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摘要：本文简单介绍了有色金属制压力容器制造过程中的质量控制。阐述了有色金属的特性及在压力容器行业的用途。并分别从材料控制、焊接控制和其他控制方面讲述了有色金属制压力容器的质量控制项目。
关键词：有色金属；压力容器；材料控制；焊接控制
前言
从压力容器用材料的发展过程来看，有色金属的使用在逐步增加.主要原因是在钢材不满足设备的使用条件下，有色金属便成了不二的选择。在某些情况下即使钢材可以满足设计需要，但由于在使用寿命、整体可靠性方面，有色金属制压力容器仍有很大优势，所以资金较为雄厚的企业宁愿在初上设备及设备更新时进行较多投入，使用有色金属制压力容器，以获得更大可靠性，减少检修，延长大修间隔，提高经济效益。
由于有色金属材料与钢材有明显的不同，在压力容器制造过程中，须进行更多的有针对性的质量控制，以保证制成的压力容器的质量。
1.有色金属的性能
1）耐腐蚀性。碳钢和低合金钢无耐腐蚀性，一般不锈钢在氧化性介质中具有耐腐蚀性，对于在强还原性介质环境下，只能采用镍基合金、锆等。在氯离子溶液中，钛、铜镍合金便是工程中的优良选择。
2）防止介质受铁离子污染。在化纤、医药、食品等行业，介质的腐蚀性轻微，即使压力容器无抗腐蚀性，也能保持较长寿命，但由于腐蚀产物中含有铁离子，会污染产品。此时选择不锈钢或有色金属中较便宜的铝、铜等就是实现防止铁离子污染的目的。
3）耐高温低温性能。GB/T150.2-2011规定压力容器用钢材的设计温度范围为-253℃～800℃。而GB/T150.1-2011规定压力容器用材的设计温度范围为-269℃～900℃，其中的差异即为铝材的设计温度较钢材更低，部分镍基合金的使用温度较钢材更高。
4）质量轻。铝、钛等有色金属的密度远小于钢，所以铝可被用来制作移动式储罐、呼吸气瓶等。钛合金广泛应用在航空航天工业，用以制作盛放燃料、氧化剂、液氢、液氦的容器。
5）良好的傳热性能及耐磨性能。铜和铝的热导率均远大于钢的热导率，因此铜和铝用于压力容器中的传热设备具有比普通钢材好得多的传热性能。石化装备中的叶轮、阀门等均需要很高的耐磨性能，高铬镍合金、钛合金和锆均可在相应的设备中发挥良好的耐腐蚀和耐冲刷效果。
2.材料控制
由于有色金属材料的特殊性，在原材料存放过程中，必须与其他金属（包括碳钢、不锈钢、异种有色金属）隔离，严禁混装和直接接触，以避免金属离子间的互相渗透，保证有色金属的纯度。在存放时应采用非金属材料（塑料、木板、纸板等）隔离。并注意隔离垫片的防潮、通风等干燥措施。
有色金属在卷制过程中，不允许与碳钢轧辊直接接触，因此在轧制过程中应覆盖隔离橡胶，或采用废旧橡胶输送带在轧辊表面包裹。
有色金属应优先考虑冷切割如剪切、水刀等设备切割。如果不具备冷切割条件，则应使用等离子切割等高速切割方式，严禁使用火焰切割。若使用热切割，热切割的材料应对其边缘3mm内的受热区域用机械加工（打磨、切削）等方法将边缘的污染区域去掉。
3.焊接控制
有色金属压力容器的车间应与碳钢车间分开，有专门的焊接场所。无雨雪环境，气体保护焊时，风速应≤1.5m/s，相对湿度≤80%，焊件温度≥5℃。
镍、钛、锆、钽等有色金属在高温中易于生成高致密的保护膜，在多层焊接的结合面容易产生裂纹缺陷，会严重影响到材料焊接处的强度以及耐腐蚀性，因此焊接方法一般采用GTAW，GMAW或PAW，其中GTAW更为常见，一般采用纯度不低于99.99%的氩气。焊接面应采用适宜的保护罩，并在焊缝背面也采用类似的气体保护罩保护，防止有色金属在高温时的氧化反应。
根据NB/T47014-2011承压设备焊接工艺评定的规定，采用GTAW，GMAW或PAW时，对于Ti-1、Ti-2、Ni1～Ni5取消焊缝背面保护气体，或背面保护气体从惰性气体改变为混合气体，此为重要因素；对于Ti-1、Ti-2类材料，取消尾部保护气体或尾部保护气体从惰性气体改变为混合气体或尾部保护气体流量比评定值减少10%或更多，此为重要因素；采用GTAW、PAW时，对于纯钛、钛铝合金、钛钼合金，在密封室内焊接，改为密封室外焊接，此为重要因素。
