锆制容器制造注意事项
压力容器用锆及锆合金板材
――提高了厚度、宽度及长度等尺寸偏差要求； ――增加了厚度不大于 3.2mm 薄板不平度的要求； ――提高了厚板不平度的要求； ――增加了横向拉伸性能试样； ――增加了板材的超声波检验要求。
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≤0.10
≤2.0 ≤0.005 ≤0.025 ≤0.05
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≤0.10
≤2.0 ≤0.005 ≤0.025 ≤0.05
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≤0.16
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≤2.0 ≤0.005 ≤0.025 ≤0.05 2.0~3.0 ≤0.18
≤2.0 ≤0.005 ≤0.025 ≤0.05 2.0~3.0 ≤0.18
压力容器用锆及锆合金板材
YS/T XXXX－XXXX （送审稿）
编制说明
宝钛集团有限公司 宝鸡钛业股份有限公司
《压力容器用锆及锆合金板材》编制说明
近年来随着我国国民经济的高速发展，极大的推动、带动我国的化工行业，该行业 对设备用金属材料要求也越来越高。比如，在醋酸行业用设备，所用锆及锆合金板材， 技术条件均为 ASME 或 ASTM 等国外先进标准，在压力容器用锆及锆合金板材方面， 我国目前仍未有行业专用标准，另国家标准与以上标准缺乏较好的对应关系。因此为满 足 市 场 需 求 ， 促 进 我 国 锆 工 业 的 发 展 ， 依 据 美 国 材 料 与 试 验 协 会 标 准 ASTM B551/B551M-04（ASME-2007 SB551/SB551M 与其等效）制定了本锆及锆合金板材标准。
主要技术内容的说明如下，即本标准与 ASTM B551/B551M-04 及 ASME-2007 SB551/SB551M 标准的指标对比说明。
锆-钢复合板制压力容器的结构设计
目前，随着石油化１＝等行业的发展，对设备的耐腐蚀性能提出了更高的要求。
南于锆具有比不锈钢、镍基合金及钛更优异的耐腐蚀性能。
除埘许多强腐蚀介质耐腐蚀外，还具有良好的力学及热传导性能，许多强腐蚀设备开始越来越多地采用锆材，大大提高厂设备的寿命和可靠性，取得Ｊ，更好的经济效益。
锆被誉为“２１世纪最有发展前途的材料之一”，但价格特别昂贵，考虑到节能和降低造价，最经济实用的方法就是采用锆一钢复锆一钢复合板制压力容器的结构设计杨晓明黄之军（南京宝色股份公司江苏南京２１１１００）【摘要】采用锆一钢复合板制造压力容器，可以极大地降低成本，节约锆资源；还可以充分利用锆和钢各自的优点。
锆和钢不能直接进行熔化焊接的特点，决定了锆一钢复合板制设备的结构不同于不锈钢或镍合金复合板制设备。
本文通过实例就锆一钢复合板制压力容器的结构设计作了简单介绍。
【关键词】锆一钢复合板压力容器结构设计合板来制造压力容器，一方面，可极大地降低成本，节约锆资源，另一方面，也充分利用了锆和钢的优点。
结合设计锆制压力容器的实例，以转化釜为例来具体说明锆一钢复合板制压力容器的结构设计。
转化釜的技术参数见表１，结构见图ｌ。
１设计１．１设计标准杨晓明（１９５８一）压力容器审核工程师．主要从事压力容器设计工作。
，。
ｌ石油和化工设苗ｌ。
００。
．０４尽管围内锆设备从设计、制造、检验和验收已积累了相当多的经验，但尚未有相应的标准、规范可依据。
主要参照ＡＳＭＥⅦ一１、ＡｓＴＭ、ＴＥＭＡＲ级规范，同时又遵守《压力容器安全技术监察规程》的有关规定。
由于锆和钛性能相近，也可参照ＪＢ厂ｒ４７４５—２００２《钛制焊接容器》进行设计。
１．２材料参照ＡＳＭＥ规范，常用于制造压力容器的锆材牌号有两种，即Ｒ６０７００和Ｒ６０７０２，这两种锆材基本上依靠进口，其化学成分及力学性能见表２。
Ｒ６０７０２作为复合板的复层时，应在锆和钢之间增加ｌ层厚度为万方数据万方数据万方数据万方数据。
锆-钢复合板压力容器制造技术研究
锆 的 耐 蚀 性 能 优 于 不 锈 钢 、钛 、镍 合 金 … 。
