壓力容器制造過程中的變形問題與預(yù)防措施研究

陶磊潔

摘 要：壓力容器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，由于壓力容器的使用環(huán)境較為惡劣，對壓力容器的結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生影響，而且其本身的介質(zhì)也具有很強的毒性和腐蝕性，在高溫、高壓的環(huán)境下很容易發(fā)生變形，這對于壓力容器使用的安全性會產(chǎn)生嚴重的影響，所以對壓力容器制造質(zhì)量也提出了更高的要求。基于此，文章就主要針對壓力容器制造過程中的變形問題進行詳細的分析。

關(guān)鍵詞：壓力容器；制造質(zhì)量；變形問題

壓力容器制造過程中產(chǎn)生的變形問題，主要是由于技術(shù)人員操作失誤或者是加工工藝不當(dāng)而導(dǎo)致壓力容器的某些結(jié)構(gòu)或者零部件發(fā)生變形，與設(shè)計方案中的要求相差較大，對于壓力容器的驗收和使用都形成了一定的不良影響。壓力容器的變形是其制造過程中常見的問題，如果壓力容器的變形問題不能得到有效的控制，可能會導(dǎo)致其產(chǎn)品質(zhì)量受到影響，而且在使用過程中也會產(chǎn)生各種問題，對使用單位造成一定的經(jīng)濟損失。因此，壓力容器的變形問題已經(jīng)受到了越來越多的重視。

1 備料誤差問題與預(yù)防措施

備料誤差是導(dǎo)致壓力容器制造過程中發(fā)生變形的一個常見因素，尤其是鋼材作為壓力容器的主要材料，在吊裝和運輸過程中很容易受到外部應(yīng)力的影響而發(fā)生彎曲變形，這對于壓力容器的精度必然會產(chǎn)生較大的影響。如果鋼材表面出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，就會對零部件的精度產(chǎn)生影響，增加壓力容器變形的誤差。因此，對于備料誤差而引起的變形問題，需要在下料之前就采取相應(yīng)的矯正措施，盡可能的降低鋼材本身存在的誤差對壓力容器成型精度產(chǎn)生的影響，也可以確保后續(xù)的制造工藝順利應(yīng)用。

2 火焰切割問題與預(yù)防措施

火焰切割引起的變形問題體現(xiàn)在兩個方面，一方面是筒節(jié)的切割問題。在短筒節(jié)的下料過程中，如果切割火焰的位置距離端口過近，就很容易產(chǎn)生變形問題，當(dāng)切割完成后，切割邊的位置會在溫度快速降低的情況下形成收縮現(xiàn)象，導(dǎo)致變形，無法與其他零部件進行順利的組裝。針對這一問題，應(yīng)當(dāng)在進行切割時采用對稱切割或者機械加工的方式，避免灼熱的火焰直接接觸到切割邊，能夠避免變形問題。另一方面是鋼板材料的切割問題。壓力容器制造過程中使用大量的鋼板胚料，由于受到熱脹冷縮原理的影響，很多鋼板胚料在利用火焰切割以后，表面就會形成凹凸不平的現(xiàn)象，而且會使胚料減少，發(fā)生收縮。針對該問題，需要在鋼板胚料切割時預(yù)留出適當(dāng)?shù)挠嗔?，可以在切割完成后使鋼板變得平整。同時，在切割時也可以采取機械切割的方法，減少切割工藝對鋼板胚料產(chǎn)生的損壞，可以預(yù)防變形問題的產(chǎn)生。

3 焊接變形問題及預(yù)防措施

焊接工藝是壓力容器制造過程中一項重要的技術(shù)手段，也是影響壓力容器品質(zhì)的關(guān)鍵因素。在焊接時，壓力容器使用的鋼材會產(chǎn)生很大的熱量，足以導(dǎo)致壓力容器的變形，不僅影響壓力容器的整體結(jié)構(gòu)，而且也會降低壓力容器的強度和抗腐蝕性，一旦投入使用，將會存在很大的安全隱患，因此對于焊接變形問題必須要進行有效的處理。

