制造压力容器选材不仅要考虑材料的力学性能、弯曲性能、耐蚀性能及价格等因素,也要充分考虑可焊性等冷热加工性能。
材料的正确选用是设计者的主要职责,直接关系到制造的难易程度和产品的安全性。如碳素钢和低合金钢随着标准抗拉强度下限值Rm的提高,需提高钢材的韧性及塑性:
用于焊接的碳素钢和低合金钢限制C、S、P含量,锅炉压力容器,压力容器碳素钢和低合金钢依标准抗拉强度下限值Rm及是否用于低温容器而进一步限制C、S、P含量。
设计时采用强度级别较高的材料时,还一定要注意有严格可行的技术要求并对制造企业的制造能力、制造经验进行充分考察了解,不能将报价的高低作为评判标准。
另外,对于钢材,应尽可能选择压力容器钢;选用境外牌号的材料、新材料、材料制造单位制造的材料,应符合TSG 21的有关规定,压力容器,便于制造、采购和使用。
压力容器的焊接是通过加热或加压,或两者兼用,使焊件达到原子间结合并形成接头的工艺过程。世界每年钢材消耗量的50%都有焊接工序的参与。
焊接可分为三大类:熔焊、压焊和钎焊。
(1)熔焊
将要焊接的工件局部加热至熔化,冷凝后形成焊缝而使构件连接在一起的加工方法。包括电弧焊、气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊等。熔焊是广泛采用的焊接方法,大多数的低碳钢、合金钢都采用熔焊方法焊接。特种熔焊还可以焊接陶瓷、玻璃等非金属。
(2)压焊
焊接过程中必须要施加压力,可能加热也可能不加热才能完成的焊接。其加热的主要目的是为使金属软化,靠施加压力使金属塑变,让原子接近到相互稳固吸引的距离,这一点与熔焊时的加热有本质的不同。压焊包括电阻焊、摩擦焊、超声波焊、冷压焊、焊、扩散焊、磁力焊。其特点是焊接变形小、裂纹少、易实现自动化等。
(3)钎焊
将熔点比母材低的钎料加热至熔化,快开门式压力容器,但加热温度低于母材的熔点,用熔化的钎料填充焊缝、润湿母材并与母材相互扩散形成一体的焊接方法。钎焊分两大类:硬钎焊和软钎焊。硬钎焊的加热温度大于450℃,抗拉强度大于200MPa,经常用银基、铜基钎料,适于工作应力大、环境温度高的场合,比如硬质合金车刀、地质钻头的焊接。软钎焊的加热温度小于450℃,抗拉强度小于70MPa,适于应力小、工作温度低的环境,比如电路的锡基钎焊。
压力容器检验除了上述检验项目外,移动式压力容器,还要进行耐压试验(一般进行水压试验)。对主要焊缝进行无损探伤抽查或全部焊缝检查。比如处于湿环境下及存在应力腐蚀开裂风险的设备中,容器对应力腐蚀开裂地敏感性随容器使用的钢材的强度级别的提高而增大,二者正相关。20世纪60年始,站的发展对反应堆压力容器提出了更高的安全和技术要求,从而促进了压力容器的进一步发展,广泛应用于各工业部门。
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