壓力容器制造過程中變形的控制對策分析

楊波

（大慶石化公司機(jī)械廠，黑龍江大慶163714）

壓力容器制造過程中變形的控制對策分析

楊波

（大慶石化公司機(jī)械廠，黑龍江大慶163714）

壓力容器大部分是特殊環(huán)境下使用的設(shè)備,常在高溫、高壓、易腐蝕的環(huán)境中使用。文中通過對原材料、切割、焊接等方面分析，采取了壓力容器相應(yīng)的變形問題的控制對策，驗(yàn)證了控制對策的實(shí)用性，以提高產(chǎn)品的制造質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

壓力容器；變形問題；控制對策

壓力容器制造過程中出現(xiàn)變形問題，如果誤差較小并不影響使用，但有不少壓力容器會因?yàn)樽冃蔚挠绊憣?dǎo)致設(shè)備不能夠正常使用，甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此，壓力容器的制作要精細(xì)化，嚴(yán)格按照制造流程制作，嚴(yán)格遵守技術(shù)要求，提高壓力容器的質(zhì)量。

1 壓力容器變形問題分析

1.1 原材料問題

鋼材的制作直徑因?yàn)檩^大，所以多數(shù)情況下切割鋼材要使用熱切割技術(shù)，因此，由于熱脹冷縮，切口的弧邊在冷卻過程中有可能產(chǎn)生變形。原材料鋼材由于出現(xiàn)變形的問題，就會導(dǎo)致焊接組對時不能夠準(zhǔn)確地將筒節(jié)制成輥圓。此外，一些制造部門常用相對較厚的材料代替薄一點(diǎn)材料，會導(dǎo)致容器焊接處產(chǎn)生受力和結(jié)構(gòu)變化，從而致使壓力容器產(chǎn)生變形的情況。

1.2 切割過程中的問題

壓力容器的密封圈、大型法蘭的構(gòu)成是鋼板坯料，一般情況下，在鋼板坯料切割后，由于受熱不均，會導(dǎo)致鋼板表面凹凸不平、且切削加工量不足，而且在熱切割作業(yè)過程中，還會使鋼板坯料數(shù)量下降，如果沒用進(jìn)行適當(dāng)?shù)卦黾忧懈盍?，會?dǎo)致壓力容器質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。另外，在生產(chǎn)時，鋼材金屬等材質(zhì)會融進(jìn)氫原子，氫原子會造成機(jī)械性能的下降，導(dǎo)致容器壁嚴(yán)重腐蝕，這種危害往往在容器制造成型之后逐漸出現(xiàn)，致使壓力容器出現(xiàn)裂縫、變形的情況［1］。

1.3 材料焊接應(yīng)力問題

焊接工藝在很大程度上是決定壓力容器的質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在焊接過程當(dāng)中，由于焊接溫度高，易產(chǎn)生熱脹冷縮，如不及時處理，當(dāng)焊接溫度場消失后，會產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力，容易造成焊接出現(xiàn)裂紋和變形。焊接應(yīng)力和變形會嚴(yán)重影響壓力容器的質(zhì)量和功能。因此，在制造壓力容器必須要重視焊接技術(shù)的提高。

2 壓力容器變形的控制對策

2.1 原材料誤差控制對策

選用的原材料必須經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)，所有材料必須經(jīng)過測試才能夠投入使用，要避免劣質(zhì)材料流入生產(chǎn)線，同時要注意檢測材料在各種環(huán)境下的變化，選擇高性能的材料，使其適應(yīng)于壓力容器的制造。

（1）材料必須具有足夠的強(qiáng)度，塑性，韌性和穩(wěn)定性。

（2）具有良好熱加工性和焊接性能，有腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備必須有良好的耐蝕性和抗氫性。

（3）在高溫狀態(tài)使用的設(shè)備要有良好的熱穩(wěn)定性。在低溫狀態(tài)下使用的設(shè)備要考慮有良好的韌性。

2.2 壓力容器金屬焊接控制對策

（1）選擇正確的焊接方法，焊接變形程度與受熱狀況相關(guān)。受熱面積大，受熱不集中都會導(dǎo)致焊件的變形。在條件允許的情況下采用氣體保護(hù)焊，如CO2氣體保護(hù)焊。但是要注意當(dāng)進(jìn)行氣體保護(hù)焊時，風(fēng)速大于2 m/s，不可以進(jìn)行相關(guān)工作。

