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多层包扎容器设计、制造中的质量检测

发布时间:2017-04-24

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多层包扎容器设计、制造中的质量检测

摘要：压力容器是一种容易发生事故的特殊设备。一旦发生事故不仅是容器本身遭到破坏，而且还会引起一连串恶性事故。多层包扎压力容器是现代工业生产中使用最多的高压容器形式之一。由于制造条件较低、韧性好、脆性破坏的可能性小和安全性较高等优点，在国内得到大量应用。多层包扎压力容器由于压力高、检测困难，破坏力更加严重。预防事故的发生，在设计、制造中做好质量检测、使用过程中做好定期检测工作显得尤为重要。

关键词：质量检测

多层包扎压力容器主要由球形封头、多层包扎筒体、端部法兰和平盖、密封件等构件组成。
球形封头用钢板一般采用Q345R材料，在厚度大于36mm时应在正火状态下使用，且当厚度大于60mm时应每张热处理钢板（热处理后钢板被切割成数张时仍按1张考虑）进行拉伸和V型缺口冲击试验。封头钢板大于30mm应逐张进行超声检测，质量等级不低于Ⅲ级合格，大于36mm质量等级不低于Ⅱ级合格。封头钢板在厚度大于12mm时，使用条件符合下列条件之一时应在加工前应进行100%超声复验检测，符合NB/T47013-2015《承压设备无损检测》中Ⅱ级合格：1.盛装介质毒性程度为极度、高度危害的；2.在湿H2S腐蚀环境中使用的；3.设计压力大于或者等于10MPa的。正火状态使用的钢板应在图样中注明球封压制时控制终压温度，保证封头材料的正火性能，如果在封头压制时破坏了材料的正火性能，应进行恢复材料力学性能的热处理，以确保材料的正火性能。球封与球底锻件之间的焊接接头深度较大（深度大于等于40mm）时，应要求焊接厚度达到其深度的1/2时进行中间100%射线（RT）或超声（UT）检测，结果符合JB/T4730-2005Ⅱ或Ⅰ级合格，合格后再继续施焊，满焊后再进行100%射线（RT）或超声（UT）检测，符合NB/T47013-2015Ⅱ或Ⅰ级合格，检测技术等级应不低于AB或B级。组焊后进行整体消除应力热处理，热处理后进行精加工
多层包扎筒体包括内筒和层板两部分组成，材料一般采用Q345R(GB/T713-2014)钢板。首先进行的是筒节的内筒焊接,完成后进行第一层层板的包扎和焊接,再进行第二层层板的包扎和焊接,直至所有层板包扎焊接完毕,即完成了一个筒节的制造。所有筒节制造完成后进行组对焊接,最后与封头组对焊接。制造过程中容易出现的缺陷有夹渣、气孔、未焊透、未熔合及裂纹等焊接缺陷。对焊缝内部缺陷一般采用射线或超声检测,对焊缝表面缺陷采用磁粉或渗透检测。因此在检测时应注意：内筒钢板应在正火状态下使用，每张热处理钢板（热处理后钢板被切割成数张时仍按1张考虑）进行拉伸和V型缺口冲击试验，且内筒钢板应逐张进行超声检测，符合NB/T47013-2015《承压设备无损检测》中Ⅰ级合格。GB/T 150-2011标准规定,多层包扎压力容器内筒的A类焊接接头进行100%射线检测;另外,由于多层包扎压力容器属于第Ⅲ类压力容器,根据《固定式压力容器安全技术监察规程》规定,第Ⅲ类压力容器的对接接头必须进行100%射线检测,因此多层包扎内筒A、B类接头应进行100%射线检测，符合NB/T47013-2015Ⅱ级合格，检测技术等级应不低于AB级；最外层层板的纵、环焊接接头、各层层板的拼接接头及各层层板与端部法兰或球形封头的焊接接头应进行100%超声波检测，结果符合NB/T47013-2015《承压设备无损检测》中Ⅰ级规定,检测技术等级B级合格；多层包扎筒体的A、B类焊接接头在射线检测完毕后还应进行100%磁粉检测，按NB/T47013-2015规定的Ⅰ级合格。内筒A类焊接接头、内筒与端部法兰的B类焊接接头应进行焊后消除应力热处理。筒体包扎时应注意：包扎前内筒外表面焊缝应修磨平滑，并清除内筒及层板的铁锈、油污和影响层板贴合的杂物。每块层板在距端部200mm处钻2-φ6泄放孔如图，要求组装后泄放孔贯通（不贯通处加钻φ6孔），检查合格后不得将泄放孔堵死。包扎时以内筒纵缝为基准，各层层板纵缝按顺时针方向错开75°。每包扎下一层层板前，应将前一层焊缝修磨平滑。每层层板的C类接头修磨后应经外观检查，不得存在裂纹、咬边和密集气孔。每层层板包扎后需经松动面积检查。每一有松动的部位，沿环向长度不得超过300mm，沿轴向长度不得超过600mm。包扎完毕后应检查筒体的直线度偏差，偏差值应为其总长度的1‰，但不大于20mm。
