芻議如何控制壓力容器制造過程中的變形問題

丁超

摘 要：壓力容器是一種特殊儲存設(shè)備，使用范圍非常廣闊，特別是在工業(yè)領(lǐng)域，比如：石油業(yè)、化工業(yè)用的較多。一般壓力容器是在特殊的環(huán)境中使用，比如高溫、高壓、易腐蝕的條件下，如果在使用時出現(xiàn)容器變形的問題，將造成嚴(yán)重的后果。所以必須提高壓力容器的質(zhì)量，防止使用中結(jié)構(gòu)變形，文章就從壓力容器制造的焊接問題和對策、壓力問題及對策、誤差變形問題和對策展開探討。

關(guān)鍵詞：壓力容器；壓力容器制造；變形；對策

在壓力容器的生產(chǎn)過程中，常遇到的難題就是容器變形，如果不能對容器變形問題做出及時有效的處理，將嚴(yán)重影響壓力容器的使用質(zhì)量，嚴(yán)重的會造成不能投入使用，因此，壓力容器制造企業(yè)必須在生產(chǎn)過程中高度重視容器的變形問題，規(guī)范生產(chǎn)程序和生產(chǎn)工藝，以降低或者杜絕容器變形問題，提高壓力容易的生產(chǎn)質(zhì)量，達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。文章就對壓力容器生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的問題和解決措施進(jìn)行分析。

1原材料誤差影響變形的問題和控制措施

壓力容器的生產(chǎn)原材料主要是鋼材，但是鋼材在運(yùn)輸或者裝卸時，通常會受到外力的影響發(fā)生變形，彎曲等問題，這樣嚴(yán)重影響劃線切割的準(zhǔn)確性，影響零件的成型精確度。因此，在運(yùn)輸和裝卸過程中，應(yīng)盡量避免鋼材受到擠壓，減少鋼材因外力影響變形，同時，在卸載時對已經(jīng)發(fā)生了變形的鋼材必須做好糾正措施，比如采取矯形措施，提高設(shè)備零件精確度，保證壓力容器的生產(chǎn)順利進(jìn)行。

2 材料切割時發(fā)生的問題和控制措施

造成壓力容器的變形原因之一是下料時零件尺寸出現(xiàn)誤差，制造中使用的零件不符合標(biāo)準(zhǔn)：造成下料尺寸不準(zhǔn)的原因是多方面的，主要有：計算失誤、放大樣失誤等，當(dāng)然也有人為因素，在切割過程中切割人員技術(shù)不到位或者操作不規(guī)范等最終造成材料尺寸出現(xiàn)問題?？梢圆捎靡韵聨追N方法使切割更加準(zhǔn)備，一是簡節(jié)控制，在切割大直徑的材料時出現(xiàn)問題的較多，切口位置非常容易發(fā)生變形問題，通常情況下，鋼材切割的時候切口溫度較高，但是在切割結(jié)束后，受物理原理"熱脹冷縮"原理的影響，材料容易發(fā)生變形、扭曲等問題，最終導(dǎo)致誤差，影響焊接。這一問題可以通過機(jī)械加工或者對稱切割解決，能有效的降低變形。封頭的控制，在已經(jīng)成型的封頭經(jīng)過火焰切割后，切口周圍容易發(fā)生收縮變形，縮小封頭口徑，對于整體成型的封頭端口加工工藝來說，在制造設(shè)計時應(yīng)當(dāng)把火焰切割帶來的收縮量在其中，從而降低切割變形影響容器變形。

3 制造中成型誤差變形問題和控制措施

在壓力容器的各個部件成型后，容易受磨具或者操作的影響造成變形，主要是因為熱成型封頭發(fā)生脫?，F(xiàn)象，一種是在溫度很高時造成脫模，容易造成封頭收縮變形，嚴(yán)重的會造成幾何尺寸嚴(yán)重超標(biāo)，另一種是模具設(shè)計不周密，當(dāng)容器的零件成型后，也容易發(fā)生不相符的現(xiàn)象。面對壓力容器成型后變形的問題可以采取以下方法控制：一是要求部件操作人員嚴(yán)格按操作工序加工，時常檢查樣板，及時有效的控制加工件的形狀；二是在設(shè)計模具時，應(yīng)當(dāng)把壓力容器部件在加工或者切割中造成變形的因素充分考慮到其中，熱模具考慮成型部件的冷縮問題，冷模具考慮成型部件的熱脹問題。

