壓力容器制造的質(zhì)量控制探討

楊立東

（中國石油技術(shù)開發(fā)有限公司，北京 100028）

1 壓力容器的概念

壓力容器是指承載一定壓力的密閉設(shè)備，其具有在不同環(huán)境中不同程度的承壓功能，主要是用來盛裝一些氣體、液體或者氣液混合物，與其他常壓容器有較大差異的特殊設(shè)備。壓力容器的用途極為廣泛，它在工業(yè)、民用、軍工以及科學(xué)研究的許多領(lǐng)域都具有重要的地位和作用，其中以在化學(xué)工業(yè)與石油化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用最多。壓力容器在化工與石油化工領(lǐng)城，主要用于傳熱、傳質(zhì)、反應(yīng)等工藝過程，以及貯存、運輸?shù)任锪鬟^程。由此可以看出，壓力容器對我國工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展尤為重要。此外，壓力容器在工作過程中表壓數(shù)值都大于0.1MPa，一般情況下，工作環(huán)境也較為惡劣，內(nèi)部運行介質(zhì)一般也具有腐蝕性，因此，要在制造過程中進行嚴格的質(zhì)量控制。

2 壓力容器使用特點

壓力容器使用技術(shù)指標主要有操作壓力和操作溫度，這兩項指標都是在工藝設(shè)計階段根據(jù)工藝包情況設(shè)定，進而在考慮安全系數(shù)的情況下確定設(shè)計壓力和設(shè)計溫度。如果在使用過程中，實際壓力或溫度超過操作壓力或操作溫度，壓力容器就存在很大的安全風(fēng)險，如果超過了設(shè)計壓力或設(shè)計溫度，就極易出現(xiàn)泄漏、火災(zāi)和爆炸事故。因此，壓力容器在運行的過程中，必須對壓力和溫度進行嚴格的控制，以此保證容器的正常運行。此外，壓力容器運行還受到內(nèi)部介質(zhì)和外部環(huán)境的影響，因此需要根據(jù)不同的介質(zhì)和使用環(huán)境選用壓力容器的制造材料，并對壓力容器承受載荷特點進行有效的分析，以此對容器使用安全進行有效的探究。

3 壓力容器制造的質(zhì)量控制分析

3.1 保證制造材料質(zhì)量

壓力容器作為一種承壓設(shè)備，在制造過程中需要選擇韌性、強度比較高的材料。首先，應(yīng)當(dāng)根據(jù)壓力容器使用要求來選擇材料，并在安全性的基礎(chǔ)上進行有效的設(shè)計計算，使材料的選擇滿足工藝要求。應(yīng)按照相關(guān)標準、規(guī)范以及基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)定對材料進行嚴格的選用，以此保證材料能夠滿足使用要求。制造過程中還需要對加工材料進行驗收，確保質(zhì)量。若在制造期間需要進行材料之間的代用，需要經(jīng)過原設(shè)計單位批準，同時將代用情況歸集到竣工文件存檔。

3.2 制造工藝的有效控制

壓力容器類型不同，工作環(huán)境也有較大的差異，不同類型壓力容器的制造有與之結(jié)構(gòu)特點相適應(yīng)的制造工藝卡或作業(yè)指導(dǎo)書，作為制造過程中指導(dǎo)生產(chǎn)的工藝文件，以此可有效地提高制造的效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)過程中的成本投入。在進行壓力容器制造過程中，工作人員要全面了解制造工藝流程，同時還要對制造過程關(guān)鍵質(zhì)量控制點全面掌握，只有這樣才能保證壓力容器制造質(zhì)量。除此之外，國家層面規(guī)定了壓力容器制造的許可制度和制造過程可追蹤制度，從源頭保證了質(zhì)量基礎(chǔ)，也能夠有效地落實質(zhì)量責(zé)任，促進質(zhì)量的提高。

3.3 尺寸及外觀質(zhì)量的有效控制

壓力容器在制造過程中，尺寸與外觀質(zhì)量非常重要。外形尺寸特別是內(nèi)件和管口的位置尺寸直接影響到使用中的生產(chǎn)效率和安裝定位。壓力容器使用中需要通過管道等手段將大量的動靜設(shè)備進行連通，若尺寸出現(xiàn)超出允許的偏差，會直接影響系統(tǒng)連通，同時會影響到容器的使用強度，致使使用期間實際表壓壓強與設(shè)計數(shù)值有一定的差異。偏差超過標準設(shè)計值，既影響安裝又影響使用，這就需要在制造過程中保證尺寸符合設(shè)計要求。在壓力容器制造過程中，外觀質(zhì)量主要包含焊縫的成型、焊接咬邊、母材表面的機械損傷等方面，這些外觀質(zhì)量都會對焊接強度、局部應(yīng)力集中等產(chǎn)生影響，因此需要通過焊接過程或后期處理保證焊縫成型均勻，避免局部凸起或凹坑，避免焊接咬邊。對于鋼板原始表面的損傷或在制造過程中產(chǎn)生的鋼板母材損傷，視缺陷深度可以采用打磨或補焊的方式進行修磨，從而使鋼板母材表面平滑，避免應(yīng)力集中造成壓力容器運行過程中出現(xiàn)裂紋。

