壓力容器制造過程中變形問題的防范與控制

吳文強(qiáng)

摘要：壓力容器是一種能夠承受壓力的密閉精密儀器，主要應(yīng)用于石油、化工等重工行業(yè)。所以因其服務(wù)行業(yè)的嚴(yán)苛環(huán)境氛圍使其需具備耐高溫耐高壓以及耐腐蝕的特殊性能，也因此導(dǎo)致壓力容器制造過程稍有出入便會(huì)出現(xiàn)變形，進(jìn)而為日后壓力容器的使用埋下安全隱患甚至引發(fā)安全事故。因此為實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的安全控制以及降低次品率，本文主要對(duì)容易誘發(fā)壓力容器制造變形的原因進(jìn)行分析，進(jìn)而找出相對(duì)應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：壓力容器的制造;變形問題;防范與控制

1.引言

壓力容器的制造本就因其存在著人為因素的不穩(wěn)定性以及生產(chǎn)技術(shù)受限等各種因素的影響，所以致使加工出來的壓力容器某些組成部分或一些結(jié)構(gòu)性的尺寸數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)的圖紙產(chǎn)生差異。有時(shí)這些差異之處超出了產(chǎn)品規(guī)定的允許超差值致使后期的驗(yàn)收及使用出現(xiàn)不合格的情況。壓力容器在制造過程中出現(xiàn)變形的現(xiàn)狀嚴(yán)重制約著企業(yè)的發(fā)展，某些流入市場的次品也為日后壓力容器的使用埋下安全隱患甚至引發(fā)安全事故。因此找出那些可以控制的引起壓力容器制造中產(chǎn)生變形的因素加以控制并對(duì)其制定出相應(yīng)的防范措施勢(shì)在必行。

2.壓力容器制造過程中變形問題的影響

無論是技術(shù)人員因能力有限還是個(gè)人疏忽導(dǎo)致壓力容器的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)缺陷造成其發(fā)生變形，還是因現(xiàn)場加工工藝的不嚴(yán)謹(jǐn)或現(xiàn)場操作工的錯(cuò)誤操作或原材料的不符性而導(dǎo)致壓力容器發(fā)生變形，這些都會(huì)影響壓力容器的質(zhì)量，而壓力容器往往在很糟糕的環(huán)境下工作對(duì)其各種特殊性能要求都很嚴(yán)格，所以很容易誘發(fā)安全事故，造成不可預(yù)估的損失。所以壓力容器的變形問題不僅是技術(shù)短板更是安全威脅，所以必須對(duì)其加強(qiáng)防控，進(jìn)而保證經(jīng)濟(jì)利益與社會(huì)利益的和諧發(fā)展。

3.壓力容器制造過程中變形問題的防范與控制

3.1原材料準(zhǔn)備階段潛藏的變形誘因及防控

原材料市場的龐大化、復(fù)雜化導(dǎo)致了很多原材料的生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)原材料時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不完全統(tǒng)一，這也就使得不同廠家間的某些原材料的尺寸產(chǎn)生一定的偏差，同時(shí)還因其切割方式的不同導(dǎo)致出現(xiàn)了很多差異。同時(shí)在原料的運(yùn)輸過程中，運(yùn)輸員都是臨時(shí)的，根本沒有對(duì)原材料如何存放的安全意識(shí)，而原材料入庫后，沒有專業(yè)人員對(duì)其歸納以及使用前的復(fù)驗(yàn)，雖然都看似很小的出入，但壓力容器所需準(zhǔn)備的原材料是實(shí)現(xiàn)其嚴(yán)苛的技術(shù)硬性要求的前提，所以這些小出入綜合起來也就推動(dòng)了制造壓力容器的變形現(xiàn)狀。

千里之堤潰于蟻穴，所以原材料采買過程中應(yīng)嚴(yán)加把關(guān)：

1）篩選合格供方，制定復(fù)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，配備專員并在合格供方中采買原材料。

2）增強(qiáng)原材料在運(yùn)輸過程中及庫房保存的存放意識(shí)，并定期檢查排除不合格品。

3.2壓力容器制造過程中潛藏的變形誘因及防控

3.2.1焊接因素導(dǎo)致的變形及防控

鋼材是壓力容器的重要組成部分，而金屬原料的焊接過程中會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量，高溫的環(huán)境產(chǎn)生使得壓力容器的基材出現(xiàn)變形，這也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品的力學(xué)性能及耐蝕性降低，降低產(chǎn)品的質(zhì)量，嚴(yán)重甚至?xí)霈F(xiàn)不合格品造成原材料的資源浪費(fèi)。所以為防控焊接引起的變形問題，應(yīng)全面考究焊接的環(huán)境、方法、技術(shù)水平等因素，并且以下方面需引起注意：

1）大型球狀類壓力容器的焊接盡量采取對(duì)稱法焊接方式，焊接前先組裝主要部件，嚴(yán)格執(zhí)行焊接流程按順序，進(jìn)而保證焊接過程中各部組件的均衡受力，減小變形的發(fā)生。

