锆复合板换热器制造工艺技术_朱平勇 (1)
锆材换热器的制作工艺
中 氮
肥
Ｎｏ ５ ．
Ｍ－ ｉｅ ｔ ｇ ｎ ｕ ｅ ｔ ｉ ｒＰ ｏ ｒ ｓ Ｓ ｚ ｄ Ｎｉ ｏ ｅ ｏ ｓ Ｆ ｒ ｌ ｅ ｒ ｇ ｅ ｓ ｒ ｉｚ
Ｓｐ ２ １ ｅ ． ０１
锆 材 换 热器 的 制 作 工 艺
陆金权 。童 明涓
有机 物 ，壳 程 、管 程 主 体 材 料 分 别 为 Ｓ － １ Ｂ５ ５
Ｒ００ ６ ７２和 １Ｍｎ ６ Ｒ。管 子 与 管板 连 接 为强 度 焊 ＋ 贴胀 ，设 备 制 造 、检 验 和 验 收 按 Ｇ １１ １９ Ｂ５－ ９９
２５ ３ Ｏ
１ １４ ５ ０ ．
６ Ｏ ３
２ 设 备制 造难 点及 制作 方案
２ １ 锆 材 筒体 的成 形 ．
ｔ ９０ ｈ ．５×１６ １ ． ５×４５ ０ ０
常 温线 膨胀 系数 为 ５ ８ ． ５× １ ｏ ０ Ｃ～，热 导率 为
８．４Ｗ／ ｍ ・ ，有 比不 锈钢 、镍 基 合 金及 钛 ８３ （ Ｋ） 更 优异 的耐 腐蚀 性能 。我公 司虽 已制造 了各 种压 力 容器 近 ４０台 ，但 这种 特材 容器还 是第 １次碰 ０
（ 上海吴泾化工有 限公 司，上海 ２０ ４ ） ０ ２ １
［ 摘
要 ］介绍了 ３０ｋ ａ醋酸装置 中锆材换热器制 造的 主要 制作工艺 和控制要 点 ，为特殊 材料 ０ ｔ ／
设备制造积 累了宝贵经验。 ［ 关键词 ］锆材 ；成形 ；热加工 ；检验 ［ 中图分类号 ］Ｔ ５ ． ［ Ｑ０ １５ 文献标识码 ］Ｂ ［ 文章编号 ］１０ ９ ３ （０ １ ０ ０４— ９ ２ ２ １ ）５—０３ ０ ０ ７— ４
●
目
钛、锆复合板制管壳式换热器壳程设计和制造工艺
钛、锆复合板制管壳式换热器壳程设计和制造工艺钱立钦;杨爱国【摘要】介绍了当采用钛、锆复合板作为管壳式换热器的壳程材料时,需要解决内部钛锆焊缝垫板凸起,导致管束装配困难等的相关制造难点;提出减小折流板外径,壳程筒体采用的几种结构方法,并提供采用复合板垫条特殊设计结构和制造工艺.【期刊名称】《化工设备与管道》【年(卷),期】2019(056)004【总页数】4页(P30-33)【关键词】钛锆复合板;管壳式换热器;管束【作者】钱立钦;杨爱国【作者单位】上海森松压力容器有限公司,上海201323;上海森松压力容器有限公司,上海201323【正文语种】中文【中图分类】TQ050.6;TH16钛、锆等难熔金属在常温下就能在材料表面形成钝化膜，因此对于有机酸、无机酸、熔盐、强碱等介质均具有强的耐腐蚀能力，多用于PTA、醋酸等行业的化工设备。
由于钛材和锆材相对昂贵，钛、锆复合板在大型或压力较高的设备上使用更能节约资源，降低设备造价。
当换热器的壳程为某些高腐蚀介质，且压力较高，从经济性上考虑用纯钛、锆材料作为壳程主体不适合，壳程主体需要使用钛复合板或锆复合板制造。
传统的钛、锆复合板焊接结构一般按照JB/T 4745—2002 [1]或NB/T 47011—2010 [2]中的规定。
基层焊接接头为全熔透的对接焊接接头，如图1所示，基层焊接完毕后添加垫板和盖板，盖板与覆层金属采用角焊缝焊接。
图1 钛锆复合板对接接头结构Fig.1 Sketch of Ti/Zr clad plate butt weld盖板有一定厚度，造成壳程筒体内径在纵、环焊缝位置比名义内径减小，管壳式换热器的管束上有折流板，凸起的盖板在折流板穿入筒体时会与折流板相碰产生障碍甚至破环。
文中提供两种应用于壳程钛、锆复合板换热器的特殊结构，使管束能轻易、妥善地进入壳程筒体，并能避免换热器的传热效果损失过大。
