試析壓力容器制造過程中變形問題的控制辦法

陳錦虹

（廣州日立冷機(jī)有限公司，廣東 廣州 510935）

壓力容器制造過程中的變形問題在實(shí)際生產(chǎn)中較為常見，這些變形問題如果不能得到合理的處理，將會(huì)影響壓力容器的使用質(zhì)量，影響容器制造企業(yè)的信譽(yù)。此外，超出誤差允許范圍的容器變形必將導(dǎo)致企業(yè)返工，浪費(fèi)不必要的物力和人力，從而導(dǎo)致企業(yè)的制造成本增加，產(chǎn)品競爭力下降。因此，壓力容器制造企業(yè)不僅要高度重視容器變形的問題，還要探索有效的辦法來預(yù)防制造過程中的容器變形。

1 壓力容器制造過程中的變形分類

容器制造企業(yè)在壓力容器制造過程中會(huì)遇到各種變形的問題，若綜合考慮，則可以分為兩大類。第一類是因應(yīng)力而導(dǎo)致的變形，其中就有火焰切割變形、加工失穩(wěn)變形和焊接變形以及熱處理變形等；第二類則是由于人為誤差造成的變形，其中就有如下料誤差變形、成型誤差變形、組裝誤差變形等。

2 壓力容器制造變形的原因及控制辦法

2.1 應(yīng)力變形及其控制

2.1.1 火焰切割變形。在當(dāng)前的壓力容器制造過程中，下料環(huán)節(jié)的切割普遍還是以火焰切割為主，火焰切割有其自身的優(yōu)點(diǎn)，如速度快，切割較為準(zhǔn)確等。但由于切割的原理是根據(jù)冷熱交替而達(dá)到目的的，材料難免會(huì)因受熱不均勻?qū)е虑懈钪挟a(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而產(chǎn)生變形?？刂妻k法：切割變形的控制，主要可從三個(gè)方面進(jìn)行控制。第一，是筒節(jié)的控制。在大直徑筒節(jié)的材料切割中，鋼材切割時(shí)溫度較高，切割結(jié)束后受到熱脹冷縮的原理的影響，材料易發(fā)生變形。在筒節(jié)切割中通過機(jī)械加工或者采用對稱切割的方法，能在一定程度上降低變形率。第二，是封頭的控制。經(jīng)過火焰切割后的成型封頭，切口周圍受到外部環(huán)境的影響易發(fā)生收縮變形。這時(shí)在設(shè)計(jì)成型模具時(shí)需要考慮使火焰切割帶來的收縮量包括在其中。第三，是機(jī)加工坯料的控制。在壓力容器制造過程中，機(jī)加工坯料一般是針對鋼板，鋼板在火焰切割后容易因收縮不均導(dǎo)致坯料表面不平。因此在坯料切割后要進(jìn)行平整處理，并可考慮適當(dāng)增大加工余量來使坯料變得更平整。

2.1.2 加工失穩(wěn)變形。加工失穩(wěn)變形是指在成型后的容器在進(jìn)行切割時(shí)而產(chǎn)生的變形?？刂妻k法：加工失穩(wěn)變形是在加工的過程中，由于開孔及附近的強(qiáng)度的穩(wěn)定性弱而導(dǎo)致變形，因此要盡量避免在單獨(dú)筒節(jié)或單獨(dú)封頭上直接開大孔。即使是要開大孔，之前要用緊貼的加強(qiáng)材料將其四周固定，直至切割結(jié)束方可取走。

2.1.3 焊接變形。在容器制造過程中的效率和成本很大程度上取決于焊接中變形問題的得當(dāng)處理，因此對焊接中出現(xiàn)的變形問題需要格外注意。控制辦法：焊接容器中容器的形體、焊接的部位直接關(guān)乎變形與否。對于多焊道的大型壓力容器，應(yīng)先組裝成整體再進(jìn)行焊接；對于焊接的大型部件，應(yīng)在焊接處用固定的卡具將其固定以免變形；對于較長的焊接容器，應(yīng)在焊接前對每節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)測量，以有效彌補(bǔ)焊接后殼體縮短的現(xiàn)象的發(fā)生；對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓力容器，應(yīng)要根據(jù)實(shí)際情況采取合理的焊接組裝順序，預(yù)防焊接過程中出現(xiàn)超出誤差允許范圍的變形。

