[发明专利]接合包覆金属的方法以及由此制造的器皿

说明书

技术领域

本发明涉及包覆器皿。本发明的各实施例包括腐蚀性高压流体的承载装置的制造方法的特定应用。这类装置包括：器皿和导管、软管、箱、压力器皿、高压锅和热交换器。

背景技术

为容纳不同的化学品，需要制备由诸如钛、锆和钽的稀有金属制成的不同类型的高压器皿，这方面的需求存在许多工业应用。由于诸如钛(Ti)的稀有金属非常昂贵而且器皿仅有内接触表面需要由这类材料制成，因而优选的途径是使用爆炸包覆焊接(EXW)板或轧制包覆板。EXW板和轧制包覆板包括钛板，其压在诸如碳钢的基底材料上，形成足够强的粘合而使包覆板能够成形为单一板的形式。

特别要指出的是EXW或轧制包覆板的使用，如采用仅含钛的结构，则钛壁厚度必须大于例如10mm。在这种情况下，通常更经济的解决方法是使用由例如2mm至16mm厚的薄钛板所构成的包覆板作为包覆材料。

为了进行阐释，将参照由粘合到较厚钢层的钛层所构成的包覆板来描述本发明。应认识到的是，本发明涵盖接合包覆板的方法和由这类方法形成的装置，其中，包覆板包括其他金属组合而不限于钛和碳钢。

为了由包覆板制造形状和尺寸适宜的器皿，必须接合多个包覆板预成形件。因此，为使所有分立板接合在一起，就需要焊接各种不同接缝。虽然诸如碳钢的基底材料通常直接进行焊接，不过为了如此作为，有必要首先去除沿待接合的每个包覆金属件的相对边缘覆盖的钛的边缘部分。由此产生的问题在于，在焊接基底金属之后，接着必须修复钛层以覆盖经焊接的基底金属。这一问题颇为复杂，原因在于，由于冶金学的原因，钛例如不能被成功地焊接至基底金属，而是必须被焊接至其他钛上。

现在将参照图1描述现有技术中接合包覆金属件的方法。

图1是从在形式为钛包覆钢的包覆板的第一件2与第二件4之间的典型的现有技术接合部26截过的横截面。所述接合部使用压条技术。起初，在形成钢焊接部6和8的所有边缘周围的区域中去除钛包覆，通常从钢焊接部准备边缘向内12mm。然后准备钢基底金属件10和12，并且使用传统钢制造过程应用于焊接部6和8。然后该接合部被清洁并准备用于钛焊接。在传统的压条技术中，填充金属条7插入已去除钛的空间中。填充物的选择取决于制造偏好；通常使用的材料包括铜、钢、铝和钛。然后将包含压条的较宽钛条16放置在焊接区域上。所述压条沿其带角焊缝18和20的边缘分别焊接到邻近的钛包覆部分11和13。

图2图示了采用根据图1所述的压条技术将多件包覆板接合在一起而形成的反应坩锅。应注意的是，压条接合部26A-26D突出至坩锅内部。经常使用搅拌器来搅拌由包覆板制成的器皿中的容纳物，以使器皿中的容纳物能够混合，并促进反应。器皿中的容纳物经常会腐蚀金属。已发现的问题在于，已发现压条接合部26A-26D易于被腐蚀。因此，在钛包覆中压条首当其冲受到破坏，于是就使基底金属暴露而腐蚀，而且，如果未检测到，则将导致压力器皿受破坏。

钛的热膨胀系数显著低于通常为钢的基底材料。于是，由于器皿的容纳物经常处于较高温度下，因此，钛与基底金属会出现不同的膨胀和收缩，从而缩短器皿钛封装的疲劳寿命。

有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种用于接合包覆金属的方法，该方法可用于制造器皿并解决一种或多种上述问题。

本发明的另一目的在于，提供一种包覆板器皿，其不易于出现目前已经提到的上述问题。所述包覆板器皿可包括钛封装。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于接合包覆金属板的方法，该包覆金属板具有保护层和基底层，所述方法包括：

沿待接合的包覆金属板的边缘去除保护层的边缘部分；

将所述基底层焊接在一起以形成暴露的基板焊接部；

将与所述保护层类型相同的覆盖材料沿所述暴露的基板焊接部放置，使该覆盖材料的水平高度与所述保护层的外表面大致平齐；以及

将所述覆盖材料焊接至所述保护层，使得所述保护层、覆盖材料和位于此二者之间的焊接部形成厚度大致均匀的外层。

所述覆盖材料可包括一个或更多个垫条。

在一个实施例中，所述一个或更多个垫条的边缘位于所述保护层和所述基底层的相应界面之间，并邻接所述待接合的包覆金属板的边缘。

优选地，在所述相应界面之间形成槽，以承接所述一个或更多个垫条的边缘。

所述覆盖材料通常包括压条。

在一些实施例中，所述方法包括：将所述压条放置在所述一个或更多个垫条上。