复合钢板压力容器制造工艺

1 前言在某种腐蚀条件下，钛具有比不锈钢、铝、铜有更优良的耐蚀性[1]。

虽然造价比不锈钢设备高，但在一定条件下，钛制设备使用可靠性高，寿命长，因此钛得到了广泛的应用。

我国使用钛材制造化工设备已有40多年历史。

但是，钛制化工设备尤其钛-钢复合板制化工设备，比钢制化工设备在技术上有更多难度，积累经验也少得多，因此，对于钛-钢复合板制化工设备的设计、制造，备受关注。

钛-钢复合板制化工设备中用量最多的是容器，而且是压力容器。

一般情况下，当操作压力和温度（200℃以上）较高时，压力容器的封头和全部筒节均用钛-钢复合板制造，就是常说的钛-钢复合板压力容器。

2 钛-钢复合板生产方法按照目前复合板生产技术，钛-钢复合板生产方法允许使用轧制法、爆炸法、爆炸-轧制法三种方法。

压力容器钛-钢复合板常用的是爆炸法。

3 压力容器用钛-钢复合板级别3.1 压力容器用钛-钢爆炸复合板分为1级、2级、3级。

3.2 1级复合板，未结合率0%，用于过渡接头、法兰等高结合强度，且不允许不结合区存在；2级复合板，未结合率≤2%，是将钛材作为强度设计材料或特殊用途的复合板，如管板等；3级复合板，未结合率≤5%，是将钛材作为耐蚀设计，而不考虑其强度的复合板。

4 压力容器用钛-钢复合板材料主要技术规定4.1 覆材符合GB/T3621 钛及钛合金板材中的TA0、TA1、TA2、TA9、TA10。

4.2 基材符合4.2.1 GB713 锅炉和压力容器用钢板，如Q245R和Q345R；4.2.2 GB24511 承压设备用不锈钢钢板及钢带，如S30408；4.2.3 GB3531 低温压力容器用低合金钢钢板，如16MnDR；4.2.4 NB/T47008 承压设备用碳素钢和合金钢锻件，如16Mn；4.2.5 NB/T47009 低温承压设备用低合金钢锻件，如16MnD；4.2.6 NB/T47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件，如S30408。

公司标准70BJ010-2011代替：70BJ010-2005铬钼钢复合钢板制压力容器制造及验收工程技术条件第 1 页共 18 页朱玫张国信李法海陈崇刚2011-04-15 2011-04-20 编制校审标准化审核审定发布日期实施日期目 次1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 总则 (2)4 材料 (2)5 制造 (8)6 无损检测 (12)7 焊后热处理及水压试验 (13)8 涂敷和包装运输 (14)1 范围本标准规定了最高操作温度不大于440℃且壳体基层板厚不大于100mm，基层材料为15CrMoR(H)、14Cr1MoR(H)及与此相当的铬钼钢，复层为S11306、S11348、S30403、S30408、S32168、S31603、S31608及与此相当的不锈钢的铬钼钢复合钢板制压力容器在材料、制造、检验以及包装运输等方面的要求。