有色金属在焊接过程中相对容易出现的缺陷为热裂纹，O、S、Pb等都是造成裂纹的主要诱因。它们与有色金属形成的低熔点共晶体分布于晶界上。因此，焊接时必须选用低氧、低硫、低铅，且与母材耐蚀性相同的焊丝。如存在坡口焊接，应注意坡口以及中间层的表面氧化层的清理工作。
气孔缺陷也有较大的出现几率。焊件、焊丝表面的水汽、锈蚀、油污等污染源是气孔出现的主要原因。因此有色金属焊接之前必须注意焊缝表面的清洁，打磨清理掉锈蚀，用丙酮等有机溶液对焊件表面进行擦洗清洁。
热输入对焊缝的影响较大，容易引起熔敷金属过热，造成晶粒粗大，使接头的力学性能下降。因此在焊接过程中必须严格控制热输入量。宜采用分段退焊等方法进行控制。热输入量过大，会导致焊接热裂纹的出现，在镍基金属中易产生弧坑裂纹。合理的装配和焊接顺序，选用较小的热输入量，及时填满弧坑等工艺措施均可防止热裂纹的出现。
焊前一般不需要进行预热，但当环境温度低于15℃时，应对接头两侧250～300mm宽度区域内加热到15～20℃，以免空气中冷凝水导致焊缝产生气孔。预热时应采用热风枪的工具，不得使用火焰加热。如果焊接经弯曲、冷拔或其他复杂成型的沉淀强化的（如镍基合金），在焊前应做相应的退火热处理。
4.其他控制
有色金属焊缝的埋藏缺陷检测主要采用射线检测，对于表面缺陷主要采用渗透检测，此时应注意渗透检测所用试剂应采用低氯试剂，一般[Cl]≤25ppm。
耐压试验用水应同样满足氯离子含量的要求[Cl]≤25mg/L，当用户对PH值等有附加要求时，应对试压用水进行沉淀、净化等处理。
5.结束语
通过对以上程序的额外控制，可以较好地完成有色金属压力容器的制造，避免在材料、加工、焊接及其他过程中对有色金属产生的破坏，确保压力容器产品的质量可控。
参考文献：
[1]黄嘉琥.有色金属制压力容器[M].北京：化学工业出版社，2008.
[2]GB/T150-2011，压力容器[S].
[3]NB/T47014-2011，承压设备焊接工艺评定[S].
作者简介：
王冲（1983-），男，工学学士，工程师，长期从事锅炉压力容器监督检验工作。通讯地址：江苏省无锡市滨湖区隐秀路220号无锡特检院；邮政编码：214000；联系电话：18961807230；电子邮箱：wc@wxtjy.com。
关键词：有色金属；压力容器；材料控制；焊接控制
前言
从压力容器用材料的发展过程来看，有色金属的使用在逐步增加.主要原因是在钢材不满足设备的使用条件下，有色金属便成了不二的选择。在某些情况下即使钢材可以满足设计需要，但由于在使用寿命、整体可靠性方面，有色金属制压力容器仍有很大优势，所以资金较为雄厚的企业宁愿在初上设备及设备更新时进行较多投入，使用有色金属制压力容器，以获得更大可靠性，减少检修，延长大修间隔，提高经济效益。
由于有色金属材料与钢材有明显的不同，在压力容器制造过程中，须进行更多的有针对性的质量控制，以保证制成的压力容器的质量。
1.有色金属的性能
1）耐腐蚀性。碳钢和低合金钢无耐腐蚀性，一般不锈钢在氧化性介质中具有耐腐蚀性，对于在强还原性介质环境下，只能采用镍基合金、锆等。在氯离子溶液中，钛、铜镍合金便是工程中的优良选择。
2）防止介质受铁离子污染。在化纤、医药、食品等行业，介质的腐蚀性轻微，即使压力容器无抗腐蚀性，也能保持较长寿命，但由于腐蚀产物中含有铁离子，会污染产品。此时选择不锈钢或有色金属中较便宜的铝、铜等就是实现防止铁离子污染的目的。
3）耐高温低温性能。GB/T150.2-2011规定压力容器用钢材的设计温度范围为-253℃～800℃。而GB/T150.1-2011规定压力容器用材的设计温度范围为-269℃～900℃，其中的差异即为铝材的设计温度较钢材更低，部分镍基合金的使用温度较钢材更高。
4）质量轻。铝、钛等有色金属的密度远小于钢，所以铝可被用来制作移动式储罐、呼吸气瓶等。钛合金广泛应用在航空航天工业，用以制作盛放燃料、氧化剂、液氢、液氦的容器。
5）良好的傳热性能及耐磨性能。铜和铝的热导率均远大于钢的热导率，因此铜和铝用于压力容器中的传热设备具有比普通钢材好得多的传热性能。石化装备中的叶轮、阀门等均需要很高的耐磨性能，高铬镍合金、钛合金和锆均可在相应的设备中发挥良好的耐腐蚀和耐冲刷效果。