1 减小折流板外径壳程折流板可以改变壳程流体方向，提高流速，从而增加流体的湍流程度以获得较好的传热效果。
锆制换热器研究进展与前景_孙海生
第 52 卷第 2 期2015 年 4 月化 工 设 备 与 管 道PROCESS EQUIPMENT & PIPING V ol. 52 No. 2Apr. 2015因抗中子辐射能力优越，锆材一直用于核电工程中。
除此特性外，锆及其合金在强腐蚀介质中还有极强的耐腐蚀性，目前化学工业重要的过程设备广泛使用锆材[1]。
与其他工程合金相比，生产商采用锆材可以在更高温度和压力下生产高质量的化工产品[2]。
低压甲醇羟基合成法是醋酸生产的主要方法，目前占世界醋酸产能的66%，此工艺特点是高温、高压、强腐蚀，还伴有HI 、CH 3I 等强腐蚀介质，在该设备中锆优异的耐腐蚀性能已替代镍基合金成为醋酸装置中换热器等设备的重要材料[3-4]，以提高设备的耐腐蚀性。
锆换热器在其他强腐蚀领域也将发挥巨大作用，此文综述了国内外锆换热器的研究现状及制造过程中涉及的技术要点，为后续开发提供借鉴。
1 锆材分类及其性质用于核反应堆的锆为核能级锆，铪含量低于0.1%，用于化工设备的锆为工业级锆，铪含量＜4.5%。
工业级锆一般指未经锆铪分离制得的金属锆，由于锆铪分离的成本很高，工业级锆的价格比核能级锆便宜很多，锆在大多数有机酸、无机酸、强碱和一些熔融盐中具有优异的耐蚀性，因此也称为化工级锆。
在ASTM 规范中用于化工过程设备的锆及合金主要分三个等级：Zr 700、Zr 702和Zr 705，其中Zr 702和Zr 705在ASME 锅炉及压力容器规范中被推荐作为结构材料，Zr 700具有最低的强度，主要作为锆制换热器研究进展与前景孙海生1,2，常春梅1,2，卢奇1，张棋1,2（1. 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，兰州 730070 ；2. 上海蓝滨石化设备有限责任公司，上海 201518）摘 要：稀有金属锆具有优良的抗腐蚀性能，在无机和有机化学腐蚀环境中有着广阔的应用前景，适用于不锈钢和钛合金不能使用的强腐蚀环境。
目前锆制管壳式换热器已在醋酸工业和尿素合成行业得到广泛应用。
2010年《上海化工》总目次
上 海 化 工
２ １ 年 《上 海 化 工 》总 目 次 ０ ０
期 一页
特 稿
期 一页
ＰＡ Ｄ Ｄ Ｃ的反相 乳液聚合及其 表征 （Ｍ— Ａ ＭＡ ） 金 明达 （—１ ２ ）
尚宏 周 胡金 山 杨 立 霞（ － １ ３ １）
认清形势 把握机遇 加快发展
环 境 保 护
１ 一甲氧基 一 一丙醇催化氧化合成 甲氧基丙酮 ２ 曾碧 照 季云娣 李 楠等（ — Ｏ ７ １）
秸 秆类 生物质低 温热解及 混合气化的研究
４４一二 羟 甲基 联 苯 的提 纯 工 艺 研 究 ， 侯 文杰 朱春 燕 夏 烨 （—１ ） ８ ２
有 序介孔材料 Ｓ Ａ １ Ｂ 一 ５吸附分离污水 中铬离子的研究 余锋伟 卢信清 唐 海军等（０ １ １— ） 生态浮床对 富营养化水体修复作用 的研究 周 扬 李 华 张秋卓等 （ １ １ １－ ）
吕 涯 刘韦韦（ － ） ５ ９
炼焦过程 中挥发性有机物化学反应活性 的研究
陆 海 明 （－ ） ５ ５
生物反硝化脱氮碳源上微生物 的多样性 王小娇 席 亚萍 张 明（－１ ６ ） 水解酸化 一活性污泥法处理 卤代杂环类 农药 中间体废水的研究 改性壳聚糖 高分子絮凝剂的制备与絮凝 应用 李永峰 刘 琨 徐菁利等（ — ） ８ １ 张雪红（ － ） ７ １
电化学处理硝基苯废水 的研究
杨 淑 英 陈 亚琳 马 永 跃 （ ２ １ １— ）
