淺析壓力容器制造的質(zhì)量控制要點(diǎn)

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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異及工業(yè)體制的日益健全，壓力容器在工業(yè)制造過(guò)程中的控制標(biāo)準(zhǔn)與需求也得以同步提高，這就使得人們對(duì)壓力容器制造質(zhì)量更加關(guān)注。因此，要想確保壓力容器制造質(zhì)量能夠較高地滿足新的標(biāo)準(zhǔn)與要求，就需要加強(qiáng)對(duì)其制造過(guò)程中各個(gè)要點(diǎn)的管理控制。

關(guān)鍵詞：壓力容器;特種設(shè)備;制造;標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;質(zhì)量要素;控制

中圖分類號(hào)：TH49 ?????????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

壓力容器工作在高溫、高壓和有毒介質(zhì)環(huán)境，屬于特種設(shè)備，如果生產(chǎn)制造存在質(zhì)量問(wèn)題，容易引發(fā)危險(xiǎn)事故。因此，在壓力容器的生產(chǎn)制造過(guò)程中，質(zhì)量管理工作尤為重要。必須全面做好產(chǎn)品質(zhì)量控制，滿足相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 壓力容器的基本情況

壓力容器是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和試驗(yàn)研究過(guò)程中的重要機(jī)械，其具備較多方面的功能特征，比如說(shuō)傳熱、傳質(zhì)、儲(chǔ)運(yùn)和分離等方面。通常情況下，壓力容器能夠接受0.1MPa及以上的承壓，而其實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，面臨著出現(xiàn)物理爆炸和化學(xué)爆炸，需要嚴(yán)格控制好壓力容器的質(zhì)量。壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中的核心設(shè)備，壓力容器制造的實(shí)際質(zhì)量，將會(huì)直接體現(xiàn)出制造單位本身的管理水平和社會(huì)總體工藝水平。充分重視到壓力容器的整個(gè)制造過(guò)程及運(yùn)行工況，需要積極開(kāi)展質(zhì)量監(jiān)管工作，針對(duì)具體的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)進(jìn)行全面有效的控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)制造過(guò)程中存在著的問(wèn)題，并采用科學(xué)有效的方式和手段加以應(yīng)對(duì)，切實(shí)提升壓力容器的實(shí)際建設(shè)質(zhì)量。

2 壓力容器在制造過(guò)程中的主要質(zhì)量要素

2.1 材料控制

材料按照設(shè)計(jì)采購(gòu)計(jì)劃進(jìn)行，入廠材料按照《程序文件》要求進(jìn)行檢驗(yàn)，合格材料進(jìn)行材料標(biāo)記移植，材料責(zé)任人要對(duì)材料進(jìn)行建檔。必要時(shí)，要按照規(guī)范要求進(jìn)行材料復(fù)驗(yàn)，復(fù)驗(yàn)合格方可使用。材料下料前要先對(duì)材料標(biāo)記進(jìn)行移植，確保材料可以追蹤。

2.2 工藝控制

（1）筒體成型。a.筒體焊接接頭的對(duì)口錯(cuò)邊量需要嚴(yán)格控制，這是焊接質(zhì)量的根本保證。以Q345B厚度為16mm鋼板制作的筒體為例，其A類焊縫的對(duì)接錯(cuò)邊量要求≤3mm;B類焊縫的對(duì)口錯(cuò)邊量要求≤1/4δs，也就是≤4mm。b.筒體卷筒過(guò)程中，焊接接頭的環(huán)向、軸向所形成的的棱角度相當(dāng)重要，也是卷筒工序的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。需要有效控制卷筒過(guò)程中預(yù)留的壓頭尺寸，通過(guò)二次校圓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得筒節(jié)的棱角度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。檢查棱角度需要制作弦長(zhǎng)=Di/6，且≥300mm的內(nèi)弧樣板（或外弧樣板），棱角度 E≤（δs /10+2）mm且≤5mm，按照厚度δs =16mm鋼板計(jì)算，E≤3.6mm為合格。c.筒體組焊完成后的圓度控制（針對(duì)內(nèi)壓容器）。容器組焊完成后，需要檢查筒體的圓度。通過(guò)檢驗(yàn)筒體的內(nèi)徑尺寸，計(jì)算最大內(nèi)徑與最小內(nèi)徑之差。對(duì)于碳素結(jié)構(gòu)鋼而言，圓度（D max -D min）≤1%Di（筒節(jié)該斷面內(nèi)徑），按照筒體內(nèi)徑2000mm計(jì)算，圓度（D max -D min）≤20mm為合格。