2.材料控制
由于有色金属材料的特殊性，在原材料存放过程中，必须与其他金属（包括碳钢、不锈钢、异种有色金属）隔离，严禁混装和直接接触，以避免金属离子间的互相渗透，保证有色金属的纯度。在存放时应采用非金属材料（塑料、木板、纸板等）隔离。并注意隔离垫片的防潮、通风等干燥措施。
有色金属在卷制过程中，不允许与碳钢轧辊直接接触，因此在轧制过程中应覆盖隔离橡胶，或采用废旧橡胶输送带在轧辊表面包裹。
有色金属应优先考虑冷切割如剪切、水刀等设备切割。如果不具备冷切割条件，则应使用等离子切割等高速切割方式，严禁使用火焰切割。若使用热切割，热切割的材料应对其边缘3mm内的受热区域用机械加工（打磨、切削）等方法将边缘的污染区域去掉。
3.焊接控制
有色金属压力容器的车间应与碳钢车间分开，有专门的焊接场所。无雨雪环境，气体保护焊时，风速应≤1.5m/s，相对湿度≤80%，焊件温度≥5℃。
镍、钛、锆、钽等有色金属在高温中易于生成高致密的保护膜，在多层焊接的结合面容易产生裂纹缺陷，会严重影响到材料焊接处的强度以及耐腐蚀性，因此焊接方法一般采用GTAW，GMAW或PAW，其中GTAW更为常见，一般采用纯度不低于99.99%的氩气。焊接面应采用适宜的保护罩，并在焊缝背面也采用类似的气体保护罩保护，防止有色金属在高温时的氧化反应。
根据NB/T47014-2011承压设备焊接工艺评定的规定，采用GTAW，GMAW或PAW时，对于Ti-1、Ti-2、Ni1～Ni5取消焊缝背面保护气体，或背面保护气体从惰性气体改变为混合气体，此为重要因素；对于Ti-1、Ti-2类材料，取消尾部保护气体或尾部保护气体从惰性气体改变为混合气体或尾部保护气体流量比评定值减少10%或更多，此为重要因素；采用GTAW、PAW时，对于纯钛、钛铝合金、钛钼合金，在密封室内焊接，改为密封室外焊接，此为重要因素。
有色金属在焊接过程中相对容易出现的缺陷为热裂纹，O、S、Pb等都是造成裂纹的主要诱因。它们与有色金属形成的低熔点共晶体分布于晶界上。因此，焊接时必须选用低氧、低硫、低铅，且与母材耐蚀性相同的焊丝。如存在坡口焊接，应注意坡口以及中间层的表面氧化层的清理工作。
气孔缺陷也有较大的出现几率。焊件、焊丝表面的水汽、锈蚀、油污等污染源是气孔出现的主要原因。因此有色金属焊接之前必须注意焊缝表面的清洁，打磨清理掉锈蚀，用丙酮等有机溶液对焊件表面进行擦洗清洁。
热输入对焊缝的影响较大，容易引起熔敷金属过热，造成晶粒粗大，使接头的力学性能下降。因此在焊接过程中必须严格控制热输入量。宜采用分段退焊等方法进行控制。热输入量过大，会导致焊接热裂纹的出现，在镍基金属中易产生弧坑裂纹。合理的装配和焊接顺序，选用较小的热输入量，及时填满弧坑等工艺措施均可防止热裂纹的出现。
焊前一般不需要进行预热，但当环境温度低于15℃时，应对接头两侧250～300mm宽度区域内加热到15～20℃，以免空气中冷凝水导致焊缝产生气孔。预热时应采用热风枪的工具，不得使用火焰加热。如果焊接经弯曲、冷拔或其他复杂成型的沉淀强化的（如镍基合金），在焊前应做相应的退火热处理。
4.其他控制
有色金属焊缝的埋藏缺陷检测主要采用射线检测，对于表面缺陷主要采用渗透检测，此时应注意渗透检测所用试剂应采用低氯试剂，一般[Cl]≤25ppm。
耐压试验用水应同样满足氯离子含量的要求[Cl]≤25mg/L，当用户对PH值等有附加要求时，应对试压用水进行沉淀、净化等处理。
5.结束语
通过对以上程序的额外控制，可以较好地完成有色金属压力容器的制造，避免在材料、加工、焊接及其他过程中对有色金属产生的破坏，确保压力容器产品的质量可控。
参考文献：
[1]黄嘉琥.有色金属制压力容器[M].北京：化学工业出版社，2008.
[2]GB/T150-2011，压力容器[S].
[3]NB/T47014-2011，承压设备焊接工艺评定[S].
作者简介：
王冲（1983-），男，工学学士，工程师，长期从事锅炉压力容器监督检验工作。通讯地址：江苏省无锡市滨湖区隐秀路220号无锡特检院；邮政编码：214000；联系电话：18961807230；电子邮箱：wc@wxtjy.com。