综述不锈钢压力容器制造中的防护及表面处理技术

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　　摘 要：下文针对不锈钢压力容器制造过程中存在的主要问题，阐述采取的具体技术措施，科学应用表面处理技术，以保证容器外观质量和保持各种耐腐蚀特性。
　　关键词：不锈钢压力容器制造表面处理 防护技术
　　1前言
　　在特种设备产品制造中，不锈钢压力容器制造应保持其独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。不锈钢由于其特殊的金相组织和表面钝化膜，使得它在一般情况下较难与介质发生化学反应而被腐蚀，但并不是在任何条件下都不能被腐蚀。在腐蚀介质和诱因（如划伤、飞溅、割渣等）存在的条件下，不锈钢也能与腐蚀介质发生缓慢的化学和电化学反应被腐蚀，而且在一定条件下的腐蚀速度相当快而产生锈蚀现象，尤其是点蚀和缝隙腐蚀，不锈钢件的腐蚀机理主要为电化学腐蚀。因此，不锈钢压力容器在制造过程中应采取一切有效措施，尽量避免锈蚀条件和诱因的产生。实际上，许多锈蚀条件和诱因（如划伤、飞溅、割渣等）对于产品的外观质量也有显著的不利的影响，在容器制造过程中采取必要的防护技术和表面处理技术加以改善。
　　2 不锈钢压力容器制造过程中存在的主要问题
　　2.1 焊缝缺陷：焊缝缺陷返修后，采用手工或机械打磨处理方法来弥补，产生的打磨痕迹，造成表面质量不均匀。
　　2.2 表面不一致：进行酸洗钝化时酸洗膏涂抹不均，造成表面颜色不均匀。
　　2.3 划痕难除去：整体酸洗钝化，也不能将加工过程中产生的各种划痕去掉，并且不能去除由于划伤、焊接飞溅而粘附在不锈钢表面的碳钢、飞溅等杂质，导致在腐蚀介质存在的条件下发生化学腐蚀或电化学腐蚀而生锈。
　　2.4 打磨抛光钝化不均匀：手工打磨抛光后进行酸洗钝化处理，对面积较大的工件，很难达到均匀一致处理效果，不能获得理想的均匀表面。
　　2.5 酸洗能力有限：酸洗钝化膏并不是万能的，对等离子切割、火焰切割而产生的和黑色氧化皮，较难除去。
　　2.6 人为因素造成的划伤比较严重：在吊装、运输和冷热加工过程中，磕碰、拖拉、锤击、焊接打弧等人为因素造成的划伤比较严重，使得表面处理难度加大，也是交付后产生锈蚀的主要原因。
　　2.7 非专用设备因素：采用非不锈钢专用加工设备在切割、坡口加工、卷板过程中，造成的油污、划伤和划痕也是产生锈蚀的主要原因。
　　3制造过程中防护技术要点
　　根据工厂不锈钢加工制造工艺过程，应分别针对具体工艺过程制定防护技术措施。
　　3.1 储存过程中的防护技术
　　从不锈钢入厂-运输-吊装-划线-切割-组装-试压-包装等全过程严格做到黑白分离，即黑色金属与不锈钢严禁直接接触。国外资料显示：在不锈钢整个加工制造过程中，如果没有额外的污染物，那么母材和填充金属的化学成分是稳定可靠的，灰尘、油脂、油污、油漆、铁锈以及任何形式的水分都会影响焊接操作，并对焊缝的耐蚀性和力学性能产生不利影响。如果焊前不对焊缝区域进行彻底清理，任何好的工艺评定和焊接参数均是无意义的。所以在不锈钢材料、半成品、部件存放时，储存位置应便于吊运，与其它材料存放区相对隔离，应有防护措施，以避免灰尘、油污、铁锈对不锈钢的污染。根据实际情况采取现场设置不锈钢钢板、半成品、零部件专用托架等
　　措施，严格同其他黑色金属材料混放。托架以厚度100mm 以上的木方拼接或适当排布，并与固定隔墙保持300mm 以上的距离。存放架应为木质或垫以橡胶垫，以与碳钢等其它金属材质隔离。
　　3.2 吊装过程中的防护技术