施 勇（ － ） ８ ６
异 丁烯 氧化 制甲基丙烯 酸的脱 色研 究 范昌海 褚 小东 俞梅娟（ － ） ９ ５
奈韦拉平重要 中间体 Ｃ ＰＣ制备过程 中副产物的 ＡＩ
研究 五氟溴苯合成工艺研究 宋懿嘉 龙 中柱 葛 梅 等（ － ） ９ ９ 潘鹤林 张 勇 张 秀瑾 （０ ５ １— ） 罗 成（ ０ ９ １— ）
锆制压力容器的设计和制造技术
锆制压力容器的设计和制造技术摘要：压力容器在科研、石油化工、食品制造等多个行业有着广泛的应用，由于使用环境比较复杂，具有易燃、易爆等性质，受到温度、压强等因素的影响，可能会引发安全事故。
因此，要保证压力容器的设计和制造质量。
锆制压力容器能够有效的保证压力容器的安全，是当前工业生产中可以使用高质量压力容器。
本文分析了锆制压力容器的特点，探讨锆制压力容器的设计和制造技术，以供参考。
关键词：锆制压力容器；设计；制造技术引言随着我国化工行业的不断发展，锆制压力容器的使用范围越来越广，2010年12月25日《锆制压力容器标准》（NB/T47011-2010）正式实施，给锆制压力容器的设计和制造提供的严格指导标准。
在此背景下，要加强锆制压力容器的设计及制造技术研发，为化工行业的发展打下坚实的基础。
1锆的应用特点1.1耐腐蚀性强锆制压力容器具有较强的耐腐蚀性，能够承受多种液体的腐蚀，在工业中尤其是石油化工行业很多反应物或者介质都具有较大的腐蚀性，通过应用锆制压力容器，可以承受大多数腐蚀物体或者介质的考验，具有较强耐腐蚀性[1]。
但是，锆制压力容器不是对所有的物质和介质都能抗腐蚀，在部分特定介质中还是可能被腐蚀。
1.2热传导率低锆制压力容器的热传导率只有普通钢材的25%左右，加上其较强的耐腐蚀性特点，可以将其应用于换热熔容器中，尤其是具有强腐蚀形的化工生产设备，有效的提升了压力容器的使用寿命。
1.3只能应用工艺级别锆锆材比较昂贵，在非核工业压力容器制造过程中，不用考虑射线辐射等要求，一般使用工业级别锆材或者锆合金即可，相对来说价格较低，可以创造更大的经济效益。
1.4应用范围比较狭窄锆是一种稀有金属，锆材价格比较昂贵，因此使用锆材时要充分考量设备的性价比，一般用于具有特殊要求的压力容器设备。
锆具有良好的耐低温性能，可以适应零下60摄氏度以上的加工条件，不需要做特殊处理；当温度低于零下60摄氏度时，会影响材料的伸长度，因此，在实际应用过程中，需要根据温度要求进行测试。
锆钢复合板反应器的研制
锆钢复合板反应器的研制在掌握先进的甲醇羰基化法合成醋酸、醋酐工艺技术之后，伴随天然气和新型煤化工的蓬勃发展，醋酸、醋酐已成为近年来有机原料的投资热点。
国内多个天然气或煤化工基地都以碳化学作为重要的产业链，新建或扩建了多套醋酸、醋酐项目。
在这些项目的生产工艺过程中，锆材耐腐性方面占有优势，但锆材相对昂贵，锆钢复合板比较经济，锆钢复合板设备将会占有较大的比重。
1.锆的化学成分性能容器中常用的锆材有：锆R700 、锆R702 、锆R705 ，其化学成分及力学性能见表1表1 常用锆材化学成分及力学性能2.锆钢复合板特性锆，钢复合板爆炸成形结合区通常是基、复板之间的成分、和性能的过渡区，具有金属的塑性变形、熔化、扩散和波形的明显特征。
过渡区一般在0.01—1ITI/n范围，其和性能直接与复合工艺有关，也直接影响基、复板之间的结合强度和使用性能。
正确的复合参数可以控制波形状态，避免或最小程度产生连续的熔化层和金属间化合物，高质量的锆钢复合板结合界面。
由于爆炸复合过程极短，当爆炸载荷作用后，除了结合区有一定程度的硬化和强化外，锆复板和钢基板的原有化学成分、力学性能、耐蚀性能均不发生变化。