本标准适用于按GB 150设计的铬钼钢复合钢板制压力容器的制造及验收，不适用于按分析设计标准设计的铬钼钢复合钢板制压力容器的制造和验收。

2 规范性引用文件TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程GB150 钢制压力容器GB/T223 钢铁及合金化学分析方法GB/T228 金属拉伸试验方法GB/T229 金属夏比缺口冲击试验方法GB/T232 金属材料弯曲试验方法GB713 锅炉和压力容器用钢板GB985.1 气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口GB985.2 埋弧焊的推荐坡口GB/T1184-1996 形状和位置公差未注公差值GB/T1804-2000 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差GB3077 合金结构钢GB/T 4334 金属和合金的腐蚀不锈钢晶间腐蚀试验方法GB/T4338 金属材料高温拉伸试验GB/T5118 低合金钢焊条GB/T6394 金属平均晶粒度测定法GB6479 高压化肥设备用无缝钢管GB8923 涂装前钢板表面锈蚀等级和除锈等级GB9948 石油裂化用无缝钢管GB/T10561 钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法GB24511 承压设备用不锈钢钢板及钢带HG/T20592 钢制管法兰（PN系列）HG/T20615 钢制管法兰（Class系列）JB/T4700 压力容器法兰分类与技术条件JB/T4707 等长双头螺柱JB4708 钢制压力容器焊接工艺评定JB/T4709-2000 钢制压力容器焊接规程JB/T4710 钢制塔式容器JB/T4711 压力容器涂敷与运输包装JB/T4730 承压设备无损检测JB/T4731 钢制卧式容器JB4744 钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验JB/T4747 压力容器用钢焊条订货技术条件NB/T47002.1-2009 压力容器用爆炸焊接复合板第一部分不锈钢-钢复合钢板NB/T47008 承压设备用碳素钢和低合金钢锻件NB/T 47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件NB/T47013.10 承压设备无损检测第10部分：衍射时差法超声检测SH3022 石油化工设备和管道涂料防腐蚀技术规范SH3043 石油化工设备管道钢结构表面色和标志规定SH/T3074 石油化工钢制压力容器SH/T3524 石油化工静设备现场组焊技术规程SH/T3526 石油化工异种钢焊接规程SH/T3527-1999 石油化工不锈钢复合钢焊接规程ASME SA-335 Standard Specification For Seamless Ferritic Alloy-Steel Pipe For High-Temperature Service3 总则3.1 铬钼钢复合钢板制压力容器按TSG R0004-2009、GB150、JB/T4710（对塔式容器）或JB/T4731（对卧式容器）、设计文件以及本标准的规定进行制造和验收。

S30408 + Q345R不锈钢复合板制压力容器的焊接工艺摘要：通过对不锈钢复合板焊接特点的分析、焊接坡口及方法的选择、焊接工艺评定以及最终焊缝质量的检验，总结得出采用埋弧焊+焊条电弧焊组合焊接方法完全能够保证S30408+Q345R不锈钢复合板焊接接头质量，并简要介绍了埋弧焊+焊条电弧焊组合焊接不锈钢复合板工艺要点。

关键词：不锈钢复合板；焊接性；焊接工艺；焊接接头质量不锈钢复合板是由复层（不锈钢）和基层（碳钢、低合金钢等）复合轧制而成的双金属，复层保证耐蚀性能，强度主要靠基层获得。

通常复层厚度占钢板总厚度的10%~20%左右，与不锈钢板相比，成本费用可节省70%左右，具有很大的经济效益。

近年来，随着不锈钢复合板制造工艺的日趋成熟，使得不锈钢复合板的价格也在逐步下降，不锈钢复合板由于具有良好的综合性能（如强度、塑性、硬度、耐磨性及耐腐蚀性等）和价格优势，从而使其越来越广泛的应用于腐蚀性要求较高的设备，在石油化工、制药、食品工业等领域得到日益广泛的应用。

不锈钢复合板的焊接既不同于不锈钢，也不同于碳钢或低合金钢，而有其特点和难点，特别是对过渡层及复层的焊接质量要求很高。

某化工设备制造厂先后制造了几台不锈钢复合板制压力容器，主体材质为S30408+Q345R，在制造过程中通过查阅资料对其焊接性进行仔细分析以及深入的工艺探讨，并通过生产实践获得了一些宝贵的不锈钢复合板焊接经验，现将此不锈钢复合板制压力容器的制造及焊接工艺介绍如下：1、设备主体结构及材质本设备为一台卧式储罐设备，容器类别Ⅱ类；设计压力为1.9Mpa；设计温度190℃；介质为甲苯、甲苯酸等，焊接接头系数1；腐蚀裕量0；焊接接头检测比例：筒体及封头100%RT；复层100%PT。

