談壓力容器制造過程中的變形問題及控制措施

孫建軍

（鶴壁市鑫大化工機(jī)械有限公司，河南 鶴壁458000）

壓力容器是指盛裝氣體或液體并承載一定壓力的密閉設(shè)備，壓力容器作為工業(yè)制造中重要的特種設(shè)備，需要承擔(dān)高溫、高壓荷載，且內(nèi)部介質(zhì)特殊，使用環(huán)境比較復(fù)雜，因此在壓力容器制造過程中需要能夠保證不會(huì)因出現(xiàn)的變形而影響設(shè)備整體質(zhì)量，下面將對(duì)于壓力容器在生產(chǎn)制造過程中經(jīng)常出現(xiàn)的變形問題進(jìn)行論述并提出控制措施，從而提高設(shè)備質(zhì)量。

1 壓力容器變形問題解決的主要意義

1.1 生產(chǎn)意義

壓力容器是生產(chǎn)制造業(yè)中的核心機(jī)械設(shè)備，在運(yùn)行的過程中會(huì)承載比較大的壓力，如果設(shè)備的自身質(zhì)量無法承受外部的作用力則會(huì)出現(xiàn)一定的安全事故。從實(shí)際應(yīng)用的效果來看，容器在發(fā)生變形之后內(nèi)部往往會(huì)因?yàn)槭芰Ψ植疾痪默F(xiàn)象導(dǎo)致出現(xiàn)安全隱患。事故的發(fā)生不僅會(huì)影響到日常的工業(yè)生產(chǎn)，同時(shí)對(duì)于設(shè)備的操作人員也會(huì)造成比較大的生命威脅，因此控制壓力容器變形問題對(duì)于工業(yè)制造的正常運(yùn)行都是具有比較重要的意義[1]。

1.2 經(jīng)濟(jì)意義

在傳統(tǒng)的工業(yè)制造領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)主要是通過增加產(chǎn)出以及降低能耗兩個(gè)途徑來實(shí)現(xiàn)，其中壓力容器作為非常重要的設(shè)備，一旦在局部出現(xiàn)了過大的變形，就會(huì)影響到生產(chǎn)安全而必須要被更換下去，這就造成了成本的重復(fù)投入。因此應(yīng)控制壓力容器的變形問題，強(qiáng)化實(shí)際利用效果，能夠幫助生產(chǎn)企業(yè)控制投入成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

2 造成變形問題的主要原因

2.1 焊接變形

壓力容器因?yàn)轶w積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此在制造的過程中必須要通過焊接手段來將各個(gè)零部件進(jìn)行組對(duì)連接，但是從很多的生產(chǎn)過程中可以發(fā)現(xiàn)目前主要存在如下幾個(gè)方面的問題。首先，一些企業(yè)對(duì)焊接過程缺乏科學(xué)性，由于不同的承壓設(shè)備對(duì)于焊接技術(shù)的要求也不同，因此需要能夠結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇，但是很多焊接技術(shù)工人未選擇具有針對(duì)性的焊接方法。其次，焊接溫度對(duì)焊接效果影響很大，溫度控制不均會(huì)導(dǎo)致焊接材料表面出現(xiàn)不均勻，從而出現(xiàn)施焊工件變形的情況。最后，因焊接工藝繁多，很多焊接人員為了能夠方便起見，常常根據(jù)自己的意愿更換焊接順序?qū)е鹿ぜ冃?，以上所論述的三個(gè)問題都會(huì)導(dǎo)致焊接過程中變形問題的產(chǎn)生[2]。

2.2 應(yīng)力變形

壓力容器在制作的過程中需要經(jīng)歷多道加工程序，其中包括壓力容器筒體的組對(duì)工作，有些壓力容器由于外形高度尺寸較大，在組對(duì)的過程中會(huì)受到自身重力，支座支撐力以及吊機(jī)的吊裝力影響，在眾多外部因素的共同作用之下，壓力容器內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的內(nèi)部應(yīng)力，這種力會(huì)存在于設(shè)備材料內(nèi)部，當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化或者承載力過大的時(shí)候，內(nèi)部應(yīng)力得不到釋放會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)變形。

2.3 熱切割變形

在制作壓力容器過程中經(jīng)常會(huì)用到熱切割，當(dāng)使用熱切割的方法來切割一些板材時(shí)（尤其是長(zhǎng)條形板材），由于在切割過程中工件的切割的一側(cè)因受熱膨脹而變長(zhǎng)，另外一側(cè)未切割而產(chǎn)生拉力，使板材產(chǎn)生側(cè)彎變形和翹曲變形，給后續(xù)的制造工序造成困難。

2.4 加工及備料誤差變形

加工過程也一種導(dǎo)致變形的因素，例如封頭在壓制后會(huì)出現(xiàn)封頭外形曲率與標(biāo)準(zhǔn)封頭的外形曲率不符，和設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)準(zhǔn)尺寸之間存在較大的出入，造成今后的設(shè)備使用過程中封頭處的壓力和設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)生變化，從而影響設(shè)備的安全性能，而造成加工誤差變形的原因大致為工人在放置胚料位置不正確和封頭模具不標(biāo)準(zhǔn)等所致。備料誤差導(dǎo)致的變形主要是鋼板，鋼材是制造壓力容器的主要原材料，在運(yùn)輸、吊裝、存放過程中，經(jīng)常受到各種內(nèi)外力的作用而發(fā)生彎曲、扭曲等變形問題，不僅會(huì)影響劃線切割，也不利于零件的成型精度。