端部法兰和平盖采用锻件，应注明锻件的标准和级别，锻件应严格按NB/T47008-2010《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》规定的Ⅲ级或IV级进行制造和验收。锻件加工后应检测密封面不允许有刻线、刮伤与凹痕等缺陷；按圆周分布的主螺栓孔中心圆直径极限偏差为±0.6mm；相邻两孔间弦长极限偏差为±0.6mm；任意两孔间弦长极限偏差为±1.5mm；
连接接管的端面上螺孔中心圆直径极限偏差为±0.6mm,相邻两孔间弦长极限偏差为±0.6mm,任意两孔间弦长极限偏差为±1mm；螺纹尺寸按GB/T196-2003标准规定，螺纹公差按GB/T197-2003标准中的规定公差，主螺栓孔的公差为（6H-L），其余螺栓孔的公差为（7H-L），螺纹牙底倒圆。螺纹表面不允许有裂纹、碰伤和毛刺等缺陷；螺纹轴线对端面应垂直，其垂直公差按GB/T1184-1996规定中第10级精度。
多层包扎容器常用的密封结构有平垫密封、卡扎里密封、双锥密封、伍德密封和高压管道密封。
平垫密封结构简单，在压力不高、直径较小时密封可靠。但其主螺栓直径过大，不适用于温度与压力波动较大的场合。
卡扎里密封属于强制式密封，其特点是利用压环和预紧螺栓将三角形垫片压紧来保证密封，因而装卸方便，安装时预紧力较小。主要适用于大直径和较高的压力范围，但锯齿形螺纹加工精度要求高，造价较高，应用不太广泛。
双锥密封是一种保留了主螺栓但属于有径向自紧作用的半自紧式密封结构，它具有结构简单，密封可靠，加工精度要求不高，容易制造等优点，可用于直径大、压力和温度高的容器。在压力和温度波动的情况下，密封性能也良好，因此在多层包扎容器中应用非常广泛。双锥密封环是双锥密封的主要部件，应注明锻件的标准和级别，锻件应严格按NB/T47008-2010《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》规定的Ⅲ级或IV级进行制造和验收。且应注明a.锻件热处理后的硬度值；b.热处理后须进行超声检测，按JB/T4730-2005《承压设备无损检测》中Ⅱ级规定，检测技术等级应不低于B级；c内筒与锥面的同轴度公差按GB/T1184-1996规定第8级精度；d.双锥密封表面不允许有裂纹、划痕等缺陷。
伍德密封是一种最早使用的轴向自紧式密封。伍德密封无主螺栓连接，密封可靠，开启速度快，压垫可多次使用；对顶盖安装误差要求不高；在温度和压力波动的情况下，密封性能仍良好。但其结构复杂，装配要求高，高压空间占用较多。伍德密封主要用作多层包扎容器的人孔。
高压管道密封与容器密封一样，要求具有密封性能良好、制造容易、结构简单合理、安装维修方便等特点。除此之外，管道密封还有它的特殊之处：1.管道所承受的载荷除内压外，往往还承受其他附加载荷或弯矩；2.因管线延续较长，热膨胀值大，故温差波动的影响也较大；3.管道接头拆装次数较容器要多，要求管道密封结构更便于拆装。管道密封使用较多的形式为透镜式密封，透镜式密封为自紧式密封结构。采用这种密封结构，管道与法兰不用焊接，而用螺纹连接，因此特别适合不易焊接的高强度合金钢管的连接。
对双锥密封和透镜垫密封结构，螺栓也是至关重要的。因此在制造中应注意螺栓的检测，尤其对主螺栓和螺母。对于主螺柱和螺母，热处理后应逐个进行硬度检查；螺柱粗加工后须进行超声检测，按NB/T47013-2015 UT-Ⅰ为合格，经加工后进行磁粉检测，按NB/T47013-2015 MT-Ⅰ为合格；螺柱表面和螺母螺纹表面不允许有裂纹、碰伤和毛刺等缺陷；螺母球面不得有槽痕，划伤等缺陷；螺柱和螺母表面须经磷化处理。
设备制造完毕后进行水压试验，水压试验合格后，应对高压壳体的B类焊接接头和高压主螺栓重新进行磁粉检测（MT）。

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