一种立式承压水箱自防腐结构的制作方法

本实用新型涉及水箱技术领域，尤其是指一种立式承压水箱自防腐结构。

背景技术：

不锈钢防腐蚀的原理是钢中含有的铬，由于氧化性活泼，铬在钢的表面迅速与氧形成致密、坚固的富氧钝化膜(Cr₂O₃)，有效地隔离了氧的进一步侵入，因而在空气中或氧化性酸(如硝酸)中，不锈钢抗均匀腐蚀性能好，不生锈，故称之为不锈钢。

但在水中，尤其在含Cl^-浓度较高的水中，由于Cl^-离子可在某些局部部位对Cr₂O₃钝化膜起破坏作用，导致发生局部腐蚀。而在含Cl^-的水介质之中，不锈钢最易发生腐蚀的薄弱环节是焊接区的热影响区。由于该区经受过高温加热，组织及性能有劣化，抗腐蚀性能也降低。水箱的使用寿命主要取决于水箱薄弱环节处(热影响区)是否发生晶界腐蚀、应力腐蚀及点(缝隙)腐蚀一类局部腐蚀。试验研究表明，当水中含Cl^-离子的浓度较高时，缝隙(点)腐蚀是水箱中最常发生的腐蚀形式。不锈钢对卤族元素阴离子特别是对Cl^-离子敏感，水中Cl^-浓度越大，点蚀临界电位越低，越易于发生点腐蚀。而缝隙腐蚀的临界电位比点蚀更低，当有窄缝存在时缝隙腐蚀更易于发生，腐蚀速度更快，因而有效地防止点(缝隙)腐蚀是提高水箱使用寿命的关键。尽管可通过焊接后整体酸洗钝化的方式加强焊接部位的耐腐蚀能力，但缝隙处往往最难以比较好的钝化。狭缝主要产生于水箱的上、下封头与缸体的焊接处。

如图1至图3所示，目前，立式承压水箱的封头与缸体的焊接主要有两种方式：对焊和搭接焊。如图1所示，对焊没有缝隙，是最好的焊接方式，但加工工艺要求非常高，一般很难实施。搭接焊有两种方式，如图2所示，上封头02和下封头03与缸体01内搭接焊；如图3所示，上封头02和下封头03与缸体01外搭接焊。采用上述焊接结构，在焊接区的热影响区，容易被腐蚀，不能起到抗腐蚀的作用，会缩短不锈钢水箱的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种立式承压水箱自防腐结构，使其焊接缝隙处不被腐蚀，延长水箱的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种立式承压水箱自防腐结构，包括缸体及上封头，所述上封头的下端深入缸体内，该上封头通过上焊点与缸体焊接；缸体上端的内壁、上封头下端外壁和上焊点围成上气体腔。

优选的，还包括下封头，所述缸体的下端深入下封头内，缸体通过下焊点与下封头焊接；所述缸体下端的外壁、下封头上端的内壁和下焊点围成下气体腔。

进一步的，所述上气体腔或下气体腔的深度为h，

其中，P₁为水箱装满水后运行时的设计压力；S₁为上气体腔或下气体腔中，被压缩后的空气体积的平均截面积，δ为上封头或者下封头与缸体搭接焊的热影响区的半长；T₁为设计水温；T₀为大气温度；P₀为大气压力；S₀为上封头或者下封头与缸体搭接的间隙a的平均截面积。

其中，所述缸体、上封头和下封头均采用不锈钢材料制成。

一种立式承压水箱自防腐结构，包括缸体及下封头，所述缸体的下端深入下封头内，缸体通过下焊点与下封头焊接；所述缸体下端的外壁、下封头上端的内壁和下焊点围成下气体腔。

其中，所述下气体腔的深度为h，

其中，P₁为水箱装满水后运行时的设计压力；S₁为下气体腔中，被压缩后的空气体积的平均截面积，δ为下封头与缸体搭接焊的热影响区的半长；T₁为设计水温；T₀为大气温度；P₀为大气压力；S₀为下封头与缸体搭接的间隙a的平均截面积。

本实用新型的有益效果：

实际应用中，当缸体中充满水时，缸体的空气跑入到上气体腔内，上封头与缸体的焊接的热影响区处于气体区，无水和Cl^-，从而使上封头与缸体搭接处的焊缝不会腐蚀，使该立式承压水箱具有自防腐能力。本实用新型结构设计巧妙，其采用自防腐结构，使得水箱结构可靠，提高水箱的使用寿命。