3 解決壓力容器變形的主要措施

3.1 焊接變形控制

焊接過程不規(guī)范是導(dǎo)致壓力容器出現(xiàn)變形的主要原因，為了能夠避免這種情況的發(fā)生可以從以下幾個(gè)方面制定相應(yīng)的解決措施：第一，安排技術(shù)精湛的焊接人員按照規(guī)范的焊接工藝進(jìn)行焊接工作，在焊接過程中能夠結(jié)合所焊工件選擇最科學(xué)的施焊方法，根據(jù)工件的材質(zhì)選擇相應(yīng)的焊條或焊絲，根據(jù)工件的厚度選擇合適的焊接坡口、焊接方法、焊道層數(shù)及電焊機(jī)參數(shù)等等，將施焊過程中存在變形機(jī)率降低到最小。第二，在工作過程中嚴(yán)格控制焊接溫度的參數(shù)指標(biāo)，焊接溫度越高，工件間的焊接接合越好，但是焊后變形也越大，因此，在保證焊接焊合率的前提下，要盡可能降低焊接溫度，才能控制焊接熱過程中的熱膨脹/收縮量，從而抑制此類變形的產(chǎn)生。第三，焊接過程中應(yīng)該選擇合理的焊接順序，壓力容器的焊接量比較大，因此需要對(duì)于各個(gè)部分的焊接實(shí)施科學(xué)規(guī)劃，防止在焊接過程中出現(xiàn)大的變形[3]。

3.2 應(yīng)力變形控制

壓力容器會(huì)經(jīng)過多道的制作工藝處理，在進(jìn)行組裝或者吊運(yùn)過程中會(huì)因?yàn)橹亓Φ纫蛩氐挠绊懏a(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力，如果沒有處理得當(dāng)，將會(huì)在運(yùn)行期間出現(xiàn)隱患，一般情況下消除內(nèi)部應(yīng)力最有效的方法就是做好熱處理工作，并在實(shí)際操作的過程中遵循規(guī)定的規(guī)章制度，保證熱處理溫度在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，且爐內(nèi)受熱應(yīng)均勻，壓力容器放入熱處理爐內(nèi)，需根據(jù)設(shè)備大小合理設(shè)置安放支座，防止熱處理過程中產(chǎn)生二次變形。

3.3 熱切割變形控制

如何降低熱切割鋼板的變形已經(jīng)越來越受到各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)人員的重視。熱切割后的工件產(chǎn)生的變形，會(huì)為工件后續(xù)矯正帶來很大難度，變形嚴(yán)重時(shí)甚至影響使用，為解決熱切割產(chǎn)生的變形，可以采取在切割條形板材時(shí)通過留取若干間斷點(diǎn)，使被切割工件與母板連在一起，以牽制冷縮和上翹現(xiàn)象，待工件冷卻后再將間斷點(diǎn)斷開；也可以使用專用夾板將被切割工件固定后切割，待工件冷卻時(shí)再將夾板松開。以上方法均可達(dá)到控制工件在熱切割過程中產(chǎn)生變形的作用。

3.4 加工及備料誤差控制

為解決加工及備料誤差變形，對(duì)加工作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)，按照規(guī)定作業(yè)，相關(guān)人員應(yīng)該對(duì)于生產(chǎn)過程中出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)尺寸誤差過大的問題進(jìn)行高度重視，并且采取專門針對(duì)性的解決措施，例如在加工的過程中嚴(yán)格控制工藝流程，并且檢測(cè)模具的大小尺寸，對(duì)于設(shè)備老舊，不符合生產(chǎn)規(guī)范的模具應(yīng)該進(jìn)行及時(shí)更換，控制好模具的尺寸及形狀誤差，另外模具在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該考慮在施工過程中會(huì)出現(xiàn)的各種熱脹冷縮情況，需要提前預(yù)留好一定的伸縮空間，這些及早預(yù)防的措施對(duì)于容器的成型效果具有很大的作用。在下料之前，應(yīng)采取措施糾正鋼材的變形問題，如果存在鋼板不平整、波浪形等現(xiàn)象，可能會(huì)增大卷制后筒節(jié)直徑的誤差，對(duì)環(huán)縫對(duì)接口位置的錯(cuò)邊量產(chǎn)生影響。針對(duì)這一問題，應(yīng)采取矯形措施，可更好地增強(qiáng)設(shè)備精度，保障后續(xù)工作順利進(jìn)行。

結(jié)束語

綜上所述，對(duì)壓力容器制作過程中出現(xiàn)的變形問題進(jìn)行簡(jiǎn)要分析并做出相應(yīng)的控制措施，并希望能夠通過本文的論述幫助企業(yè)從以上這些方面做好改進(jìn)工作，為企業(yè)提高生產(chǎn)效率并提升設(shè)備質(zhì)量，增強(qiáng)設(shè)備在使用過程中的安全性和可靠性。