[发明专利]钽复合板设备的制造方法

说明书

技术领域

本发明是用压力容器钽复合板设备制造，其属于压力容器制造领域。

背景技术

金属钽是一种略呈蓝色的浅灰色金属，在大多数无机酸中耐蚀性能非常优良，在化学工业中具有重要用途，除了氢氟酸、氟、发烟硫酸和碱外，几乎能耐一切化学介质(包括沸点的盐酸、硝酸和175℃以下的硫酸)的腐蚀。

钽对75％以下稀硫酸耐蚀性能优良，可使用于任何温度；对不充气的浓硫酸可用于160-170℃，对充气的浓硫酸可用于250-260℃。在制取各种无机酸的设备中，钽可用来替代不锈钢，寿命可比不锈钢提高几十倍。因此，近来在化学工业中，钽的应用也逐渐增多。但由于钽是一种稀有金属，在地壳中的含量为0.0002％，且密度达16.6克/厘米³，使得钽材比其他材料昂贵的多，限制了钽材的应用，所以其应用形式主要是复合板和衬里，并且为了降低成本，钽层的厚度希望尽可能的薄。

国内钽复合板设备的研发工作受到了钽复合板设备制造工艺的限制，钽复合板和钽衬里焊接非常的困难，应为钽材和钢材的熔点相差悬殊(钽材的熔点为2996℃，钢材的熔点为1400℃)，且Fe与Ta在1460℃时将发生共晶反应，形成Fe2Ta脆性金属间化合物，在焊接应力作用下，很容易产生裂纹并且在贴合界面上钽的一侧会向钽焊缝熔池方向扩展，严重时会产生贯穿性裂纹，这时基层被融化的铁将穿过贯穿性裂纹向钽熔池中扩散，并与钽反应生成Fe2Ta脆性化合物，使焊缝开裂，不利于国内钽制设备的推广应用，更不利于国内化工行业的发展。因此必须研发出新的钽复合板和衬里的制造工艺以及结构形式，这对降低设备制造成本、缩短设备制造周期将起到重要意义。

发明内容

本发明所解决的问题是，通过钽复合板和衬里的制造工艺以及结构形式的改进来，来普及钽设备的制造。

本发明目的是，解决钽复合板设备制备上的困难和质量难以控制的不足，通过钽复合板和衬里的制造工艺以及结构形式的改进，使含钽板设备的制造具有稳定的质量。

本发明的技术方案是：钽复合板设备的制造方法，采用钽-钛-钢或钽-铜-钢复合板作为钽设备的主体材料，接管采用钢衬钽，密封面采用钛焊钽环翻边的结构，采用钽衬垫衬外翻焊接在在接管的钽内层上，法兰焊接在接管的钢管上，法兰先焊接后再以银钎焊焊接法兰与接管的焊缝，钽环翻边焊在银钎焊上，确保钽与钢之间不直接焊接。

钽设备纵环焊缝焊接的方式：二块钽复合板主体对接时，二块钽-钛-钢或钽-铜-钢复合板焊接处的钽钛或钽铜去掉一窄条，垫一铜板或钛板焊接在钢板上，二块钢基板互相焊接，再用宽于焊缝的钽贴条与二块钽板焊接。

基层的焊接首先采用氩弧焊打底，接管与壳体或封头基层之间采用手工电弧焊，壳体以及封头的纵环焊缝的基层采用埋弧焊。为避免焊缝接头附近基复层结合强度受焊接热循环的影响而降低，筒内侧的焊接应采用小热输入工艺，多层多道焊接，控制层间温度；坡口尺寸和过渡层以及复层剔边尺寸应控制，剔边宽度在5-10mm之间，以防筒内钢基层焊接时，熔覆金属接近或互熔过渡层以及复层。另外，为严格防止筒内钢基层焊接时，污染接头附近的复层，焊接时必须对接头附近的复层表面进行防护。

接管根部的环板按图2翻边成型，要求外圆应搭接在壳体复层上，其搭接长度控制在50-100mm范围内，在接管焊缝附近为采用其它适当材料的材料填满(填充建议采用材质同过渡层)，使表面与壳体复层表面平齐，环板的内圆搭接在衬筒内壁上，高度在15-30mm范围内。密封面衬垫也采用翻边成型，与衬管的连接结构按图2所示，将衬垫内圆搭接在衬管内壁上，高度也应控制在在15-30mm范围内，外圆直接搭接在钢法兰上，与钢法兰的连接处要求用银钎焊密封。

钽与钽焊接前，焊缝两侧要求抛光处理，并用丙酮清洗干净。

主体材料钽-铜-钢或钽-钛-钢复合板设备是把钽板作为接触腐蚀介质的第一层，钢板作为承受载荷及第三层，把铜板或钛板放在第二层以起到过渡的作用，因钽和铜或钛互熔性较好，钽铜或钽钛结合面不会产生脆性的金属间化合物，可获得良好的延展性，改善后续加工性能。通过过渡层铜板或钛板承上启下的作用，变向的实现了钽和不锈钢之间的直接复合。钽设备内的纵环焊缝焊接前，剔除坡口处5-10mm的过渡层以及复层后焊接基层即钢层，待基层焊接完毕后，可参照JB/T4745-2002≤钛制焊接容器≥的相关规定来进行垫板以及贴条的工序，接管与法兰连接处以及与设备本体连接处，采用焊环翻边的结构。

本发明的有益效果是：保证了钽复合板设备中钽与钢之间不直接焊接，解决了钽与钢的连接问题，满足了国内化学工业发展的需要。