[发明专利]一种大直径高压锆覆层压力容器及其制造方法和应用

说明书

本发明公开了一种大直径高压锆覆层压力容器及其制造方法和应用。大直径高压锆覆层压力容器包括内层筒体和套装在内层筒体外的外层筒体；内层筒体的材质为锆复合板，包括内层封头和内层筒节；内层封头和内层筒节之间焊接；外层筒体为分段式锻制件，包括球形封头和锻造筒节；球形封头和锻造筒节之间以及相邻两个锻造筒节之间焊接。使用薄锆复合板使用锆材作为内层，既解决了生产工艺中耐腐蚀的需求，又利用了通常用于中、低压工况下的，锆复合板容器的制造经验。通过在内层容器外部增加整体锻件的方式，解决了容器强度问题。同时外层容器与内层容器的结合方式比多层包扎式更为简单，不需要特殊的工装设备。

技术领域

本发明涉及化工生产设备技术领域，特别是涉及一种大直径高压锆覆层压力容器及其制造方法和应用。

背景技术

锆具良好的耐腐蚀性能，广泛用于化工、核工业领域。在醋酸、乙二醇、聚甲醛、硝酸、氯化聚乙烯等行业的主要设备中得以应用。由于锆材价格昂贵，在压力容器领域一般不将锆材直接作为设备主材，而采用锆/钢复合结构制造压力容器。需要锆作为耐腐蚀层的中、低压压力容器，均采用采用锆复合板作为材料进行制造。由于锆覆层不能与钢基层通过熔焊的方式进行结合，不锈钢使用的堆焊结构对于锆材不适用，因此锆/钢通常采用爆炸复合的形式结合。而锆覆层大直径高压压力容器的结构问题和制造方法，一直是一个技术难点。

现有技术解决锆覆层压力容器的方法是，直接使用锆/钢爆炸复合板进行制造加工。锆-钢复合板暂无国家标准，制造厂遵从行业标准YS/T 777-2011进行制造和检验。标准中规定的复合板厚度上限为100mm。这一要求对高压大直径锆覆层容器的制造带来了以下难以解决的问题：

(1)现有的中、低压锆覆层压力容器结构不适用于高压大直径工况。

在大直径、高压工况条件下，设备筒体的计算厚度超出的规范对复合板厚度的限制，而随着设计压力的增加，复合板的计算厚度会超过150mm。采用锆复合板制造锆覆层压力容器的常用结构在大直径、高压工况下不适用。

⑵现有的高压压力容器结构无法适用于锆覆层设备

大直径、高压设备常用结构如单层锻焊式、多层包扎式等结构方式。由于“锆覆层不能与钢基层通过熔焊的方式进行结合，也不能像奥氏体不锈钢衬层可以采用塞焊、点焊、条焊等方法使衬层与基层有局部的焊接连接”，故而无法在已有筒体内部附加锆覆层。传统的多层容器的制造方法由于锆覆层无法与钢基层直接焊接的原因，很多成熟的结构无法直接使用。

⑶锆覆层高压压力容器缺乏成熟可靠的制造方法

由于受到工艺路线和产能的限制，锆覆层高压压力容器应用范围较窄，故而这个领域内的现役设备极少，缺少对制造方法和整体结构的研究。特别是在一些局部检漏结构、制造、检验过程等关键节点上缺乏研究。

但随着国际化工工业的发展，以及部分工艺包商对高压操作工况下羰基金属催化的氢羧基化工艺系统的开发，产生了对大直径、高压锆覆层压力容器的实际需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有设备结构、制造工艺不能满足大直径高压锆覆层压力容器的实际需求的缺陷，而提供一种大直径高压锆覆层压力容器。

本发明的另一个目的，是提供上述大直径高压锆覆层压力容器的制造方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种大直径高压锆覆层压力容器，包括内层筒体和套装在所述内层筒体外的外层筒体；

所述内层筒体的材质为锆复合板，其中所述锆复合板的锆覆层位于所述内层筒体的内侧；所述内层筒体包括内层封头和内层筒节；所述内层封头和所述内层筒节之间以及相邻两个内层筒节之间焊接；

所述外层筒体为分段式锻制件，包括球形封头和锻造筒节；所述球形封头和锻造筒节之间以及相邻两个锻造筒节之间焊接。