壓力容器制造過(guò)程中的變形控制要點(diǎn)

邱伏禮，盧海雁，唐麗(青島蘭石重型機(jī)械設(shè)備有限公司，山東 青島 266555)

0 引言

在生產(chǎn)制造壓力容器的過(guò)程中，變形問(wèn)題是其中一個(gè)最為常見(jiàn)的問(wèn)題，而這類(lèi)問(wèn)題會(huì)對(duì)整個(gè)壓力容器的正常使用產(chǎn)生最為直接的影響。生產(chǎn)制造壓力容器的企業(yè)就需要對(duì)壓力容器生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中的變形控制問(wèn)題給予重視，并積極的探索預(yù)防和有效防范變形方式，從而有效地促進(jìn)企業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。

1 壓力容器特征分析

就現(xiàn)如今的壓力容器應(yīng)用實(shí)踐狀況來(lái)看，其特征可以總結(jié)為如下的幾點(diǎn)。

第一，在軍工民用工業(yè)等領(lǐng)域中得到了十分廣泛的應(yīng)用。

第二，種類(lèi)多元化特征。因?yàn)閴毫θ萜骺梢栽谏鐣?huì)生活的各個(gè)行業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用，各個(gè)行業(yè)對(duì)于壓力容器的使用要求也存在著一定的差異，整個(gè)壓力容器產(chǎn)品體系呈現(xiàn)出一種多元化的傾向。

第三，安全性要求較高的特征[1]。壓力容器長(zhǎng)期處于高溫高壓或者是腐蝕性的工作環(huán)境下，同時(shí)使用壓力容器承載的液體以及氣體也對(duì)人體有一定程度的危害，如若在生產(chǎn)制造壓力容器的過(guò)程中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)或者是制造環(huán)節(jié)中的缺陷而導(dǎo)致壓力容器無(wú)法在運(yùn)行過(guò)程中適應(yīng)高溫高壓的環(huán)境，就會(huì)容易引發(fā)液體或氣體泄漏甚至于爆炸事故，直接威脅到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。這也是當(dāng)前壓力容器對(duì)于安全性要求較高的主要原因。

第四，壓力容器制造層面的專(zhuān)業(yè)性要求較高。壓力容器自身的工作環(huán)境較為特殊，也就決定了其制造具備較高的專(zhuān)業(yè)性要求，簡(jiǎn)而言之，壓力容器的生產(chǎn)制造從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)開(kāi)始就有著十分嚴(yán)格的要求，除了制造人員需要掌握設(shè)計(jì)壓力容器有關(guān)方面的知識(shí)之外，還需要深入的掌握在生產(chǎn)制造壓力容器中的各個(gè)要點(diǎn)。

2 制造壓力容器中控制其變形的意義

正是因?yàn)閴毫θ萜髟诟鱾€(gè)行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并且自身的種類(lèi)呈現(xiàn)出多元化特征，同時(shí)在安全性和生產(chǎn)制造過(guò)程中的專(zhuān)業(yè)性要求相對(duì)較高，這也從側(cè)面體現(xiàn)了壓力容器在社會(huì)生產(chǎn)生活中所具備的重要作用。而在生產(chǎn)制造壓力容器的過(guò)程中，對(duì)這些質(zhì)量指標(biāo)產(chǎn)生直接影響的重要因素就是變形，變形程度也會(huì)帶來(lái)對(duì)壓力容器質(zhì)量影響程度的差異，如果在生產(chǎn)制造壓力容器的過(guò)程中沒(méi)有重視并采取有效的措施控制容器變形程度，不但會(huì)對(duì)整個(gè)壓力容器的生產(chǎn)工作效率產(chǎn)生負(fù)面影響，同時(shí)也會(huì)直接影響到壓力容器的最終生產(chǎn)質(zhì)量，甚至于在使用環(huán)節(jié)中引發(fā)安全事故。但這也并非意味著在壓力容器的生產(chǎn)制造過(guò)程中不允許出現(xiàn)任何的誤差，實(shí)際上我國(guó)針對(duì)壓力容器的生產(chǎn)制造有一個(gè)明確的形變誤差允許范圍，一旦超出這個(gè)允許范圍，就意味著壓力容器自身的產(chǎn)品質(zhì)量不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)企業(yè)就需要進(jìn)行二次的返工，這無(wú)疑是帶來(lái)了整個(gè)生產(chǎn)企業(yè)制造成本的大幅度增加。通過(guò)有效地分析壓力容器制造過(guò)程中出現(xiàn)變形的原因，并采取有效的措施，不但是確保壓力容器質(zhì)量的重要途徑，同時(shí)也是生產(chǎn)制造企業(yè)自身市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提高的必然要求。