目前 ，石油 、化 工等 行业 对设 备 的耐蚀 性能 提 出 了 更 高 要 求 ， 因此 ，锆 材 在 醋 酸 、硝 酸 、盐 酸 、尿 素 、过 氧化 氢 、聚 甲醛 以及氯 化 聚 乙烯 等生 产装 置 中得 到 越 来 越 多 的应 用 。采 用 纯 锆 材 制 造 压 力 容 器 ，不 仅耗 资大 ，而且造 成资 源 浪费 。利用 爆 炸复
力 容器 焊接试 板 要 求 以及 容器 设 备 热 处 理 工 艺 要 求 ， 以期 为锆 一 复 合 板 的推 广 应 用 和锆 一 复合 钢 钢
板 压力 容器 制造 的 国产 化进 程提供 技 术参 考 。
关 键词 锆 一 钢复 合板 压 力容 器 焊 接接 头 焊接 工艺 热处 理 工 艺
１０ｍｍ。将衬 板 焊 接 到 复 合 板 锆 层 之 前 ，需 要 将 ５
氩 气 通入通 气 孔 ，置换 出衬板 下 面 的空 气 。
而且纯 钛和钢 的 复合 工艺 已经 比较 成 熟 ，可充 分 保 证复合 质量 。因此 ，高质量 的锆一 复合 板都 采取 在 钢
两者 间增 加 １ 层纯钛 板作为过 渡层 。
复合质量 。但 是 当钢 板 强度 提 高 ，或者 厚度 增 加 到 超 过 １ ｍ 时 ，复合难 度 相应加 大 ，此 时应 在锆 和 ０ｍ
才能保证 复合 板 的质量 ，此 种 复合 方式 称 为 ３层 复
备 。利用 Ｒ ｏｏ 造 锆一 ６７２制 钢复 合 钢 板 的 时候 ，当底
层 钢板为 中等 强度 的容 器用 钢 时 ，可 以获得 良好 的
合。采用钛过渡是 因为钛、锆为同族元素，材料冶 金 ｌ能 相近 ，两者爆 炸复合不会 产生 金属 间化合 物 ， 生
压力容器制造许可条件
压力容器制造许可条件1.基本条件1.1人员1.1.1质量保证体系人员制造单位应当根据产品制造过程的需要，配备并且任命质量保证工程师以及设计、材料、工艺、焊（粘）接、热处理、无损检测、理化检验、检验与试验等过程的质量控制系统责任人员。
专项条件对质量控制系统责任人员另有规定的，还应当从其规定。
质量控制系统责任人员应当具有不低于本文表2所列理工类相关专业的学历与工程类技术职称要求。
质量保证体系人员任职要求如下：（1）质量保证工程师，具有压力容器制造质量管理或者检验工作经历；（2）检验与试验质量控制系统责任人员，具有压力容器产品检验工作经历；（3）设计质量控制系统责任人员，具有压力容器设计工作经历和过程装备制造（化工机械）、机械制造、机械设计等机械类专业教育背景；（4）金属压力容器焊接、石墨压力容器粘接与浸渍或者纤维增强塑料压力容器（含热塑性塑料衬里纤维增强塑料压力容器）粘接（手糊）与缠绕（含热塑性塑料焊接）质量控制系统责任人员，具有金属压力容器焊接相关工作、石墨压力容器制造或者纤维增强塑料压力容器（含热塑性塑料衬里纤维增强塑料压力容器）制造工作经历，金属压力容器焊接质量控制系统责任人员应当具有焊接或者焊接相关专业（材料、机械类专业）教育背景；（5）其他质量控制系统责任人员，具有所负责工作的经历；（6）质量控制系统责任人员，应当熟悉任职岗位的工作任务和要求，通过岗位培训，能够履行岗位职责。
表1质量保证体系人员的任职要求注1:表1中产品制造过程无焊接、热处理、无损检测等过程时，不需要配备相应的质量控制系统责任人员。
1.1.2技术人员制造单位应当配备产品制造所需要的技术人员。
制造单位同时设计本单位制造的压力容器的，应当具备压力容器设计许可条件中规定的人员条件要求，并且专职设计人员总数一般不少于5人，其中审批人员不少于2人，A4级压力容器制造单位专职设计人员数量可根据其实际工作量适当降低。
各级别制造单位技术人员数量见表2的要求。
锆-钢复合板制压力容器的结构设计
锆-钢复合板制压力容器的结构设计作者：赵斌，张成，等来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2016年第9期赵斌，张成，刘钊，孙万仓（西安优耐特容器制造有限公司，陕西西安710201）摘要：21 世纪以来，我国压力容器设计和制作取得了突破性进展，出于经济和资源效益两方面的考虑，并在综合了锆和钢双方面的优点，我国提出锆-钢复合板制压力容器的理念。
