壓力容器制造常見問題與解決方法

張玉成

摘要：作為標(biāo)準(zhǔn)件的壓力容器逐漸滿足不了石油化工產(chǎn)業(yè)的實(shí)際需求，這一生產(chǎn)應(yīng)用中的普遍現(xiàn)象加大了非標(biāo)壓力容器的市場需求，吸引了越來越多的壓力容器制造廠家不在局限于舊有成型的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，逐漸把眼光投向了非標(biāo)壓力容器的市場領(lǐng)域。然而新的產(chǎn)業(yè)有其不同于舊往產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)，這種產(chǎn)品一般設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期緊，容器制造單位如果不能很好的了解具體情況以及標(biāo)準(zhǔn)的掌握不夠透徹，會(huì)致使在設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用過程中給容器留下了很多安全隱患。

關(guān)鍵詞：壓力容器制造；問題；解決方法

1 壓力容器的制造要求分析

由于壓力容器在生產(chǎn)生活中的重要性，所以就要能夠?qū)ζ渲圃爝^程中有著嚴(yán)格的要求，借此來保障其安全性，倘若沒有對這一問題得到充分重視就會(huì)造成大規(guī)模的安全事故。所以在制造過程中就要能夠保證壓力容器的內(nèi)部承受性有著足夠的強(qiáng)度，并要能夠?qū)ζ浒踩ぷ鳡顟B(tài)得以保持。另外就是保證壓力容器的密閉性能，防止容器內(nèi)的毒氣或者物質(zhì)溢出，對壓力容器的外力作用要能保證其外形不變，并要能夠?qū)ζ涫褂玫膲勖M(jìn)行保證，在對其制造過程中要能夠?qū)γ總€(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行充分的考慮。對壓力容器的制造和安裝以及檢修等都要能夠方便的進(jìn)行，對其質(zhì)量過程的控制得以有效加強(qiáng)。

2 壓力容器制造常見問題分析

2.1 焊接過程及外觀、幾何尺寸的問題

（1）不銹鋼母材出現(xiàn)嚴(yán)重磨痕、機(jī)械損傷。磨痕、機(jī)械損傷破壞了不銹鋼表面氧化膜，導(dǎo)致不銹鋼腐蝕、泄漏，其內(nèi)壁接觸介質(zhì)工作面上的這類缺陷就更不容忽視；磨痕、機(jī)械損傷，必須用氧化鋁或氧化鉻作磨料的砂輪進(jìn)行修磨，并用10倍放大鏡進(jìn)行檢查，清除小麻點(diǎn)后拋光。

（2）焊縫凹陷。當(dāng)焊縫開雙面V形或雙面U形的對稱坡口時(shí)，在實(shí)際工作中往往先焊接筒體內(nèi)側(cè)坡口的焊縫，再清根焊接筒體外側(cè)坡口的焊縫，由于兩面不可能同時(shí)施焊，就容易產(chǎn)生焊縫內(nèi)向凹進(jìn)。內(nèi)凹減小了焊縫的有效截面積，凹坑常帶有裂紋和縮孔[4]；建議采用雙面交替焊，易采用多層焊，收弧時(shí)讓焊條在熔池內(nèi)段時(shí)間停留，或環(huán)形擺動(dòng)，填滿弧坑。

（3）焊瘤嚴(yán)重。焊瘤常伴有未熔合、夾渣缺陷，同時(shí)焊瘤改變了焊縫的實(shí)際尺寸，會(huì)帶來應(yīng)力集中。內(nèi)部焊瘤減小了內(nèi)徑，可能造成流動(dòng)物堵塞。焊接時(shí)應(yīng)正確選擇焊接規(guī)范、正確掌握運(yùn)條方法、靈活調(diào)整焊條角度、控制弧長、根部間隙不能過大，減少和避免焊瘤的產(chǎn)生。

2.2 水壓試驗(yàn)的問題

當(dāng)設(shè)備制造完備后，應(yīng)該對其進(jìn)行水壓試驗(yàn)，這是設(shè)備制造的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是最為重要的，其檢驗(yàn)是否合格將直接影響到設(shè)備是否投入使用。在設(shè)備進(jìn)行水壓試驗(yàn)的過程中，應(yīng)該同時(shí)對設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)，對設(shè)備焊接的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，尤其是焊縫是否存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。如果出現(xiàn)了這種情況，一旦設(shè)備承受一定的壓力，就會(huì)在應(yīng)力集中部位出現(xiàn)微裂紋，從而導(dǎo)致裂縫的擴(kuò)展，降低了設(shè)備的使用壽命；對焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)，可以保證在設(shè)計(jì)壓力下，設(shè)備能正常使用，延長其使用壽命，提高防爆壓力。

2.3 焊縫問題

壓力容器制造過程中，很多部件是靠焊接連接的，焊縫的布置及焊接質(zhì)量直接影響壓力容器的質(zhì)量，特別要注意焊縫缺陷進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。在焊接過程中，注意焊縫的布置，焊縫的交叉和重疊不可避免，因此，在操作之前需要對壓力容器進(jìn)行應(yīng)力分析，可以用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行輔助計(jì)算。

2.4 容器加工過程中的變形問題

一般來講，無論是何種類型的壓力容器，其本身的外觀形狀和內(nèi)部構(gòu)造都帶有一定的相似性，特別是在容器罐體這一主體部分。因此，容器在加工過程中出現(xiàn)變形是十分普遍的一個(gè)問題，其主要是由使用模具不標(biāo)準(zhǔn)、在組裝過程中受外力影響出現(xiàn)變形、尺寸不精準(zhǔn)等原因引起的。如果在制作壓力容器的過程中相關(guān)人員不重視下料這一問題，其生產(chǎn)出的成品就會(huì)出現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)尺寸要求等其他缺陷，從而對壓力容器整體的受壓均衡度產(chǎn)生影響。如果在制作過程中沒有把握使用模具本身的規(guī)范性，就會(huì)導(dǎo)致容器出現(xiàn)局部變形。