3 制造壓力容器中變形控制的要點(diǎn)分析

3.1 焊接變形控制

壓力容器一般情況下都是由鋼材等金屬材料制作而成的，而在焊接這些金屬材料的過(guò)程中，由于作業(yè)溫度條件相對(duì)較高，使得金屬材料可能容易出現(xiàn)變形現(xiàn)象，而在這種情況下生產(chǎn)出來(lái)的壓力容器無(wú)法維持正常的工作狀態(tài)[2]。同時(shí)，材料自身的受力性能和耐腐蝕性能也會(huì)在高溫環(huán)境下發(fā)生一定程度的負(fù)面變化，繼而導(dǎo)致最終的產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量無(wú)法滿足之前的設(shè)計(jì)要求，這也為后續(xù)的壓力容器在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用埋下了重大的安全隱患。為了更為有效的控制壓力容器在材料焊接過(guò)程中出現(xiàn)的變形問(wèn)題，相關(guān)的生產(chǎn)人員需要在嚴(yán)格遵循容器焊接工藝流程和參數(shù)的前提下，選擇合理的焊接技術(shù)，并根據(jù)焊接環(huán)境的差異選擇合適的處理措施，如果在進(jìn)行金屬材料焊接的過(guò)程中出現(xiàn)了一些不可控制的焊接變形問(wèn)題，則需要以形變問(wèn)題的實(shí)際狀況分析作為基礎(chǔ)，制定出合理的解決方案。對(duì)于那些體積相對(duì)較大的壓力容器而言，可以?xún)?yōu)先進(jìn)行焊接部件的組裝工作，借此在保障各部分受力維持均勻狀態(tài)的前提下，嚴(yán)格遵照焊接工作的流程順序進(jìn)行焊接操作。此外，在進(jìn)行金屬材料焊接工作的時(shí)候，需要根據(jù)所選材料的實(shí)際情況預(yù)留出適當(dāng)?shù)慕饘偈湛s空間，以此來(lái)避免因?yàn)槿萜鹘M件的收縮而出現(xiàn)的形變現(xiàn)象。

3.2 成型誤差變形控制

在生產(chǎn)制造完成壓力容器的各個(gè)組成部件之后，還需要進(jìn)一步控制壓力容器在成型過(guò)程中產(chǎn)生的誤差而變形。在這個(gè)過(guò)程中需要嚴(yán)格遵循壓力容器制造工藝方面的要求實(shí)施成型制作，借此來(lái)避免因?yàn)椴僮魇д`或者是模具不合理而帶來(lái)的變形問(wèn)題。因?yàn)閴毫θ萜髟诟邷叵逻M(jìn)行脫模，很容易造成封頭處的收縮變形，甚至于會(huì)出現(xiàn)壓力容器尺寸超出標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。除此之外，如果模具自身設(shè)計(jì)存在缺陷，則會(huì)直接導(dǎo)致零部件質(zhì)量不符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由此不難看出，成型誤差變形控制的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是確保模具設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。在解決壓力容器成型誤差所引發(fā)的變形問(wèn)題的過(guò)程中，工作人員需要在全面遵循生產(chǎn)制造工藝和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求下完成成型工作，并且在成型之前針對(duì)生產(chǎn)模具進(jìn)行全面的檢查和優(yōu)化，以此來(lái)從源頭上有效的控制形變產(chǎn)生的誤差因素。而在模具設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，則需要在全面考量零部件的熱脹問(wèn)題、加工切割環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的形變問(wèn)題的基礎(chǔ)上做出合理科學(xué)的設(shè)計(jì)，從而有效的避免因?yàn)槟＞咦陨懋a(chǎn)生誤差而引發(fā)的變形問(wèn)題。

3.3 材料變形的控制

目前，鋼材是壓力容器制造過(guò)程中廣泛應(yīng)用的材料，鋼材在運(yùn)輸和吊裝的過(guò)程中，很容易因?yàn)橥饬σ蛩氐挠绊?，而出現(xiàn)彎曲變形的情況，這會(huì)對(duì)后來(lái)的劃線切割精準(zhǔn)性產(chǎn)生一定程度的影響。除此之外，在進(jìn)行壓力容器生產(chǎn)制造之前，需要將變形的鋼材進(jìn)行糾正，從而為壓力容器制造的各個(gè)零部件精準(zhǔn)性提供可靠的保障。一般而言，零件尺寸出現(xiàn)偏差主要是技術(shù)人員在計(jì)算過(guò)程中出現(xiàn)的失誤，或者是在這個(gè)過(guò)程中沒(méi)有按照操作規(guī)范執(zhí)行所造成的[3]。在切割直徑相對(duì)較大的鋼材的時(shí)候，在切割高溫逐漸冷卻的過(guò)程中，很容易使得鋼材因?yàn)闊崦浝淇s的影響而出現(xiàn)弧度，并繼而帶來(lái)一定程度的誤差，最終會(huì)影響到后續(xù)的各個(gè)加工環(huán)節(jié)。而對(duì)殼體直徑的短筒節(jié)下料來(lái)說(shuō)，需要在端口位置給予重點(diǎn)的關(guān)注，并且在火焰切割加工的過(guò)程中，鋼材的切割邊緣也很容易出現(xiàn)變形問(wèn)題。為了有效的解決這些變形問(wèn)題，可以選擇機(jī)械加工或者是對(duì)稱(chēng)切割法。除此之外，在設(shè)計(jì)成型模具的過(guò)程中，需要針對(duì)材料的收縮量做出全面的考慮，以便更好的控制鋼材的變形程度。

