阅读说明：本技术 用于钽锆钛钢四层复合板压力容器检漏结构设计方法 (Design method for leakage detection structure of tantalum-zirconium-titanium-steel four-layer composite plate pressure vessel ) 是由 张蒲根 王胜辉 符明海 丁菊 许金沙 董樑 曹爱松 于 2020-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于钽锆钛钢四层复合板压力容器检漏结构设计方法,所述钽锆钛钢四层复合板包括钢基层以及覆盖在钢基层上的钽锆钛覆层,钽锆钛覆层的内表面紧贴钢基层的内表面,钽锆钛覆层由钛层、锆层及钽层组成,其中,钛层紧贴钢基层的内表面,锆层位于钛层与钽层之间。本发明提供了一种应用于钽锆钛钢衬里制压力容器的专用检漏结构,该结构由钽锆钛钢复合板、检漏导管、导管保护结构、双层衬垫、贴条等组成。双层衬垫的设置目的在于提高钽锆层间和锆钛层间的介质泄露的检出率。通孔一及通孔二的设置主要是为了钢钛层间介质泄露的检出率。(The invention provides a design method for a leak detection structure of a tantalum-zirconium-titanium-steel four-layer composite plate pressure vessel, wherein the tantalum-zirconium-titanium-steel four-layer composite plate comprises a steel base layer and a tantalum-zirconium-titanium coating layer covering the steel base layer, the inner surface of the tantalum-zirconium-titanium coating layer is tightly attached to the inner surface of the steel base layer, the tantalum-zirconium-titanium coating layer consists of a titanium layer, a zirconium layer and a tantalum layer, the titanium layer is tightly attached to the inner surface of the steel base layer, and the zirconium layer is located between the titanium layer and the tantalum layer. The invention provides a special leak detection structure applied to a tantalum-zirconium-titanium-steel-lined pressure vessel, which comprises a tantalum-zirconium-titanium-steel composite plate, a leak detection guide pipe, a guide pipe protection structure, a double-layer gasket, a sticking strip and the like. The double-layer gasket is arranged to improve the detection rate of medium leakage between the tantalum-zirconium layer and the zirconium-titanium layer. The first through hole and the second through hole are mainly used for detecting the leakage rate of the medium between the steel titanium layers.)

用于钽锆钛钢四层复合板压力容器检漏结构设计方法

技术领域

本发明涉及一种用于钽锆钛钢四层复合板压力容器的检漏结构设计方法，用于：1)在压力容器制造过程中，对焊接质量进行检验；2)在压力容器使用过程中，用来检验钽锆钛覆层金属是否腐蚀破损。本发明属于特种设备制造技术领域。

背景技术

钽金属具有熔点高、延展性好、热导率大、化学稳定性高等一系列优异性能，且金属钽对切口不敏感，因而主要的腐蚀方式为均匀腐蚀，不会发生腐蚀疲劳和腐蚀破裂等局部类型的腐蚀。正因为钽具有的以上优点，近年来越来越多地被应用于硫酸工业领域，其中以钽衬里压力容器居多。由于钽的价格昂贵，因此一般采用钽钛多层复合板结构制造压力容器，钽层的厚度非常薄。在制造过程中，钽的焊接一般以角焊缝为主，目前的无损检测方法对超薄的钽材还难以进行埋藏缺陷检测。

在设备使用过程中，由于钽材很薄，可能出现腐蚀穿透性缺陷。由于钢和钽的热膨胀系数不同，容易受到温差应力的影响导致钽衬里层焊缝开裂等引起介质流出，对无防腐能力的钢基层造成破坏性影响，其腐蚀面积及程度无法直接观察，如未及时发现腐蚀泄漏，将造成严重后果。

为了解决制造时的焊缝质量和使用过程中及时发现腐蚀穿透引起的介质泄漏问题，通过设置检漏结构来对压力容器的安全性能进行检验。目前常见的检漏结构，是针对两层复合板结构设计。对于钽锆钛钢结构的多层复合板，由于层与层之间有阻碍泄漏介质的作用，延缓被检测到的时间，因此需要专门设置特殊的检漏结构，以便能够快速确定钽层是否破损。

发明内容

本发明的目的是：针对钽锆钛钢结构的多层复合板，提供一种能够快速确定钽层是否破损的检漏结构。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种用于钽锆钛钢四层复合板压力容器检漏结构设计方法，所述钽锆钛钢四层复合板包括钢基层以及覆盖在钢基层上的钽锆钛覆层，钽锆钛覆层的内表面紧贴钢基层的内表面，钽锆钛覆层由钛层、锆层及钽层组成，其中，钛层紧贴钢基层的内表面，锆层位于钛层与钽层之间，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：