从锆的性质到对锆-钢复合板的制作以及对锆-钢复合板制压力容器的结构设计做出了较为详细的思考和分析。
希望能够为锆-钢复合板制压力容器的使用提供一些建设性的意见和参考。
关键词：锆；锆-钢复合板；压力容器；结构设计中图分类号：TQ053.2 文献标识码：A 文章编号：1673-1069（2016）26-176-20 引言锆作为21 世纪以来发展较晚的金属，并不为许多人所熟知。
但是，随着人们对锆的认知不断加深，锆的应用范围也越来越广泛。
不同于碳钢、不锈钢、钛、镍合金，锆具有强耐腐蚀性。
但是，作为稀缺金属，若单纯的只使用锆作为原料，资源的消耗太大，而且，经济效益并不明显。
另外，碳钢属于成本较低的金属，但是耐腐蚀性较差，并不适合制造耐蚀要求较高的压力容器。
但是，通过爆炸复合技术将锆板和钢板复合而成，结合双方的优点，不仅能达到压力容器特殊的强耐腐蚀性，而且大大降低了制造成本。
平均成本能够省去百分之九十以上，大概为纯锆的百分之五。
使用锆-钢复合板制压力容器的结构设计也能为节约锆资源做出贡献。
锆-钢复合板制压力容器作为锆和钢的复合材料，它在具备锆的耐腐蚀性外，它还具有钢的高弹性和高强度模量等优点。
1 锆-钢复合板锆-钢复合板的性质锆-钢复合板爆炸的成型结合区一般是在基板和复板之间，存在于组织、成分和性能的过渡地带。
它具有金属的塑性变形、扩散、融化和波形等显著特征。
过渡地带一般在0.01~1.00 毫米的范围区间，它的组织和性能与复合工艺有关，也直接影响到基板和复板之间的结合程度和实用性。
锆的特性及在压力容器上的应用
规模生产出工业用锆，六十年代早期，锆和钛开始用于防腐。1970S 美国 Monsanto
公司第一次在德州的醋酸生产上大规模使用锆。锆具有良好的抗热中子辐射脆化
性能，因此过去通常用于核设备。锆又属于活性金属，很容易产生氧化反应。如
在室温下就能和空气里的氧起反应，形成一层氧化物保护膜，这种表面生成的钝
化膜十分致密，给了锆和锆合金最好的防腐能力，一定条件下对大多数有机酸、
锆材或锆/钢复合板。
至今为止，我国尚无锆容器制造规范，且缺少压力容器用锆材标准。参照
ASME 规范，允许用于制造压力容器的锆材牌号 ZrR60702（纯锆）和 ZrR60705
（锆合金）目前均依靠进口，主要供应商为美国 Wah Chang 公司。由于锆作为
稀有活性金属，价格十分昂贵，常规板材约 70 万元/吨。若单纯采用锆材制造压
无机酸、强碱、熔融盐等具有比高级不锈钢、钛合金、镍基合金更优异的耐蚀性
能。
2、锆化学成分
锆合金的锆、铪总含量达 95.5%到 99.2%。其中铪的含量最高可以达到 4.5%。
非核用锆合金分为两个级别：Zr702 和 Zr705，这两种级别的材料都具有优良的
防腐蚀性能，只在物理性能和机械性能方面稍有不同。Zr702 是商用材料，Zr705
0.005
氮
最高
0.025
0.025
碳
最高
0.05
0.05
铌
-
2.0~3.0氧Biblioteka 最高0.160.18
3、锆物理、力学性能
表 2 列出了锆及锆合金的物理性能。从表中可以看出：锆及锆合金的弹性模
量随着温度升高而迅速减小。锆及锆合金的比重要比以镍铁为主的不锈钢合金低
关于锆制压力容器的制作经验总结
关于锆制压力容器的制作经验总结发布时间：2022-09-27T10:02:06.352Z 来源：《工程建设标准化》2022年第37卷第5月第10期作者：张文明[导读] 锆制压力容器生产过程中，需要对锆材进行焊接处理张文明鲁西工业装备有限公司山东聊城 252000摘要：锆制压力容器生产过程中，需要对锆材进行焊接处理，为了保障锆材焊接的质量，焊接工艺需要严格控制焊接工艺，并且根据锆材的特点，选择最佳的焊接工艺。
本文镇江索普集团脱醛塔改造项目展开探究，分析锆材本身特性及焊接裂纹产生的原因，论述锆材切割加工、焊接、卷制工艺要点，为锆制压力容器制造工艺提供参考。
一、锆制压力容器特点锆为活性金属，200℃以上即可吸收氧，300℃以上可在表面形成明显的氧化锆膜，550℃以上表面的氧化锆会逐渐成为多孔且呈脆性。
AWSA5.24-2005锆焊丝标准的说明中要求430℃以上的锆材在焊接时必须置于惰性气体中进行保护。
