壓力容器的制造工藝與質(zhì)量控制措施探討

顏林衛(wèi)

摘 要：壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中一種常見的承壓設(shè)備，這些被設(shè)備廣泛使用在高壓、高溫和低溫等環(huán)境中，而且壓力容器內(nèi)的介質(zhì)通常都具有易燃、易爆、有毒等特殊性質(zhì)，所以壓力容器的質(zhì)量至關(guān)重要。一旦發(fā)生事故，將給人民的生命財產(chǎn)安全帶來巨大威脅。當(dāng)前，壓力容器在制造過程中還存在一些問題，所以如何認(rèn)識并解決這些問題對壓力容器的質(zhì)量控制至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：壓力容器；制造工藝；質(zhì)量控制

引言

隨著人們逐漸重視壓力容器的制造質(zhì)量，目前壓力容器在制造方面的標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)流程都已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是，部分制造商由于受到自身工藝的限制和質(zhì)量管理工作較差的影響，導(dǎo)致壓力容器制造在焊縫錯邊、容器制造變形和焊后熱處理等工藝上還存在不足，這些不足需要引起我們的高度重視，并制定相應(yīng)的措施來解決。

1 當(dāng)前壓力容器制造工藝存在的問題

1.1 焊縫錯邊產(chǎn)生

通常，在壓力容器的筒節(jié)與筒節(jié)、筒體與封頭之間的連接處容易產(chǎn)生焊縫錯邊的情況。產(chǎn)生焊縫錯邊的原因有很多，主要分為三個方面：一是對接處兩者的直徑存在偏差，導(dǎo)致整個對接處存在尺寸偏差；二是筒節(jié)在成形過程中預(yù)彎不夠，導(dǎo)致筒節(jié)截面不圓形成局部焊縫錯邊；三是組裝時由于組裝人員專業(yè)技術(shù)水平較差、組裝工具比較簡陋導(dǎo)致焊縫錯邊的出現(xiàn)。

焊縫錯邊過大會增大連接處的應(yīng)力狀況，所以如果焊縫錯邊超過標(biāo)準(zhǔn)值后，筒節(jié)的應(yīng)變將會超過屈服應(yīng)變，當(dāng)容器開始卸壓時，拉應(yīng)力下降，此時還存在殘余應(yīng)力，導(dǎo)致連接處產(chǎn)生壓縮屈服變形。在這樣不斷加壓和卸載的過程中，不斷的拉伸和壓縮，會導(dǎo)致容器受到破壞。

1.2 容器制造變形

壓力容器涉及很多部件，任何部件出現(xiàn)變形問題，都會影響壓力容器的質(zhì)量，容器制造變形也是很多制造廠商特別容易出現(xiàn)的問題。導(dǎo)致變形的原因有很多，但是大致可以分為應(yīng)力導(dǎo)致變形和加工誤差變形這兩種。

焊接、熱處理或加工時操作不當(dāng)都可能會導(dǎo)致壓力容器應(yīng)力變形，出現(xiàn)這些變形后，通過一定的方式進(jìn)行處理，部分變形可以處理，但是還是有很多變形是無法處理的，壓力容器制造的變形是衡量工人制造工藝水準(zhǔn)的重要依據(jù)。關(guān)于應(yīng)力變形是如何產(chǎn)生的，可以列舉制造過程中的兩個常見情況：一是對于直徑大、高度小的筒節(jié)來說，下料時采用自動割刀會導(dǎo)致筒節(jié)邊緣產(chǎn)生收縮，經(jīng)過卷板機處理后其端口凹凸不平；二是容器上一般都會開孔，這種開孔也會導(dǎo)致加工失穩(wěn)引起變形。

加工誤差變形問題主要出現(xiàn)在加工過程中。在壓力容器的制造過程中，絕大多數(shù)工作都是下料、成型和組裝，需要進(jìn)行加工的地方不多，關(guān)鍵在于掌控下料的尺寸以及后續(xù)的組裝。但是現(xiàn)實情況下，很多工人在進(jìn)行操作時不符合規(guī)范要求，使用的模具也不夠精準(zhǔn)，對于卷板機等機械也存在操作不當(dāng)?shù)那闆r。

1.3 焊后熱處理質(zhì)量差

焊后熱處理的作用是可以解決以下五個問題：一是在焊接過程中使用的材料或多或少都存在不均勻性，由于構(gòu)件在化學(xué)成分上不均勻，所以焊接接頭處的偏析和機械性能會有所不同，這些性能可以影響焊接接頭的抗裂性；二是工藝存在局限性和不完善性，在試驗室焊接還屬于質(zhì)量合格的構(gòu)件，但在現(xiàn)場環(huán)境下會出現(xiàn)問題；三是避免焊接后出現(xiàn)接頭淬硬，淬硬會導(dǎo)致接頭質(zhì)量不穩(wěn)定，影響整體質(zhì)量；四是焊接過程中不可避免會出現(xiàn)應(yīng)力集中、過熱組織等缺陷；五是焊接管理上出現(xiàn)問題，由于管理上的失誤導(dǎo)致質(zhì)量問題。這五個方面的問題對焊接質(zhì)量影響都很大，焊后熱處理能夠較好地解決這些問題，但是實際情況下很多工廠在焊后熱處理方面的工作質(zhì)量較差。

