CN113062980B - 一种ptfe衬里压力容器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PTFE衬里压力容器及其制造方法，涉及到压力容器制造领域，容器主体包括筒体和安装在筒体两端的封头，筒体内壁具有若干环形凸起，若干环形凸起沿筒体轴向上均匀分布，筒体内壁紧衬有整体成型的PTFE保护层，PTFE保护层外壁具有第二环形凹槽，第二环形凹槽与环形凸起紧密贴合；本发明的有益效果：压力容器的内壁设置有若干环形凸起，内衬的PTFE保护层外壁具有若干第二环形凹槽，且PTFE保护层整体成型，可以使得PTFE保护层与压力容器之间的贴合更加紧密，在受到冷热的交变应力时，具有环形凹陷和凸起的PTFE保护层可以在环形凹陷和凸起部分发生部分形变而不与压力容器侧壁发生分离，对压力容器具有更好的保护效果。

Description

一种PTFE衬里压力容器及其制造方法

技术领域

本发明属于压力容器制造领域，具体涉及一种PTFE衬里压力容器及其制造方法。

背景技术

压力容器为化工及新能源领域中极为常见，常用语储存各类化学原料；PTFE即聚四氟乙烯，俗称“塑料王”，是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物，白色蜡状、半透明、耐热、耐寒性优良，可在-180～260℃长期使用。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了易清洁水管内层的理想涂料无真正熔点，不溶于任何溶剂，除了能与熔融的碱金属起反应外，不受任何物质的侵蚀，即使在氢氟酸、王水或发烟硫酸、氢氧化钠中煮沸，也不起任何变化；因此在许多强酸或强碱的容器都会选择PTFE作为衬里材料来保护储罐本体。

现有的压力容器内衬PTFE都是通过在压力容器内部涂抹高温胶，之后再将贴上PTFE材质的片体，现有技术的PTFE衬里压力容器在受到交变温度或者反复冲刷的应力时，PTFE片体的拼接处容易开裂，且PTFE内衬层因为热胀冷缩容易与压力容器的内壁脱离，从而导致内衬层被破坏，使得容器中的介质与容器直接接触，进一步腐蚀容器，造成容器破坏，进而可能存在泄露的风险。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种PTFE衬里压力容器及其制造方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种PTFE衬里压力容器，容器主体包括筒体和安装在筒体两端的封头，筒体内壁具有若干环形凸起，若干环形凸起沿筒体轴向上均匀分布，筒体内壁紧衬有整体成型的PTFE保护层，PTFE保护层外壁具有第二环形凹槽，第二环形凹槽与环形凸起紧密贴合。

进一步地，容器主体上设置有若干支座。

一种PTFE衬里压力容器制造方法，包括以下步骤：

S1：罐体各部件制造，包括筒体制造、封头制造以及管口制造；

S2：将步骤S1中所制得的筒体、封头和管口进行预处理；

S3：将步骤S2中所制得的筒体、封头和管口进行整体成型PTFE内衬处理；

S4：将步骤S3中内衬有PTFE的筒体、封头和管口按照设计图纸焊接在一起；

S5：对步骤S4中焊接的热影响区域的PTFE内衬层的接缝进行塑料焊接；

S6：静置7～15天。

进一步地，步骤S3中整体成型包括：

S31：安装筒体模具和封头模具，安装前应对筒体模具外壁和封头模具外壁进行清洁，抛光处理，并保证筒体模具外壁和封头模具外壁的表面粗糙度低于筒体和封头的表面粗糙度；

S32：PTFE粉末填充，填充完毕之后进行模压处理，模压压力13～15MPa，并保压20～30分钟；

S33：将S32模压处理后的产品进行升温处理，升温处理从室温开始升温，升温速度控制在60～80℃/H，升温至370℃～385℃时保温2～4小时，随后缓慢降温至室温，降温速度控制在20～30℃/H。