　　不锈钢件吊装时，应采用专用吊具，如吊装带、专用夹头等，严禁使用钢丝绳以免划伤表面；并且在起吊和放置时，应避免冲击磕碰造成划伤。吊运或搬运不锈钢板材时，严 禁采用含有铁质的撬棍或含有铁质的夹具，吊夹具应选用不锈钢材质，吊钩做软防护处理，采用软吊带替代钢丝绳，不可避免时钢丝绳套不锈钢管或浅色橡皮护罩。
　　3.3 运输过程中的防护技术
　　不锈钢件运输时，应用专门的运输托架或平台，并应有隔离防护措施，以防灰尘、油污、铁锈污染不锈钢。严禁拖拉，避免磕碰、划伤。
　　3.4 加工区域的防护技术
　　3.4.1 不锈钢压力容器的加工区域应相对固定，划出不锈钢容器制造的专属区域，在区域内对地坪、封闭围墙和工装设备分别采取防护措施，达到基本洁净化。
　　3.4.2 地坪包括下料区、卷板区、焊接区、总装区、原材料区、部件区、通道区等。如非新建专业厂房，整体区域地面在现有条件下，必须达到与原有混凝土地面完全隔离，与原有地面接触层铺设中空骨架缓冲纸板，纸板上覆盖强力贴膜玻璃丝阻燃编织布。
　　3.4.3 不锈钢专署区域采用彩板加角钢支持封闭围墙，围墙和地面设置人员通道、材料通道和探伤通道对开门，容器预制期间车间出成品大门暂时封闭，任何无关人员禁止进入专署区域，同时除用户代表和驻厂监造和监理人员外尽量谢绝任何名义的参观检查。
　　3.4.4 原材料、半成品、部件区铺设木方和橡胶垫板。工装上选用不锈钢专用阻对胎、焊接胎、探伤滚轮架，不得与碳钢混用。
　　3.4.5 不锈钢容器加工区应加强定置管理、文明生产，以强调避免对不锈钢构件的损伤与污染。
　　3.4.6 对作业现场所有装配工具、切割工具、电焊工具、吊装工具进行全面黑白分离。对带有铁质的器材、工具、卡具采用非金属包扎、不锈钢板材隔离及购买不锈钢工具、卡具等措施。
　　3.4.7 施工人员必须走防尘通道，生产人员必须要走过不锈钢板时，应更换浅色橡胶底无钉工作鞋并穿好防护鞋套，保持工作鞋和手套上无油污和铁锈等有害杂质，任何含铁质的器具严禁带入不锈钢作业场地。
　　3.4.8 不锈钢板、部件在卸车时或翻板时在容器外表面一侧粘贴不锈钢专用保护膜，无焊接内件的部位要求双面贴膜，保护膜在整个制造过程中妥善保护，不得随意损坏，并随时补贴完善。
　　3.5 下料过程中的防护技术
　　不锈钢件的下料采用剪切或等离子切割。 划线采用色漆，严禁划针划线。
　　3.5.1 剪切：剪切时，应在送进支架上覆盖2-4mm 不锈钢薄板进行隔离，落料斗内也应铺以橡胶垫或纵向多条木方，避免划伤用料。
　　3.5.2 等离子切割：等离子切割后，割渣应清理干净。批量切割时，对于已完成的零件应及时清理出现场，以避免割渣对工件的污染。
　　3.6 机械加工过程中的防护
　　不锈钢板在刨边加工坡口时，在刨边机送料支撑及压爪上包覆橡胶、软布等垫层，或缠绕棕绳、无纺布等隔离物，车床、铣床、刨床等卡紧部位应适当采取隔离措施，防止油污、划伤危害等机械加工时应注意防护，作业完成应清理干净工件表面的油污、铁屑等杂物。装料、卸料、翻板时注意保护不锈钢专用防护膜，如有损伤技术修补。
　　3.7 成型加工过程中的防护
　　卷板机工作棍表面做防污染处理，采用不锈钢专用卷板机或在工作辊上应加装不锈钢套筒，采用塞焊及密封焊与轧辊连接，同时在工作轧辊上包覆专用保护膜。在卷板、折弯过程中，应采取有效措施避免造成不锈钢件表面划伤和折痕，如清理、修磨轧辊表面使之光滑，随时检查轧辊与板料表面及间隙，确保无有害杂质落入；钢板外表面贴不锈钢专用自粘保护膜，另一侧即与卷板机上辊接触侧粘贴或带胶膜的编制布强力牛皮纸，如容器焊接内件较少，则应内外双面均贴专用保护膜，钢板边缘可以为下料、刨边、焊接预留50-100mm 空白。
　　3.8 组对过程中的防护技术