成形复合板经过消除应力热处理，适当恢复延伸率，完全可承受容器制造所需的校平、卷筒、切割、焊接、冲压等后续加工。
试验表明：采用中等强度的容器用钢和锆组合，可获得良好的复合质量。
但随着钢基板强度提高或锆复板厚度增加（10mm），复合难度相应加大，此时即使复层选用低氧锆（氧含量不超过1000mg·L），从工艺角度仍很难实现复合质量稳定、综合性能达标要求。
因此高质量的锆钢复合都采取在两者间增加复合一层厚度为2—3m的纯钛板作为过渡层。
至于纯钛和钢的复合，已掌握的成熟工艺可充分保证复合质量。
3.锆钢复合板的焊接接头形式3.1锆钢复合板对接接头因锆与钢不相溶性，使用垫板结构将复层构件结合起来。
在焊接钢板之前，需要在焊接区域将复层的钛锆去除。
锆基复合高温吸波材料的研究进展
锆基复合高温吸波材料的研究进展目录一、内容概括 (2)二、锆基复合高温吸波材料概述 (2)1. 定义与特性 (3)2. 锆基材料的选择原因 (4)三、锆基复合高温吸波材料的研究现状 (5)1. 国内外研究现状对比 (6)2. 主要研究成果及进展 (8)3. 研究中存在的问题与挑战 (9)四、锆基复合高温吸波材料的制备工艺 (10)1. 原料选择与配比 (12)2. 制备工艺流程 (13)3. 工艺参数优化 (14)五、锆基复合高温吸波材料的性能表征 (15)1. 吸波性能 (16)2. 高温稳定性 (17)3. 其他性能参数 (18)六、锆基复合高温吸波材料的应用领域 (19)1. 军事领域的应用 (21)2. 民用领域的应用 (22)七、锆基复合高温吸波材料的研究发展趋势与展望 (23)1. 研究发展趋势 (24)2. 未来研究方向及重点 (25)八、结论与建议 (27)1. 研究结论总结 (27)2. 对未来研究的建议与展望 (28)一、内容概括随着现代科技的不断发展，对高温环境下的吸波材料的需求日益迫切。
锆基复合高温吸波材料作为一种具有优异性能的新型材料，近年来在国内外得到了广泛的研究和应用。
本文将对锆基复合高温吸波材料的研究进展进行梳理，包括其制备方法、性能优化、应用领域以及未来发展趋势等方面的内容。
通过对这些方面的分析，旨在为相关领域的研究者提供参考，推动锆基复合高温吸波材料的发展和应用。
二、锆基复合高温吸波材料概述锆基复合高温吸波材料是一种新型的功能性材料，具有在高温环境下保持良好性能的特点。
该材料以锆或其合金为基础，通过复合其他材料，如金属氧化物、陶瓷、纤维等，形成具有优异吸波性能的复合材料。
锆基复合高温吸波材料的研究旨在满足现代航空航天、电子科技等领域对高温环境下电磁屏蔽和隐身技术的需求。
锆基复合高温吸波材料的研究进展与多种技术相结合，如纳米技术、陶瓷技术、纤维增强技术等，以提高材料的吸波性能和力学性能。
高压锆钢复合板设备热气循环试验参数研究
ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤＥＳＩＧＮ化工设计２０２３，３３（６）芦红生：工程师。
２０１６年７月毕业于天津大学化工过程机械专业。
主要从事化工设备设计工作。
联系电话：１８６８１８８９１３１，Ｅ ｍａｉｌ：ｌｈｓ２５８９＠ｈｌｅｔ ｃｏｍ。
高压锆钢复合板设备热气循环试验参数研究芦红生 华陆工程科技有限责任公司 西安 ７１００６５摘要 热气循环试验是用于锆（钛）钢复合板制压力容器的一种检测方法，该方法能够大大提高该类设备的使用可靠性，保证设备长期安全稳定的运行。
但由于部分设备的设计压力过高，采用通用的设计压力和设计温度作为试验参数进行热气循环试验比较困难，且安全隐患较大，更有甚者在某些地区的制造单位还禁止使用过高的气压试验进行设备可靠性测试。
