简述压力容器用铝及铝合金钢板

材料而言，铝及铝合金能够在压力容器领域得到应用，主要具有如下优点。

（1）耐腐蚀性能好。铝及铝合金压力容器在使用过程中都会暴露在大气中，由于铝与空气中的氧气极易发生氧化反应，生成Al2O3，使铝及铝合金压力容器外表面形成一层致密的氧化膜，尽管氧化膜很薄，只有0.01nm～0.05nm，但其附着力极强，足以使铝及铝合金具有极强的耐大气腐蚀性。

（2）热传导性高。铝及铝合金的热导率是钢铁材料的几倍，从导热性方面来讲，铝及铝合金是一种仅次于铜的优良热传导性材料，对于有一定热负荷的压力容器来说，该合金可以有效地减少压力容器所需的换热面积，从而可以减少压力容器用材料，并降低压力容器工艺设计难度，因此，铝及铝合金在热交换压力容器领域得到广泛应用。

（3）无低温脆性。铝及铝合金的晶体结构为面心立方结构，由于面心立方的晶体结构的各方向的协调能力特别好，因此，当铝及铝合金压力容器在温度很低的工况下使用时，也不会发生脆性断裂，不仅如此，它们的强度和韧度也不会降低，反而会具有良好的力学性能，因此，铝及铝合金特别适用于低温及超低温容器，如空分装置冷箱中的压力容器。

（4）加工成型性及焊接性能良好。铝及铝合金易进行切削加工，还可以进行车、铣、镗、刨等机械加工。另外，铝及铝合金焊接后外形美观，耐蚀性及力学性能较好。

（5）回收再生性能好。铝的熔点很低，约为650℃，因此，在压力容器制造过程中所留下的碎屑和废料很容易熔化再生回收，可以有效地节约能源，减低成本。

铝及铝合金虽然具有上述优点，但其本身也存在一些缺点及弱点，如铝及铝合金的硬度较低，与此同时其耐磨性也较差，容易在压力容器的使用过程中出现磨损减薄现象。另外，由于铝及铝合金熔点比较低，导致该合金的使用温度不能超过200℃，尤其含Mg量超过3%的铝合金，其设计温度上限不得超过65℃。由于这些原因导致铝及铝合金在压力容器领域应用受到局限。

3 压力容器用铝合金焊接特点

压力容器用铝及铝合金通常采用钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、等离子焊及通过试验可保证焊接质量的其他焊接方法。不应采用焊条电弧焊，一般也不采用气焊。由于铝及铝合金本身存在局限性，这些局限性往往是铝及铝合金的优点所衍生的，从而导致其在焊接过程中存在以下几个方面的难点。

（1）从铝及铝合金在空气中极易氧化，生成三氧化二铝薄膜的角度分析，虽然铝及铝合金表面形成一层致密的氧化膜，会提高其耐腐蚀性能，但该氧化膜会对铝及铝合金的焊接质量产生影响。由于该氧化膜的熔点高，在焊接中会阻碍母材的熔化和熔合，并且不易浮出熔池，导致焊缝中易出现夹渣、未熔合、未焊透等缺陷。另外，该薄膜易吸收空气中的水分，在焊接过程中水被加热分解出氢气，由于氢气不易被溶解，因此，就不能够及时逸出，极易形成焊接接头的气孔。

（2）从铝及铝合金的热转导率高的角度分析，虽然铝及铝合金很高的热传导性能可以在热交换压力容器的使用中获得优势，但热传导性高会对焊接造成一定的阻碍。在焊接过程中，由于铝及铝合金的热传导性能高，导致焊接热量被迅速的传至母材，焊接接头的热量迅速下降，氢气和一些夹渣物不能在熔池凝固之前及时逸出，从而会产生气孔、夹渣、甚至是未熔合等缺陷。

（3）从铝及铝合金的线膨胀系数大的角度分析，线膨胀系数大会导致铝及铝合金在熔池凝固过程中的体积收缩率较大，焊接接头的应力得不到释放，易产生缩孔、热裂纹等缺陷。

针对上述问题，应在铝及铝合金焊接前采取有效的处理措施，来排除焊接过程中可能遇到的问题。首先，应去除焊接破口及其附近各50mm处的油污及对焊接质量有害的物质，并用化学方法或机械方法去除表面氧化膜。其次，焊件及焊丝清理后如超过24h未焊，且无确实有效的保护措施，则焊前应重新清理。最后，当采用钨极氩弧焊时，且焊接厚度大于15mm，焊前一般应进行预热，预热温度一般不得超过150℃。

4 小结

综上所述可知，压力容器用铝及铝合金为变形铝合金，主要牌号为1×××、3×××、5×××、6×××系列。另外，由于铝及铝合金表面会形成致密的氧化膜提高其耐蚀性能及热导率高的优点，同时也会衍生出一些缺点，导致该合金在焊接方面存在诸多难点，为解决这些难点，可对铝及铝合金进行焊接前准备，可提高焊接质量。

作者简介

李佳，工程师，毕业于辽宁工业大学材料学专业，硕士研究生，现在铁岭市特种设备监督检验所从事特种设备检验工作。

唐盟，助理工程师，毕业于沈阳化工大学，过程装备与控制工程专业，从事压力容器定期检验工作。

房阔，助理工程师，毕业于辽宁中医药大学，药物制剂专业，从事锅炉定期检验及介质化验工作。