本發(fā)明涉及水箱技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種立式承壓水箱自防腐結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

不銹鋼防腐蝕的原理是鋼中含有的鉻，由于氧化性活潑，鉻在鋼的表面迅速與氧形成致密、堅(jiān)固的富氧鈍化膜(Cr₂O₃)，有效地隔離了氧的進(jìn)一步侵入，因而在空氣中或氧化性酸(如硝酸)中，不銹鋼抗均勻腐蝕性能好，不生銹，故稱之為不銹鋼。

但在水中，尤其在含Cl^-濃度較高的水中，由于Cl^-離子可在某些局部部位對(duì)Cr₂O₃鈍化膜起破壞作用，導(dǎo)致發(fā)生局部腐蝕。而在含Cl^-的水介質(zhì)之中，不銹鋼最易發(fā)生腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)是焊接區(qū)的熱影響區(qū)。由于該區(qū)經(jīng)受過高溫加熱，組織及性能有劣化，抗腐蝕性能也降低。水箱的使用壽命主要取決于水箱薄弱環(huán)節(jié)處(熱影響區(qū))是否發(fā)生晶界腐蝕、應(yīng)力腐蝕及點(diǎn)(縫隙)腐蝕一類局部腐蝕。試驗(yàn)研究表明，當(dāng)水中含Cl^-離子的濃度較高時(shí)，縫隙(點(diǎn))腐蝕是水箱中最常發(fā)生的腐蝕形式。不銹鋼對(duì)鹵族元素陰離子特別是對(duì)Cl^-離子敏感，水中Cl^-濃度越大，點(diǎn)蝕臨界電位越低，越易于發(fā)生點(diǎn)腐蝕。而縫隙腐蝕的臨界電位比點(diǎn)蝕更低，當(dāng)有窄縫存在時(shí)縫隙腐蝕更易于發(fā)生，腐蝕速度更快，因而有效地防止點(diǎn)(縫隙)腐蝕是提高水箱使用壽命的關(guān)鍵。盡管可通過焊接后整體酸洗鈍化的方式加強(qiáng)焊接部位的耐腐蝕能力，但縫隙處往往最難以比較好的鈍化。狹縫主要產(chǎn)生于水箱的上、下封頭與缸體的焊接處。

如圖1至圖3所示，目前，立式承壓水箱的封頭與缸體的焊接主要有兩種方式：對(duì)焊和搭接焊。如圖1所示，對(duì)焊沒有縫隙，是最好的焊接方式，但加工工藝要求非常高，一般很難實(shí)施。搭接焊有兩種方式，如圖2所示，上封頭02和下封頭03與缸體01內(nèi)搭接焊；如圖3所示，上封頭02和下封頭03與缸體01外搭接焊。采用上述焊接結(jié)構(gòu)，在焊接區(qū)的熱影響區(qū)，容易被腐蝕，不能起到抗腐蝕的作用，會(huì)縮短不銹鋼水箱的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種立式承壓水箱自防腐結(jié)構(gòu)，使其焊接縫隙處不被腐蝕，延長(zhǎng)水箱的使用壽命。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種立式承壓水箱自防腐結(jié)構(gòu)，包括缸體及上封頭，所述上封頭的下端深入缸體內(nèi)，該上封頭通過上焊點(diǎn)與缸體焊接；缸體上端的內(nèi)壁、上封頭下端外壁和上焊點(diǎn)圍成上氣體腔。

優(yōu)選的，還包括下封頭，所述缸體的下端深入下封頭內(nèi)，缸體通過下焊點(diǎn)與下封頭焊接；所述缸體下端的外壁、下封頭上端的內(nèi)壁和下焊點(diǎn)圍成下氣體腔。

進(jìn)一步的，所述上氣體腔或下氣體腔的深度為h，

$h\>\frac{P_1{S}_1\mathrm{\δ}}{T_1}\×\frac{T_0}{P_0{S}_0},$

其中，P₁為水箱裝滿水后運(yùn)行時(shí)的設(shè)計(jì)壓力；S₁為上氣體腔或下氣體腔中，被壓縮后的空氣體積的平均截面積，δ為上封頭或者下封頭與缸體搭接焊的熱影響區(qū)的半長(zhǎng)；T₁為設(shè)計(jì)水溫；T₀為大氣溫度；P₀為大氣壓力；S₀為上封頭或者下封頭與缸體搭接的間隙a的平均截面積。

