壓力容器制造中常見問題及分析

＊呂增明 王春初

（山東龍興化工機械集團有限公司 山東 261432）

1.前言

壓力容器普遍應(yīng)用于許多行業(yè)，尤其是石油化工和其他能源行業(yè)。這就是為什么壓力容器的生產(chǎn)要求很高，因此材料和方法的選擇對此類容器的最終制造結(jié)果有很大的影響。所以，必須嚴(yán)格控制每種化合物的制造工藝，避免和減少問題，及時發(fā)現(xiàn)問題，達到預(yù)期的目的。壓力容器在生產(chǎn)的過程中存在的問題，對壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量也有一定的影響。因此，在壓力容器的生產(chǎn)過程中，有必要根據(jù)壓力容器的特點進行適當(dāng)?shù)闹谱鳎嵘龎毫θ萜鞯纳a(chǎn)質(zhì)量，提高壓力容器的安全性?，F(xiàn)階段，我國壓力容器的發(fā)展取得了很大的成就，但是在生產(chǎn)過程中，在材料選擇和應(yīng)力控制方面還存在許多問題。因此，我們必須充分考慮和分析這些問題，并將它們結(jié)合起來。在這樣的前提下，研究壓力容器制造理論具有重要意義。

2.壓力容器的特點及要求

(1)特點

壓力容器制造過程由六個相互關(guān)聯(lián)的部分組成：結(jié)構(gòu)、鉚接、材料焊接、無損檢測、理化測量和檢驗。設(shè)備廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)，在不同行業(yè)發(fā)揮著不同的作用。因此，壓力容器的性能是多種多樣的。長期要求不同的功能和制造結(jié)構(gòu)，不同的制造工藝和較高的安全性要求致使壓力容器的生產(chǎn)必須符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和制度，因為大多數(shù)壓力容器都是在惡劣的環(huán)境中工作的，例如帶有高壓容器的壓力容器。溫度、高壓、真空、腐蝕等特性，而大多數(shù)壓力容器都充滿了破壞性的物質(zhì)，首先要考慮爆炸、劇毒、有害物質(zhì)對壓力容器的質(zhì)量的影響，做好施工工作。隨著社會科學(xué)的不斷發(fā)展，技術(shù)、工藝、材料、理念不斷更新，規(guī)范了壓力容器生產(chǎn)的發(fā)展，技術(shù)人員必須具備專業(yè)的壓力容器設(shè)計知識，必須考慮壓力容器設(shè)計的總體思路，由于壓力容器涉及多個行業(yè)，所以要了解壓力容器的種類，遵循多專業(yè)、多品種的原則，制造過程中加強對焊接過程的注意，對制造功能和受控機械結(jié)構(gòu)的重視。

(2)生產(chǎn)要求

由于壓力容器在生產(chǎn)和使用壽命中的重要性，在制造過程中必須有嚴(yán)格的要求，以保證其安全性。如果這個問題得不到足夠的重視，就會導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。因此，在制造過程中，必須保證壓力容器有足夠的厚度，并保持其安全的工作狀態(tài)。還應(yīng)確保壓力容器的密封，防止有毒氣體或物質(zhì)從壓力容器內(nèi)溢出，并確保壓力容器的形狀不受外力變化的影響。為保證壓力容器的耐久性，在壓力容器的制造、安裝和維護的各個過程中都應(yīng)考慮到壓力容器制造、安裝和維護的方便性，并切實加強質(zhì)量控制。