（2）焊接環(huán)境要額外注意，焊接材料的的儲存?zhèn)}庫應(yīng)保持干燥，相對濕度不得大于60%。在手工焊時，要注意風(fēng)速，當(dāng)風(fēng)速大于10 m/s時，不可以實(shí)施手工焊接工作。在相對濕度大于90%時，也應(yīng)該禁止工作［2］。

（3）要控制焊接電流電壓，焊接的電流電壓越大，焊件的受熱程度也會越高，變形的情況就會更嚴(yán)重。因此必須控制好焊接的電流和電壓，而且針對不同的焊接工作，要采用相對小規(guī)模的焊接。

2.3 壓力容器內(nèi)應(yīng)力控制對策

（1）可以利用熱處理來消除容器內(nèi)應(yīng)力來避免壓力容器變形。在熱處理的過程中，熱處理能夠消除冷作硬化，便于切削加工。具體方法可以將正火的部件進(jìn)行加熱，并且按照每mm厚度1.5～2.5 min保溫時間出爐，進(jìn)行空冷和風(fēng)冷等。

（2）針對奧氏體不銹鋼可以進(jìn)行固溶處理的方法，將部件進(jìn)行加熱，使其達(dá)到1 000～1 150℃，將碳化物溶進(jìn)奧氏體中，完成后要馬上將部件進(jìn)行冷卻，冷卻要先進(jìn)行2～3 min的保溫，再進(jìn)行快速冷卻，而后要進(jìn)行水冷和空冷［3］。

（3）焊接后進(jìn)行熱處理，要達(dá)到消除應(yīng)力的目的，必須在焊接工作之后進(jìn)行熱處理，以保證壓力容器不會產(chǎn)生變形，所以需要消除焊接和冷作硬化的應(yīng)力作用，防止產(chǎn)生焊接裂紋，解決方式可用先采用爐內(nèi)整體消除應(yīng)力方法，或者分段處理方法，即將其一端放置于爐內(nèi)采取保溫手段防止溫度梯度的變化產(chǎn)生應(yīng)力的影響。

（4）完善焊后熱處理工藝，要在爐溫在400℃以下才可以進(jìn)行裝爐，保證其升溫速率、保溫時間按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行［4］。

3 控制壓力容器變形實(shí)例分析

解決在焊接時產(chǎn)生應(yīng)力與變形，可以采用變形法。提前估算焊接變形方向和大小，在焊接時對焊件做相對變形處理以抵消焊接變形，見圖1。

圖1 平板對接焊時反變形法

（a）是沒有經(jīng)過變形處理的，焊后產(chǎn)生了變形，與（a）不同的是（b），提前做變形處理，焊后也會變形，因?yàn)椴扇》醋冃?，相對方向變形后就達(dá)到了解決變形的目的［5］。

4 結(jié)束語

壓力容器在生產(chǎn)制造過程中，嚴(yán)格控制操作過程中的各個環(huán)節(jié)，規(guī)范相關(guān)操作流程。使產(chǎn)品真正符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，保證各個生產(chǎn)工藝都能夠按照相關(guān)要求與規(guī)定落到實(shí)處，采取有效措施及時控制變形問題，從而制造出標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量的壓力容器。

［1］張金龍.研究怎樣控制壓力容器制造過程中的變形問題［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2017（2）：28-29.

［2］艾孜木江，艾合買提.壓力容器制造過程中變形問題的控制對策分析［J］.中國科技投資，2016（2）：207.

［3］張友華.壓力容器制造過程中變形問題的控制對策探究［J］.環(huán)球市場，2016（31）：178-178.

［4］李永欣.壓力容器制造過程中常見的變形問題及控制對策［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（5）：122-123.

［5］田錫唐.焊接結(jié)構(gòu)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982：72-82.

Control countermeasure analysis of deformation problem existed during pressure vessel fabrication

Yang bo
（Machinery Factory of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

By analysis made to the aspects such as raw materials,cutting and welding,control countermeasure to the deformation problem of pressure vessel was adopted,and the practicality of the control countermeasure was verified in order to improve the fabrication quality and production efficiency of the products.

pressure vessel;deformation problem;control countermeasure

TH49

B

1671-4962（2017）04-0050-02

2017-06-09

楊波，男，助理工程師，2000年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)機(jī)電一體化專業(yè)，現(xiàn)從事壓力容器制造施工管理工作。