内衬不锈钢钢覆面的设计探讨

邢建锋

（中核第四研究设计工程有限公司，050021）

不锈钢覆面，是指在一些建筑物的某些重要或有特殊要求的房间内地面、墙面和顶棚上敷设一层不锈钢板，将不锈钢板作为房间的内部衬里，其作用主要体现在：

1）作为房间耐酸碱腐蚀的屏障；

2）作为房间内输送或贮存液体的一道安全措施；

3）防止房间内贮存或输送的液体发生泄漏后向墙面、地面渗入；

4）方便对液体贮存和输送过程中泄漏液体的收集；

5）方便对发生泄漏事故后的墙面、地面沾污的清洗和去污；

6）防止有毒有害物质的迁移，保护周边环境的安全；

7）尽量减少建筑物退役过程中产生的有毒、有害物质，降低退役过程中的废物量。

1 内衬不锈钢覆面材料的选取

内衬不锈钢覆面材料选取过程中要对材料成本、耐腐蚀性能、机加工和焊接性能等综合因素进行考虑。一般设施中建议选用0Cr18Ni9（AISI 304）不锈钢。该种材料属于奥氏体不锈钢，具有良好的冷、热加工性能、无磁性并有好的低温性能，具有足够的耐晶间腐蚀能力，在氧化性酸(HNO3)中具有优良的耐蚀性，在碱溶液和大部分有机酸和无机酸中以及大气、水、蒸汽中耐蚀性亦佳。是不锈钢的主体钢种，其产量约占不锈钢总产量曲30%以上，广泛应用于食品用设备，一般化工设备，原子能用工业设备。

2 内衬不锈钢覆面钢板厚度的选取

钢板厚度选取过程中要着重考虑钢板的价格，钢板的误差及钢板的可焊性等因素。随着加工技术的不断进步，除非有特殊要求，钢板的单价一般以吨/元进行计价，薄厚不同的钢板的单价差别越来越不明显。根据设计经验，笔者建议覆面板取2～3mm钢板为宜，太薄的钢板焊接不太方面，太厚钢板则不经济。

3 内衬不锈钢覆面施工工艺的选取

内衬不锈钢钢板施工工艺包括先贴法和后贴法两种施工工艺。

先贴法施工工艺顾名思义即不锈钢覆面板与混凝土地面或墙体同时施工，覆面板作为内模板使用，一次成型，该种施工方法的优点在于施工速度较快，缺点主要表现在需要的覆面板厚度较大（一般钢板厚度在6mm左右）、施工精度要求较高易，产生空鼓、浇不实、涨模等缺陷，施工质量难以保证，除非特殊部位或特殊场所，一般较少采用。

后贴法施工工艺即土建施工完成后在进行覆面施工。一般施工方法是在土建的施工面上预埋钢板基础，然后在基础上焊接龙骨，通过龙骨调整地面或墙面的平整度，其次用是你砂浆找平，再在龙骨垫板上焊接覆面。该种施工方法的优点在于施工总体质量容易保障，与土建施工不产生交叉，检修和维护方便，在工程设计和施工中较多采用

4 内衬不锈钢覆面设计过程中需注意的一些问题

4.1 龙骨的设计

龙骨作为覆面板的支撑和覆面板上设备的承重组件，设置在土建基础和覆面板之间，一般由土建预埋板、支撑槽钢、垫板三部分组成，具体结构见图1。

图1 龙骨设计结构示意图

考虑龙骨材料的经济性和与土建埋筋焊接的相容性，土建预埋板、支撑槽钢材质建议选用碳钢，垫板材质选用不锈钢。垫板和支撑槽钢的平面度决定着覆面板施工完成后的整体质量。

4.2 覆面板的布置

覆面板设计的一条重要原则是布置过程中不能出现十字焊缝（也叫交叉焊缝），十字焊缝的主要危害是易产生三向应力，导致应力集中和金属过热引起成分改变影响强度。根据《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-2011 ）要求“相邻两纵向焊缝的距离应大于壁厚的3倍，且不应小于100mm”，建议覆面板在布置过程中相邻两道焊缝的间距不小于100mm，如在布置中实在无法达到，可考虑通过通过加强检测手段来弥补可能产生的缺陷。

