壓力容器制造過程中常見的變形問題及控制對(duì)策

李永欣

（江門市新會(huì)區(qū)同達(dá)化工機(jī)械制造有限公司，江門 529100））

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壓力容器制造過程中常見的變形問題及控制對(duì)策

李永欣

（江門市新會(huì)區(qū)同達(dá)化工機(jī)械制造有限公司，江門 529100））

摘 要：壓力容器由于其具有抗高溫、高壓、耐腐蝕等特性，因此常用于石油、化工等具有特殊工況的環(huán)境中。但在工程使用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)設(shè)備的變形問題，影響工業(yè)工作質(zhì)量。本文從壓力容器的制作過程開始，介紹理論中可以防止壓力容器的變形方案，同時(shí)提出壓力容器出現(xiàn)變形問題的相應(yīng)控制對(duì)策。

關(guān)鍵詞：變形 壓力容器 控制

1 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的日益更新，很多制造業(yè)的產(chǎn)品較以往顯得更加精進(jìn)，但是仍然存在一部分設(shè)備因?yàn)槿斯ふ`差或者制造技術(shù)上的缺陷，導(dǎo)致所產(chǎn)出的產(chǎn)品設(shè)備不符合實(shí)際生產(chǎn)要求，較設(shè)計(jì)圖紙也存在一定的差距。大部分的壓力容器在制造過程中出現(xiàn)的變形誤差，在理論范圍內(nèi)是被允許的，但是仍然有一部分壓力容器出現(xiàn)的變形嚴(yán)重影響設(shè)備的正常使用。因此，必須在設(shè)備制造過程中采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，以保證壓力容器的品質(zhì)和安全性，利用嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范、嚴(yán)格的制造流程來提高壓力變?nèi)萜鞯馁|(zhì)量和生產(chǎn)效率。

2 壓力容器制造過程中常見的變形問題及控制對(duì)策

2.1 制作材料引起的變形問題及控制對(duì)策

鋼材是制造鋼制壓力容器的最主要材料。雖然它本身具有硬度大、耐高溫、不易變形等特點(diǎn)，但是在運(yùn)輸和吊運(yùn)過程中容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、彎曲變形等損害，這樣在鋼材切割過程中就會(huì)影響壓力容器零件的精密度。特別是用凹凸不平的鋼材制作卷筒時(shí)，會(huì)導(dǎo)致卷筒的筒節(jié)直徑與設(shè)計(jì)嚴(yán)重不符，引起零件與主體不相符的問題。不但影響壓力容器的整體質(zhì)量，而且還在一定程度上造成了原料的浪費(fèi)。解決這類問題主要的方法是在鋼材制作成零部件前，對(duì)鋼材進(jìn)行變形矯正，使鋼材的形狀不影響零部件的精確度，以此來保證壓力容器的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，從而保證其在生產(chǎn)過程中使用的安全性。

2.2 火焰切割過程中引起的變形問題及相應(yīng)措施

2.2.1 筒節(jié)變形

用鋼材制作直徑較大的殼體短筒節(jié)是一種精加工，但是在對(duì)鋼材切割時(shí)采用的是火焰切割技術(shù)。等到切口冷卻至室溫后，因熱脹冷縮的原因?qū)е虑锌谟谢∵呑冃螁栴}出現(xiàn)，這樣把筒節(jié)制作成輥圓時(shí)，由于切口的變形而不能進(jìn)行準(zhǔn)確的焊接或組對(duì)，從而引起壓力容器整體的質(zhì)量問題。對(duì)于此類問題，可以將鋼材進(jìn)行對(duì)稱切割，或者利用機(jī)械加工等方法來避免由火焰切割帶來的變形問題，以有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.2.2 鋼板坯料變形