2.1.4 熱處理變形。在壓力容器制造過程的切割、焊接等環(huán)節(jié)都對容器材料進(jìn)行了熱加工，這難免會(huì)在材料內(nèi)部產(chǎn)生很大的應(yīng)力。為了防止裂紋的產(chǎn)生，必要時(shí)需對容器進(jìn)行熱處理來消除應(yīng)力，但熱處理如果操作不當(dāng)就會(huì)造成容器變形。控制辦法：在熱處理中，需要注意以下幾個(gè)方面的問題。第一，熱處理爐必須符合規(guī)范要求，且爐內(nèi)的溫度要均勻合適，壓力容器要避免直接與爐內(nèi)的火焰近距離接觸。第二，對于長度較大的壓力容器，要根據(jù)實(shí)際長度加適量的臨時(shí)支架。第三，對于分段預(yù)制的容器，分段端口處應(yīng)加強(qiáng)支撐。

2.2 加工誤差變形及其控制

2.2.1 下料誤差變形。在下料中的變形，主要是下料尺寸不準(zhǔn)，使得成型后的壓力容器尺寸超出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定?？刂妻k法：下料尺寸的不準(zhǔn)，主要是由于計(jì)算或放大樣有誤。因此一方面要不斷提高下料人員的技術(shù)水平，對其進(jìn)行專項(xiàng)的培訓(xùn)，規(guī)范他們的操作程序；另一方面，要安排專門人員對下料尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)的檢驗(yàn)，必要時(shí)可采用計(jì)算機(jī)檢測技術(shù)進(jìn)行測量以減少人為的誤差。

2.2.2 成型誤差變形。壓力容器的各個(gè)部件在成型后由于摩擦或其他的不規(guī)范操作容易導(dǎo)致變形，主要原因是熱成型模具發(fā)生脫?，F(xiàn)象?？刂妻k法：應(yīng)對這種脫?，F(xiàn)象，首先要強(qiáng)調(diào)操作人員在操作中要嚴(yán)格按照工藝程序及設(shè)計(jì)圖紙要求對加工件進(jìn)行加工處理；其次，在模具的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮制造過程中可能會(huì)出現(xiàn)的各種導(dǎo)致容器變形的誘因，并對這些誘因提供預(yù)防空間進(jìn)行妥善處理，如考慮壓力容器在制造過程中的磨損、熱脹冷縮等問題。

2.2.3 組裝誤差變形。組裝是壓力容器制造中的最后一道工序，它可以說是起著一錘定音的作用。對于在最后一道組裝工序產(chǎn)生的超出誤差允許范圍的容器變形，因其并非不可避免的，故往往會(huì)讓人感到惋惜?？刂妻k法：組裝誤差導(dǎo)致變形的主要原因在于組裝人員本身。因此對于壓力容器制造企業(yè)，首先要持續(xù)強(qiáng)調(diào)組裝人員務(wù)必重視容器的組裝嚴(yán)謹(jǐn)度，同時(shí)可結(jié)合獎(jiǎng)懲措施進(jìn)行改善；其次，企業(yè)要聘請有實(shí)力有資質(zhì)的組裝人員，不僅要求懂組裝、能組裝，而且要組裝得好，使組裝能符合壓力容器制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收的要求。

結(jié)語

經(jīng)上述分析，可以了解到在壓力容器制造過程中可能會(huì)導(dǎo)致容器變形的因素有很多。壓力容器制造企業(yè)應(yīng)要善于不斷總結(jié)制造經(jīng)驗(yàn)，制定有效的容器變形控制辦法，嚴(yán)格防范容器制造過程中可能發(fā)生的關(guān)鍵性變形，確保壓力容器制造過程的每個(gè)環(huán)節(jié)都在可控制情況下進(jìn)行，從而制造出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、讓用戶滿意的壓力容器產(chǎn)品。

[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（04）.

[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（05）.