钛复层背向火焰,注意防止分层,且坡口表面不应有裂纹、分层、夹渣及影响焊接质量的其他缺陷,机械加工坡口表面进行渗透检测,按(JB/T4730.5-2005)标准要求评定,Ⅰ级合格。

3.3焊工及焊接工艺评定要求

钛压力容器制造中技术关键是钛的焊接。在产品焊接过程中,监检重点抽查焊接工艺的执行情况、施焊焊工的资格、焊接材料管理等,并核查焊接记录。焊工应通过钛容器焊工考试及锅炉压力容器压力管道焊工考试才能承担钛复合板制压力容器的焊接。焊工的施焊,应与其资格证书核准的项目相符。

由于制造厂是首次生产钛复合板制压力容器,因此在技术准备时应按照《固定式压力容器安全技术监察规程》的要求制作焊接工艺评定。焊接工艺评定完成后,焊接工艺评定报告和焊接工艺规程经焊接责任工程师审核,技术负责人批准,并经监检人员签字确认。合格后按照图纸焊缝结构编制相应的焊接作业指导书。

3.4施焊工艺要点

施焊前坡口表面必须进行处理,清除干净,以防各种污染。在常温下,钛及钛合金是比较稳定的。但是试验表明,随着温度的升高,钛及钛合金吸收氧、氮及氢的能力也随着明显上升。因此,钛焊接对钛复合板压力容器制造来说是关键的工艺。焊接前,应清除切口的氧化层。钛填条、钛盖板及钛丝,焊前需经化学清洗,再用清水冲净,烘干后方可使用。在进行钛及钛合金焊接时,保护气体应采用纯度在99.99%以上氩气,双面氩气保护。应根据焊缝形式预先制备好气体保护拖罩。

钛复合板焊接时,应先焊基层钢,在基层钢焊缝经表面质量检查和射线检测合格后,再焊接复层钛。由于液态下钛与钢会产生金属间化合物而严重的脆化,钛复层的焊接时应采用小线能量,在获得最大熔深的基础上不允许熔到钢面上。焊接时,不得将焊丝端部移出氩气保护区;断弧及焊缝收尾时,要继续通氩气保护,直到焊缝及热影响区金属冷却到100℃以下时方可移开焊枪。应对所有钛焊缝和热影响区在焊接完工原始状态的表面颜色进行检验,银白色及金黄色为合格,不合格的按照(JB/T4745-2002)表10-5的要求进行相应处理。

严禁用打磨过钢基层的砂轮打磨钛条和焊缝。焊缝余高不大于1.5mm,且不得有咬边。

4无损检测

焊接接头经形状尺寸及外观检查合格后,需按照要求进行无损检测。

不锈钢基材对接焊缝的射线探伤按照(JB/T4730.2-2005)的要求进行射线检测,符合AB级Ⅱ级合格。

钛复层钛填板与钛复层之间焊缝按照(JB/T4730.5-2005)的要求进行渗透检测,Ⅰ级合格。

监检人员除审查无损检测报告外,还需抽查产品射线探伤底片,数量不得少于该台容器射线探伤底片总数的30%,且返修片必须检查,总数少于十张片全部抽查,对所抽查的底片应记录片号。

5压力试验与气密性试验

无损检测合格后,内胆按照设计文件要求进行0.32MPa水压试验和0.25MPa气密性试验,水压试验后应进行内胆的干燥处理。除此之外,钛复合板的复层焊接接头与基层间还需进行气密性试验,试验压力为0.1MPa,试验用气体应为干燥、洁净、无油的空气。监检人员现场监检耐压试验全过程,确认耐压试验按《固定式压力容器安全技术监察规程》及设计文件规定的要求进行。压力试验合格后,应在受检单位提供的压力试验报告(记录)上签字确认。

6结语

随着国内压力容器制造技术不断成熟,钛复合板制压力容器以其优良的性能和经济性,越来越多地被应用于耐腐蚀性压力容器的制造。但是由于其材料的特殊性,国内大多数制造企业制造经验较为欠缺,所以对其制造过程的制造监检应尤为重视。笔者认为制造监检应着力从材料、焊接工艺控制等环节加强控制,以保障钛复合板制压力容器在以后的使用过程中安全运行。

参考文献

[1] 任世宏,等.钛复合板容器设备的制造[J].电焊机,2003,33(12).

[2] 周振丰,等.焊接冶金与金属焊接性[M].北京:机械工业出版社,1989.

[3] 余存烨.钛制压力容器的监察与检验[J].钛工业进展,2003,(3).

作者简介:郑燕,女,浙江海宁人,宁波市特种设备检验研究院助理工程师,研究方向:特种设备检验。

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