壓力容器內(nèi)的密封圈、大型法蘭都是用鋼板坯料制作而成的。制作過程中，一般選用火焰切割，因此難以避免因熱脹冷縮引起鋼板表面不平整等問題。除此以外，火焰切割還會(huì)導(dǎo)致鋼板坯料在加工過程中數(shù)量有所減少，嚴(yán)重影響加工效率。為避免上述問題的發(fā)生，一般在鋼板坯料切割后及時(shí)進(jìn)行鋼板形狀矯正。在矯正過程中，可采用增大加工余量的措施保證鋼板坯料的平整度。在對(duì)鋼板坯料封頭的切割中，由于火焰切割的溫度會(huì)使原本已經(jīng)成型的封頭再一次變形，封頭口部因收縮而變小。所以，在對(duì)封頭切割時(shí)應(yīng)選用機(jī)械切割的方法避免由火焰切割帶來的問題，或者可以采用將封頭口部的直徑放大等有效措施來避免鋼材坯料的變形。

2.3 壓力容器焊接引起的變形問題及相應(yīng)措施

壓力容器的焊接工藝是決定壓力容器安全性能和質(zhì)量品質(zhì)的主要因素之一。由于鋼材在焊接過程中本身會(huì)直接受電焊時(shí)產(chǎn)生的高溫影響而產(chǎn)生變形，且在這個(gè)過程中，鋼材自身的耐腐蝕性、耐壓性會(huì)被破壞，同時(shí)它承受壓力的情況也會(huì)隨之改變，最后導(dǎo)致由鋼材制作出的零件或者壓力容器的整體發(fā)生形變，進(jìn)而影響壓力容器的整體質(zhì)量。所以，在進(jìn)行焊接工藝過程時(shí)，必須按照焊接工藝的技術(shù)要求、規(guī)范方法和環(huán)境要求，按照焊接順序?qū)α悴考M(jìn)行焊接，力求鋼材在焊接過程中的變形降到最低。

在圓球形的壓力容器焊接過程中，為了使焊接的每個(gè)部分都能均勻受力，一般采用的是主體焊接方法。也就是說，所有的零部件全部組裝完成，將其看作是一個(gè)主體來進(jìn)行焊接。在焊接過程中，同樣需要注意焊接的順序。但是，為了避免壓力容器發(fā)生變形，在焊接過程中需要提前采取防變形對(duì)策，對(duì)已經(jīng)發(fā)生變形的地方需要進(jìn)行人工變形反方向處理，以此來達(dá)到降低變形程度的目的。在壓力容器整體焊接過程中仍然會(huì)出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，因此在焊接前應(yīng)根據(jù)不同母體的情況預(yù)留出可以收縮的空間，以此來避免殼體收縮而引起的壓力容器變形。

2.4 內(nèi)應(yīng)力引起的壓力容器變形及相應(yīng)措施

在生產(chǎn)過程中，由于壓力容器是由零部件組裝而成的，因此無法避免組裝過程中強(qiáng)制力的影響。同時(shí)，壓力容器自身的重量，運(yùn)輸過程中吊裝的影響等都會(huì)引起壓力容器的內(nèi)應(yīng)力。除此以外，在壓力容器的加工過程中，其受到焊接、火焰切割等的熱處理，也會(huì)導(dǎo)致壓力容器產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。長(zhǎng)時(shí)間下的內(nèi)應(yīng)力會(huì)影響壓力容器的質(zhì)量，使之在使用過程中容易產(chǎn)生裂紋變形，因而影響生產(chǎn)安全和生產(chǎn)質(zhì)量。因此，使用適當(dāng)?shù)氖侄蜗齼?nèi)應(yīng)力引起的壓力容器變形問題非常關(guān)鍵。

消除壓力容器的內(nèi)應(yīng)力的原理是熱處理消除內(nèi)應(yīng)力的方法，其基本步驟是調(diào)節(jié)熱處理爐內(nèi)的熱處理溫度。這個(gè)溫度的高低是以設(shè)計(jì)上的要求來設(shè)定的，然后將壓力容器放入高溫爐內(nèi)進(jìn)行熱處理。采用這樣的方法可以利用壓力容器內(nèi)的熱應(yīng)力來消耗內(nèi)應(yīng)力。但是，在對(duì)容器進(jìn)行熱處理的時(shí)候，需要注意容器的均勻受熱問題。采用經(jīng)過擋火裝置處理后的噴嘴式火焰加熱容器，能很好地將壓力容器的內(nèi)應(yīng)力消除。但是，經(jīng)過高溫處理后的壓力容器又會(huì)引起容器外殼金屬的穩(wěn)定性。因此，為了保證在熱處理過程中容器金屬外殼不會(huì)發(fā)生形變，通常需要使用支架等來加固容器。對(duì)于外殼較薄、直徑大的壓力容器應(yīng)從內(nèi)部加強(qiáng)固定，防止其變形。