3.常見的問題

(1)設(shè)計不合理

壓力容器是石油能源行業(yè)的專用設(shè)備，其設(shè)計階段的效率對整體生產(chǎn)有著重要的影響。從我國壓力容器生產(chǎn)的現(xiàn)狀來看，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系設(shè)計的某些方面還不夠完善。有些設(shè)計人員不了解壓力容器的使用環(huán)境和要求，根據(jù)自己的經(jīng)驗和評價來設(shè)計壓力容器。許多壓力容器的計算參數(shù)不能滿足使用和安全的要求，壓力容器生產(chǎn)屬于特種設(shè)備生產(chǎn)范疇，其質(zhì)量取決于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，熟悉壓力容器及各種材料的使用標(biāo)準(zhǔn)，無疑是衡量產(chǎn)品技術(shù)條件和質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。許多設(shè)計人員沒有做相應(yīng)的工作，設(shè)計過程中選用的材料或參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計的設(shè)備最終試驗結(jié)果不準(zhǔn)確，采購的壓力容器不準(zhǔn)確，不符合國家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等都會導(dǎo)致事故的發(fā)生。

(2)標(biāo)準(zhǔn)控制不嚴(yán)格

壓力容器在不同的生產(chǎn)區(qū)域有不同的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致不同的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。從目前的發(fā)展來看，不同地區(qū)工藝的成熟度是不同的，所以在設(shè)計中采用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也是不同的。一般壓力容器的設(shè)計應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，但隨著工業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的提高，對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的要求也越來越高。然而，更高標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)并不意味著安全性越高，許多企業(yè)采用新的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)制造壓力容器，并立即投入使用，帶來了更大的安全風(fēng)險。此外，他們生產(chǎn)的產(chǎn)品使許多公司的利益最大化，他們雖然對壓力容器的制造提出了更高的要求，但在實際生產(chǎn)中沒有按照選定的標(biāo)準(zhǔn)進行，而是擅自修改標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量安全。此外，我國目前只有壓力容器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，缺乏明確的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也是選擇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)比較難的原因之一。今后要解決這一問題，必須根據(jù)不同行業(yè)的具體生產(chǎn)需要，盡快制定明確的壓力容器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，加強制造過程監(jiān)管。

(3)材料質(zhì)量問題

壓力容器的生產(chǎn)主要需要金屬材料，材料的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和耐久性。過去壓力容器行業(yè)在材料選擇，特別是生產(chǎn)中有著質(zhì)量差的問題。為了節(jié)省成本，采用相對成本不高的合金鋼代替碳鋼，劣質(zhì)材料生產(chǎn)的容器存在很多的安全問題。此外，在易成形材料的選擇差別很大。一些生產(chǎn)頭和簡單接頭“以薄為厚”，即厚板薄，但沒有相應(yīng)的厚板結(jié)構(gòu)，連接結(jié)構(gòu)容易改變，也存在一定的安全風(fēng)險。在選擇拉伸接頭時材料也存在用單純的厚度代替有厚度的結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，導(dǎo)致壓力容器剛度顯著提高，但安全得不到保障。為了解決這些問題，選擇合理的材料是容器能夠承受壓力的關(guān)鍵所在。特別是鑒于壓力容器的耐久能力，針對實際的生產(chǎn)環(huán)境提出建議；材料的選擇應(yīng)符合實際設(shè)計的要求，并具備抵抗腐蝕的能力；材料厚度必須充分考慮使用的場景。壓力容器材料自身必須具備很強的適應(yīng)能力，以達到實際運用的需要。一些制造企業(yè)為了節(jié)約成本或?qū)毫θ萜鳝h(huán)境了解甚少，在制作時選擇廉價、質(zhì)量差的材料，設(shè)備安裝調(diào)試后對壓力容器安全構(gòu)成很大風(fēng)險，容易導(dǎo)致安全事故。

(4)識別問題

壓力容器在進入使用之前一定要通過質(zhì)量檢查。無損檢測是我國壓力容器常見的質(zhì)量檢測方法。特別是X射線檢測要求：在壓力容器產(chǎn)品無損檢測之前，根據(jù)實際情況開發(fā)記錄流程，但很多公司還不成熟。實際測試主要是基于經(jīng)驗，測試結(jié)果不夠準(zhǔn)確，質(zhì)量問題很多，這給安全使用帶來了極大的隱患。要解決這一問題，必須加強無損檢測標(biāo)準(zhǔn)的制定，提高無損檢測技術(shù)水平。

