探究壓力容器制造過程中的材料質(zhì)量控制

顧麗雯(無錫金龍石化冶金設備制造有限公司，江蘇 無錫 214161)

1 壓力容器制造

1.1 壓力容器

壓力容器是一種在工業(yè)民用和軍事領域都非常廣泛的工程器械壓力容器的整體可靠性和安全性，它直接影響到的是整體化工生產(chǎn)的安全性和運行的穩(wěn)定性，壓力容器的設計壓力和溫度是最基本的也是最重要的，材料的選擇也是重中之重，采用不同的設計準則，材料的許用應力和計算厚度將不同，如按照常規(guī)設計標準，在設置壓力容器的抗壓強度時，需要注意其安全系數(shù)，保障安全系數(shù)設置合理，一般為2.7，但如果采用其他方法如應力分析設計，整體材料的抗壓強度安全系數(shù)可提高，可設置到3，材料的許用應力相應增加，計算厚度相應減少。

根據(jù)壓力容器的危險程度，壓力容器分為一級、二級、三級，相當于特種設備中的一級、二級、三級壓力容器。根據(jù)內(nèi)部介質(zhì)不同，可以分為第一組和第二組。第一組介質(zhì)：極度危險介質(zhì)最大允許濃度小于0.1 mg/cm3，高度危險介質(zhì)最大允許濃度為0.1 mg/cm3～1.0 mg/cm3，第二組介質(zhì)：中度危險介質(zhì)最大允許濃度為1.0 mg/cm3～10.0 mg/cm3。根據(jù)設計壓力(P)，壓力容器分為低壓、中壓、高壓、超高壓四個等級。

1.2 壓力容器的制造特點

1.2.1 結構多樣

壓力容器在各個領域中都有非常廣泛的應用，而基于不同領域的使用要求不同壓力容器的結構也逐漸多樣化，在不同領域中，壓力容器的結構一般都各有不同，在同一領域中，由于不同的使用環(huán)境和功能要求，也需要有不同的結構設計和工藝要求，也會影響壓力容器的結構，一般情況下，壓力容器的主要附件都是相同的，有銅體、封頭、法蘭、支架等。有的容器設計有人孔、夾層、內(nèi)冷管和攪拌器等，壓力容器是容器的主體。在實際的應用中壓力容器不僅承受外部壓力，還承受內(nèi)部的壓力，因此在制造過程中嚴防變形具有重要的意義。壓力容器對整體的溫度設置，濕度設置和有害氣體都非常的敏感，如果發(fā)生泄露的問題，將會導致嚴重的事故，所以說也需要更加緊密的檢查壓力容器的密封性。不同的試驗方法具有不同的精度和準確度，目前主要有水壓試驗、氣密性試驗、氦檢漏。目前，本公司生產(chǎn)的壓力容器產(chǎn)品大多采用水壓試驗以及氣密性試驗。

1.2.2 安全性要求高

壓力容器制造企業(yè)應當取得特種設備制造許可證，在實際的制造過程中，應當按照相關的法律法規(guī)以及壓力容器制造行業(yè)的技術規(guī)范標準，嚴格執(zhí)行壓力容器，在特定行業(yè)中，應用時也需要按照具體的行業(yè)標準有效開展，這就需要壓力容器設計人員在理論知識和專業(yè)技能上都較為豐富，多方面考慮，才能設計制造出符合安全標準、設計要求，且滿足工藝設計性能的產(chǎn)品，保障質(zhì)量的可靠性。如果壓力容器在高溫高壓和具有腐蝕性的環(huán)境中工作，它所含的介質(zhì)是易燃易爆的物體，或者是有毒有害氣體，這種情況下就需要提升其安全性要求，因為如果不重視，很可能造成安全隱患，其后果不堪設想，在實際的設計制造安裝使用過程中，每一個環(huán)節(jié)都需要和安全保障密切相關，實際的設計制造安裝應當采取有效的管理措施，避免出現(xiàn)災難性事故[1]。

1.3 壓力容器的制造趨勢

壓力容器在工業(yè)中應用廣泛，尤其是在化工和煉油行業(yè)，它的比例約是總設備的約80%左右，在一定的領域中甚至會更多，近幾年來，因為材料技術和材料質(zhì)量的提升，各國普遍通過降低標準安全系數(shù)的方式來提升材料的應力，這樣能讓整體的材料消耗率較低，也會減少壓力容器的制造成本。通常情況下，如果利用常規(guī)的設計辦法制造壓力容器，需穩(wěn)定期整體的壓力容器的抗拉強度系數(shù)，如果是用分析設計法，那么壓力容器的標準大約在2.4～2.6左右，這樣可以簡化結構類型。在滿足穩(wěn)定性要求的情況下，首選結構尺寸較小的部件。在滿足制造質(zhì)量的同時，要不斷降低檢測環(huán)節(jié)的高要求和制造難度。因此，必須合理地討論壓力容器的設計，保障未來壓力容器的制造業(yè)能有集約化、多元化、綠色化的發(fā)展方向[2]。

2 壓力容器制造中的材料質(zhì)量問題

2.1 材料選擇不合理

壓力容器的材料選擇是影響整體設計效果的關鍵因素。在選材時，需要結合壓力容器的使用場所和具體的結構特點，綜合考慮滿足企業(yè)實際發(fā)展和生產(chǎn)的需要，嚴格按照相關的規(guī)定選擇管理，才避免因為壓力容器在使用過程中出現(xiàn)泄漏問題，提升管理質(zhì)量，并結合相關的環(huán)境和人為因素進行統(tǒng)籌考慮。