其中，所述缸體、上封頭和下封頭均采用不銹鋼材料制成。

一種立式承壓水箱自防腐結(jié)構(gòu)，包括缸體及下封頭，所述缸體的下端深入下封頭內(nèi)，缸體通過下焊點(diǎn)與下封頭焊接；所述缸體下端的外壁、下封頭上端的內(nèi)壁和下焊點(diǎn)圍成下氣體腔。

其中，所述下氣體腔的深度為h，

$h\>\frac{P_1{S}_1\mathrm{\δ}}{T_1}\×\frac{T_0}{P_0{S}_0},$

其中，P₁為水箱裝滿水后運(yùn)行時(shí)的設(shè)計(jì)壓力；S₁為下氣體腔中，被壓縮后的空氣體積的平均截面積，δ為下封頭與缸體搭接焊的熱影響區(qū)的半長(zhǎng)；T₁為設(shè)計(jì)水溫；T₀為大氣溫度；P₀為大氣壓力；S₀為下封頭與缸體搭接的間隙a的平均截面積。

本發(fā)明的有益效果：

實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)缸體中充滿水時(shí)，缸體的空氣跑入到上氣體腔內(nèi)，上封頭與缸體的焊接的熱影響區(qū)處于氣體區(qū)，無水和Cl^-，從而使上封頭與缸體搭接處的焊縫不會(huì)腐蝕，使該立式承壓水箱具有自防腐能力。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，其采用自防腐結(jié)構(gòu)，使得水箱結(jié)構(gòu)可靠，提高水箱的使用壽命。

附圖說明

圖1至圖3為現(xiàn)有的立式承壓水箱結(jié)構(gòu)。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實(shí)施例與附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，實(shí)施方式提及的內(nèi)容并非對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例一。

如圖4所示，一種立式承壓水箱自防腐結(jié)構(gòu)，包括缸體1及上封頭2，所述上封頭2的下端深入缸體1內(nèi)，該上封頭2通過上焊點(diǎn)4與缸體1焊接；缸體1上端的內(nèi)壁、上封頭2下端外壁和上焊點(diǎn)4圍成上氣體腔5。所述缸體1為帶有封底的缸體。

實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)缸體中充滿水時(shí)，缸體1的空氣跑入到上氣體腔5內(nèi)，上封頭2與缸體1的焊接的熱影響區(qū)處于氣體區(qū)，無水和Cl^-，從而使上封頭2與缸體1搭接處的焊縫不會(huì)腐蝕，使該立式承壓水箱具有自防腐能力。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，其采用自防腐結(jié)構(gòu)，使得水箱結(jié)構(gòu)可靠，提高水箱的使用壽命。

本實(shí)施例中，所述上氣體腔5的深度為h，其中，P₁為水箱裝滿水后運(yùn)行時(shí)的設(shè)計(jì)壓力；S₁為上氣體腔5中，被壓縮后的空氣體積的平均截面積，δ為上封頭2與缸體1搭接焊的熱影響區(qū)的半長(zhǎng)；T₁為設(shè)計(jì)水溫；

T₀為大氣溫度；P₀為大氣壓力；S₀為上封頭2與缸體1搭接的間隙a的平均截面積。所述熱影響區(qū)是指焊接點(diǎn)兩側(cè)受到焊接影響的區(qū)域，熱影響區(qū)的半長(zhǎng)是指熱影響區(qū)一半的長(zhǎng)度。

設(shè)計(jì)上氣體腔5的深度h時(shí)，由P₀、T₀、h、S₀，得到上氣體腔5的體積為V₀＝S₀h；

箱裝滿水后運(yùn)行時(shí)的設(shè)計(jì)壓力P₁、設(shè)計(jì)水溫T₁。因是立式水箱，在進(jìn)水的過程中，上氣體腔5的空氣無法排出，會(huì)被封閉上氣體腔5內(nèi)，該上氣體腔5內(nèi)被封閉的空氣會(huì)被壓縮。上氣體腔5內(nèi)壓縮后的空氣體積為V₁，此時(shí)被壓縮后的空氣的高度為h₁，平均截面積為S₁，V₁＝S₁h₁。