3 如何規(guī)避壓力容器制造過程中的問題

3.1 材料的質(zhì)量控制

①制造單位必須在熟悉國家標(biāo)準(zhǔn)以及圖樣設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上加強(qiáng)材料及零件的采購監(jiān)控力度，通過對材料進(jìn)行復(fù)驗(yàn)或?qū)┴泦挝贿M(jìn)行考察、評審、追蹤等方法，確保所使用的壓力容器材料符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。②制造單位的材料責(zé)任人對材料的質(zhì)量必須進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。材料進(jìn)廠時(shí)，有必要核查材料的質(zhì)量證明書，確認(rèn)材料的制造標(biāo)準(zhǔn)不低于設(shè)計(jì)文件、國家標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定。若質(zhì)量證明書為原件，則檢查其制造標(biāo)準(zhǔn)是否符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求，化學(xué)成分、力學(xué)性能、制造工藝是否符合要求。若材料為批量購進(jìn)，還需核查質(zhì)量證明書批號是否唯一，同一批號的化學(xué)成分、力學(xué)性能是否一致。若經(jīng)銷商提供的質(zhì)量證明書為復(fù)印件，有必要索取其原件進(jìn)行校對。另外必須確保材料上的有效標(biāo)志必須與質(zhì)量證明書完全一致，否則不得使用。材料入庫時(shí)需進(jìn)行標(biāo)識，保證其可追溯性。③用于制造受壓元件的材料在切割或加工前應(yīng)進(jìn)行標(biāo)記移植，經(jīng)檢驗(yàn)員確認(rèn)后方允許進(jìn)行切割或加工，以防錯(cuò)用、誤用材料，同時(shí)保證材料的可追溯性。④材料代用時(shí)需取得原設(shè)計(jì)單位的同意，同時(shí)需經(jīng)過企業(yè)有關(guān)部門的批準(zhǔn)。⑤材料的入庫、發(fā)放、回收設(shè)專人管理。

3.2 焊縫質(zhì)量的控制措施

在焊接之前一定要進(jìn)行周密的計(jì)劃，對于一些較好的材料，在尺寸的選擇以及拼版的方案上都要進(jìn)行仔細(xì)的設(shè)計(jì)，從而在一定程度上避免重疊焊縫的出現(xiàn)，避免十字焊縫的出現(xiàn)。在壓力容器上焊接的臨時(shí)吊耳以及拉筋的墊板等，必須要使用與壓力容器焊接性能相似的材料，同時(shí)焊接的工藝也要相適應(yīng)，最后在臨時(shí)吊耳以及墊板割除后的焊縫處還要進(jìn)行打磨，保證平滑無痕。

3.3 防止變形

需要認(rèn)真制定并嚴(yán)格遵守制造工藝，保證壓力容器在生產(chǎn)的各個(gè)階段都是處于受控狀態(tài)，并確保其能夠滿足法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格進(jìn)行管理，力求避免變形的產(chǎn)生，確保壓力容器的質(zhì)量符合圖樣和標(biāo)準(zhǔn)。采取對稱切割，在切割之后要進(jìn)行平整矯形，避免火焰切割變形。為了避免加工失穩(wěn)變形，可以將殼體組裝成整體，等殼體處于整體穩(wěn)定的時(shí)候，再把加強(qiáng)板撤掉。按照相關(guān)的焊接工藝規(guī)定，來確保焊接檢驗(yàn)達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，能夠最大程度地避免焊接變形。

3.4 防治壓力容器產(chǎn)生裂縫

針對熱裂紋首先應(yīng)該限制鋼材和焊材的低熔點(diǎn)雜質(zhì)，如S、P含量，其次是控制焊接規(guī)范，適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù)，焊縫成形系數(shù)太小，易形成中心線偏析，易產(chǎn)生熱裂紋，再次是調(diào)整焊縫化學(xué)成分，避免低熔點(diǎn)共晶物，縮小結(jié)晶溫度范圍，改善焊縫組織，細(xì)化焊縫晶粒，最后是提高塑性，減少焊接拉應(yīng)力。而防治冷裂紋（主要是延遲裂紋）的措施包括選用堿性焊條，減少焊縫金屬中氫含量、提高焊縫金屬塑性，減少氫來源棗焊材要烘干，接頭要清潔，避免產(chǎn)生淬硬組織棗焊前預(yù)熱、焊后緩冷，降低焊接應(yīng)力棗采用合理的工藝規(guī)范，焊后熱處理等，焊后立即進(jìn)行消氫處理，即加熱到250℃，保溫2～6左右，使焊縫金屬中的擴(kuò)散氫逸出金屬表面。

4 結(jié)語

壓力容器是內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力、并對安全性有較高要求的密封容器，在外界壓力（包括溫度、易燃易爆物質(zhì)、有毒物質(zhì)等）下，對容器內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行加工的設(shè)備。貯運(yùn)容器、反應(yīng)容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器，已廣泛應(yīng)用與各行各業(yè)。隨著需求量的增加，廠家開始大批量的進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，制造工藝越來越先進(jìn)，但是其中面臨的問題仍然存在，一旦出現(xiàn)事故，將危及安全，故必須把握好壓力容器制造過程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]高建明.試論不銹鋼壓力容器制造和安裝過程中常見的問題及解決途徑[J].化學(xué)工程與裝備，2013，06：132-134.

[2]劉亞明.壓力容器制造過程中變形問題的控制對策探究[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013，13：217.

（作者單位：撫順石化工程建設(shè)有限公司第二分公司）