制造壓力容器選材不僅要考慮材料的力學性能、彎曲性能、耐蝕性能及價格等因素,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計者的主要職責,直接關系到制造的難易程度和產品的安全性。如碳素鋼和低合金鋼隨著標準抗拉強度下限值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準抗拉強度下限值Rm及是否用于低溫容器而進一步限制C、S、P含量。
設計時采用強度級別較高的材料時,還一定要注意有嚴格可行的技術要求并對制造企業的制造能力、制造經驗進行充分考察了解,不能將報價的高低作為評判標準。
另外,對于鋼材,應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,應符合TSG 21的有關規定,便于制造、采購和使用。
制造壓力容器技術要求一定要完整明確,有要求就一定要有檢查的手段和合格指標,例如當要求對壓力容器進行泄漏試驗時,一定要同時明確泄漏試驗的種類、方法標準和允許的泄漏量等,否則泄漏試驗要求只能是紙上談兵。
技術要求的高低和造價密切相關,考慮產品的經濟性是設計者的責任,但能因此而盲目降低技術要求,如有的圖樣將碳素鋼或低合金鋼制容器的設計溫度定為-20℃,其目的可能是想避開價格較高的低溫壓力容器用鋼,這種貌似合法的做法可能帶來隱患,因為運行操作中難免會有波動,再加上環境溫度的影響,增加了發生低溫脆斷的危險性。
壓力容器的焊接是通過加熱或加壓,或兩者兼用,使焊件達到原子間結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固吸引的距離,這一點與熔焊時的加熱有本質的不同。壓焊包括電阻焊、摩擦焊、超聲波焊、冷壓焊、焊、擴散焊、磁力焊。其特點是焊接變形小、裂紋少、易實現自動化等。
(3)釬焊
將熔點比母材低的釬料加熱至熔化,但加熱溫度低于母材的熔點,用熔化的釬料填充焊縫、潤濕母材并與母材相互擴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℃,抗拉強度大于200MPa,經常用銀基、銅基釬料,適于工作應力大、環境溫度高的場合,比如硬質合金車刀、地質鉆頭的焊接。軟釬焊的加熱溫度小于450℃,抗拉強度小于70MPa,適于應力小、工作溫度低的環境,比如電路的錫基釬焊。