在壓力容器制造過程中，要根據(jù)壓力容器制造的要求，選擇合適的焊接工藝，對焊材進行必要的處理，并且確定焊接的技術(shù)參數(shù)、方法和環(huán)境要求，同時選擇合適的焊接順序，才能保證焊接工藝的有效實施。針對不通過類型的壓力容器也可以選擇用不同的焊接處理方法，如以圓球形壓力容器為代表的大型壓力容器進行焊接時，需要把焊接操作安排到主體組裝完畢之后，焊接順序采用對稱焊接來使得每一個部分均勻受力。然后需要結(jié)合焊接的經(jīng)驗，在壓力容器焊接操作中提出抑制變形的對策，爭取人為抵消焊接后的變形，提早對要發(fā)生變形的地方進行反方向處理。另外，為了預(yù)防壓力容器發(fā)生殼體收縮的現(xiàn)象，在焊接時需要根據(jù)不同的焊接要求做出收縮量控制，這樣可以滿足不同母材的收縮量要求，預(yù)防壓力容器產(chǎn)生變形問題。

4 內(nèi)應(yīng)力的變形問題及預(yù)防措施

壓力容器在組裝時會產(chǎn)生較大的強制力，而且壓力容器本身也存在一定的重力，加之起重機的吊裝力的影響，使得制造完成后的壓力容器內(nèi)部存在一定的內(nèi)應(yīng)力；同時壓力容器在制造過程中會經(jīng)過多重?zé)崽幚?，這也會增加容器的內(nèi)應(yīng)力。壓力容器的內(nèi)應(yīng)力隨著時間的延長和使用環(huán)境的變化會產(chǎn)生變化，當(dāng)其變量集中到一定程度時，就會使壓力容器產(chǎn)生裂紋或者變形，因此對于壓力容器內(nèi)應(yīng)力的有效控制十分重要。

對于內(nèi)應(yīng)力的消除，最有效的方法就是在壓力容器的制造過程中對其進行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，通過熱處理產(chǎn)生的作用對壓力容器內(nèi)部的應(yīng)力進行消耗和消除，以此來穩(wěn)定壓力容器結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度，同時也可以通過適當(dāng)?shù)牟僮鞣绞绞箟毫θ萜鲀?nèi)應(yīng)力變得均勻。實際的壓力容器制造過程中，經(jīng)常采用噴嘴式加熱方式對其進行熱處理，而為了預(yù)防熱處理的火焰造成壓力容器局部溫度過高的現(xiàn)象，需要在壓力容器內(nèi)部安裝擋火設(shè)備，這樣可以保證熱處理過程中火焰均勻，避免火焰造成壓力容器的變形。另外，在壓力容器制造的過程中，某些零部件的金屬外殼在長時間高溫條件下會產(chǎn)生變形，所以在利用熱處理方式消除壓力容器內(nèi)應(yīng)力時，也需要采用適當(dāng)?shù)募庸檀胧?，減少對壓力容器金屬零部件產(chǎn)生的影響。

5 成型誤差的變形問題及預(yù)防措施

壓力容器成型誤差的產(chǎn)生，與其制造過程中使用的零部件本身的誤差有一定的關(guān)系，如果其中某些零部件或者模具的尺寸沒有達到設(shè)計標準的要求，就會影響壓力容器整體結(jié)構(gòu)的規(guī)范性。造成壓力容器成型誤差的原因，與測量時產(chǎn)生的誤差和技術(shù)人員操作有著一定的關(guān)系，如果使用存在誤差的零部件，則會使壓力容器的變形問題升級為變質(zhì)，這對于壓力容器的使用性能和安全性都會產(chǎn)生較大的威脅。

對于壓力容器成型誤差而導(dǎo)致的變形問題，首先要對傳統(tǒng)的測量方式進行改進，加強測量操作的科學(xué)化，消除由于測量誤差而導(dǎo)致的零部件誤差；其次要規(guī)范技術(shù)人員的操作方法，嚴格遵守相關(guān)的操作流程，從零部件加工的初期到結(jié)束，都要嚴格按照操作的標準要求進行準確的操作，避免人為因素對操作過程產(chǎn)生的影響。在模具的設(shè)計方面，不僅要保證其符合壓力容器設(shè)計的要求，還應(yīng)當(dāng)考慮到外部因素對其產(chǎn)生的影響，避免外界環(huán)境導(dǎo)致零部件的結(jié)構(gòu)和尺寸發(fā)生變化，同時在使用模具之前需要對其進行嚴格的檢查，確保其符合要求之后才能使用。

6 結(jié)束語

總之，在壓力容器制造過程中的變形問題，是影響壓力容器制造質(zhì)量的重要因素，所以必須要給予足夠的重視。在實際的制造過程中，需要從備料誤差、火焰切割、焊接、內(nèi)應(yīng)力控制以及成型誤差控制等幾個方面采取有效的控制措施，預(yù)防制造過程中變形問題的出現(xiàn)，可以有效的提高壓力容器的制造質(zhì)量。

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