容器规格DN1600x（3+14），主体材质为S30408+Q345R不锈钢复合板。

2、不锈钢复合板焊接特点复层主要是保证耐蚀性能，中间增加的过渡层是为了满足焊接工艺的需要。

爆炸焊不锈钢复合钢板制造压力容器难点分析1. 引言1.1 背景介绍爆炸焊不锈钢复合钢板制造压力容器在实践中却存在诸多难点和挑战。

材料的选择、工艺参数的控制、焊接质量的评估等方面都需要面对各种挑战。

深入研究爆炸焊不锈钢复合钢板制造压力容器的难点，探索解决方法，对于提升压力容器的质量和效率具有重要意义。

1.2 研究意义爆炸焊技术是一种非常重要的连接方式，在压力容器制造领域有着广泛的应用。

而不锈钢复合钢板制造压力容器是一项技术含量较高的工艺，对于提高压力容器的耐压性能和耐腐蚀性能有着重要意义。

研究不锈钢复合钢板制造压力容器的难点，可以帮助我们更深入地了解该工艺的原理和特点，从而提高压力容器的质量和性能。

研究不锈钢复合钢板制造压力容器的难点，还可以为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴，推动该领域的发展和进步。

1.3 研究现状目前爆炸焊技术在此领域还存在一些问题和挑战。

材料选择是该技术中的一个难点，不同材料的熔点和热膨胀系数差异较大，需要进行精准的匹配。

工艺参数控制也是一大挑战，爆炸焊的过程受到许多因素的影响，需要进行严格的控制。

爆炸焊后的质量评估也是一个重要的研究方向，如何确保焊接部位的密实性和力学性能是当前研究的重点之一。

虽然爆炸焊技术在不锈钢复合钢板制造压力容器领域具有很大的潜力，但仍然需要在材料选择、工艺参数控制和质量评估等方面进行深入研究，以进一步提高焊接质量和效率。

2. 正文2.1 爆炸焊技术概述爆炸焊技术是一种利用爆炸冲击波产生的高压和高温形成金属结合的技术。

在爆炸焊过程中，两种金属或合金在高速碰撞的作用下，表面氧化皮和污染层瞬间被清除，然后金属表面迅速熔化并形成共同的过渡层，最后金属冷却凝固形成坚固的焊接接头。

爆炸焊技术具有焊接速度快、热影响区小、焊接接头强度高等优点。

爆炸焊也可以实现异种金属或合金的焊接，适用于不锈钢、铝合金、钛合金等材料的焊接。

在实际应用中，爆炸焊技术需要合理的工艺参数控制，包括爆炸焊材料的选择、爆炸焊接头设计、爆炸焊接参数的选择等。

放样下料工艺WI01-021、总则1.1本工艺适用于碳素钢、低合金钢、不锈钢及不锈复合钢制压力容器制造的下料工序。

1.2对不锈钢制压力容器还应遵照WI01-08《不锈钢制压力容器制造工艺》的规定执行。

1.3本工艺是压力容器制造指导性通用工艺文件，必须与产品工艺文件配合使用，如产品工艺文件有特殊要求时，以产品工艺文件为准。

2、一般要求2.1 排版必须由经验丰富的人员进行，排版图经过审批后方可下料。

2.2. 下料前必须做好充分准备，对图纸、排版图、工艺要求充分掌握，所用工具准备齐全。

所使用的计量器具必须经过计量检测合格且在有效期之内。

2.3 容器受压元件用料必须经检查员检查合格，并有材质标记，对于材质不清、规格不符者不准使用，材料不经检查员检查合格的不准使用，如材料代用时没有代用单不准使用。

2.4 对于筒体长度（高度）大于10m的容器，下料时每道环缝应留出1.5~2mm 的收缩余量。

3、对压力容器对接焊缝位置的要求3.1 筒节最短一节长度不小于300mm。

