壓力容器制造過程中變形問題的控制對策探究

徐亞周

江蘇中圣壓力容器裝備制造有限公司江寧分公司 江蘇南京 211112

1 內(nèi)應(yīng)力引起的變形及控制措施

由于壓力容器在制造過程中，要經(jīng)過多重熱處理加工操作，并且在組裝過程中，要受到起重機吊裝力、壓力容器自身重力以及強制力的影響，因此，完成制造后，勢必會存在較大內(nèi)應(yīng)力。壓力容器在投入應(yīng)用后，受內(nèi)壓力作用的影響，會出現(xiàn)變形或裂紋，從而對其性能造成較為嚴重的影響。因此，在壓力容器制造過程中，要采取合理的措施消除壓力容器中的內(nèi)力，避免變形的出現(xiàn)。通過熱處理方式消除壓力容器本體制造過程中形成的內(nèi)應(yīng)力。在利用熱應(yīng)力處理方式對應(yīng)力進行處理時，應(yīng)當采取規(guī)范操作規(guī)則和手段。熱處理爐內(nèi)的設(shè)計溫度應(yīng)當同設(shè)計的具體要求相符，同時，在處理期間，要確保壓力容器受熱均勻。許多熱處理爐采用噴嘴式對熱容器進行熱處理。通過合理的方式消除內(nèi)應(yīng)力時，為了確保作業(yè)的順利進行，應(yīng)設(shè)置擋火裝置。該方式可以避免噴嘴火焰對熱容器本體直接加熱，從而避免了直接加熱導致的局部受熱過高及新的變形[1]。除此之外，在利用熱處理方式對壓力容器中的內(nèi)應(yīng)力進行處理期間，由于壓力容器的部件或殼體處于較高溫度狀態(tài)，會導致金屬的穩(wěn)定性發(fā)生改變，因此，要利用一定的支架或加固措施進行處理，確保壓力容器的穩(wěn)定性能夠達到相應(yīng)的要求標準，實現(xiàn)對變形的合理控制。

2 壓力容器成型誤差問題的控制對策

在壓力容器制造過程中，操作人員的操作不當或加工誤差，都會導致壓力容器出現(xiàn)成型誤差。制造產(chǎn)品和設(shè)計標準之間的差距，不僅會影響壓力容器的實際使用性能，也會造成嚴重的安全隱患。另外，容器部件的成型誤差會造成壓力容器的整體尺寸與實際需求不匹配，為后續(xù)的安裝工作增加難度?；诖?，技術(shù)人員要重點對其內(nèi)應(yīng)力進行分析，對可能存在的變形問題給予一定的控制。第一，在壓力容器成型前，技術(shù)人員要對其模具設(shè)計標準進行全面檢查和分析，從根本上提高設(shè)計過程的合理性，改善形變誤差問題。第二，在壓力容器制造過程中，要整合模具的基本設(shè)計尺寸，有效控制規(guī)格，結(jié)合壓力容器母材本身的高溫性能對其進行加工步驟的改進處理，要對熱成型零部件的變量、體積收縮量、回彈量等參數(shù)予以關(guān)注，從而減少不良操作或操作誤差對壓力容器成型過程產(chǎn)生的影響，有效減少變形問題。

3 壓力容器焊接變形問題的控制對策

在壓力容器焊接過程中，由于溫度較高，常會伴有形變問題。也正是由于焊縫及周邊母材的形變，最終導致整個壓力容器出現(xiàn)形變。不僅會影響壓力容器的受力性能和耐腐蝕水平，也會使得設(shè)備不能滿足產(chǎn)品標準和安全技術(shù)規(guī)范的要求，減少設(shè)備使用壽命?；诖耍?gòu)完整的焊接工藝操作流程，整合焊接要求，關(guān)注焊接變形情況，在工藝操作前就對其可能出現(xiàn)的變形問題予以有效的預(yù)估，確保能針對不同類型的變形情況進行全面處理和控制。一方面，壓力容器的體積增大，就要對壓力容器進行有效的焊接組裝管理，從根本上調(diào)整壓力容器整體以及各個部件之間的受力情況，按照焊接項目的基本規(guī)則，有效完成焊接操作。另一方面，對于壓力容器多組施焊的情況，要對焊接過程中母材的基本參數(shù)予以分析，有效預(yù)留合適的收縮量，并且從根本上避免焊接過程出現(xiàn)的逐漸收縮問題，減少主體由此產(chǎn)生的變形。對簡節(jié)變形和鋼板坯料變形予以關(guān)注，其一，對簡節(jié)變形進行分析，在鋼材制作過程中，直徑較大的殼體短筒節(jié)精加工體系要利用火焰切割，在切口冷卻到室溫后，結(jié)合熱脹冷縮對弧邊變形問題予以判定，制作輥圓后，完善焊接和組對。只有完成對稱切割，才能有效提升產(chǎn)品質(zhì)量。其二，鋼板坯料變形，要對壓力容器內(nèi)的密封圈、大型法蘭等結(jié)構(gòu)進行分析，處理鋼板坯料制作結(jié)構(gòu)，由于火焰切割會出現(xiàn)數(shù)量變少，影響加工效率，因此，要對其進行矯正處理。

4 火焰切割引起的變形及控制措施

4.1 控制筒節(jié)

大直徑殼體中的短筒節(jié)下料期間，通過火焰切割對端口位置進行加工處理，容易引起變形。切割高溫冷卻后，加工將會出現(xiàn)“熱脹冷縮”現(xiàn)象，從而出現(xiàn)“弧度”變。并且，筒節(jié)輥圓后，端口無法處于同一水平面，從而形成誤差，導致無法順利焊接[2]。針對上面出現(xiàn)的各項問題，可以通過對稱切割，或機械加工方法，避免變形情況的出現(xiàn)。

4.2 控制鋼板坯料

鋼板坯料被普遍應(yīng)用在壓力容器密封圈或大型法蘭中。在具體應(yīng)用期間，受膨脹作用影響，在通過火焰方式完成相應(yīng)的切割后，會造成鋼板包面不平整情況，同時也會導致坯料加工減少。在壓力容器生產(chǎn)過程中，為了解決這種變形問題，在對坯料板進行切割后，應(yīng)當通過矯形措施進行處理。在該過程中，可以適當增加拱余量，從而使坯料板的平整度達到相應(yīng)的要求標準，使壓力容器的質(zhì)量得到提高。

4.3 控制封頭

對已經(jīng)成型的封頭周邊利用火焰切割后，會出現(xiàn)收縮變形，從而導致封頭口徑發(fā)生收縮。因此，在對瓣片式封頭端口處進行加工時，應(yīng)當直接通過機械加工法進行加工，或適當放大封頭組裝時的口徑，這都會對避免變形情況的出現(xiàn)起到關(guān)鍵性的控制作用。而對于加工整體成型的封頭端來說，在進行成型模具設(shè)計時，要充分考慮火焰切割后的具體收縮量[3]。

5 結(jié)語

對壓力容器進行實際制造的時候，為了防止變形問題的出現(xiàn)，相關(guān)生產(chǎn)人員以及技術(shù)人員等都要高度重視材料的選擇，嚴格檢查材料的各項指標，在加工工藝方面嚴格管控，并且，操作要規(guī)范化，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，在根本上，保證壓力容器的制造質(zhì)量。