鍋爐及壓力容器常用材料及制造缺陷分析

摘要：鍋爐及壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常使用的器件，在對(duì)鍋爐及壓力容器進(jìn)行制造時(shí)，不僅要遵循嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求，更重要的是排除制造過(guò)程中鍋爐及壓力容器的缺陷影響。常見(jiàn)的缺陷主要體現(xiàn)在鍋爐及容器的計(jì)劃環(huán)節(jié)、制作過(guò)程中以及安裝方面，本文針對(duì)鍋爐及壓力容器的制造過(guò)程進(jìn)行研究，探討一下制造過(guò)程中常見(jiàn)的缺陷以及缺陷處理的有效措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐;壓力容器;常見(jiàn)缺陷;處理

我國(guó)各行各業(yè)，鍋爐及壓力容器的使用非常普遍。隨著鍋爐及壓力容器的使用越來(lái)越頻繁，不同樣式、不同規(guī)模的鍋爐及壓力容器逐漸問(wèn)世。鍋爐及壓力容器在制造過(guò)程中的缺陷也隨之而來(lái)，缺陷的存在直接關(guān)系著鍋爐及壓力容器在使用上的效果，因此需對(duì)制造過(guò)程中的缺陷進(jìn)行處理，一方面提高鍋爐及壓力容器的制造效率，另一方面提高壓力容器的使用效益。

一、鍋爐及壓力容器簡(jiǎn)介

鍋爐及壓力容器制造的過(guò)程中，涉及到多種規(guī)范性的標(biāo)準(zhǔn)，而且制造過(guò)程中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)需要嚴(yán)格遵循。制造過(guò)程中，受到多方條件影響，例如：真空、高溫、低溫、循環(huán)壓力、腐蝕介質(zhì)等，作為工業(yè)生產(chǎn)常用的儲(chǔ)存、反應(yīng)、換熱容器及產(chǎn)熱設(shè)備，鍋爐及壓力容器廣泛應(yīng)用于石油化工、生物制藥、供暖供熱等領(lǐng)域，鍋爐及壓力容器在使用上常接觸不穩(wěn)定的物質(zhì)，實(shí)際工作條件復(fù)雜，因此安全因素是鍋爐及壓力容器制造過(guò)程中必須考慮的內(nèi)容。因此，必須對(duì)制造過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行控制，采取有效的措施處理，保障鍋爐及壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)性及安全性。

二、鍋爐及壓力容器制造缺陷

鍋爐及壓力容器的缺陷是貫穿在整體制造過(guò)程中的，主要是圍繞鍋爐及壓力容器的使用材料、焊接工藝、以及加工過(guò)程產(chǎn)生的，對(duì)此進(jìn)行以下分析：

鍋爐及壓力容器制造過(guò)程中的常見(jiàn)缺陷及質(zhì)量控制對(duì)策

1. 材料使用的問(wèn)題及質(zhì)量控制對(duì)策

在鍋爐及壓力容器制造過(guò)程中，受到采購(gòu)困難或者對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行充分利用等因素的限制，材料代用問(wèn)題在鍋爐及壓力容器制造過(guò)程中時(shí)有發(fā)生，這給鍋爐及壓力容器的安全性能埋下了極大的隱患。

鍋爐及壓力容器制造過(guò)程中材料使用問(wèn)題，主要可以歸納為如下幾個(gè)方面：選材考慮不周，過(guò)分強(qiáng)調(diào)材料某性能的優(yōu)越性而導(dǎo)致其它性能的不合格;材料入庫(kù)檢驗(yàn)制度不完善，致使材質(zhì)與所需不符，最終使用不符合標(biāo)準(zhǔn)的材料而導(dǎo)致壓力容器質(zhì)量不合格;沒(méi)有落實(shí)材料訂貨的技術(shù)要求，在訂購(gòu)材料時(shí)沒(méi)有將設(shè)計(jì)文件的技術(shù)質(zhì)量要求向供貨商進(jìn)行說(shuō)明;選擇和使用的焊接材料不符規(guī)范，導(dǎo)致焊縫性能難以滿足使用需求。

筆者認(rèn)為，壓力容器制造過(guò)程中材料的質(zhì)量控制應(yīng)從如下幾個(gè)方面著手：

1. 制造單位要在熟悉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及圖樣設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制材料的采購(gòu)流程，通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行復(fù)驗(yàn)或?qū)┴泦挝贿M(jìn)行考察、評(píng)審及追蹤等辦法，切實(shí)確保使用的鍋爐及壓力容器材料符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2. 用于制造受壓元件的材料在切割或加工前要進(jìn)行標(biāo)記移植，經(jīng)檢驗(yàn)員確認(rèn)后方可進(jìn)行切割或加工，以防止材料的誤用或錯(cuò)用。

3. 制造單位在使用壓力容器材料時(shí)不能隨便的“以優(yōu)代劣”，比如主要受壓元件發(fā)生這方面的材料代用時(shí)，制造單位必須取得原設(shè)計(jì)單位同意修改的書(shū)面證明文件，在改動(dòng)部位作詳細(xì)記錄并進(jìn)行相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定。

4. 合格的材料應(yīng)該存放在倉(cāng)庫(kù)或指定區(qū)域，并且保留識(shí)別標(biāo)記，在存放過(guò)程中防止材料的損傷、丟失和變質(zhì)。在發(fā)放材料時(shí)，發(fā)放人員要檢查材料發(fā)放手續(xù)是否齊全，并對(duì)材料規(guī)格、識(shí)別標(biāo)記、尺寸和數(shù)量等進(jìn)行核對(duì)。

