制造壓力容器選材不僅要考慮材料的力學(xué)性能、彎曲性能、耐蝕性能及價(jià)格等因素,也要充分考慮可焊性等冷熱加工性能。
材料的正確選用是設(shè)計(jì)者的主要職責(zé),直接關(guān)系到制造的難易程度和產(chǎn)品的安全性。如碳素鋼和低合金鋼隨著標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值Rm的提高,需提高鋼材的韌性及塑性:
用于焊接的碳素鋼和低合金鋼限制C、S、P含量,壓力容器碳素鋼和低合金鋼依標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值Rm及是否用于低溫容器而進(jìn)一步限制C、S、P含量。
設(shè)計(jì)時(shí)采用強(qiáng)度級別較高的材料時(shí),還一定要注意有嚴(yán)格可行的技術(shù)要求并對制造企業(yè)的制造能力、制造經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行充分考察了解,不能將報(bào)價(jià)的高低作為評判標(biāo)準(zhǔn)。
另外,對于鋼材,應(yīng)盡可能選擇壓力容器鋼;選用境外牌號的材料、新材料、材料制造單位制造的材料,應(yīng)符合TSG 21的有關(guān)規(guī)定,便于制造、采購和使用。
壓力容器的焊接是通過加熱或加壓,或兩者兼用,使焊件達(dá)到原子間結(jié)合并形成接頭的工藝過程。世界每年鋼材消耗量的50%都有焊接工序的參與。
焊接可分為三大類:熔焊、壓焊和釬焊。
(1)熔焊
將要焊接的工件局部加熱至熔化,冷凝后形成焊縫而使構(gòu)件連接在一起的加工方法。包括電弧焊、氣焊、電渣焊、電子束焊、激光焊等。熔焊是廣泛采用的焊接方法,大多數(shù)的低碳鋼、合金鋼都采用熔焊方法焊接。特種熔焊還可以焊接陶瓷、玻璃等非金屬。
(2)壓焊
焊接過程中必須要施加壓力,可能加熱也可能不加熱才能完成的焊接。其加熱的主要目的是為使金屬軟化,靠施加壓力使金屬塑變,讓原子接近到相互穩(wěn)固吸引的距離,這一點(diǎn)與熔焊時(shí)的加熱有本質(zhì)的不同。壓焊包括電阻焊、摩擦焊、超聲波焊、冷壓焊、焊、擴(kuò)散焊、磁力焊。其特點(diǎn)是焊接變形小、裂紋少、易實(shí)現(xiàn)自動化等。
(3)釬焊
將熔點(diǎn)比母材低的釬料加熱至熔化,但加熱溫度低于母材的熔點(diǎn),用熔化的釬料填充焊縫、潤濕母材并與母材相互擴(kuò)散形成一體的焊接方法。釬焊分兩大類:硬釬焊和軟釬焊。硬釬焊的加熱溫度大于450℃,抗拉強(qiáng)度大于200MPa,經(jīng)常用銀基、銅基釬料,適于工作應(yīng)力大、環(huán)境溫度高的場合,比如硬質(zhì)合金車刀、地質(zhì)鉆頭的焊接。軟釬焊的加熱溫度小于450℃,抗拉強(qiáng)度小于70MPa,適于應(yīng)力小、工作溫度低的環(huán)境,比如電路的錫基釬焊。
壓力容器所用的全部金屬材料要具有優(yōu)良的性能,包括材料的力學(xué)性能、耐腐蝕性、耐高溫性和制作工藝等。此時(shí)若將20R和Q235和20R系列的鋼材用16MnR等低合金鋼待用就極易產(chǎn)生問題,因此,此類"以優(yōu)代劣"行徑在原則是行不通的,應(yīng)當(dāng)被禁止。儲存壓力容器(代號C,其中球罐代號B):主要是用于儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器,如各種型式的儲罐。