2.2 熱處理技術不到位

目前我國大多數(shù)企業(yè)的壓力容器的設計多存在處理技術不到位的問題，主要表現(xiàn)在壓力容器的焊接接頭處和殼體位置的熱處理，過于重視而壓力容器的彎管位置的熱處理工作不到位，因為壓力容器是一個統(tǒng)一的整體，如果在某一方面不能做到有效處理，則會大大降低壓力容器的安全系數(shù)。

2.3 有些焊接位置容易變形

化學生產(chǎn)中壓力容器的制造過程并非簡單按照模板制造即可，整體的過程是一個非常復雜的過程，施工步驟終會有連帶效應，若是在某一個施工步驟中難以控制到位，則很可能造成壓力容器的整體形變。

2.4 高溫高壓產(chǎn)生化學反應

在實際的制作中可能出現(xiàn)化學反應，例如，在鋼中有氫分子可能出現(xiàn)應力集中、超過材料極限強度的問題，這種問題一旦產(chǎn)生就不可消除。如果鋼中有過量的碳分子，也會產(chǎn)生相似的問題。

3 壓力容器制造中的材料質(zhì)量控制策略

3.1 重視壓力容器材料的選擇

在實際的操作過程中，應當加大對壓力容器材料的合理選擇，按照有關的規(guī)定做好壓力容器鋼板的焊前焊后處理，焊前需要做好預熱，焊后要做好熱處理，以降低在電焊過程中產(chǎn)生的應力，一方面需要保證其性能，另一方面需要保證其穩(wěn)定性。例如常見的模式是采用多層包扎式氨合成塔作為設計材料，這種材料設計起來比較簡單，基本不需要高溫加工，容器的配件在200 ℃左右的溫度之下就能制作完成。在選擇鍋爐材料的時候，需要重視對材料使用溫度和抗腐蝕性的考慮，做好鍋爐材料的選擇。管材一般為16 Mn，底部三通管材質(zhì)為15CrMo，殼側(cè)選材為Q345R，溫度控制在250 ℃左右，要使用合適規(guī)格的防沖蝕板，使熱管受熱均勻，也要考慮高溫下熱管的沖蝕，更好的發(fā)揮換熱作用。

3.2 減少壓力容器制作中的焊接變形

如果要有效保障整體容器應用的安全性，就需要做好材料的選擇，找到合適的壓力容器材料，保障整體壓力容器的安全性得到有效的控制，必須對焊接工藝進行監(jiān)督管理。首先對壓力容器的構件進行模擬裝配，在具體的施工過程中，需要以提升整體部件的安裝精準程度為目標，做好施工規(guī)范，如果要防止壓力容器焊接中出現(xiàn)變形的問題，可以通過十字形支撐工裝進行預變形處理，減少焊接工藝中出現(xiàn)焊接變形問題的可能性；如果存在因為應力作用產(chǎn)生容器變形的可能性，就需要通過熱處理技術焊接，如果內(nèi)部應力和外部溫差太大，可以先進行預熱，然后再熱處理，避免因為溫差因素導致容器變形的影響[3]。

3.3 做好材料質(zhì)量優(yōu)化，建立完善的質(zhì)量檢測體系

材料質(zhì)量的控制是保證壓力容器安全使用的必要條件。建立全過程的質(zhì)量管理體系，才能實現(xiàn)嚴格控制材料質(zhì)量的目標。首先在選材上，必須嚴格執(zhí)行國家標準和規(guī)范，建立完善的材料選購體系。在實際的采購材料過程中，需要加強材料制造商的審核，必須確保材料制造商生產(chǎn)的材料與相關標準規(guī)范相符合。要檢查材料供應商的資質(zhì)然后通過正規(guī)的渠道選擇材料。建立完善的材料標識移植管理程序，確保承壓件從儲存、發(fā)放、下料、生產(chǎn)流通等環(huán)節(jié)的可追溯性，從而防止出現(xiàn)防止混料、錯裝的問題。而一旦有壓力容器主要承壓部件更換，需向原單位備案。另外，嚴格按照相關標準規(guī)范對原材料參數(shù)進行檢驗驗收。材料進場后，材料負責人對材料編號進行驗收。貯存時應按區(qū)域分類，按牌號、規(guī)格、材料檢驗編號等明確標識，特殊焊接材料應專門保管，有必要可以建立一個二級庫。

3.4 合理添加緩蝕劑，提升材料的質(zhì)量

在實際的制造過程中，應當盡可能減少材料中滲氫量，在進行除銹和氧化皮的時候，可以采用吹砂除銹的方式，如果采用酸洗除銹法，可添加若丁等緩蝕劑。出油的時候，盡量減少滲氫量，可采用化學除油清潔劑除油，如果采用電化學，除銹法就先清除陰極再清除陽極。如有必要，可以開發(fā)新的材料技術，保障整體的容器材料穩(wěn)定、可靠，能保證整體生產(chǎn)的穩(wěn)定性。在選擇材料的身后，也需要確定科學的材料選擇方案，根據(jù)容器的具體用途和使用標準設計材料應用方案，保證整體設計的實用性和穩(wěn)定性。

4 結語

總而言之，壓力容器是工業(yè)發(fā)展不可或缺的機械基礎，在實際的壓力容器生產(chǎn)建設中，應當深入研究并分析，保障整體壓力容器的安全性和可靠性。材料安全是基礎，控制材料質(zhì)量、提升材料的穩(wěn)定性、強調(diào)壓力容器的材料優(yōu)化和管理，能保障整體施工的穩(wěn)定性。只有全面重視材料質(zhì)量管理、提升整體的建設品質(zhì)，才能促進壓力容器行業(yè)的更好發(fā)展。