因此，本文从热气循环试验的目的出发，采用一种可替代的试验参数进行该试验，通过某项目实例进行计算验证能够达到相同的效果，具有良好的经济性及安全性。
关键词 锆钢复合板；钛钢复合板；热气循环试验；高压设备中图分类号：ＴＢ７ 文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－６２４７．２０２３．０６．００４ 随着石油化工乙二醇装置、醋酸装置、ＰＴＡ装置及氯碱装置技术的快速发展，有色金属由于其优良的耐腐蚀性能从而得到广泛的使用，如钛材、锆材、钽材等［１］。
但随着装置大型化，设备的压力及尺寸不断增大，使得设备的壁厚不断增加。
由于锆（钛）材价格昂贵，使得其相应的复合板得到了广泛的应用，锆（钛）钢复合板能够显著降低有色金属用量，从而大大降低成本。
但由于作为覆层的锆（钛）材与作为基材的碳钢之间存在性能差异，主要是线膨胀系数差异较大，使得该类设备失效的案例时有发生［２］。
这是因为有色金属与碳钢之间不能直接焊接，因此，纵、环焊缝之间都是采用增加搭接盖板的方法来保证介质不与基层碳钢接触。
丁字焊缝位置情况更加复杂，需要采用多层盖板结构，由于角焊缝承载面积较小，当基层与覆层热膨胀差较大时，角焊缝位置容易发生失效，从而导致设备腐蚀，严重时发生事故，造成巨大的生命财产损失［３］。
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3 管箱筒体、封头及接管鞍形衬里的成型
在 865 ℃以下锆的晶体结构为密排六方晶格的 α 相，865 ℃以上为体心立方晶格的 β 相，865 ℃为 其相变温度。确定合理的加热温度及采取有效的保 护措施，既能保证筒体和封头顺利成型，又能确保锆 的优良耐蚀性。 3.1 管箱筒体
的焊接带来很大困难。目前国内外都采用间接式焊 接接头，如图 1。
2.3 焊接工艺 锆与常用金属一样具有良好的可焊性。但值得
重视的是在焊接过程中焊缝的污染和热影响问题。 焊缝只要受到少量有害杂质的污染，就会严重影响 焊缝的质量。所以复层锆板在焊接前必须在焊缝两 侧严格打磨清洗，清洗液选用丙酮等有机溶剂。
合板筒体成型和封头压制成型的温度控制问题，为
大型锆复合板反应容器的制造积累了经验；
（2） 锆复合板复层的焊接结构及焊接工艺的确
定，对其可靠性的验证，对锆复合板压力容器工艺有
了较大的突破；
（3） 锆复合板容器的热处理和复层焊接后热循
环试验的成功，证明了制造的相关工艺的正确性；
（4） 锆复合板压力容器的制造，成功地借鉴了
筒体材料复合板名义厚度为 28+4 mm，筒体直 径为 覫1 400 mm，由于弯曲曲率不是很大，弯曲成型 不会改变复合板的贴合质量，考虑采用冷弯曲成型， 成型后通过局部的 UT 复验抽查复合板的贴合率。
其中冲压前坯料内孔直径 覫 可按下式来确定： 覫=［D2- 4dh- 6.28（r d+0.726 8r）］1/2 3.4 热成型压制工艺 经反复试验，确定热成型的压制工艺： （1） 入炉加热前，工件涂耐高温涂料； （2） 模具与工件共同加热不超过 550 ℃； （3） 出炉压制时间不超过 12 min； （4） 终压温度不低于 400 ℃。
关键词 锆复合板 焊接 热处理 氦检漏 中图分类号 TF 066.2+2
锆属于钝化型活性金属，能在表面生成紧密的 惰性防腐氧化膜，且氧化膜的稳定性和受损后自身 修复能力强，是核工业和石油化学工业中的一种重 要结构材料。工业纯锆能耐大多数有机酸、无机酸、 强碱、熔融盐的腐蚀，在 55%，132 ℃的硫酸中，锆的 腐蚀率＜0.002 5 mm/a，而镍基合金 C- 276 在此介质 中腐蚀率达到 5.44 mm/a。锆具有比铁基 Cr- Ni- Mo 不锈钢、镍基合金及钛更优异的耐腐蚀性能，其力学 性能和工艺性能也很适合制造容器和换热器，且蒸 汽在锆表面为滴状冷凝，尤其适合制造冷凝器，正逐 渐被越来越多的化工企业采用。