进一步地，筒体模具包括内模，内模设置在筒体腔体内，且内模与筒体同轴设置，内模外壁具有若干第一环形凹槽，第一环形凹槽与环形凸起一一对应。

进一步地，筒体模具还包括安装在筒体两端的压板，压板包上竖直设置有外环壁和内环壁，外环壁和内环壁之间具有拼接槽，内模安装在拼接槽内。

进一步地，压板上还均匀设置有若干螺纹孔，筒体两端的压板通过连接件穿过若干安装孔连接。

进一步地，步骤S3中，筒体在PTFE内衬后形成内衬保护层，内衬保护层两端与筒体的两端具有距离A。

进一步地，步骤S2中，预处理包括：对加工部位进行打磨处理，对筒体以及风筒内壁进行喷砂处理和清洁处理。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种PTFE衬里压力容器，压力容器的内壁设置有若干环形凸起，内衬的PTFE保护层外壁具有若干第二环形凹槽，且压力容器的PTFE保护层是通过整体成型的，可以使得PTFE保护层与压力容器之间的贴合更加紧密，通过环形凸起与第二环形凹槽一一对应并紧密贴合，在受到冷热的交变应力时，具有环形凹陷和凸起的PTFE保护层可以在环形凹陷和凸起部分发生部分形变而不与压力容器侧壁发生分离，对压力容器具有更好的保护效果；同时，本发明提供了一种压力容器的PTFE内衬方法，本方法通过对筒体、封头和管口进行整体成型PTFE内衬处理，使得PTFE内衬层与压力容器之间贴合更加紧密。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是本发明的筒体与筒体模具的安装结构示意图；

图3是本发明筒体与PTFE保护层的结构示意图；

图4是内模的结构示意图；

图5是压板的结构示意图；

图中，1-容器主体，11-筒体，12-封头，2-环形凸起，3-管口，4-PTFE保护层，41-第二环形凹槽，5-支座，6-内模，61-第一环形凹槽，7-压板，71-外环壁，72-拼接槽，73-内环壁，74-安装孔。

具体实施方式

实施例一：

在本实施例中，如图1和图3所示，一种PTFE衬里压力容器，本实施例中的压力容器为立式储罐，内部介质包括强酸，且在介质排放或者进入时会产生50～100℃的温度变化，容器主体1包括筒体11和安装在筒体11两端的封头12，其特征在于，筒体11内壁具有若干环形凸起2，若干环形凸起2沿筒体11轴向上均匀分布，筒体11内壁紧衬有整体成型的PTFE保护层4，PTFE保护层4外壁具有第二环形凹槽41，第二环形凹槽41与环形凸起2紧密贴合，本发明提供了一种PTFE衬里压力容器，压力容器的内壁设置有若干环形凸起2，内衬的PTFE保护层4外壁具有若干第二环形凹槽41，且压力容器的PTFE保护层4是通过整体成型的，可以使得PTFE保护层4与容器本体1之间的贴合更加紧密，通过环形凸起2与第二环形凹槽41一一对应并紧密贴合，在受到冷热的交变应力时，具有环形凹陷和凸起的PTFE保护层4可以在环形凹陷和凸起部分发生部分形变而不与容器主体1侧壁发生分离，对压力容器具有更好的保护效果，具体的，在本实施例中筒体11沿轴线上均匀设置有三圈环形凸起2，三圈环形凸起2与筒体11边缘的距离分别为250mm、500mm和750mm。

本实施例提供了一种PTFE衬里压力容器制造方法，它包括以下步骤：

S1：罐体各部件制造，包括筒体11制造、封头12制造以及管口3制造；

筒体11和封头12应按照GB150以及其他相关国家标准或者行业制造，管口3选用无缝钢管与法兰焊接而成，且无缝钢管与法兰的选择以及焊接至少应满足HG/T20592～20635中的相关规定，因为容器主体1内衬有PTFE材质，因此，作为优选的，筒体11、封头12和管口3的材质选择成本低的Q345碳钢。

S2：将步骤S1中所制得的筒体11、封头12和管口3进行预处理；预处理至少应包括去除下料时存在的飞边毛刺、打磨焊接用的坡口、以及内壁的清洁，筒体11、封头12和管口3内壁不应存在锈渣等影响内衬质量的因素，同时需要用酒精或者丙酮等有机溶剂对筒体内壁进行擦拭，除去筒体11、封头12和管口3内壁的油污。

S3：将步骤S2中所制得的筒体11、封头12和管口3进行整体成型PTFE内衬处理；

S4：将步骤S3中所得具有PTFE内衬层的筒体11、封头12和管口3按照设计图纸焊接在一起；

S5：对步骤S4中焊接的热影响区域的PTFE内衬层的接缝进行塑料焊接；塑料焊接应在热影响区完全冷却后并拆除加热装置后进行；

S6：静置7～15天，静置可有效释放PTFE保护层以及容器主体1焊接时所产生的应力。

本方法通过对筒体11、封头12和管口3进行整体成型PTFE内衬处理，使得PTFE内衬层4与容器主体1之间贴合更加紧密。

实施例二：

在本实施例中，如图1所示，本实施例与实施例一的区别在于，容器主体1上设置有若干支座5，支座5用于支撑容器主体1的安装，为了保证受力均匀，以及更好的支撑效果，作为优选的，支座5具有四个，且四个支座5均匀分布在容器主体1的同一圆周平面上。