（2）筒體組對(duì)。a.直線度控制。首先筒體組對(duì)直線度要符合圖紙要求，另外，筒體直線度的允許偏差應(yīng)≤筒體長(zhǎng)度（L）的 1‰;對(duì)于直立容器而言，其筒體直線度應(yīng)≤（0.5L/1000）+15mm，按照筒節(jié)長(zhǎng)度20米計(jì)算，直線度≤ 25mm 為合格。直線度的檢查應(yīng)該從筒節(jié)斷面的水平與垂直平分線的中心四個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量位置要離開(kāi)縱向接頭焊縫中心線至少100mm的距離，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和代表性。b.焊接接頭控制。筒體組裝時(shí)，不宜采用十字焊縫，這種焊縫方式在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該予以避免;相鄰?fù)补?jié)之間的A類接頭應(yīng)錯(cuò)位，其在筒節(jié)外表面上的弧長(zhǎng)長(zhǎng)度應(yīng)大于筒體母材厚度的3倍，并且≥100mm（如果母材厚度為 16mm，那相鄰?fù)补?jié)的縱縫在外圓弧上的距離應(yīng)選擇≥100mm的最低要求）;所有的筒體中，單個(gè)筒節(jié)長(zhǎng)度不得小于300mm。

2.3 焊接質(zhì)量控制

（1）焊接工藝。壓力容器施焊之前，受壓元件焊縫、與受壓元件組焊的焊縫、熔入永久焊縫內(nèi)的定位焊縫、受壓元件母材表面堆焊與補(bǔ)焊，以及這些焊縫的返修焊縫都應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，只有經(jīng)過(guò)評(píng)定合格的焊接工藝支持，才進(jìn)行施焊。焊接工藝評(píng)定技術(shù)檔案需要妥善保管，直至該工藝評(píng)定失效為止，工藝評(píng)定試樣保存期限不少于5 年。

（2）組焊。a.焊前對(duì)焊道進(jìn)行清理，焊道兩側(cè)至少20mm范圍內(nèi)去除氧化皮、油污、熔渣及其它雜質(zhì);b.有坡口要求的焊縫，坡口表面不得有裂紋、分層、夾雜等缺陷。對(duì)于抗拉強(qiáng)度≥540MPa 的低合金鋼及Cr-Mo低合金鋼經(jīng)熱切割后的坡口表面，坡口制備完成后應(yīng)進(jìn)行磁粉檢測(cè);c.全熔透焊縫需要根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求和工藝文件規(guī)定定位組件，保證組焊間隙，確保熔透效果;d.焊接材料應(yīng)保持干燥，施焊環(huán)境需要滿足規(guī)范規(guī)定的風(fēng)速、濕度、溫度等環(huán)境因素要求。當(dāng)焊件溫度低于0℃時(shí)，應(yīng)對(duì)焊件進(jìn)行預(yù)熱處理。