步骤1、根据实际需要设定压力容器上需要设置检漏结构的数量和每个检漏结构的设置位置；

步骤2、在确定设置检漏结构的位置后，将此处的钽锆钛覆层按一定长度剪切并取出，形成一个空缺位置；

步骤3、在钢基层的外表面打穿透钢基层的两个通孔，分别定义为通孔一及通孔二，打孔位置与空缺位置相对布置；

步骤4、分别将检漏导管一及检漏导管二***通孔一及通孔二内，检漏导管一及检漏导管二的头端露于钢基层的外表面外；

步骤5、在空缺位置嵌入双层衬垫，双层衬垫由钛衬垫及锆衬垫层叠而成，钛衬垫的内表面与钢基层的内表面相邻，钛衬垫的外表面紧贴锆衬垫的内表面，锆衬垫的外表面与钽锆钛覆层的外表面平齐；

检漏导管一的尾端穿过钛衬垫后紧贴锆衬垫层的内表面；检漏导管二的尾端穿过钛衬垫及锆衬垫后，与锆衬垫的外表面平齐；

步骤6、钽贴条在双层衬垫位置处进行覆盖，使得钽贴条将双层衬垫位置完全覆盖住，钽贴条的两端与钽锆钛覆层的外表面焊接固定，双层衬垫的外表面与钽贴条的内表面角焊缝连接，并且锆衬垫的外表面及检漏导管二的尾端紧贴钽贴条的内表面，检漏导管二的尾部有小孔，且小孔位于双层衬垫的内表面与钢基层的内表面之间的空隙处。

优选地，通过所述通孔一将所述双层衬垫与所述钢基层焊接固定。

优选地，在所述钢基层的外表面设置导管保护外圈，导管保护外圈将所述检漏导管一及检漏导管二的头端包围住。

优选地，所述检漏导管一及检漏导管二的头端设有沿周向环绕所述检漏导管一及检漏导管二头端一周的导管保护内圈。

本发明提供了一种应用于钽锆钛钢衬里制压力容器的专用检漏结构，该结构由钽锆钛钢复合板、检漏导管、导管保护结构、双层衬垫、贴条等组成。双层衬垫的设置目的在于提高钽锆层间和锆钛层间的介质泄露的检出率。通孔一及通孔二的设置主要是为了钢钛层间介质泄露的检出率。

本发明采用双导管设计，主要是为减少介质流动到检漏导管的距离，增加检出速度。检漏导管一的设置有助于检出钽锆层间和锆钛层间的介质泄露。其导管孔可以提高钢钛层间介质泄露的检出速度。检漏导管二主要是为了提高钽贴条处泄露的检出速度。

在导管的容器外伸出部分，采用内外圈保护，减少容器设备在运输或安装的时候因机械碰撞造成损坏。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1及图2所示，本发明提供了一种用于钽锆钛钢四层复合板压力容器检漏结构设计方法。本发明中，钽锆钛钢四层复合板包括钢基层1以及覆盖在钢基层1上的钽锆钛覆层，钽锆钛覆层的内表面紧贴钢基层1的内表面。钽锆钛覆层由钛层2、锆层9及钽层8组成，其中，钛层2紧贴钢基层1的内表面，锆层9位于钛层2与钽层8之间。本发明提供的一种设计方法包括以下步骤：

步骤1、根据实际需要设定压力容器上需要设置检漏结构的数量和每个检漏结构的设置位置；

步骤2、在确定设置检漏结构的位置后，将此处的钽锆钛覆层按一定长度剪切并取出，形成一个空缺位置；

步骤3、在钢基层1的外表面打穿透钢基层1的两个通孔，分别定义为通孔一及通孔二，打孔位置与空缺位置相对布置；

步骤4、分别将检漏导管一4及检漏导管二5***通孔一及通孔二内，检漏导管一4及检漏导管二5的头端露于钢基层1的外表面外；

步骤5、在空缺位置嵌入双层衬垫，双层衬垫由钛衬垫10及锆衬垫11层叠而成，钛衬垫10的内表面与钢基层1的内表面相邻，钛衬垫10的外表面紧贴锆衬垫11的内表面，锆衬垫11的外表面与钽锆钛覆层的外表面平齐；

检漏导管一4的尾端穿过钛衬垫10后紧贴锆衬垫11的内表面；检漏导管二5的尾端穿过钛衬垫10及锆衬垫11后，与锆衬垫11的外表面平齐；

步骤6、通过通孔一将双层衬垫与钢基层1焊接固定，从而形成焊缝13；

步骤7、钽贴条12在双层衬垫位置处进行覆盖，使得钽贴条12将双层衬垫位置完全覆盖住，钽贴条12的两端与钽锆钛覆层的外表面焊接固定，双层衬垫的外表面与钽贴条12的内表面角焊缝连接，并且锆衬垫11的外表面及检漏导管二5的尾端紧贴钽贴条12的内表面，检漏导管二5的尾部有小孔14，且小孔14位于双层衬垫的内表面与钢基层1的内表面之间的空隙处；

步骤8、在钢基层1的外表面设置导管保护外圈7，导管保护外圈7将检漏导管一4及检漏导管二5的头端包围住。在检漏导管一4及检漏导管二5的头端上设置导管保护内圈6。