实施例三：

本实施例在实施例一的基础上，对实施例一种的步骤S3作了进一步的说明，需要特别说明的是，管口13结构简单，规格较小其PTFE内衬层的整体成型容易制得，此处不做赘述，步骤S3中整体成型包括：

S31：安装筒体模具和封头模具，安装前应对筒体模具外壁和封头模具外壁进行清洁，打磨处理，清理掉表面锈渣等容易导致PTFE内衬层粘接力下降的因素，更高的表面粗糙度可以增加与PTFE粘接力，因此，为了方便PTFE保护层成型后模具易于拆除，应保证筒体模具外壁和封头模具外壁的表面粗糙度低于筒体11和封头12的表面粗糙度；

具体的，筒体模具安装包括对筒体11和筒体模具进行位置校准，使得筒体11和筒体模具同轴线设置，从而让筒体11内壁到筒体模具外壁的各点距离一致，进而可以保证成型后的PTFE保护层4的厚度一致；位置校准后，将筒体11与筒体模具之间的间隙底部密封，筒体模具，在本实施例中采用内模6；

封头模具的安装先将封头12内装入大量PTFE粉末，随后将封头模具放入到封头11之中，实用封头模具将封头12内的PTFE粉末夯实，随后对封头模具进行定位；

S32：在筒体11与筒体模具安装好之后，PTFE粉末填充，在筒体11的PTFE保护层的粉末装填时，应每装填一定的高度，便将PTFE粉末层夯实一次，具体的，本实施例中，筒体长度为1000mm，筒体的PTFE保护层粉末装填时，每装填200mm高度便夯实一次，如此重复直至装填至顶部，装填至顶部时，应反复夯实，且在粉末的界面下降以后，继续补充过量PTFE粉末，并继续夯实，直至夯实的粉末界面达到预定的界线，预定的界线为给S4中筒体11、封头12和管口3按照设计图纸焊接预留的区域；填充完毕之后对筒体模具和筒体1顶部安装压板7进行密封，随后进行模压处理，具体模压方式为：用液压机或者其他施压机械对安装在筒体模具和筒体1顶部的压板7进行施压，模压压力13～15MPa，并保压20～30分钟，可进一步将筒体11与筒体模具之间的PTFE粉末填实；

S33：将S32模压处理后的产品进行升温处理，升温处理从室温开始升温，升温速度控制在60～80℃/H，升温至370℃～385℃时保温2～4小时，随后缓慢降温至室温，降温速度控制在20～30℃/H，大型压力容器整体升温不好控制，且不具备现有的加热设备，作为优选的，升温处理通过缠绕在容器主体1外的电加热管(图中未示出)进行加热。

实施例四：

本实施例为对实施例三的进一步说明，在本实施例中，如图2和图4所示，筒体模具包括内模6，内模6设置在筒体11腔体内，且内模6与筒体11同轴设置，内模6外壁具有若干第一环形凹槽61，第一环形凹槽61与环形凸起2一一对应，即容器主体1的内壁与内模6的外壁始终保持相等的距离，第一环形凹槽61与环形凸起2之间的缝隙填充入PTFE粉末后可使得PTFE保护层具有第二环形槽41以及第二环形凸起，第二环形槽41以及第二环形凸起用于在受到高低温交替发生形变从而保护其他部位PTFE保护层4与容器主体1的贴合强度。

实施例五：

本实施例在实施例四的基础上，对实施例三做进一步说明，在本实施例中，如图1和图5所示，筒体模具还包括安装在筒体11两端的压板7，压板7包上竖直设置有外环壁71和内环壁73，外环壁71和内环壁73之间具有拼接槽72，内模6安装在拼接槽72内，因此，压板7具有内模6以及筒体11之间安装的定位功能，安装完成后，在外环壁71、筒体11内壁以及内模6的外壁形成了一个空间，在该空间中填充入PTFE粉末，模压成型以及烧结成型后及形成了筒体11的PTFE保护层4。

实施例六：

本实施例为对实施例五做进一步说明，在本实施例中，如图1和图5所示，压板7上还均匀设置有若干安装孔74，筒体11两端的压板7通过连接件穿过若干安装孔74连接，可通过拉紧两对立设置的压板7来对填充的粉末进一步夯实，具体的，压板7上均匀设置有12个安装孔74，安装孔74为通孔，通过螺柱螺母组件将上下两端的压板7朝中间锁紧，并可以通过转动螺母来调节压板7锁紧的力度，当两压板7朝中间拉紧时，填充的PTFE粉末会压的更紧，可减少整体成型的质量问题。

