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复合板压力容器的制造 花新南 新疆新化化肥有限责任公司 新疆 乌鲁木齐 830000 摘要：随着我国经济的不断发展，复合板压力容器在国民经济中发挥着越来越重要的作用。 复合材料压力容器生产技术的不断发展和复合材料结构设计理论、制备工艺、性能评价方法 的不断突破，使得复合材料压力容器性能越来越高，从而能够适应更多的使用环境。针对这 一情况，本文从复合板压力容器的设计与典型结构中分析，重点介绍复合板压力容器的制造 工艺。 关键词：复合板；压力容器；制造 中图分类号：TF351 文献标识码:A 引言： 压力容器是承受一定压力的设备，在化工、轻工、能源、航天等领域得到广泛应用。我 国工业技术的发展迫切要求压力容器能够在各种条件下具有更优良的性能。压力容器本身存 在着很大的危险性，其危害程度主要与设计压力、温度、介质条件和材料力学性能有关。而 复合材料的种类多，性能优良的特点满足了压力容器的需求。因此，复合材料的发展对整个 压力容器技术的突破具有重要意义 一、复合板压力容器概述 复合板指的是覆层材料和基层材料通过爆炸——轧制或爆炸的方法，通过复合的过程而 形成的双金属板。复合板具有耐腐蚀、耐磨损、高强度、低价格等特点，在机械、石化、冶 金、航天和能源都诸多领域都得到了广泛的应用。复合材料综合了覆层材料和基层材料二者 的优点，因此，同时具有基层材料的结构刚度和结构强度，还具有覆层材料独有的耐腐蚀和 耐磨损等特点，很大程度上降低了设备的造价和设备的重量，使结构采用的尺寸不断降低， 减少了在使用铝、钛、铜、镍、钢等贵重金属时材料的浪费，能够促进社会效益和经济效益 的共同发展。在制造压力容器的过程中，复合板已经使用在制造贮罐、换热器和反应釜等设 备之中。目前，我国主要使用两种复合板制造压力容器，一类复合板是镍金合金的复合钢板 和不锈钢复合钢板，另一类复合板是铜复合板、钛复合板和铝复合板等。在制造压力容器的 过程之中，应该针对两种不同的复合材料，进行设计、制造和检验，进行有针对性的对待。 二、复合材料压力容器的设计 复合材料压力容器一般采用纤维缠绕工艺方法制造，由连续纤维提高产品所需的强度 和刚度。制造时一般采用延展性好的金属材料如铝、塑性塑料或橡胶傲内衬以满足容器的气 密性能和疲劳性能要求。设计上一般采用网络理论，进行网络分析。网络理论认为由纤维连 续缠绕而成的压力容器纤维分布均匀，同时受力，不计基体刚度，载荷全部由纤维承担。筒 身可以进行螺旋缠绕、螺旋缠绕加环向缠绕、螺旋缠绕加纵向铺放、纵向铺放加环向缠绕。 封头的形状不能预先给定，必须通过计算决定，且网络徽元必须以均衡型条件为前提，只能 进行螺旋或平面缠绕，不能进行环向缠绕。通过网络分析获得缠绕纤维的缠绕方向、纤维厚 度和纤维应力。 三、复合材料压力容器的典型结构 由于复合材料不同于钢材的制造工艺，不能在筒体上方便地开孔、接管等，复合材料压 力容器必须考虑复合材料的特有性能，其结构的连接、密封等都有不同于钢材的方法。 图1 介绍一个典型的轴对称圆柱形筒体复合材料压力容器的结构和制造过程。典型的压力容 器通常由接头2，上部3，中部4 和下部5 构成，6 和7 分别表示的是短纤维复合填料和长 纤维复合加强件。图2 表示的接头是由短纤维复合材料层包围的金属适配器，用以连接管子、 阀门等，以便装载和排出物料，由于复合材料不适合经常的螺纹装配，需要使用金属。在这 种情况下，连接部分必须保证安全，由短纤维和树脂组成的填料能够较好地填进槽中，将长 纤维加强件和金属适配器紧密地连接起来。 四、复合板压力容器制造过程 1.材料要求 在使用复合板材料的过程之中，应该着重于覆层和基层在贴合过程中的紧密程度，如果 覆层和基层之中缺乏良好的贴合，就无法满足防腐的需求，同时在使用压力容器的过程之中 还会引起大面积的脱落和鼓包等现象，严重影响了设备的使用安全。在制造压力容器的过程 之中，容器的焊接质量很容易导致焊接裂缝和微裂纹等现象的产生，会严重影响压力容器的 使用安全。因此，在使用复合板进行生产之前，应该对材料进行进一步的检验，使用超声波 探伤的手段，抽查复合板覆层和基层之间的贴合程度，减少超标缺陷的产生。 2.容器制造 在使用机械进行切割的过程中，应该将覆层向上，减少覆层表面产生损伤的现象，对于 厚度高于十二毫米的复合钢板，可以针对压力容器设备的具体情况，使用等离子切割、气割 和氧助熔剂切割