覆面板设计中还应考虑单块班的外形尺寸及重量，外形尺寸一般不宜过大，过大的覆面板不仅吊装困难，而且易发生本体和焊接变形，影响施工质量。

4.3 阴角的设计

阴角指的是凹进去的墙角，又叫内角。钢覆面设计中阴角一般出现在墙面与地面或顶棚与墙面之间的夹角。墙面与地面或与顶棚的阴角一般采用钢板预制成圆弧状，不采用钢板对焊，防止在阴角部位产生死角，不便于废液的清理。圆弧角首先采用水泥砂浆找平，在焊缝位置预设角板，再进行预制钢板的安装。阴角的结构见附图2

图2 阴角设计结构示意图

4.4 阳角的设计

阴角指的是凸进去的墙角，又叫外角。钢覆面设计中阳角一般出现在墙面与柱面、门框、窗框之间的夹角及设备基础上周边的尖角。阳角钢覆面的设计一般通过土建预埋角钢实现，一次成型，不进行二次处理。阳角的结构见附图3 。

图3 阳角设计结构示意图

图4 设备基础设计结构示意图

图4 积液坑设计结构示意图

4.5 设备基础的设计

敷设钢覆面的房间，不可避免的会布置一些设备，如水泵、液体贮存罐、箱等。为了设备和管线安装的需要，设备基础一般要求会高出地面100～200mm，这就形成了一种独立基础，对钢覆面的设计和施工会造成很大的影响和不便。一般在设备基础设计中阳角位置预设埋件，基础的顶面和侧面采用后贴法施工。设计过程中尤其需注意在基础的侧面预埋竖向埋件，防止因侧面板因无垫板造成施工困难和焊接缺陷。设备基础的机构见图4。

4.6 积液坑的设计

积液坑作为液体收集的装置，设置在地面以下，大的积液坑可采用后贴法施工，小的积液坑一般采用预制容器，将预制容器作为内模板与混凝土一体浇注。积液坑的结构见附图4。

4.7 检验方法的选取

常用的无损检测方法包括射线照相检验（RT）、超声检测(UT）、磁粉检测(MT）和液体渗透检测(PT) 四种检测方法。不锈钢覆面的无损检验的方法一般选取液体渗透检测(PT)和射线照相检测（RT）两种相配合的方式进行。

4.7.1 液体渗透检测 (PT)

液体渗透检测的基本原理是零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下(紫外线光或白光)，缺陷处的渗透液痕迹被现实，(黄绿色荧光或鲜艳红色)，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。液体渗透(PT)检测的优点主要表现在：

可检测金属、非金属、磁性、非磁性等各种材料；

可检测焊接、锻造、轧制等加工方式；

具有较高的灵敏度(可发现0.1μm宽缺陷)；

显示直观、操作方便、检测费用低。

4.7.2 射线照相检验（RT）

射线检测的基本原理是利用射线（X射线、ɣ射线和中子射线）在介质中传播时的衰减特性，当将强度均匀的射线从被检件的一面注入其中时，由于缺陷与被检件基体材料对射线的衰减特性不同，透过被检件后的射线强度将会不均匀，用胶片照相、荧光屏直接观测等方法在其对面检测透过被检件后的射线强度，即可判断被检件表面或内部是否存在缺陷（异质点）。射线检测的优点主要表现在：

检测结果直观；缺陷定性比较容易，定量、定位也比较方便；

检测结果可以保存；

适用对象广，金属、非金属、复合材料均可进行检测。

5 结论

总之，内衬不锈钢覆面设计中，不仅要考虑设计选材的经济合理、工艺方案的技术可行，而且要与土建施工密切配合，考虑土建施工误差及施工过程中易出现的问题，将所有可能出现的问题在设计阶段进行避免和消除，最大限度地保证完成后产品的质量。

[1]《机械设计手册》，成大先主编，化学工业出版社，2008年4月；

[2]《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-2011 中华人民共和国住房和城乡建设部 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布

[3]《承压设备无损检测》JB/T4730.1～4730.6-2005 国家发展和改革委员会发布