4 內(nèi)應(yīng)力的變形問題和控制措施

在壓力容器的加工過程中，很多工序的要求采用熱加工，壓力容器在組裝時也會產(chǎn)生很大的強(qiáng)制力。在強(qiáng)制力達(dá)到一定后會形成內(nèi)應(yīng)力，在運(yùn)行時就容易發(fā)生變形和裂縫風(fēng)險，這種問題需要采取熱處理措施消除內(nèi)應(yīng)力。首先，在進(jìn)行熱處理時必須做規(guī)范，處理在溫度均衡時進(jìn)行，在爐壁火焰的噴嘴位置設(shè)計擋火墻，將火焰與熱處理相隔開。其次，如果外殼的直接增大，厚度不足時，要對內(nèi)部進(jìn)行加強(qiáng)。最后，壓力容器部件容易在高溫狀態(tài)下死去穩(wěn)定性，要根據(jù)時間的加工情況采取相應(yīng)的處理措施。

5 焊接的變形問題和控制措施

在焊接開始前，必須參照焊接技術(shù)的相關(guān)要求，選擇符合壓力容器的焊接工藝，比如：焊接程序、焊接時的工藝參數(shù)、方法，要求的環(huán)境以及相關(guān)焊接過程中的處理措施。在焊接操作過程中，焊接人員必須嚴(yán)格按照工序進(jìn)行，通過分析壓力容器焊接中的問題，可以采取以下措施進(jìn)行控制：

（1）如果焊接程序多，持續(xù)時間長，比如：半圓形壓力容器、需要先進(jìn)行分散焊接，最后綜合完成操作的，可以采用對稱焊接法，嚴(yán)格按照焊接順利進(jìn)行。

（2）在焊接時如果遇到特殊的壓力容器，比如葫蘆式組合封頭，需要在正常工藝的前提下，根據(jù)物體的具體形狀制定一個固定的卡具裝置。

（3）如果壓力容器是采取多接組焊接形式，需要考慮部件的收縮性，做好焊接預(yù)留，避免造成焊接后發(fā)生殼體縮短問題。

（4）焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓力容器時，可以把整個裝置拆分成幾個合理的組成部分，先對每一個部分焊接完成以后，最后組合在一起，這樣能有效的方式因為焊接而變形，保證制造過程的質(zhì)量。

（5）焊接人員可以總結(jié)長期的焊接經(jīng)驗和總結(jié)以往發(fā)生的問題，制定一些反變形的措施，采取多種措施防止壓力容器變形。具體的焊接操作可以按照以下方式進(jìn)行：在壓力容器簡節(jié)的縱縫對接位置，在可能發(fā)生焊接變形的方向，方向預(yù)留變形量，在對容器進(jìn)行封頭時，充分考慮抵消變形所需要的反變形量。

6 結(jié)束語

綜上所述，在壓力容器制造實踐過程中，必須保證壓力容器的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，考慮好壓力容器制造過程中的材料變形、切割變形、焊接變形、成型誤差等多種影響容器變形的因素，總結(jié)過去的制造經(jīng)驗，制定一套有效的控制措施，采取有效方法進(jìn)行控制，確保生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)按照工藝要求進(jìn)行，同時，對可能出現(xiàn)的問題做好提前預(yù)判，對容易變形的關(guān)鍵點做到嚴(yán)防加固，最終生產(chǎn)出符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的壓力容器，確保壓力容器在投入使用的安全性能。

參考文獻(xiàn)

[1]杭瓔鵬.淺談壓力容器制造過程中的材料質(zhì)量控制[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，4：214-215.

[2]耿彬.解析壓力容器制造過程中變形的控制[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，5：73.

[3]南北紅.壓力容器制造過程中變形的控制[A].山西省機(jī)械工程學(xué)會、河北省機(jī)械工程學(xué)會、山東省機(jī)械工程學(xué)會、河南省機(jī)械工程學(xué)會、湖北省機(jī)械工程學(xué)會、內(nèi)蒙古機(jī)械工程學(xué)會、四川省機(jī)械工程學(xué)會、上海市機(jī)械工程學(xué)會、云南省機(jī)械工程學(xué)會、貴州省機(jī)械工程學(xué)會、甘肅省機(jī)械工程學(xué)會.2004年晉冀魯豫鄂蒙川云貴甘滬十一省市區(qū)機(jī)械工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（河南分冊）[C]，2004：4.

[4]李寶華，謝禹鈞.壓力容器制造過程中執(zhí)行法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的若干問題及建議[J].石油化工設(shè)備，2008，1：54-57.

[5]繆全德.淺談壓力容器產(chǎn)品制造過程中的質(zhì)量控制與監(jiān)督[A].安徽省科學(xué)技術(shù)協(xié)會.2011年安徽省科協(xié)年會--機(jī)械工程分年會論文集[C].安徽省科學(xué)技術(shù)協(xié)會，2011：4.