2.焊接的問(wèn)題及質(zhì)量控制對(duì)策

根據(jù)《金屬熔化焊焊縫缺陷分類及說(shuō)明》，可以將金屬熔化焊焊縫缺陷分為如下幾大類：（1）裂紋缺陷，它是在焊接應(yīng)力及其他致脆因素的共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遇到破壞而形成新界面所產(chǎn)生的的焊縫;

（2）孔穴缺陷，它是焊接過(guò)程中熔池金屬中的氣體在金屬中冷卻以前未能來(lái)得及逸出而殘留下來(lái)在焊縫金屬內(nèi)部或表面所形成的空穴;

（3）固體夾渣、焊劑、溶劑夾渣、氧化夾渣、金屬夾渣、焊接熔渣殘留于焊縫中的現(xiàn)象;

（4）未焊透和未熔合，焊接時(shí)接頭根部未完全熔透，焊縫深度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，焊道與母材之間或焊道與焊道之間未能完全熔化在一起的部分;

（5）形狀缺陷，它是由于坡口角度不當(dāng)、裝配間隙不均勻、焊接電流或焊接速度不合適、運(yùn)調(diào)角度和操作不當(dāng)?shù)仍蛩?

（6）電弧擦傷、飛濺、表面撕裂、打磨過(guò)量、定位焊缺陷等，焊接時(shí)在坡口外母材上引弧或打弧產(chǎn)生的表面局部損傷。

為了確保焊接質(zhì)量，制造單位要認(rèn)真做好以下方面的工作：

1. 焊接人員要持證上崗，嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行操作。焊接人員必須取得相應(yīng)的特種設(shè)備作業(yè)人員焊接資格后，方能在有效期內(nèi)擔(dān)任相應(yīng)合格項(xiàng)目范圍內(nèi)的焊接工作，焊接時(shí)要嚴(yán)格按照焊接工藝守則和焊接工藝卡的規(guī)定來(lái)執(zhí)行。

2. 焊接設(shè)備的質(zhì)量控制。所有與焊接有關(guān)的設(shè)備必須由專人管理，設(shè)備上的電流表、電壓表按照規(guī)定檢定并附上合格標(biāo)簽，確保在有效期內(nèi)進(jìn)行使用。

3. 焊縫返修。根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，同一部位即焊位的填充金屬重疊返修次數(shù)不宜超過(guò)2次，焊接接頭無(wú)損檢測(cè)出現(xiàn)超標(biāo)缺陷時(shí)，應(yīng)當(dāng)分析缺陷產(chǎn)生的原因，制定相應(yīng)的返修或者補(bǔ)焊方案。返修操作要嚴(yán)格按照返修工藝規(guī)定執(zhí)行，返修后，應(yīng)按照原檢驗(yàn)要求重新檢驗(yàn)檢測(cè)。

4. 火焰切割變形和內(nèi)應(yīng)力變形的問(wèn)題及質(zhì)量控制對(duì)策

（1）火焰切割引起的變形問(wèn)題及質(zhì)量控制對(duì)策。鍋爐及壓力容器制造的下料環(huán)節(jié)主要是火焰切割下料，但切割整個(gè)過(guò)程都是冷熱循環(huán)進(jìn)行的，一旦工件受熱不均，因切割產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力就會(huì)引發(fā)變形。針對(duì)火焰切割引起的變形問(wèn)題，筆者認(rèn)為可以采取如下質(zhì)量控制對(duì)策：

對(duì)直徑較大殼體的短筒節(jié)火焰切割時(shí)，可以采用機(jī)械冷加工和對(duì)稱切割法;鋼板坯料火焰切割過(guò)程中，可以對(duì)切割后的板料進(jìn)行矯形糾正，如果還是不平整，可以適當(dāng)增加切割量;整體成型封頭的端口加工，其模具設(shè)計(jì)要注意切割后的收縮量問(wèn)題;瓣片式組合封頭端口加工，要適當(dāng)放大口徑，避免因收縮量而引發(fā)變形;

（2）內(nèi)應(yīng)力變形的問(wèn)題及質(zhì)量控制對(duì)策。

在鍋爐及壓力容器的加工過(guò)程中，很多工序都要求采用熱加工，壓力容器在組裝時(shí)也會(huì)產(chǎn)生很大的強(qiáng)制力。在強(qiáng)制力達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)形成內(nèi)應(yīng)力，在運(yùn)行時(shí)就容易發(fā)生變形和裂縫風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)內(nèi)應(yīng)力的變形問(wèn)題，筆者認(rèn)為可以采取如下質(zhì)量控制對(duì)策：

（1）在進(jìn)行熱處理時(shí)必須做規(guī)范，處理在溫度均衡時(shí)進(jìn)行，在爐壁火焰的噴嘴位置設(shè)計(jì)擋火墻，將火焰與熱處理相隔開(kāi);

（2）如果外殼的直徑增大，厚度不足時(shí)，要對(duì)內(nèi)部進(jìn)行加強(qiáng);

（3）壓力容器部件容易在高溫狀態(tài)下失去穩(wěn)定性，要根據(jù)實(shí)際的加工情況采取相應(yīng)的處理措施。

2. 小結(jié)

鍋爐及壓力容器屬于特種設(shè)備范圍，其制造過(guò)程必須采取嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施，否則將會(huì)影響到其使用壽命和使用安全。鍋爐及壓力容器制造過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)都很重要，筆者只是針對(duì)其制造過(guò)程中的常見(jiàn)缺陷進(jìn)行了分析，還有一些質(zhì)量缺陷有待于日后的進(jìn)一步總結(jié)歸納。

參考文獻(xiàn)

[1]《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》.

[2]《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》.

作者簡(jiǎn)介

楊月（1987年1月——），女，漢，籍貫：重慶江津市，本科，助理工程師，研究方向：工程技術(shù)。