本發(fā)明涉及一種壓力容器及其制造方法，尤其涉及一種壓縮空氣儲罐及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、壓縮空氣儲能(caes)技術(shù)是通過空氣壓縮機(jī)組把用電低谷期的多余電能以壓縮空氣的壓力勢能形式存儲到儲氣罐內(nèi)，當(dāng)用電需求增加時，釋放存儲在儲氣罐內(nèi)的壓縮空氣，加熱后通過透平機(jī)將壓縮空氣儲存的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑵M足峰電期用電需要。該技術(shù)需要耐壓壓縮空氣容器，對于容器的容積、耐壓程度和壽命都有較高要求。

2、常規(guī)壓縮空氣儲運(yùn)設(shè)備都采用不耐蝕的壓力容器用碳鋼材質(zhì)，采用壓力容器規(guī)范設(shè)計及制造。對于常規(guī)壓縮空氣容器，由于介質(zhì)通常會做干燥處理，在完全干燥的環(huán)境下，壓縮空氣對碳鋼的腐蝕較輕微，甚至遠(yuǎn)低于在常規(guī)潮濕空氣中。涂層用于該環(huán)境反而容易因壓力及溫度梯度原因?qū)е鲁霈F(xiàn)開裂甚至脫落，導(dǎo)致出現(xiàn)比銹蝕更嚴(yán)重的問題。因此壓縮空氣的常規(guī)存儲和輸送設(shè)備內(nèi)壁通常不做涂裝防護(hù)處理，直接裸露使用。

3、從經(jīng)濟(jì)性、能源轉(zhuǎn)化效率及匹配角度綜合考慮，對比常規(guī)壓縮空氣儲罐，儲能用壓縮空氣容器往往容積巨大，需要消耗大量鋼材；內(nèi)部壓縮空氣往往處于超高壓狀態(tài)，動輒壓強(qiáng)達(dá)10mpa以上，是常規(guī)壓縮空氣壓強(qiáng)的10倍以上。如采用常規(guī)方案選用壓力容器用鋼，需要較大壁厚方可滿足安全性要求，材料投入極大，幾乎不可實施。另一方面，能量存儲和釋放需要頻繁對超大容積內(nèi)的壓縮空氣進(jìn)行加壓和放壓，氣體干燥因經(jīng)濟(jì)性原因無法實施，導(dǎo)致空氣中的水分大量析出，在儲運(yùn)設(shè)備內(nèi)壁形成連續(xù)水膜。一旦有連續(xù)水膜存在，高壓壓縮空氣環(huán)境下，由于含氧量高，碳鋼內(nèi)壁會迅速發(fā)生富氧薄液膜腐蝕。該過程屬于電化學(xué)腐蝕，會極大的加速碳鋼的銹蝕，輕則影響壓縮空氣的純度和質(zhì)量，重則影響設(shè)備穩(wěn)定性及安全性。如果不采取任何措施，10mpa室溫壓縮空氣環(huán)境下在冷凝水作用下普通碳鋼的年腐蝕減薄率將可達(dá)1mm。

4、常規(guī)油漆涂裝雖然可輕易滿足容器內(nèi)壁的防腐需求，但涂料長期在高壓和頻繁壓力波動環(huán)境中使用還存在涂料開裂、剝落的風(fēng)險，能夠滿足高壓環(huán)境和頻繁壓力波動的特鐘涂料成本較高，難以獲得應(yīng)用。同時，壓縮空氣打壓過程中將導(dǎo)致容器內(nèi)部溫度升高，金屬器壁因傳熱較快溫度相對較低，極端情況下容器內(nèi)外溫差可達(dá)70度以上，導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的冷壁效應(yīng)。在高壓下，空氣中的水蒸氣將沿因高壓而出現(xiàn)微小裂紋的涂層滲透進(jìn)入內(nèi)部，抵達(dá)涂層與金屬器壁之間的交界處時遇冷凝結(jié)成小水珠，導(dǎo)致涂層鼓包、起皮甚至開裂，從而引發(fā)大面積失效。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種免涂裝超高壓壓縮空氣儲罐，其可在苛刻環(huán)境下承受7～12mpa壓力及波動，可大量節(jié)約材料成本，在不涂裝的前提下確保材料在飽和濕度壓縮空氣條件下穩(wěn)定服役十幾年而不出現(xiàn)銹蝕，確保產(chǎn)品的安全性和服役穩(wěn)定性。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種免涂裝超高壓壓縮空氣儲罐，其包括立式儲罐；所述立式儲罐采用焊管制得，所述焊管的各化學(xué)元素質(zhì)量百分含量為：

3、c：0.015～0.15％，si：0.1～0.5％，mn：1.40～2.20％，nb：0.03～0.10％，ti：0.01～0.035％，cr：1～9％，ca：0.001～0.005％，al：0.02～0.045％，cu+ni：0.20～0.50％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；

4、所述焊管的表面具有穩(wěn)定銹層。

5、其中，不可避免的雜質(zhì)主要是s、p、n、o，期望其含量越低越好，在一些實施方式中，可以控制p≤0.015％、s≤0.003％、n≤0.01％，o≤0.008％。

6、本發(fā)明所述的免涂裝超高壓壓縮空氣儲罐采用的焊管在成分中添加了一定量的耐蝕合金元素cr，可幫助碳鋼在高壓高濕壓縮空氣環(huán)境中形成納米級的保護(hù)性銹層，其在常規(guī)大氣中的腐蝕率僅為未添加耐蝕元素的管線鋼的25％。