3.4 切割變形控制

生產(chǎn)制造壓力容器的工作中，切割下料的這一個(gè)環(huán)節(jié)主要還是以火焰切割方式為主[4]。雖然這種方式切割速度和精準(zhǔn)性上有著較大的優(yōu)勢(shì)，但由于該方式是使用冷熱交替而達(dá)到相應(yīng)的切割目的，金屬材料在切割環(huán)境中會(huì)因?yàn)槭軣岵痪鶆蚨a(chǎn)生相應(yīng)的變形問(wèn)題。為了有效的控制這一環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的變形問(wèn)題，可以在切割大直徑筒節(jié)金屬材料的過(guò)程中，使用機(jī)械加工的方式有效地降低變形率。除此之外，還需要針對(duì)機(jī)加工坯料進(jìn)行有效的控制，這里所指的機(jī)加工坯料一般是針對(duì)鋼板，鋼板在經(jīng)過(guò)火焰切割處理之后，會(huì)因?yàn)槭軣岵痪鶆蚨霈F(xiàn)收縮不均現(xiàn)象，從而導(dǎo)致鋼板表面出現(xiàn)不平整的問(wèn)題，這也就意味著在切割坯料工作完成之后需要進(jìn)行平整處理。

4 有效控制壓力容器制造中變形的保障措施

4.1 對(duì)加工制造人員的強(qiáng)化培訓(xùn)

用于壓力容器自身使用的環(huán)境較為特殊，在這種情況下，其生產(chǎn)制作工作需要由專(zhuān)業(yè)人員來(lái)進(jìn)行，這也就體現(xiàn)了加工人員對(duì)于壓力容器加工質(zhì)量的重要作用。為了更加有效的控制壓力容器生產(chǎn)過(guò)程中的變形問(wèn)題，相關(guān)企業(yè)需要進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)于加工人員的技能培訓(xùn)工作力度，從而在有效提高其專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和實(shí)踐操作水平的前提下，能夠靈活的應(yīng)對(duì)以及處理各類(lèi)壓力容器制造過(guò)程中的突發(fā)問(wèn)題。除此之外，還需要針對(duì)壓力容器的生產(chǎn)制造以現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)，制定合理的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，可以在培訓(xùn)的階段中進(jìn)行全面的傳授，從而保障壓力容器生產(chǎn)制造人員可以在熟練掌握有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的前提下，做到全過(guò)程的分析和控制變形問(wèn)題[5]。

4.2 各個(gè)影響因素的深入了解分析

想要更加有效地在壓力容器生產(chǎn)制造過(guò)程中對(duì)其變形問(wèn)題做出有效的控制，需要針對(duì)各個(gè)影響因素的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面的收集，以生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)下的壓力容器生產(chǎn)制造實(shí)際狀況，對(duì)不同因素帶來(lái)的變形干擾做出合理的劃分，并制定出帶有針對(duì)性的預(yù)防方案，從而在有效控制各類(lèi)變形問(wèn)題干擾因素的前提下，降低壓力容器生產(chǎn)制造過(guò)程中變形發(fā)生的概率。比如在生產(chǎn)制造壓力容器的過(guò)程中需要進(jìn)行多次的熱加工處理，而在進(jìn)入到壓力容器的組裝工作階段后，吊裝力和壓力容器本身所受到的重力會(huì)在較為強(qiáng)大的強(qiáng)制力影響下產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力，如果無(wú)法有效地處理和抵消掉這一內(nèi)應(yīng)力，則會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的差異而導(dǎo)致不同程度的損壞[6]。在這種情況下，在壓力容器生產(chǎn)制造之前，就需要針對(duì)內(nèi)應(yīng)力有可能產(chǎn)生的諸多因素做出全面的分析，并將其可能會(huì)帶來(lái)的破壞結(jié)果做出合理的預(yù)測(cè)，并以此為基礎(chǔ)制定出相應(yīng)的預(yù)防和解決措施，從而有效地降低壓力容器生產(chǎn)制造過(guò)程中的變形問(wèn)題發(fā)生概率。

5 結(jié)語(yǔ)

壓力容器在諸多行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，但壓力容器在生產(chǎn)制造的過(guò)程中，對(duì)安全性要求相對(duì)較高。由于生產(chǎn)制造過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)火焰切割變形、材料變形等諸多問(wèn)題。在這種情況下，相關(guān)企業(yè)需要在強(qiáng)化加工人員技術(shù)培訓(xùn)力度的基礎(chǔ)上，通過(guò)有效的分析各類(lèi)變形問(wèn)題影響因素制定出臺(tái)有針對(duì)性的預(yù)防和解決方案，以此來(lái)有效的降低壓力容器生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中變形問(wèn)題出現(xiàn)的概率。