（3）焊縫外觀控制。a.焊縫余高控制。壓力容器 A、B類焊縫，焊縫余高e1、e2要滿足標(biāo)準(zhǔn)GB150要求，焊縫高度不得低于母材高度。例如：筒體母材 Q235B采用單面坡口的筒體，需要滿足A類焊縫余高e1≤0%～15%δs;B類焊縫 e2≤1.5mm。b.焊縫咬邊。咬邊缺陷是危害焊縫質(zhì)量的重要因素，所以標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)咬邊的控制相對(duì)較嚴(yán)格。在日常產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)高度重視。對(duì)于 R m≥540MPa及Cr-Mo低合金鋼制造的容器及不銹鋼容器、低溫容器等標(biāo)準(zhǔn)要求的特殊容器，咬邊的缺陷是不允許存在的;對(duì)于其它容器，焊縫表面的咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊連續(xù)長(zhǎng)度不得大于100mm，并且焊縫兩側(cè)咬邊長(zhǎng)度總長(zhǎng)不得超過(guò)該焊縫長(zhǎng)度的 10%。c.焊縫其它外觀要求。焊縫表面應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外觀檢查，不允許有表面裂紋、未焊透、未熔合、表面氣孔、弧坑、未填滿、夾渣等缺陷;焊縫與母材應(yīng)圓滑過(guò)渡，角焊縫應(yīng)凹形圓滑過(guò)渡，減小應(yīng)力集中。必要時(shí)，需要配合表面無(wú)損檢測(cè)進(jìn)行進(jìn)一步檢查。

2.4 熱處理及無(wú)損檢測(cè)

壓力容器熱處理主要包括成形受壓原件的恢復(fù)性能熱處理、改善性能熱處理和焊后熱處理。a.受壓元件在經(jīng)過(guò)冷成型或溫成形加工后，其變形會(huì)存在較大的殘余應(yīng)力，在一定條件下，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或設(shè)計(jì)要求，需要對(duì)部件進(jìn)行恢復(fù)性能熱處理。如封頭成形前厚度大于16mm，封頭加工成型后需要根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行熱處理。b.容器焊后及改善性能熱處理需要根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求和材料性能，制定合理的工藝文件。c.產(chǎn)品焊接試板應(yīng)與容器（或受壓元件）一起進(jìn)行隨爐熱處理，以獲得與本體相同的力學(xué)性能試驗(yàn)參數(shù)。

2.5 無(wú)損檢測(cè)

無(wú)損檢測(cè)方法主要包括射線、超聲、著色、磁粉等檢測(cè)方法。壓力容器的無(wú)損檢測(cè)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中都已明確敘述，作為質(zhì)量控制的關(guān)鍵要素，為產(chǎn)品的質(zhì)量控制提供了有效的數(shù)據(jù)記錄和依據(jù)。無(wú)損檢測(cè)人員需要依據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求嚴(yán)格執(zhí)行，以提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)作為參考，更好地進(jìn)行質(zhì)量管控。無(wú)損檢測(cè)的檢測(cè)檔案需要完整保存，保存年限不得少于容器的設(shè)計(jì)使用年限，以備查閱。

2.6 耐壓試驗(yàn)

容器的耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)產(chǎn)品是否泄漏的關(guān)鍵工序。耐壓試驗(yàn)和泄漏試驗(yàn)需要采用兩件量程相同的、并經(jīng)檢定合格的壓力表進(jìn)行測(cè)量，壓力表建議放置于容器頂部和底部各一塊，確保壓力試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。壓力表的精度不得低于1.6級(jí)，表盤直徑不得小于100mm，壓力表的量程應(yīng)為1.5～3倍的試驗(yàn)壓力，最好選用2倍。對(duì)于特殊材料如Q345R，液壓試驗(yàn)溫度不得低于5攝氏度，其它材料的試驗(yàn)溫度要依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行。

結(jié)束語(yǔ)：

壓力容器涉及到社會(huì)及人身安全，其質(zhì)量控制意義重大，深度理解相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，才能更好地進(jìn)行制造過(guò)程質(zhì)量控制，有效預(yù)防質(zhì)量事故的發(fā)生。

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（作者單位：江蘇中圣壓力容器裝備制造有限公司）