可近似認(rèn)為上氣體腔5內(nèi)被封閉的空氣為理想氣體，則根據(jù)理想氣體壓縮公式可推導(dǎo)出

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，考慮到考慮適當(dāng)安全余量后，最終得到

當(dāng)時(shí)，此時(shí)上氣體腔5內(nèi)被封閉的氣體充滿熱影響區(qū)的半長(zhǎng)，使上封頭2與缸體1焊接的熱影響區(qū)處于氣體區(qū)，無水，無Cl^-，使上封頭2與缸體1搭接處的焊縫不會(huì)腐蝕，使其具有自防腐能力。

本實(shí)施例中，所述缸體1、上封頭2和下封頭3均采用不銹鋼材料制成。

實(shí)施例二。

如圖5所示，本實(shí)施例與上述實(shí)施例一的區(qū)別在于：所述缸體1包括下封頭3，所述缸體1的下端深入下封頭3內(nèi)，缸體1通過下焊點(diǎn)6與下封頭3焊接；所述缸體1下端的外壁、下封頭3上端的內(nèi)壁和下焊點(diǎn)6圍成下氣體腔7。具體的，所述缸體1為兩端開口的筒體，采用上封頭2和下封頭3進(jìn)行焊接密封。

所述下氣體腔7的深度h滿足，其中，P₁為水箱裝滿水后運(yùn)行時(shí)的設(shè)計(jì)壓力；S₁為下氣體腔7中，被壓縮后的空氣體積的平均截面積，δ為下封頭3與缸體1搭接焊的熱影響區(qū)的半長(zhǎng)；T₁為設(shè)計(jì)水溫；

T₀為大氣溫度；P₀為大氣壓力；S₀為下封頭3與缸體1搭接的間隙a的平均截面積。其推導(dǎo)過程與上述實(shí)施例一相同，故不贅述。

本實(shí)施例中，當(dāng)時(shí)，此時(shí)上氣體腔5和下氣體腔7內(nèi)被封閉的氣體充滿熱影響區(qū)的半長(zhǎng)，使上封頭2和下封頭3與缸體1焊接的熱影響區(qū)處于氣體區(qū)，無水，無Cl^-，使上封頭2和下封頭3與缸體1搭接處的焊縫不會(huì)腐蝕，使其具有自防腐能力。

實(shí)施例三。

如圖6所示，本發(fā)明提供一種立式承壓水箱自防腐結(jié)構(gòu)，包括缸體1及下封頭3，所述缸體1的下端深入下封頭3內(nèi)，缸體1通過下焊點(diǎn)6與下封頭3焊接；所述缸體1下端的外壁、下封頭3上端的內(nèi)壁和下焊點(diǎn)6圍成下氣體腔7。具體的，所述缸體1為帶有封頂?shù)牡母左w。

進(jìn)一步的，所述下氣體腔7的深度為h，

$h\>\frac{P_1{S}_1\mathrm{\δ}}{T_1}\×\frac{T_0}{P_0{S}_0},$

其中，P₁為水箱裝滿水后運(yùn)行時(shí)的設(shè)計(jì)壓力；S₁為下氣體腔7中，被壓縮后的空氣體積的平均截面積，δ為下封頭3與缸體1搭接焊的熱影響區(qū)的半長(zhǎng)；T₁為設(shè)計(jì)水溫；T₀為大氣溫度；P₀為大氣壓力；S₀為下封頭3與缸體1搭接的間隙a的平均截面積。其推導(dǎo)過程與上述實(shí)施例一相同，故不贅述。本實(shí)施例中，當(dāng)時(shí)，此時(shí)下氣體腔7內(nèi)被封閉的氣體充滿熱影響區(qū)的半長(zhǎng)，使下封頭3與缸體1焊接的熱影響區(qū)處于氣體區(qū)，無水，無Cl^-，使下封頭3與缸體1搭接處的焊縫不會(huì)腐蝕，使其具有自防腐能力。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)現(xiàn)方案，除此之外，本發(fā)明還可以其它方式實(shí)現(xiàn)，在不脫離本技術(shù)方案構(gòu)思的前提下任何顯而易見的替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。