附图说明

图1至图3为现有的立式承压水箱结构。

图4为本实用新型实施例一的结构示意图。

图5为本实用新型实施例二的结构示意图。

图6为本实用新型实施例三的结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

实施例一。

如图4所示，一种立式承压水箱自防腐结构，包括缸体1及上封头2，所述上封头2的下端深入缸体1内，该上封头2通过上焊点4与缸体1焊接；缸体1上端的内壁、上封头2下端外壁和上焊点4围成上气体腔5。所述缸体1为带有封底的缸体。

实际应用中，当缸体中充满水时，缸体1的空气跑入到上气体腔5内，上封头2与缸体1的焊接的热影响区处于气体区，无水和Cl^-，从而使上封头2与缸体1搭接处的焊缝不会腐蚀，使该立式承压水箱具有自防腐能力。本实用新型结构设计巧妙，其采用自防腐结构，使得水箱结构可靠，提高水箱的使用寿命。

本实施例中，所述上气体腔5的深度为h，其中，P₁为水箱装满水后运行时的设计压力；S₁为上气体腔5中，被压缩后的空气体积的平均截面积，δ为上封头2与缸体1搭接焊的热影响区的半长；T₁为设计水温；

T₀为大气温度；P₀为大气压力；S₀为上封头2与缸体1搭接的间隙a的平均截面积。所述热影响区是指焊接点两侧受到焊接影响的区域，热影响区的半长是指热影响区一半的长度。

设计上气体腔5的深度h时，由P₀、T₀、h、S₀，得到上气体腔5的体积为V₀＝S₀h；

箱装满水后运行时的设计压力P₁、设计水温T₁。因是立式水箱，在进水的过程中，上气体腔5的空气无法排出，会被封闭上气体腔5内，该上气体腔5内被封闭的空气会被压缩。上气体腔5内压缩后的空气体积为V₁，此时被压缩后的空气的高度为h₁，平均截面积为S₁，V₁＝S₁h₁。

可近似认为上气体腔5内被封闭的空气为理想气体，则根据理想气体压缩公式可推导出

实际应用时，考虑到考虑适当安全余量后，最终得到

当时，此时上气体腔5内被封闭的气体充满热影响区的半长，使上封头2与缸体1焊接的热影响区处于气体区，无水，无Cl^-，使上封头2与缸体1搭接处的焊缝不会腐蚀，使其具有自防腐能力。

本实施例中，所述缸体1、上封头2和下封头3均采用不锈钢材料制成。

实施例二。

如图5所示，本实施例与上述实施例一的区别在于：所述缸体1包括下封头3，所述缸体1的下端深入下封头3内，缸体1通过下焊点6与下封头3焊接；所述缸体1下端的外壁、下封头3上端的内壁和下焊点6围成下气体腔7。具体的，所述缸体1为两端开口的筒体，采用上封头2和下封头3进行焊接密封。

所述下气体腔7的深度h满足，其中，P₁为水箱装满水后运行时的设计压力；S₁为下气体腔7中，被压缩后的空气体积的平均截面积，δ为下封头3与缸体1搭接焊的热影响区的半长；T₁为设计水温；

T₀为大气温度；P₀为大气压力；S₀为下封头3与缸体1搭接的间隙a的平均截面积。其推导过程与上述实施例一相同，故不赘述。

本实施例中，当时，此时上气体腔5和下气体腔7内被封闭的气体充满热影响区的半长，使上封头2和下封头3与缸体1焊接的热影响区处于气体区，无水，无Cl^-，使上封头2和下封头3与缸体1搭接处的焊缝不会腐蚀，使其具有自防腐能力。

实施例三。

如图6所示，本实用新型提供一种立式承压水箱自防腐结构，包括缸体1及下封头3，所述缸体1的下端深入下封头3内，缸体1通过下焊点6与下封头3焊接；所述缸体1下端的外壁、下封头3上端的内壁和下焊点6围成下气体腔7。具体的，所述缸体1为带有封顶的的缸体。

进一步的，所述下气体腔7的深度为h，

其中，P₁为水箱装满水后运行时的设计压力；S₁为下气体腔7中，被压缩后的空气体积的平均截面积，δ为下封头3与缸体1搭接焊的热影响区的半长；T₁为设计水温；T₀为大气温度；P₀为大气压力；S₀为下封头3与缸体1搭接的间隙a的平均截面积。其推导过程与上述实施例一相同，故不赘述。本实施例中，当时，此时下气体腔7内被封闭的气体充满热影响区的半长，使下封头3与缸体1焊接的热影响区处于气体区，无水，无Cl^-，使下封头3与缸体1搭接处的焊缝不会腐蚀，使其具有自防腐能力。

上述实施例为本实用新型较佳的实现方案，除此之外，本实用新型还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。