7、此外，本發(fā)明所述的免涂裝超高壓壓縮空氣儲罐采用的焊管的表面具有穩(wěn)定銹層，其是通過穩(wěn)定化處理形成的納米級防護(hù)性銹層，該穩(wěn)定銹層可將腐蝕率控制在原有腐蝕率的10％以內(nèi)甚至更低，從而滿足免涂裝長期服役需求。

8、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的壓縮空氣儲罐中，所述焊管為直縫埋弧焊管。

9、當(dāng)然，在其他的實施方式中，也可以為uoe焊管，或是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員知曉的其他焊管。

10、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的壓縮空氣儲罐中，所述焊管中的cu和ni質(zhì)量百分含量滿足cu/ni：1～2。

11、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的壓縮空氣儲罐中，所述焊管的屈服強(qiáng)度≥355mpa、抗拉強(qiáng)度≥480mpa、-20℃低溫沖擊功≥27j、-20℃dwtt剪切斷口面積百分?jǐn)?shù)≥60％。

12、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的壓縮空氣儲罐中，其包括若干個立式儲罐。

13、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的壓縮空氣儲罐中，所述立式儲罐的外壁具有保溫層。

14、相應(yīng)地，本發(fā)明的另一目的在與提供一種免涂裝超高壓壓縮空氣儲罐的制造方法，該方法對焊管在服役前進(jìn)行了表面銹層穩(wěn)定化處理，加速了形成納米級防護(hù)性銹層的進(jìn)程，最終可將腐蝕率控制在原有腐蝕率的10％以內(nèi)甚至更低，從而滿足免涂裝長期服役需求。

15、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種免涂裝超高壓壓縮空氣儲罐的制造方法，包括步驟：

16、制得焊管；

17、對焊管進(jìn)行表面銹層穩(wěn)定化處理，以獲得穩(wěn)定銹層；

18、基于焊管制造立式儲罐。

19、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的壓縮空氣儲罐的制造方法中，穩(wěn)定化處理以獲得穩(wěn)定銹層包括步驟：

20、采用處理液將焊管表面的單質(zhì)鐵氧化為亞鐵離子；

21、向焊管表面噴灑水并晾干，以在焊管表面生成鐵銹。

22、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的壓縮空氣儲罐的制造方法中，所述處理液為cuso4與nacl的混合溶液。

23、在本發(fā)明中，cuso4與nacl的混合溶液可以將鋼板表面單質(zhì)鐵氧化為亞鐵離子，之后通過多次噴灑水并晾干，使亞鐵鹽通過水解形成feooh，最終成為鐵銹。

24、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制造方法中，所述穩(wěn)定化處理在向焊管表面噴灑水并晾干，以在焊管表面生成鐵銹步驟之后還包括步驟：在焊管表面刷涂丙烯酸涂層。

25、更進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的壓縮空氣儲罐的制造方法中，丙烯酸涂層的厚度為5-30um。

26、在本發(fā)明中，上述涂層可讓空氣中的部分水分和氧滲透進(jìn)入內(nèi)部讓鐵反應(yīng)繼續(xù)生成銹層，同時能阻礙腐蝕產(chǎn)物的脫落，讓腐蝕產(chǎn)物通過沉淀形式進(jìn)一步形成更穩(wěn)定的穩(wěn)定銹層。

27、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的免涂裝超高壓壓縮空氣儲罐及其制造方法具有如下所述的優(yōu)點以及有益效果：

28、本發(fā)明所述的免涂裝超高壓壓縮空氣儲罐耐壓能力穩(wěn)定可靠，且與常規(guī)的鹽穴、天然洞穴或人工礦井的用于儲能的壓縮空氣容器相比，不依賴于地質(zhì)地理條件，對于選址沒有特殊要求，甚至可埋入地下乃至下沉水中，大大方便了壓縮空氣儲能技術(shù)應(yīng)用，并且可使得壓縮空氣儲能電站與發(fā)電站距離盡可能接近，減少因彼此間輸電而產(chǎn)生的不必要的電能損耗。

29、在一些實施方式中，本發(fā)明所述的免涂裝超高壓壓縮空氣儲罐基于直縫埋弧焊管制得，其管道式結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)難度更低、更有利于野外施工及布局；同時也更容易通過管段方式實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)及施工，通過規(guī)?；a(chǎn)進(jìn)一步減少焊接并降低成本。

30、本發(fā)明所述的免涂裝超高壓壓縮空氣儲罐的直縫埋弧焊管成分屬于x60及以上級別高強(qiáng)度管線鋼材質(zhì)，從而在確保安全可靠的同時可有效減少材料用量，顯著降低材料成本。

31、本發(fā)明所述的壓縮空氣儲罐采用立式結(jié)構(gòu)有利于涂層發(fā)生失效或是產(chǎn)生銹蝕的情況讓失效產(chǎn)物通過沉積到容器底部，最終進(jìn)入冷凝水蓄水池而不是被氣體帶入下道工序，避免對后續(xù)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

32、本發(fā)明所述的免涂裝超高壓壓縮空氣儲罐采用的焊管在成分中添加了一定量的耐蝕合金元素cr，可幫助碳鋼在高壓高濕壓縮空氣環(huán)境中形成納米級的保護(hù)性銹層，其在常規(guī)大氣中的腐蝕率僅為未添加耐蝕元素的管線鋼的25％。

33、此外，本發(fā)明所述的免涂裝超高壓壓縮空氣儲罐采用的焊管的表面具有穩(wěn)定銹層，其是通過穩(wěn)定化處理形成的納米級防護(hù)性銹層，該穩(wěn)定銹層可將腐蝕率控制在原有腐蝕率的10％以內(nèi)甚至更低，從而滿足免涂裝長期服役需求。