3.2 同一筒节A类焊缝应相互平行，相邻焊缝间的弧长距离：碳素钢、低合金钢不小于500mm，不锈钢不小于300mm。

3.3 相邻筒节的A类焊缝中心线间外圆弧长以及封头A类接头焊缝中心线与相邻筒节A类接头焊缝中心线间外圆弧长应大于3δs（δs，钢材厚度）且不小于100mm。

3.4 容器内件和壳体焊接的焊缝应尽量避开筒节相焊及圆筒与封头相焊接的焊缝。

3.5 卧式容器A类焊缝不能位于壳体底部140°角度内，B类焊缝位于支座之外，且支座垫板焊缝与壳体B类焊缝距离应大于50mm。

3.6 封头由瓣片和顶圆对接制成时，焊缝只允许是径向和环向，封头各种不相交的拼焊焊缝中心线间距离至少应为3δs（δs为封头钢材厚度）且不小于100mm图3.63.7 应尽量避免在容器焊缝及其边缘附近开孔，如果必须开孔时，对以开孔中心为圆心，1.5倍开孔直径为半径所包含的焊接接头进行100%RT探伤，凡被补强圈、垫板、内件等所覆盖的焊接接头也应进行100%RT探伤。

封头的生产加工工艺1、整板、拼板封头制作采用冲压、旋压、卷制以及分瓣成型的压力容器用半球形、椭圆形、蝶形、球冠形、平底形和锥形封头应符合，同时应符合《钢制压力容器》、《钢制化工容器制造技术要求》的有关规定。

2、椭圆封头、球形封头、锥段均至少自然加厚，具体投料厚度由制造方确定，确保压制成形后的最小厚度不得低于图纸技术要求给出的最小成形厚度或图样标示厚度。

3、拼板焊缝坡口表面不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷，标准抗拉强度下限值﹥的钢材及低合金经火焰切割的坡口表面，应用砂轮打磨平滑，并应对加工表面进行磁粉或渗透检测。

4、先拼板后成型的封头，拼板的对口错边量不应大于材料厚度的，且不大于，拼接复合钢板的对口错边量不大于覆层厚度的，且不大于。

5、椭圆封头、球形封头瓜瓣、锥段瓜瓣表面不得有裂纹、气泡、结疤、折叠、夹杂和分层。

6、封头放样。

分片过渡段分为正锥壳和偏心锥壳，为方便加工成型一般分成两半下料加工，成型后的过渡段需经预组装，预组装要求在刚性平台上进行，下口外基准圆直径确定时须考虑每道拼缝预留3mm收缩余量，预组装错边≤2mm，拼缝焊前棱角≤(),\ ())。

正锥壳放样方样方法如下：(放样尺寸均以中径为准)6.2.1如下左图所示正圆锥大端直径为、小端直径为、高为，圆锥顶角α[()] (*α) α。

6.2.2 正锥壳展开后其扇形中，△为等腰三角形，，⌒π*，而在排板下料时需根据板料情况排料，下右图中θ°*，则2L*(θ).6.2.3画的中垂线，使，则就找出圆心，再以点为圆心为半径画圆弧就可得到展开的两半正锥壳。

偏心锥壳需用三角形展开法画出，偏心锥壳基本采用整体外委加工，验收时必需检查上下口平行度。

三角形展开画法：6.3.1在右边图的右(或左)半边两圆周上均分相同的等分，再在大圆周上每个点连接小圆周上相邻的两个点。

6.3.2画一直角三角形其高度为，斜边为偏心锥壳的最长边。

6.3.3在直角三角形的底边上分别以垂足为圆心右图的连线为半径画上对应的点。

不锈钢复合板的焊接工艺（Q235A+304或310S）Q235A+304或310S不锈钢复合板是一种以Q235A为基层，304或310S为复层，通过轧制、爆炸或爆炸轧制等方法，使之结合在一起的一种复合材料。

