淺談設(shè)備制造的特征

關(guān)佳瑩 李賀

摘 要：壓力容器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及國防等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而且制造實踐中對壓力容器的安全性要求較高，滿足各項標準和規(guī)范外，還應(yīng)該相應(yīng)的管理措施來控制整個制造過程以達到安全性的要求。針對其制造過程容易出現(xiàn)的問題，提出了具有一定指導意義的應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：壓力容器；制造特征；問題；對策

1壓力容器的制造特征

1.1壓力容器的結(jié)構(gòu)多樣、種類繁雜壓力容器的使用范圍遍布工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防的各個領(lǐng)域，其使用領(lǐng)域或行業(yè)的不同決定了壓力容器的功用、類別的多變性，即使在同一領(lǐng)域使用的壓力容器也因工作環(huán)境和功能需求的差異，使得壓力容器的設(shè)計制造必須與現(xiàn)場實際情況為依據(jù)來實施，這就必然導致了其結(jié)構(gòu)、參數(shù)、品種的多樣性。比如以換熱壓力容器為例，雖然都是用來完成熱量交換的壓力容器，但因其內(nèi)部介質(zhì)、功用的不同分為管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器等等。

1.2安全性要求高。

壓力容器的使用環(huán)境一般都比較惡劣，大多數(shù)都處在高溫度、高壓力、強腐蝕的環(huán)境中，容器內(nèi)盛裝的介質(zhì)基本都是易腐蝕、易燃、易爆等物質(zhì)，所以在壓力容器的設(shè)計和制造中首先要保證其使用安全，同時各項參數(shù)都必須嚴格遵照強制性的技術(shù)規(guī)范和標準。

1.3壓力容器的設(shè)計具有很強的專業(yè)性

壓力容器在什么行業(yè)使用就應(yīng)該具有滿足該行業(yè)特殊條件和需求的特征，因此壓力容器的設(shè)計人員除具備一般機械設(shè)計的相關(guān)知識外，還應(yīng)該在壓力容器使用的行業(yè)知識方面具備一定的專業(yè)能力，比如為化工行業(yè)設(shè)計的壓力容器就要具備化工設(shè)備的整體要求，并且要掌握該行業(yè)的相關(guān)安全規(guī)范和標準，以確保所設(shè)計壓力容器的安全性。

2壓力容器制造過程中的問題

2.1材料代用問題

壓力容器的材料代用問題主要有兩個方面，一是以優(yōu)代劣，即指在壓力容器的材料選擇中簡單的用級別較高、性能較好的材料來代替級別較低、性能較差的材料，但要明確的一點是一般狀態(tài)下一種材料的性能優(yōu)良并不代表所有情況下都能表現(xiàn)出優(yōu)良的性能所以，在壓力容器材料選用上簡單的以優(yōu)代劣對壓力容器的安全性能是無益的；二是以厚代薄。以厚代薄是在壓力容器的選材上簡單的用同鋼號而規(guī)格較厚的材料代替較薄的材料，這種現(xiàn)象實際操作中更為常見。且危害性更大，因為以厚代薄后在殼體受力的情況下其所受的平面應(yīng)力狀態(tài)會轉(zhuǎn)變成平面應(yīng)變狀態(tài)，對容器的受力狀況有百害而無一利。

2.2壓力容器制造過程中的變形問題

壓力容器制造過程中的變形形成原因大致有三個方面，一是下料尺寸誤差引起的變形，即在制造過程中某一構(gòu)件的下料不準導致該部件不合設(shè)計標準要求，使用后會影響壓力容器的整體性能二是模具形狀尺寸不合標準或操作不合規(guī)范，也會引起壓力容器的變形；三是壓力容器組裝過程中，存在過大的不直度誤差或者錯口，而導致壓力容器不同程度的變形。壓力容器產(chǎn)生變形會使其嚴密性和可靠性降低，投入運行后會影響到其安全性。

2.3壓力容器的焊接缺陷問題

焊接作業(yè)是壓力容器的制造過程中必須經(jīng)歷而且至關(guān)重要的一個工藝環(huán)節(jié)，壓力容器焊接質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響其使用功能的實現(xiàn)及安全性的要求，但是進行壓力容器焊接施工的技術(shù)人員都知道，任何壓力容器的焊接作業(yè)不可能完美無缺，不存在缺陷是相對的，存在缺陷是絕對的，而焊接缺陷的表現(xiàn)形式又有多樣化和差異性的特點，本文在此簡要的敘述集中重要的影響焊接質(zhì)量的缺陷。

