3.6 焊縫返修控制
3.6.1 焊縫返修必須編制返修工藝,經焊接責任人審核后依據(jù)返修工藝進行返修,對焊接接頭的同一部位的返修次數(shù)超過2次以上的返修,需經單位技術總負責人批準。
3.6.2 返修的現(xiàn)場記錄應詳細,至少包括坡口型式、尺寸、返修長度、焊接工藝參數(shù)(焊接電流、電弧電壓、焊接速度、預熱溫度、層間溫度、后熱溫度和保溫時間,焊材牌號及規(guī)格,焊接溫度等)和施焊者及鋼印等。
3.6.3 要求焊后熱處理的壓力容器,應在熱處理前焊接返修;如在熱處理后進行返修,返修后應再作熱處理。
3.6.4 有抗晶間腐蝕要求的奧氏體不銹鋼制壓力容器,返修部位仍需保證原有的抗晶間腐蝕性能。
3.6.5 壓力試驗后需返修的返修部位,必須按原質量要求經無損檢測合格,由于焊接接頭或接管泄漏而進行返修的,或返修深度大于1/2壁厚的壓力容器,還需重新進行壓力試驗。
3.7 復合材料壓力容器性能檢測
如何獲取復合材料壓力容器制造過程信息,提高其穩(wěn)定性,一直是復合材料壓力容器工作者關注的重要課題。復合材料壓力容器成型工藝過程中包含復雜的物理化學變化,影響產品質量的因素十分復雜。傳統(tǒng)的工藝過程控制無法得到加工材料內部狀態(tài)變化的信息。光纖傳感技術是近年來隨著智能材料與結構在各行各業(yè)的廣泛應用而興起的一種全新的監(jiān)測手段。光纖傳感器具有體積小、重量輕、抗電磁干擾、信噪比高、測量對象范圍廣、與基體材料相容性好等特點,最適合于埋入式測量,因而使復合材料固化工藝過程的監(jiān)測成為可能。
根據(jù)復合材料的特點,用多種手段對復合材料的工藝全過程、多種參量進行在線監(jiān)控。將光纖智能化在線監(jiān)測技術引入復合材料壓力容器生產工藝中,將大大提高復合材料成型工藝過程的效率,提高產品質量和性能,降低工藝成本。實時獲取復合材料壓力容器服役條件下的狀態(tài)信息,對提高結構安全與可靠性、降低維護成本以及理論模型的發(fā)展具有重要意義。通常所采用的一些復合材料結構的損傷檢測方法成本較高,設備復雜,不能實時在線監(jiān)測。迫切需要建立一種有效的復合材料結構在線監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)快速、準確檢測損傷的形成以及損傷的位置。因此,將材料開發(fā)、力學設計與在線監(jiān)測技術有機結合,針對一些特殊的復合材料壓力容器服役環(huán)境有必要采用氦檢漏技術、聲發(fā)射技術、高精度變形測量技術、光纖健康監(jiān)測技術等,建立一套滿足復合材料壓力容器使用性能評價方法,為復合材料壓力容器的工程應用提供相關的配套技術,保障其在特殊環(huán)境應用的可靠性和安全性。
復合材料壓力容器結構設計理論的發(fā)展,薄壁金屬內襯成型技術的創(chuàng)新,纏繞成型工藝仿真技術的實現(xiàn)以及性能監(jiān)測與評價體系的建立,為最大化地優(yōu)化了復合材料壓力容器個方面性能,解決了如航天,深海潛水等科學。
4 復合材料壓力容器的設計及其典型結構
4.1 復合材料壓力容器的設計
復合材料壓力容器一般采用纖維纏繞工藝方法制造,由連續(xù)纖維提產品所需的強度和剛度。制造時一般采用延展性好的金屬材料如鋁、塑性塑料或橡膠傲內襯以滿足容器的氣密性能和疲勞性能要求。設計上一般采用網絡理論,進行網絡分析。
網絡理論認為由纖維連續(xù)纏繞而成的(壓力容器)器纖維分布均勻,同時受力,不計基體剛度,載荷全部由纖維承擔。筒身可以進行螺旋纏繞、螺旋纏繞加環(huán)向纏繞、螺旋纏繞加縱向鋪放、縱向鋪放加環(huán)向纏繞。封頭的形狀不能預先給定,必須通過計算決定,且網絡徽元必須以均衡型條件為前提,只能進行螺旋或平面纏繞,不能進行環(huán)向纏繞。通過網絡分析獲得纏繞纖維的纏繞方向、纖維厚度和纖維應力。
4.2 復合材料壓力容器的典型結構
由于復合材料不同于鋼材的制造工藝壓,不能在筒體上方便地開孔、接管等,復合材料壓力容器必須考慮復合材料的特有性能,其結構的連接、密封等都有不同于鋼材的方法。
一個典型的軸對稱圓柱形筒體復合材料壓力容器的結構和制造過程。接頭是由短纖維復合材料層包圍的金屬適配器,用以連接管子、閥門等,以便裝載和排出物料,由于復合材料不適合經常的螺紋裝配,需要使用金屬。在這種情況下,連接部分必須保證安全,由短纖維和樹脂組成的填料能夠較好地填進槽中,將長纖維加強件和金屬適配器緊密地連接起來。
本例的容器下部是向內的,這適合于低壓的情況,而向外則適合于高壓的情況上部和中部、中部和下部之間通過金屬環(huán)連接,結構見圖3。該結構的壓力容器在制造時,用工具鋼或碳鋼做模.模通常分為上、下兩個部分,嚴格定義內部空心部分的形狀。將待成型的容器做成上面所述的形狀,化工裝備在其內部放置一個用尼龍做成的袋子,袋子端部有一個用以接受壓縮空氣的接頭。然后將成型的容器放進模中,通入壓縮空氣,使得容器的材料膨脹,緊貼模的內壁,最終制成所需的容器。由經典的應力分析可知,承受內壓圓柱殼的周向應力、軸向應力和長度無關,容器的容積可以在不影響應力的情況下通過改變而改變,該結構的容器的改變是通過圖3中所示的金屬連接環(huán)的使用而實現(xiàn)。
結束語
復合材料壓力容器生產技術的不斷發(fā)展和復合材料結構設計理論、制備工藝、性能評價方法的不斷突破,使得復合材料壓力容器性能越來越高,從而能夠適應更多的使用環(huán)境。社會經濟的發(fā)展和全球化給我國壓力容器行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇,同時也給復合材料壓力容器的帶來了新的挑戰(zhàn)。作為生產者的我們應嚴格把好壓力容器的生產質量關,以身作則,兢兢業(yè)業(yè),生產出優(yōu)質、安全的產品,為企業(yè)提高效益的同時,為社會創(chuàng)造財富。