基层Q235A能满足压力容器材料强度要求．而复层304或310S是一种超低碳奥氏体不锈钢．具有良好的耐腐蚀性能。

复合后的材料不但能同时达到强度要求和耐腐蚀要求．而且它在市场上的价格要比304或310S的价格低得多。

所以越来越多复合钢板被用于石油、化工、食品、制药设备等行业。

但复合钢板的制造及焊接工艺比较复杂，特别是对过渡层及复层的焊接质量技术要求较高。

因此，对不锈钢复合钢板的焊接进行焊前分析、焊接工艺评定和合理选择焊接工艺参数是保证焊接质量的关键。

1．焊接性分析为保证复合钢板不因焊接而失去原有优良的综合性能，通常是分别对基层和复层进行焊接。

即把不锈复合板分为基层焊接、复层焊接和二者交界处的过渡层的焊接。

基层材料Q235A 是压力容器常用的低碳钢．其焊接性能良好．焊接时一般不需要采取特殊工艺措施．只有在低温情况下焊接结构刚性在的构件时才采取焊前预热和焊后缓冷的措施本例由于在常温下焊接，而且结构刚性不大，故无需采取预热等措施。

304或310S属于奥氏体不锈钢，如果在450oC～480~C范围内长时间停留，会析出碳化铬(Cr23C )。

铬主要来源于晶粒表面。

而内部铬来不及补充，使晶界的晶粒表层形成贫铬区．在强烈火腐蚀介质作用下贫铬区会形成晶间腐蚀．故焊接复层304或310S时应采用超低碳或含有钛铌等元素的不锈钢焊条，同时采用小工艺参数。

尽量减少热输入量，控制层间温度在60 以下。

过渡层的焊接性能主要取决于基层Q235A和复层304或310S材料的物理化学性能、接头的形式和填充金属等。

2焊接材料的选择2.1焊接材料选用原则2.1.1 复层材料的选用应保证熔敷金属的合金元素的含量不低于复层材料标准规定的下限值。

钢制压力容器的焊接和热处理钢制压力容器制造中，焊接技术是极为关键的一项技术，文章综合理论与实际两大方面，对钢制压力容器（尤其是不锈钢复合钢板制压力容器）详细讨论了设计中的焊接工艺和热处理工艺，强调了焊接质量的重要性，对钢制压力容器的设计与制造，都有一定的指导意义。

<b> 焊接，是涉及、生产及安装压力容器中非常重要的一项技术，设计中焊接接头的正确选择和制造中焊接质量的优缺点，都会对压力容器的工作及使用寿命产生决定性影响，甚至还可能会危及人类的生命、财产安全。

从这点来看，压力容器的焊接质量，既是个安全性问题，同时也是个经济性问题。

1.不锈钢复合板的焊接工艺通过翻阅与焊接相关的资料，以及开展焊接性试验，根据NB/T 47015-2011《压力容器焊接规程》，SH/T 3527-2009《石油化工不锈复合钢板焊接规程》，GB/T 13148-2008《不锈钢复合钢板焊接技术要求》等标准来对焊接工艺进行评定，接焊缝焊后RT探伤、晶间腐蚀试验及力学性能试验等项目都应严格符合标准及需求。

焊接工艺的最终评估结果将作为制定产品焊接工艺的重要依据。

1.1.焊接方法不锈钢复合钢板有许多成熟的焊接方法，大体可分为焊条电弧焊、钨极氩弧焊、埋弧焊等。

有些换热器的管箱与浮头盖都是复合材料，没有很大的焊接空间，直焊缝不长，可进行双面焊，对于这类换热器产品，采用焊条电弧焊方法更为合适，这样不仅能提升焊接质量，同时还可压缩成本，其操作较为灵活，几乎不受工件形状与焊接位置的影响。

1.2.焊接材料的选择焊材的选择，应根据基层强度相等和保证复合层耐腐蚀性的原则进行。

1.3.焊接设备和环境通常可选择直流焊机，基层、复层及过渡层这3种焊缝均可选择焊条电弧焊。

所采用的钢丝刷、扁铲等工具都，都应是不锈钢材料。

焊接应在0 ℃以上的环境下进行，同时，现场应采取必要的防风措施。

1.4.焊接沟槽和接头装配1.4.1.沟槽选用沟槽形式时，应充分考虑焊接渡层的特点，焊接顺序应依次为焊基层、渡层到复层，，要尽可能不对复层进行焊接或进行少量焊接，同时还应避免复层焊缝被多次受热，从而逐步增强复层焊缝的耐腐蚀性能，该沟槽形式还能有效降低设备内部的铲磨工作量。