淺談壓力容器制造常見的變形問題與預(yù)控

楊菲

摘要：壓力容器制作過程中引起的變形是常見的質(zhì)量通病之一，本文針對(duì)五分公司壓力容器制造過程中變形的具體問題，結(jié)合自己的焊接、質(zhì)量檢查以及容器制造的理論知識(shí)，對(duì)預(yù)防變形措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：壓力容器；變形；預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：TH49文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

壓力容器制造工程中的變形指的是壓力容器中整體尺寸或其某一部件的幾何尺寸與圖紙要求或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不一致，且誤差超出了圖紙要求或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定。根據(jù)變形產(chǎn)生的原因，壓力容器變形可分為兩類：一類是由于應(yīng)力引發(fā)的變形，包括火焰切割變形、加工失穩(wěn)變形、焊接變形等；一類是由于加工誤差引發(fā)的變形，包括下料誤差變形、成型誤差變形和組裝誤差變形等。這兩類變形，有的可通過矯形來糾正（但是難度較大并且成本較高），有的則無法改變。無法改變的造型會(huì)造成嚴(yán)重浪費(fèi)，所以，對(duì)壓力容器制造變形要引起高度重視，必須認(rèn)真制訂并切實(shí)遵守制造工藝，力求避免變形的產(chǎn)生，確保壓力容器制造質(zhì)量符合要求。

1加工誤差變形及預(yù)防措施

1.1下料尺寸誤差變形

由于下料尺寸不準(zhǔn)，使成型后的部件形狀超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。下料尺寸不準(zhǔn)主要是由于計(jì)算或放樣有誤。

預(yù)防措施：提高下料人員的技術(shù)水平，認(rèn)真校對(duì)下料的尺寸。

1.2筒節(jié)切割變形

大直徑殼體短筒節(jié)下料(料較長(zhǎng)且較窄)時(shí)，其端口的火焰切割加工邊易發(fā)生變形。因切割高溫冷卻后，加工邊產(chǎn)生收縮，直線邊變?yōu)椤盎【€”邊，筒節(jié)輥圓后，其端口就不在一個(gè)水平面上，誤差較大時(shí)，滿足不了組對(duì)和焊接的要求。

預(yù)防措施：推薦采用等離子切割，或者是采取對(duì)稱順序采用火焰切割方法避免產(chǎn)生變形。

1.3封頭切割變形

成型封頭火焰切割后，其端口周邊會(huì)產(chǎn)生收縮，使封頭口徑變小。嚴(yán)重時(shí)，收縮后的封頭口徑滿足不了尺寸要求。

預(yù)防措施：對(duì)整體成型的封頭端口加工，則封頭組裝時(shí)口徑要適當(dāng)放大，以彌補(bǔ)切割后的收縮量。保留的推薦是：（機(jī)加工條件、成本條件允許的情況下）也可采取機(jī)械加工的方法避免產(chǎn)生變形。

1.4機(jī)加工件坯料變形

這種坯料多用于壓力容器上的大型法蘭?；鹧媲懈詈?，由于鋼板脹縮不均，致使坯料板面不平，嚴(yán)重時(shí)造成坯料面的加工量不夠。

預(yù)防措施：對(duì)難以矯形的坯料板，可適當(dāng)增大其加工余量。

1.5組裝誤差變形

壓力容器殼體組裝時(shí)由于錯(cuò)口或直線度誤差等超標(biāo)所產(chǎn)生的變形，為組裝變形。

預(yù)防措施：

殼體組裝應(yīng)使用定位卡具，直徑較大、厚度較薄的殼體，組裝時(shí)筒節(jié)還要加支撐，嚴(yán)格限制殼體對(duì)接邊的錯(cuò)口；

殼體臥式組裝應(yīng)在托輥上進(jìn)行，并用直線檢查其直線度；

分段預(yù)制的壓力容器，安裝時(shí)要設(shè)定位卡具，并檢查其直線度。

1.6加工失穩(wěn)變形

加工失穩(wěn)變形往往是在已成型的封頭或筒節(jié)上開大型孔(如容器的裝卸孔)、由于開孔區(qū)及其附近穩(wěn)定性減弱，造成殼體局部或部件的變形。