2 如何做好壓力容器制造的質(zhì)量控制

2.1 做好焊接控制

做好焊接控制需要從多個方面來進(jìn)行，根據(jù)焊接工作的特點和流程來看，我們應(yīng)從焊接材料、焊接工藝、焊縫返修控制和現(xiàn)場監(jiān)督這四方面來進(jìn)行質(zhì)量控制。

焊接材料的選擇需要考慮到母材的特性，應(yīng)盡量選擇化學(xué)成分和力學(xué)性能相近的焊接材料。對于碳鋼或合金鋼來說，焊接材料的強度不得低于母材標(biāo)準(zhǔn)值的下限，但是如果強度過高，容器整體的塑形會變差；對于低溫容器，焊接材料在低溫韌性方面不得低于容器材料；對于形狀復(fù)雜、厚度較大的壓力容器，焊接過程中焊接應(yīng)力較大，容易產(chǎn)生裂紋，這種情況可以選用低氫焊條，增強焊接處的抗裂性。另外，焊接材料在購買時需要有相應(yīng)的出廠合格證，壓力容器制造廠也要相應(yīng)地做好抽檢工作。同時，對于焊接材料的保管應(yīng)做好分類存放，保證存放環(huán)境的濕度和溫度。

焊接工藝主要是選擇好合適的焊接方法，目前常用的焊接方法有氣焊、焊條電弧焊、埋弧自動焊和氣體保護(hù)焊這幾種。不同的方法具有不同的特點和適用范圍，焊接過程中應(yīng)合理選用。另外，焊接后應(yīng)該做好工藝評定工作，以此來衡量焊接質(zhì)量的好壞。

焊縫返修控制是指在焊縫質(zhì)量不合格的情況下，如何做好焊縫返修質(zhì)量控制工作。如果焊縫需要返修，必須編制相應(yīng)的返修計劃和工藝，盡量不要出現(xiàn)重復(fù)返修的情況。返修過程中需要對返修現(xiàn)場的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，做好資料備份。已進(jìn)行過熱處理的壓力容器在返修后需要再次進(jìn)行熱處理。

焊接現(xiàn)場監(jiān)督檢查主要做好五點：一是檢查焊接設(shè)備、電壓表、電流表是否能正常使用；二是焊接的坡口形式和尺寸是否與設(shè)計圖一致；三是對于需要預(yù)熱的焊縫是否有較好的預(yù)熱；四是焊接工藝參數(shù)是否滿足相關(guān)規(guī)程；五是對焊縫層間溫度進(jìn)行檢查。

2.2 做好外觀和幾何尺寸控制

外觀和幾何尺寸是影響壓力容器質(zhì)量的重要因素，如果處理得不好，會導(dǎo)致咬邊、根部未焊透等情況，從而引起應(yīng)力集中。此外，如果幾何尺寸不直也會影響整個壓力容器的制造工藝流程。關(guān)于如何做好外觀和幾何尺寸控制可以從兩個方面來進(jìn)行。

一是做好焊接接頭表面質(zhì)量控制，角焊縫的技術(shù)要求較高，也是經(jīng)常出問題的地方，所以對于角焊縫需要進(jìn)行抽查，檢查其焊縫高度是否符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。另外，焊接接頭屬于受力薄弱處，所以對焊接接頭需要進(jìn)行重點檢查，檢查是否存在根部未焊透、表面氣孔咬邊等質(zhì)量問題。

二是對母材表面和相應(yīng)尺寸進(jìn)行檢查，查看母材表面是否存在機械損傷，構(gòu)件在焊接時存在的尺寸偏差是否符合相應(yīng)規(guī)定。

2.3 做好焊后熱處理

焊后熱處理主要是為了改善焊接接頭的性能以及消除殘余應(yīng)力，目前我們在進(jìn)行焊后熱處理時主要針對焊接接頭和整體結(jié)構(gòu)這兩部分。我們在判別哪些地方需要進(jìn)行焊后熱處理時一定要查看相關(guān)的規(guī)范，避免需要進(jìn)行焊后熱處理的沒有進(jìn)行焊后熱處理。例如對于管箱的側(cè)開孔大于圓筒內(nèi)徑的三分之一時需要進(jìn)焊處理；另外對于熱處理要求不同的壓力容器，應(yīng)分別制作焊接試板，通過對焊接試板來對容器整體有一個質(zhì)量判斷。熱處理結(jié)束后，需要對焊接接頭進(jìn)行質(zhì)量檢測，判別其經(jīng)過熱處理后質(zhì)量是否滿足設(shè)計要求。

3 結(jié)束語

目前壓力容器已經(jīng)成為人們生產(chǎn)生活中常見的容器，由于使用環(huán)境以及介質(zhì)性質(zhì)的特殊性，所以壓力容器的質(zhì)量問題應(yīng)該引起我們的重視。對于當(dāng)前生產(chǎn)過程中存在的不足之處，首先應(yīng)清晰地認(rèn)識制造過程中存在的問題，然后根據(jù)自身的實際情況合理地采取相應(yīng)的措施將這些問題的影響降低到最小，最終提高壓力容器的質(zhì)量，保證壓力容器在使用過程中的安全。

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