　　不锈钢板件、部件、筒节等在组对时，应避免强制组装，尤其避免火焰烤校装配。筒节设计制作专用内撑圆胎具，调节相临筒节圆度，保证对口错边量，以保证塔内可焊件顺利贴合组对。内件组对或制作过程如需要临时采用等离子切割时，应采取隔离措施如加垫板等，以避免割渣对其它不锈钢件的污染。切割后，工件上的割渣应清理干净。塔内件和接管及补强圈组对时，应采用专用不锈钢卡具配合非铁质大锤。

　　组装用梯子应为木梯、木架（或铝、不锈钢梯子），与不锈钢接触处应包扎橡胶或加橡胶垫块，防止划伤内壁。严禁使用钢划针、洋冲、钢字头打印标记。
　　3.9 焊接过程中的防护技术
　　3.9.1 不锈钢容器焊接部件在焊接前必须认真清除油污、锈迹、灰尘等杂物。电源线、把线、地线、氩弧焊焊带总成、等离子切割机连接线总成、马鞍仿行切割机连线总成及碳钢支架等必须与不锈钢件接触的线缆及碳钢构件，均应加装浅色防护套（如套消防带或包覆橡皮管等），细致检查接线表面，确保无露头，以防止以外打弧。
　　3.9.2 采用手工电弧焊时应采用小电流、快速焊，避免摆动。严禁在非焊接区域引弧，埋弧焊地线位置适当、且连接牢固，严禁采用摩擦接触接地，以避免电弧擦伤。焊接时应采取防飞溅措施（如刷白灰等方法）。焊后应用不锈钢（不得采用碳钢）扁铲彻底清理熔渣和飞溅，随时用化学溶剂（丙酮）清洗油污等污染。
　　3.9.3 多层焊时，层间熔渣必须清除干净，应控制层间温度，一般不得超过100℃。必要时采取背侧水急冷措施，合理设置管路、收集槽等，防止附加污染。
　　3.9.4 焊缝接头应修磨，焊缝表面不得有熔渣、气孔、咬边、飞溅、裂纹、未熔合、未焊透等缺陷，焊缝与母材应圆滑过渡，且不得低于母材。
　　3.10 矫形中的防护
　　不锈钢件的矫形，应避免采用火焰加热方法，尤其不允许反复加热同一区域。矫形时，尽量采用机械装置，或用木锤（橡皮锤）或垫橡皮垫锤击，禁止用铁锤锤击，以避免损伤不锈钢件。
　　4不锈钢焊后表面处理技术
　　4.1 清理打磨：如有损伤应打磨，尤其与碳钢件意外接触造成的划伤和飞溅、割渣造成的损伤、焊缝变色等必须认真彻底地清理打磨干净。
　　4.2 机械抛光：要采用适当的抛光工具进行抛光，要求处理均匀一致，并避免过抛和再划伤。
　　4.3 除油除尘：不锈钢件在进行酸洗钝化前，必须按清除油污、氧化皮、灰尘等杂物，色笔、灰尘、油漆、油污等杂质可以用干布擦洗或丙酮化学清洗。
　　4.4锈斑处理：铁质粉尘或铁质工具意外接触不锈钢表面未及时处理会在钢板表面产生锈斑，可采用不含铁质的纤层片打磨掉，并马上清楚干净。
　　4.5 酸洗钝化：不锈钢件的酸洗钝化必须严格执行工艺要求。可用酸洗的方法对焊缝变色和热加工封头氧化变色进行化学清洗。实验研究表明：采用机械清理后再进行化学清洗处理可获得最佳的焊后耐蚀性，而采用酸洗钝化能够彻底改善不锈钢表面的耐蚀性能。 由于在焊接成型过程中采取了严格的保护措施，工艺上可仅对焊缝区域、热压封头等局部变色、污染部位酸洗、清洁。
　　4.6 清洗干燥：酸洗钝化后，应严格按工艺进行中和、冲洗、干燥，彻底清除残留的酸液。
　　4.7 保护：不锈钢件表面处理完毕后，应做好防护，避免人员抚摸和油污、灰尘等杂物的二次污染。接管法兰密封面覆盖配对薄木版，用透明胶带固定。
　　4.8 避免再加工：不锈钢件表面处理完毕后，应避免对该零部件或产品的再加工。
　　5 结束语
　　综上所述，通过采取以上的防护和表面处理技术，较好的解决了不锈钢压力容器在制造过程中的外观质量不易保证问题，同时在容器制造完成后保持了不锈钢材料耐腐蚀特性。

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