2）多組焊接的過程中，嚴(yán)格依據(jù)母材規(guī)格預(yù)留收縮量?；蛘咄ㄟ^開緩和槽的方式減小壓力容器的變形。

3）對(duì)那些焊接過程極易出現(xiàn)變形的部組件通過采取抑制處理對(duì)其進(jìn)行反向變形，相互消除進(jìn)而達(dá)到降低變形量的目的。

3.2.2火焰切割因素導(dǎo)致的變形及防控

壓力容器制造中的切割過程必須在冷熱循環(huán)中進(jìn)行，所以受熱情況是否均勻嚴(yán)格制約著其變形的產(chǎn)生。所以針對(duì)壓力容器的不同部位采取相對(duì)應(yīng)的切割方法是保證變形量的相應(yīng)舉措。例如對(duì)筒節(jié)的切割，因其殼體較大，端口切割受熱脹冷縮影響較多，因此結(jié)合冷加工和對(duì)稱切割是最為有效的減小變形的方式。而作為起到壓力容器密封裝置作用的鋼板柸料其切割過程中產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致其平面度發(fā)生很大的變化，進(jìn)而難以保證切削量，所以這樣的情況下，需要在切割時(shí)不斷對(duì)鋼板柸料進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而減小變形量。

3.2.3內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致的變形及防控

外部載荷卸掉后，材料內(nèi)部宏觀或微觀的組織中會(huì)發(fā)生不均勻的體積變化，因此而產(chǎn)生的依舊殘存在物體內(nèi)部的應(yīng)力稱為內(nèi)應(yīng)力。由于壓力容器的制造過程中涉及了很多的熱處理工藝同時(shí)其組裝的過程也伴隨著很大的強(qiáng)制力，甚至隨著壓力容器的不斷被使用，其使用環(huán)境及其自身的磨損均會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而內(nèi)應(yīng)力的存在便會(huì)打破壓力容器的內(nèi)部力學(xué)性能平衡，致使壓力容器產(chǎn)生變形。所以需要通過以下方法消除內(nèi)應(yīng)力影響帶來的壓力容器的變形：

1）確保采購的熱處理爐符合使用標(biāo)準(zhǔn)以及控制好爐內(nèi)溫度的均勻變化，使用熱處理爐對(duì)其加熱時(shí)避開溫度較高部位，使整個(gè)產(chǎn)品均勻受熱。

2）依據(jù)壓力容器的尺寸對(duì)其安排足夠支座和支墊的數(shù)量配置，以保證在起因受熱降低穩(wěn)定性的情況下能夠不變形。

3）對(duì)于殼體口徑較大的產(chǎn)品，因其端口較薄，所以須通過內(nèi)力加強(qiáng)減小其變形。

3.2.4成型誤差導(dǎo)致的變形及防控

成型誤差包括成型模具的尺寸偏差以及成型過程中操作誤差。成型模具的偏差會(huì)直接導(dǎo)致零部件尺寸的差異，進(jìn)而導(dǎo)致組裝中比會(huì)因各部組件的干涉導(dǎo)致變形。而操作誤差則會(huì)直接導(dǎo)致壓力容器的變形。所以針對(duì)以上情況，在成型操作時(shí)必須嚴(yán)格參照工藝的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行，不得依靠經(jīng)驗(yàn)私下做主，發(fā)現(xiàn)問題必須提交工藝，讓專業(yè)人士解決問題。同時(shí)針對(duì)模具偏差則需要依靠更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪＞咧圃熘R(shí)及人才，不斷改進(jìn)工藝機(jī)制，使制造工藝與時(shí)俱進(jìn)。同時(shí)也需要不斷的完善和改進(jìn)傳統(tǒng)的尺寸測(cè)量形式，其次規(guī)范現(xiàn)場操作工的操作方法，盡量避免人為因素的影響，同時(shí)在壓力容器的使用時(shí)要嚴(yán)格復(fù)查，確保使用前狀態(tài)良好。

4.總結(jié)

壓力容器的制造生產(chǎn)過程中存在著很多可控不可控的因素造成其發(fā)上變形，在無法達(dá)到更高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上要盡可能控制可控因素來減少壓力容器的變形量，使其在后期驗(yàn)收和使用中都能達(dá)到預(yù)定的要求狀態(tài)。同時(shí)要注意對(duì)技術(shù)人才的能力培養(yǎng)，不斷深造汲取更為先進(jìn)的知識(shí)制定更為科學(xué)的設(shè)計(jì)圖紙及制造工藝，不斷剔除安全隱患，確保壓力容器的安全質(zhì)量及使用單位的使用安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁超.芻議如何控制壓力容器制造過程中的變形問題[J].科技創(chuàng)與應(yīng)用.2014（33）：76.

[2]郝永臣.壓力容器制造過程中常見問題分析[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè).2012（21）.