实施例七：

本实施例为对实施例一的一种解释说明，在本实施例中，如图3所示，步骤S3中，筒体11在PTFE内衬后形成内衬保护层4，内衬保护层4两端与筒体11的两端具有距离A，距离A的值取决于焊缝的热影响区，一般为15～30mm，可有效防止PTFE保护层4在筒体11与封头12焊接时发生降解或者软化从而与容器主体1分离，在筒体11与封头12焊接完成后，对焊缝进行打磨、抛光，并且在热影响区完全冷却后，对预留的距离A区域内进行PTFE保护层补充，补充的保护层通过涂抹高温胶并粘接相应尺寸的PTFE片体进行，粘接完成并稳定后，对接缝处进行塑料焊接，将补充的PTFE保护层与整体成型的PTFE保护层组合起来，同时压板7的外环壁71的高度应与距离A相近，保持在20～30mm，在本实施例中的塑料焊接具体是指将接缝处两相邻的PTFE的保护层升温至熔融状态，从而使得相邻的PTFE材质互相胶合，塑料焊接常用超声波焊接、热板焊接或激光焊接，为了便于操作，本例中选用激光焊接，超声波焊接、热板焊接或激光焊接均为热塑性塑料焊接的常用技术，此处不做赘述。

实施例八：

本实施为对实施例一中的步骤S2作进一步的说明，步骤S2中，预处理包括：对加工部位进行打磨处理，对筒体11以及封头12内壁进行喷砂处理和清洁处理，打磨，把工件表面的毛刺、焊碴、尖角、锐角等用角磨机仔细打磨，同时，预处理还应包括：

高温除油：将打磨后的筒体11、封头12和管口3等工件，保温5～10min，彻底烧去素材残余油质，具体加热温度以及保温时间按工件大小、轻重设定，工件越大、越重，其温度可以选择较高温度和较长的保温时间。

喷砂：喷砂用0.8Mpa气压，20#金钢砂表面均匀喷砂；

完成上述所有预处理之后即可进行清洁，先清除所有砂粒和锈渣之后，使用酒精和丙酮反复擦拭，直至无可见油污或者其他杂质，随后进行风干。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (2)

1.一种PTFE衬里压力容器，容器主体(1)包括筒体(11)和安装在所述筒体(11)两端的封头(12)，其特征在于，所述筒体(11)内壁具有若干环形凸起(2)，若干所述环形凸起(2)沿所述筒体(11)轴向上均匀分布，所述筒体(11)内壁紧衬有整体成型的PTFE保护层(4)，PTFE保护层(4)是通过整体成型的，所述PTFE保护层(4)外壁具有第二环形凹槽(41)，且环形凸起(2)与第二环形凹槽(41)一一对应并紧密贴合；

涉及到上述PTFE衬里压力容器制造方法，包括以下步骤：

S1：罐体各部件制造，包括筒体(11)制造、封头(12)制造以及管口(3)制造；

S2：将步骤S1中所制得的筒体(11)、封头(12)和管口(3)进行预处理；

S3：将步骤S2中所制得的筒体(11)、封头(12)和管口(3)进行整体成型PTFE内衬处理；

S4：将步骤S3中内衬有PTFE的筒体(11)、封头(12)和管口(3)按照设计图纸焊接在一起；

S5：对步骤S4中焊接的热影响区域的PTFE内衬层的接缝进行塑料焊接；

S6：静置7～15天；

步骤S3中整体成型包括：

S31：安装筒体模具和封头模具，安装前应对筒体模具外壁和封头模具外壁进行清洁，抛光处理，并保证筒体模具外壁和封头模具外壁的表面粗糙度低于所述筒体(11)和所述封头(12)的表面粗糙度；

S32：PTFE粉末填充，填充完毕之后进行模压处理，模压压力13～15MPa，并保压20～30分钟；

S33：将S32模压处理后的产品进行升温处理，升温处理从室温开始升温，升温速度控制在60～80℃/H，升温至370℃～385℃时保温2～4小时，随后缓慢降温至室温，降温速度控制在20～30℃/H；

所述筒体模具包括内模(6)，所述内模(6)设置在所述筒体(11)腔体内，且所述内模(6)与所述筒体(11)同轴设置，所述内模(6)外壁具有若干第一环形凹槽(61)，所述第一环形凹槽(61)与所述环形凸起(2)一一对应；

所述筒体模具还包括安装在所述筒体(11)两端的压板(7)，所述压板(7)包上竖直设置有外环壁(71)和内环壁(73)，所述外环壁(71)和所述内环壁(73)之间具有拼接槽(72)，所述内模(6)安装在所述拼接槽(72)内。

2.根据权利要求1所述的一种PTFE衬里压力容器，其特征在于，所述容器主体(1)上设置有若干支座(5)。

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