(5)焊后熱處理

焊后熱處理是設(shè)備生產(chǎn)最后階段的關(guān)鍵。一般來說，在壓力容器的生產(chǎn)制作過程中，不同的焊接板材有不同的力學(xué)性能，焊接和焊后熱處理非常重要，它應(yīng)在其它工序后進行。但許多企業(yè)對此并不了解，存在許多不合理的現(xiàn)象，焊后熱處理存在諸多問題，造成了很大的隱患。

(6)變形問題

焊接是生產(chǎn)中的主要變形因素。焊接變形是壓力容器生產(chǎn)中的重要因素，焊接過程的不確定性導(dǎo)致變形。在焊接實踐中，為了保證焊接精度，需要焊接不同的金屬，但目前的焊接順序是非常一致的，而且金屬之間的差異是一定的，焊接區(qū)域不在焊接過程中，容器的變形往往增大或減小。工人對焊接過程中的材料和溫度控制不當(dāng)。焊接和材料熱處理應(yīng)在不同溫度下進行，但目前的焊接方法、材料和溫度沒有很好的復(fù)制。這種變形對壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量有很大影響，但很多制造企業(yè)忽視了壓力容器的變形，沒有科學(xué)計算壓力容器在制造過程中的載荷并采取有效的控制措施。變形后的器皿不能投入使用，即使可以使用，也會留存隱患。

4.對策

(1)重視設(shè)計質(zhì)量

設(shè)計的質(zhì)量是決定容器質(zhì)量好壞的重要環(huán)節(jié)。因此，設(shè)計階段的質(zhì)量控制是壓力容器質(zhì)量管理的重點。在設(shè)計前，必須保證設(shè)計人員具有較高的專業(yè)水平，充分了解制造工藝，保證壓力容器的質(zhì)量；同時，了解壓力容器的使用情況，掌握材料和零件的選擇，以確保壓力容器的設(shè)計符合要求。有效提高設(shè)計質(zhì)量，確保壓力容器設(shè)計滿足制造要求。

(2)材料選擇與管理

壓力容器應(yīng)從傳統(tǒng)制造商處采購，并對材料進行取樣，以確保符合設(shè)計要求。同時，設(shè)計人員在設(shè)計壓力容器材料時應(yīng)首先明確壓力容器的用途，在介紹材料時，應(yīng)根據(jù)使用情況選擇合適的材料，試驗設(shè)計要求，在整個試驗過程中應(yīng)根據(jù)化學(xué)成分進行科學(xué)的試驗材料的組成和機械性能。組件應(yīng)由制造商進行標(biāo)識，其使用和儲存應(yīng)明確規(guī)定，以便于取用，確保質(zhì)量。

(3)變形控制

在壓力容器制造過程中，應(yīng)適當(dāng)預(yù)留必要的加工量，以保證壓力容器的適當(dāng)變形能控制在有限的范圍內(nèi)，并嚴(yán)格遵守工藝要求。應(yīng)采取系統(tǒng)的設(shè)計要求和措施，提高制造過程的穩(wěn)定性，降低壓力容器的變形張力。另外，在拆裝零件時，要掌握強度和裝配順序防止變形。

5.結(jié)束語

本文總結(jié)了壓力容器生產(chǎn)過程中普遍存在的問題及解決方法。每個過程的控制對整個產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量有著無可替代的影響。要優(yōu)化設(shè)計、強化工藝、有效控制壓力容器生產(chǎn)過程，嚴(yán)格按照生產(chǎn)質(zhì)量目標(biāo)提高生產(chǎn)水平和質(zhì)量，促進行業(yè)秩序的可持續(xù)發(fā)展。壓力容器的生產(chǎn)工藝是保證其質(zhì)量的基礎(chǔ)，對此必須給予應(yīng)有的重視。針對問題，不停改進工藝，增強質(zhì)量控制和監(jiān)督管理，才能減少問題的發(fā)生。