锆材的许用温度上限为375℃，主要是依据锆材的抗氧化性能确定的，即在375℃以下可形成致密的氧化膜，与基体金属的附着性好，不会脱落，氧化膜有着很强的塑性、耐蚀性，这样的氧化膜对锆材的性能有益无害。
375℃以下也不会产生明显的蠕变现象。
锆制压力容器在车间制作时很容易被环境中铁离子污染。
锆制容器表面被铁离子污染后，在一些介质中形成电偶腐蚀条件。
锆的标准电极电位为-1.53V，铁的标准电极电位为-0.0036V，两者之间的电极电位差很大，易产生明显的电偶腐蚀（即电化学腐蚀）。
环境中的湿度过大，焊件温度较低也会有湿气凝结，雨雪环境更易有水汽进入，因而锆对焊接环境的清洁干燥要求尤为严格。
二、综合镇江索普集团脱醛塔改造项目概况：该设备原分为两段，材质为镍基合金SB-575N10276。
筒体厚度T=16mm，;介质为醋酸、乙醛，介质特性易燃易爆，中度危害;设计温度为170℃，设计压力为0.6MPa。
设备使用几年后，岗位检测发现下段筒体厚度仅剩T=8mm，出现了严重的腐蚀现象。
金属锆坩埚使用说明
金属锆坩埚使用说明
金属锆（Zirconium）坩埚是一种用锆制成的容器，广泛应用于实验室和工业生产中，主要用于高温熔炼、化学反应等过程。
金属锆坩埚具有耐高温、耐腐蚀、热传导性好等特点。
为了确保金属锆坩埚的安全使用和延长其使用寿命，使用时需遵循以下说明：
1.检查：在使用金属锆坩埚前，检查坩埚是否有裂
缝、损伤或者杂质。
如发现问题，请勿使用。
2.清洁：确保金属锆坩埚干净无杂质，以免影响实
验结果或生产质量。
可以使用酒精、丙酮等溶剂进行清洗，然后在高温下烘干。
3.预热：在正式使用前，将金属锆坩埚进行适当的
预热，以消除内部残余应力。
预热过程中，应避免快速升温，以免坩埚因热应力过大而破裂。
4.加热：金属锆坩埚耐高温，但仍需注意不要超过
其最大使用温度（通常在2000℃左右）。
加热过程中，保持均匀升温，避免局部过热。
5.冷却：加热完成后，让金属锆坩埚自然冷却至室
温。
避免快速冷却，以免热应力导致坩埚破裂。
6.操作：在操纵金属锆坩埚时，建议使用钳子或专
用夹具，避免直接接触高温坩埚。
同时，确保操作人员佩戴适当的防护装备，如防烫手套、护目镜等。
7.储存：将金属锆坩埚储存在干燥、清洁的环境中，避免暴露在潮湿空气和腐蚀性气体中。
8.再生：如果坩埚表面有污垢或附着物，可使用酒精、丙酮等溶剂进行清洗，或在高温下进行焙烧处理。
对于局部破损的坩埚，应视具体情况决定是否继续使用。
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a.卷制前
b.卷制后
图1 锆材圆筒卷制后塑性变形示意图
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应当特别注意的事项是焊接时形成焊缝的角度的控制和焊接参数的调整，譬如，焊完第二道后用弦长等于350mm 的外样板及直尺测量其棱角角度符合标准规定。
2 锆材焊接应注意的几个要点2.1 焊前准备
图2 圆筒B 类接头尺寸及焊接顺序
a.披口尺寸
b.焊接顺序
判断惰性气体的保护效果，应当遵照NB/T47011-2010“锆制压力容器”第6.3.5.5条表6-3“锆焊缝和热影响区表面颜色的规定”，银大，虽然相对湿度不一定超过80%，往往焊工的汗水会污染焊缝，故我们在进行复合材料（锆-钢）模拟试验中 ，用长200mm （20+3）后将角焊缝单边磨掉翘起造成另一边角焊缝撕裂，检查由于施焊背面水气污染造成的后果，见图5。
图3 管子保护措施
a. 管内保护
1.像皮堵
2.锆管
3.焊缝
4.Ar 器管
5.挡板
6.橡皮圈
a. 管子管板内部保护1.Ar 气管 2.锆管 3.管板 4.耐热橡胶 5.焊缝
图4 复合板焊接接头示意图
水珠垫板盖板角焊缝复层基层
图5 模拟试件角焊缝断面缺陷
a b c
图6 a.母材金相100x b.焊接金相100x c.熔合区金相100x
熔合区的晶粒比母材晶粒粗大，降低了接头的塑性和韧性。
尤其应当注意的是，在它相变过程中从β相转变α相时如果冷却速度过的产生，故锆的焊接应尽量采用高能量的热源，而且在保证焊接接头不被气体污染的前提下其热输入量不是越低越好，下面介绍焊。