預(yù)防措施：盡量避免在單獨(dú)筒節(jié)或單獨(dú)封頭上直接開大孔，可視情況將殼體組裝成大段或整體后再開大孔；開大孔前將開孔區(qū)用緊貼殼體的筋板進(jìn)行加強(qiáng)，組焊接管后殼體處于整體穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，再把加強(qiáng)板撤掉。

（這種變形在實(shí)際情況中是比較嚴(yán)重的，但限于成本，預(yù)防措施僅供理論參考。）

2焊接變形及預(yù)防措施

由于焊接是需要高能量熔化金屬才能完成的作業(yè)，所以焊接變形是一種人人皆知的、頑固的變形形式，在不采取措施的情況下會(huì)造成惡劣的、難以彌補(bǔ)的變形。

焊接工藝是容器焊接的技術(shù)要求和操作規(guī)定，包括：

采用的焊接方法、焊接坡口、焊條種類及直徑，焊接工藝參數(shù)、焊接順序、焊道層數(shù)、焊前和焊后的處理、焊接環(huán)境要求以及防變形、反變形措施等。

預(yù)防措施：

（1）筒節(jié)較長(zhǎng)且分多節(jié)組焊的壓力容器，預(yù)先分析焊接將要產(chǎn)生的變形形態(tài)，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或推算，在焊接件上向焊接變形相反的方向給以變形，焊接后這個(gè)預(yù)變形量得到抵消；

（2）對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓力容器的組焊，要采取合理的組裝順序和焊接防變形措施，確保其制造中不變形；

（3）筒節(jié)下料時(shí)尺寸要適當(dāng)放出焊接收縮量，以避免出現(xiàn)焊后殼體縮短現(xiàn)象；

（4）厚板焊接盡可能采用多層焊代替單層焊。

（5）反變形措施：根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或推算，預(yù)先在焊接件上向焊接變形相反的方向給以變形，焊接后這個(gè)預(yù)變形量剛好得到抵消，具體做法是：壓力容器筒節(jié)的縱縫對(duì)接處兩端頭壓弧時(shí)，在發(fā)生焊接變形方向的相反向留出反變形量；

焊接工藝必須經(jīng)過工藝評(píng)定達(dá)到合格，而且在焊接操作過程中必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求。

（6）如果需焊接的結(jié)構(gòu)件是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可以考慮對(duì)稱焊接。

（7）采用剛性?shī)A具固定法控制焊后變形。

3熱處理變形的預(yù)防措施

熱處理是將金屬材料或結(jié)構(gòu)件放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu),來控制其性能的一種金屬熱加工工藝。熱處理是一個(gè)升溫，保溫，降溫的過程，如果熱處理工藝控制不當(dāng)，很可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備變形。以下是預(yù)防措施：

(1)熱處理爐必須符合規(guī)范要求，爐內(nèi)溫度均勻準(zhǔn)確，爐壁火焰噴嘴處應(yīng)設(shè)擋火墻，嚴(yán)禁火焰直接接觸或接近熱處理件。

(2)長(zhǎng)度較大的壓力容器進(jìn)爐后，要加臨時(shí)支座支墊，所用數(shù)量視容器具體尺度而定。

(3)直徑較大、厚度較薄的殼體，一般應(yīng)進(jìn)行內(nèi)部加強(qiáng)。

(4)分段預(yù)制的壓力容器，分段端口處應(yīng)設(shè)加強(qiáng)支撐。

(5)對(duì)受高溫易失去穩(wěn)定的壓力容器部件，也應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行加固加強(qiáng)。

(6)熱處理件出爐冷卻時(shí)降低冷卻速度。

總之，在壓力容器制作過程我們中要采取有效措施去預(yù)防控制各種變形，最大限度的減小變形量，精心生產(chǎn)出質(zhì)量合格的產(chǎn)品。