3.4 焊接質(zhì)量的有效控制

壓力容器是通過焊接的方法將特殊形狀的鋼板和配件焊接在一起，在制造期間，焊接工作不僅影響著制造的精度，更重要的是影響壓力容器的質(zhì)量。焊接過程控制不當(dāng)極易出現(xiàn)焊接變形和焊接缺陷，嚴重時可能引起焊縫裂紋，甚至造成壓力容器的報廢。此外，即使焊接過程嚴格按照焊接工藝規(guī)程操作，依然會因為焊接自身原因造成應(yīng)力集中等問題，這種現(xiàn)象對于中厚板壓力容器更加嚴重，這種應(yīng)力集中會降低壓力容器運行過程中的穩(wěn)定性，增加安全隱患的發(fā)生。因此在對壓力容器焊接時，焊接操作人員除應(yīng)嚴格把控焊接熱輸入、焊接順序等，對于中厚板或特殊介質(zhì)的壓力容器，還應(yīng)該采用焊后整體熱處理的方式對鋼板成型和焊接中產(chǎn)生的應(yīng)力集中進行應(yīng)力釋放。通過焊接質(zhì)量控制和焊后熱處理，進一步提高壓力容器的制造質(zhì)量。

3.5 重視設(shè)計環(huán)節(jié)

設(shè)計是壓力容器制造過程中最為重要的環(huán)節(jié)，其中設(shè)計的科學(xué)性是保證設(shè)計質(zhì)量的重要因素，直接影響壓力容器后續(xù)的制造和使用。需要設(shè)計人員對壓力容器的使用環(huán)境、工作介質(zhì)、操作狀況等有清晰的掌握，同時也需要對制造環(huán)節(jié)的工藝流程、裝備能力等進行足夠的了解，在此基礎(chǔ)上對強度計算等環(huán)節(jié)進行有效控制，以此對設(shè)計情況實施綜合性分析，制定出一套完整、科學(xué)的設(shè)計方案。除此之外，設(shè)計人員還要進行成本優(yōu)化，在保證設(shè)計質(zhì)量的同時避免造成質(zhì)量過剩和質(zhì)量浪費。

4 壓力容器制造質(zhì)量的監(jiān)督檢驗措施

4.1 尺寸與外觀查驗

在對壓力容器制造質(zhì)量進行監(jiān)督檢驗時，首先需要對壓力容器尺寸與外觀進行檢驗，這也是提高容器制造質(zhì)量的需要，若在制造過程中外觀存在問題，比如尺寸偏差超標、焊接成型不良等，會對整個制造質(zhì)量造成較大的不利影響。為此，壓力容器制造企業(yè)需要建立并有效運行自身的質(zhì)量保證體系，需要對此環(huán)節(jié)進行有效的監(jiān)督檢驗工作，對容器尺寸與外觀進行仔細的檢查，應(yīng)保證焊接接頭成型良好、母材表面質(zhì)量符合規(guī)范標準，這就需要在整個制造過程中精心操作，規(guī)范每一道工序，有效實施自檢、專檢、終檢，確保壓力容器制造過程的規(guī)范性。

4.2 無損檢驗控制

無損檢驗是對壓力容器的焊接接頭進行非破壞性檢驗，以此判斷焊接質(zhì)量是否已經(jīng)符合標準，進而判斷出壓力容器的本質(zhì)質(zhì)量是否已經(jīng)滿足要求。壓力容器無損檢驗一般包含射線檢驗(RT)、超聲波檢驗（UT）、磁粉檢驗（MT）、滲透檢驗（PT），近年逐步推廣了缺陷檢出率更高的衍射時差法超聲波檢驗（TOFD），這些檢驗方法可以有效地檢出焊縫的表面缺陷和內(nèi)部缺陷。無損檢驗作為壓力容器焊接質(zhì)量的判斷依據(jù)，需要由專業(yè)人員進行操作和評判，這些人員需要按照相關(guān)規(guī)范進行考試并取得資格證書后方可從事無損檢驗工作。同時為保證無損檢測的操作效率，在進行無損檢測之前需要對焊縫的表面質(zhì)量進行目測檢驗，目測合格后由質(zhì)量檢驗員安排進行無損檢驗。

4.3 耐壓試驗

耐壓試驗是壓力容器制造中非常重要的環(huán)節(jié)，試驗需要在尺寸及外觀、監(jiān)督檢驗、無損檢驗都合格的基礎(chǔ)上開展。壓力試驗是對壓力容器設(shè)計和制造質(zhì)量的強度檢驗，分為液壓試驗、氣壓試驗以及氣液混合試驗。通常采用的是液壓試驗，就是利用干凈的水作為試驗介質(zhì)，通過壓力泵將水打入容器中形成內(nèi)壓，直到內(nèi)壓達到設(shè)計規(guī)定的試驗壓力，并保持壓力至少半小時，之后再降壓到設(shè)計壓力，再保持半小時，在此期間要對母材、焊縫、管口等部位進行檢查，查看是否有泄漏出現(xiàn)，當(dāng)沒有出現(xiàn)滲漏、異響等可確認試驗成功。液壓試驗的壓力是在設(shè)計壓力的1.25倍的前提下，綜合考慮試驗溫度以及設(shè)計溫度的修正系數(shù)得到壓力值。在進行試驗之前，需要編制壓力試驗規(guī)程并對工人進行技術(shù)交底，防止因操作失誤帶來嚴重后果。

5 結(jié)語

對壓力容器進行有效的質(zhì)量控制，不但能夠提高壓力容器的本質(zhì)質(zhì)量，而且能夠保證在投入使用后的安全生產(chǎn)。在對壓力容器質(zhì)量控制的過程中涉及大量的工序質(zhì)量控制，這對壓力容器的整體質(zhì)量有著十分關(guān)鍵的作用，這就需要采用有效的方法對各工序進行針對性的控制。另外，還需要重視設(shè)計環(huán)節(jié)，確保設(shè)計文件符合要求，在此基礎(chǔ)上控制好各個工序的制造質(zhì)量，就可以實現(xiàn)壓力容器制造的質(zhì)量控制。