锆的热导率小，熔点高，焊接时易出现热量集 中、高温停留时间长，会导致融合区晶粒粗大，降低 焊接接头的综合机械性能。 2.3.1 焊接方法及保护措施
管箱碳钢基层焊接:采用氩弧焊打底,埋弧自动 焊盖面。基层焊接时，用氩气可靠保护复层表面，同 时采取措施防止复层表面的焊接飞溅。
复层锆板焊接：采用 TIG 焊，在 250~300 ℃以 上区域的焊接熔池和冷却中的焊缝必须严密地置于 氩气的保护之下。 2.3.2 焊接工艺参数确定
锆 R60702 与碳钢爆炸复合后，锆与碳钢结合 面的剪切强度较低，要避免热处理过程中，由于温度 的升高，Zr、Fe、Ni 之间相互扩散，形成脆性中间体， 造成剪切强度下降。因此热处理的工艺，既要满足基 层碳钢的热处理要求，又要确保热处理后锆与碳钢 基层之间的剪切强度大于 137.9 MPa。
第 11 期
4 锆复合板管箱的热处理
按照 GB151 及“容规”的规定，换热器管箱须做 消除焊接应力的热处理。由于锆的弹性模量 （9.93X104 MPa）比碳钢（2.1X105 MPa）低，焊接残余 应力较小，因此复合板管箱的热处理是在碳钢基层 焊接、无损检测 100%射线探伤合格后进行，热处理 后再进行复层锆板的垫板及盖板的焊接。
（2） 将两个管箱组装在一起，进行压力为 4.3 MPa，设计温度下的热模拟试验两个循环。考虑到加 热炉炉膛气氛，热循环试验在电炉中进行，以氮气为 压力介质。
（3） 热循环试验后，管箱检漏孔先通以 0.1 MPa 干燥、清洁的氮气检漏，合格后再以 0.05 MPa 干燥、 清洁的氦气检漏，合格指标为≤1×10-5 Pa·m3/s。
表 4 拉伸试验结果
σb/MPa 507 502
断裂位置 母材 母材
3.2 封头 封头采用整体冲压成型，材料变形量大，锆板的
加工硬化倾向大，采用热冲压工艺。冲压时封头复层 一面涂耐高温涂料。 3.3 接管鞍形锆衬里
管箱复合板筒体的接管是采用鞍形锆衬里结 构，该锆衬里由阳模冲压而成，要求尺寸准确，弯曲 变形过渡圆滑，如图 3。
·10·
上海化工 Shanghai Chemical Industry
Vol.35 No.11 Nov. 2010
装备技术 锆复合板换热器制造工艺技术
朱平勇
上海吴泾化工有限公司 （上海 200241）
摘 要 介绍了锆复合板换热器制造特点和技术难点，在实际制造中，通过详细的试验对比，制定了合理的加工技 术参数，为下一步大型锆复合板容器的制造提供了依据。
锆板及焊丝化学成分见表 3。
表 3 60702 锆板及焊丝的化学成分
（%）
元素 C FeCr H
种类
Hf N
O ZrHf
锆板 0.022 0.081 0.004 5 0.18 ＜0.13 0.13 ＞99.2
焊丝 0.01 0.08 0.000 3 1.1 0.002 0.14 99.5
2.2 复合板焊接接头型式 由于锆与碳钢不能直接焊接, 给锆 - 钢复合板
·12·
上海化工
第 35 卷
（2） 评定结论 a、外观检验：碳钢基层未发现焊缝表面有气孔、 夹渣、咬边、裂纹等表面缺陷；焊缝表面颜色呈银白 色，表明焊缝气保护效果好。 b、无 损 检 测 ：按 JB4730- 94 对 基 层 焊 缝 进 行 100%射线探伤，Ⅱ级合格。 c、力学性能试验：焊接试板按管箱热处理温度 550 ℃进行热处理，保温 1 h。 拉伸试验结果见表 4。