2.5 誤差引起的變形及措施

在壓力容器的制造過程中，有很多因素會(huì)造成容器不符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。壓力容器制造過程中有可能因?yàn)榱悴考哪Ｐ偷谰卟环弦?guī)范，引起零部件也不符合標(biāo)準(zhǔn)。在人工測(cè)量的過程中，因沒有按照規(guī)范要求操作，人為產(chǎn)生的測(cè)量誤差也會(huì)引起零部件的誤差。壓力容器是由零部件組裝而成的，若生產(chǎn)過程中零部件含有較大誤差，那么將直接影響壓力容器整個(gè)設(shè)備的質(zhì)量。具有質(zhì)量問題的壓力容器，在運(yùn)行過程中容易產(chǎn)生變形而影響整個(gè)工程的效率和進(jìn)度。

想要減小零件加工過程中的誤差，需要從兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。首先，就是人為測(cè)量誤差。在人工測(cè)量過程中，測(cè)量人員應(yīng)該按照規(guī)范的測(cè)量程序和測(cè)量規(guī)范進(jìn)行測(cè)量，提高測(cè)量人員的內(nèi)部思想意識(shí)，使其認(rèn)識(shí)到測(cè)量的規(guī)范性和準(zhǔn)確性對(duì)壓力容器制造的重要性，以保證在長(zhǎng)期的測(cè)量工作中能保質(zhì)保量地完成零部件的測(cè)量工作。其次，在零部件的加工模型上，應(yīng)該按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尺寸來制模，并且在使用該模具前應(yīng)嚴(yán)格檢查模具是否符合制作標(biāo)準(zhǔn)，以保證零件制作過程中不會(huì)出現(xiàn)誤差。

3 結(jié)束語

壓力容器耐高溫、高壓的獨(dú)特性質(zhì)，決定了它在石油、化工工業(yè)上面的使用。它使用的環(huán)境一般都比較復(fù)雜，因此壓力容器的質(zhì)量和安全性是保證工程作業(yè)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。通過上述對(duì)壓力容器在制造過程中常見的一些引起壓力容器變形的程序做出簡(jiǎn)要分析，根據(jù)其制作過程和實(shí)際情況提出相應(yīng)解決問題的措施，使壓力容器在制作過程中能保質(zhì)保量完成。在完善壓力容器制作過程的同時(shí)，需要注意其他可能引起其變形的因素，并且能在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中找到解決這類問題的關(guān)鍵，從而進(jìn)一步完善壓力容器的制造過程，以制作出更精確、更標(biāo)準(zhǔn)的壓力容器。

參考文獻(xiàn)

［1］劉亞明.壓力容器制造過程中變形問題的控制對(duì)策探究［J］.科技創(chuàng)業(yè)家，2013，（13）：217.

［2］陳雪琴.壓力容器制造過程中變形問題的控制對(duì)策分析［J］.科技展望，2015，（3）：159.

The Common Deformation Problems and Control Measures in the Manufacturing Process of Pressure Vessels

LI Yongxin
（Jiangmen City Xinhui District Tongda Chemical Machinery Manufacturing Co. Ltd， Jiangmen 529100）

Abstract:Pressure vessel is a kind of s pecial equipment. Because of its high tem perature resistance， high pres sure，corrosion resistance and other characteris tics， it is commonly used in petroleum， chemical and other special conditions of the environment. But in engineering use， the deformation of equipment often occurs， which affects the quality of industrial work. In this paper， from the beginning of the production process of the pressure vessel， the theory of the deformation of the pressure vessel can be prevented， and puts forward the corresponding control measures for the deformation of the pressure vessel.

Key words:deformation， pressure vessel， control