2.3.1表面幾何缺陷

壓力容器焊接作業(yè)中最容易出現(xiàn)的宏觀化的幾何缺陷主要有兩種，一是錯邊和角變形。即兩個工件在厚度方向上產(chǎn)生一定的錯位或角變形，錯邊和角變形會形成幾何應(yīng)力集中，甚至會危及到壓力容器的使用安全；二是焊縫咬邊。是指沿著焊趾在母材部形成溝槽或凹陷，主要成因是由于電流過大、運條太快、電弧拉的太長，咬邊會使母材接頭的工作面積減小，從而在缺陷處形成應(yīng)力集中給容器造成安全隱患。

2.3.2焊縫內(nèi)的缺陷

壓力容器焊接作業(yè)時在焊縫內(nèi)部容易產(chǎn)生的缺陷主要有四種，一是夾渣。即焊后的熔渣殘留在焊縫中的情況；二是氣孔，是指焊接過程中熔池里的氣體未在金屬凝固前及時逸出，而殘留在焊縫中形成的空穴，氣孔是造成冷裂紋的重要因素。三是未焊透及未熔合，未焊透是指焊接時接頭根部未完全熔透而留下的部分，未熔合是一種常見的缺陷。四是焊接裂紋，焊接裂紋是一種非常嚴重的焊接缺陷，壓力容器使用過程中的大多數(shù)破壞都是源于裂紋。

不管是那種焊接缺陷的產(chǎn)生，都會一定程度上影響壓力容器的整體性能及質(zhì)量，在實施作業(yè)時應(yīng)盡量避免，但現(xiàn)實情況是不可能完全避免所有的缺陷發(fā)生，這也是制約壓力容器制造質(zhì)量目標實現(xiàn)的一個很重要的因素和問題。

3應(yīng)對措施

3.1材料選擇措施

在壓力容器材料的選用上必須遵照國家及行業(yè)相關(guān)標準，如果現(xiàn)場操作時由于各種原因確需材料代用時，應(yīng)該出具書面報告提出申請，由圖紙設(shè)計師和現(xiàn)場技術(shù)人員重新計算和調(diào)整后，做出書面同意后才能實施對于以厚代薄問題也必須像材料代用一樣事先獲得設(shè)計人員的同意并出具設(shè)計變更證明材料，并且對變更部分做好變更記錄。而設(shè)計人員接到以厚代薄的變更申請書時，應(yīng)該對以厚代薄對壓力容器可能造成的影響做綜合考慮和對相應(yīng)結(jié)構(gòu)作必要的調(diào)整，從而最大限度的削弱因以厚代薄產(chǎn)生的不利影響。

3.2防范變形措施

對壓力容器加工過程中的變形問題應(yīng)該從三個方面入手進行防范，一是要提高下料人員的技術(shù)水平，同時還要建立嚴格的下料尺寸核對機制；二是在容器成型時，應(yīng)該嚴格按照工藝技術(shù)標準操作，嚴格控制檢查樣板的形狀，在模具的設(shè)計和制作上應(yīng)該在考慮加工件的理論形狀尺寸的同時充分考慮壓力容器加工成型中和成型后的變化情況，對于冷成型模具要充分考慮成型件的回彈性，熱成型模具要考慮成型件冷卻后的收縮性。三是在壓力容器殼體組裝時，要對其用定位卡具進行定位，直徑大、厚度薄的殼體，筒節(jié)應(yīng)該增加支撐，以限制殼體對接邊的錯口；臥式殼體組裝應(yīng)在托輥上進行，且用經(jīng)緯儀來測量其不直度。

4結(jié)束語

壓力容器制造過程中有諸多問題需要我們注意，筆者在這里只是列舉了比較重要的幾點，比如還有設(shè)計、檢測、安裝、驗收等環(huán)節(jié)，壓力容器作為一種高安全性要求的裝置，任何一個環(huán)節(jié)都不容大意。因此，在壓力容器制造時不僅要明確其質(zhì)量目標，還應(yīng)該采取必要的質(zhì)量管理措施，優(yōu)化設(shè)計、規(guī)范操作、嚴控質(zhì)量、注重檢驗驗收，只有把這些工作做到位了，才能確保壓力容器各個方面的性能達到要求；才能保證其運行過程中安全穩(wěn)定；才能使壓力容器的制造工藝和技術(shù)不斷提升。

參考文獻

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