朱平勇：锆复合板换热器制造工艺技术
·13·
热处理前，复层锆表面涂刷耐高温涂料进行保 护。热处理炉采用电炉，避免火焰直接与锆材接触， 减少锆的吸氢现象，炉内气氛控制为中性。管箱在热 处理温度下保温时间不小于 1.5 h。
5 热循环试验
（1） 热循环试验的目的是为了检验管箱复合板 复层焊缝在设计温度和设计压力下的工作可靠性。
由于基层和复层材料的热膨胀系数不同, 复合 板筒体、封头成型时,材料会发生较大的弯曲变形,且 锆的加工硬化倾向较大,缺口敏感，封头锆衬里成形 过程中容易产生裂纹，因此温度的确定十分关键。 1.2.3 热处理工艺及热循环试验
合适的热处理工艺既要有效去除复合板成形、 焊接的残余应力, 又要尽量避免加热对复层锆板与 碳钢结合力下降的影响。热循环试验的主要目的是
焊接顺序： （1） 焊前先将复层边缘用机加工方法切除,加 工好基层坡口。 （2） 坡口不留间隙，先焊接基层。 （3） 基层焊完后，将焊缝背面磨平并清洗后，垫 上垫板（锆板），进而复层焊接，垫板与复层锆板采用 不焊透密封焊。
锆复层：采用钨极氩弧焊，钨极直径 覫1.6/覫2.4 mm,焊机直流正接，焊机具有高频起弧和保护气提 前及延时供给功能。气体流量：主喷嘴 15 L/min,背面 19 L/min。锆材角焊缝的焊接不少于 2 个焊道，打底 使用 覫1.6 mm 焊丝，以保证角焊缝根部焊接质量。
目前国内制造锆设备的材料需要进口，且价格 十分昂贵，每吨价格在 50 万 ~60 万元人民币，因此 通常在耐腐蚀设备中，用锆与碳钢板经爆炸复合成 复合板来作为设备主材。复合板设备的壳体,靠基层 来保证设备的强度,复层来抵抗介质的腐蚀,从而达 到减少锆板的使用量，节省设备制作成本的目的。
锆和锆合金的容器规范，我国目前还正在制订 中，美国制订了非核用锆和锆合金材料标准，ASME 推荐了两个非核用锆和锆合金材料牌号：R60702 用 于化工压力容器制造；R60705 用于制造紧固件。
从焊接试板入手,确定合适的制造工艺,锆复合 板换热器经过强度试验、热循环试验、氦检漏试验均 顺利通过，符合产品技术条件及 ASME 相关标准的
要求，进一步验证了制造工艺的正确性。 本锆复合板换热器自 2006 年制造，2007 年投
入使用至今，设备运行正常。
6 结论
（1） 锆复合板换热器的研制成功，解决了锆复
Abstract: Introduced the manufacture characteristics and technical difficulties of the zirconium-clad-plate heat exchanger. In the actual testing manufacturing, developed a set of reasonable process technology parameter which provided a basis for the next manufacture of large-scale zirconium-clad-plate vessel with reliable of detailed test model.
ASME 规范，表明国内完全有能力制造锆复合板压
力容器，对活性金属复合板压力容器在国内的推广
具有积极意义。
参考文献：（略）
收稿日期：2010 年 8 月
The Manufacturing Technology of Zirconium-CladPlate Heat anger
Zhu Pingyong
项目 设计压力 /MPa
介质 腐蚀余量 /mm
焊缝系数 材质
换热面积 /m2 列管与管板连接