低中壓壓力容器制造過程中的質(zhì)量控制

張文儒，袁 媛，汪 鑫，袁建斌

(邁安德集團有限公司，江蘇 揚州 225000)

低中壓壓力容器是油脂工程中的重要裝備之一，也是工程質(zhì)量提高、工程成本降低的重要環(huán)節(jié)之一，因此提高油脂工程裝備中的低中壓壓力容器產(chǎn)品的質(zhì)量不容小覷。強化、加大壓力容器制造質(zhì)量保證體系是對壓力容器產(chǎn)品制造過程實行科學(xué)管理的重要手段，壓力容器制造質(zhì)量保證體系是用來指導(dǎo)低中壓壓力容器制造全過程中各項活動的技術(shù)、經(jīng)濟和組織的綜合性文件，是制造工藝技術(shù)與質(zhì)量管理有機結(jié)合的產(chǎn)物，是壓力容器產(chǎn)品制造質(zhì)量過程管理活動能有序、高效、科學(xué)合理進行的有效保證。壓力容器等級劃分，TSG 21—2016中根據(jù)設(shè)計壓力(P)劃分為低壓、中壓、高壓和超高壓4個壓力等級：

(1)低壓(代號L)，0.1 MPa≤P<1.6 MPa。

(2)中壓(代號M)，1.6 MPa≤P<10.0 MPa。

(3)高壓(代號H)，10.0 MPa≤P<100.0 MPa。

(4)超高壓(代號U)，P≥100.0 MPa[1]。

低中壓壓力容器制造過程中的質(zhì)量控制，包括：設(shè)計質(zhì)量、制造質(zhì)量、安裝質(zhì)量等方面。其中制造質(zhì)量的控制，對低中壓壓力容器的產(chǎn)品質(zhì)量起著關(guān)鍵的作用，我們按壓力容器制造過程中質(zhì)量保證體系所列的各個控制環(huán)節(jié)進行研究與分析。

1 材料的控制

壓力容器的制造者必須在確保熟悉圖樣的前提下才能夠進行相關(guān)生產(chǎn)與制造，并確保制造出來的壓力容器符合相關(guān)的標(biāo)準。要想確保壓力容器的制造質(zhì)量，需要從壓力容器的用材特點、原材料的采購?fù)緩?、到貨檢驗、材料復(fù)驗、入庫、下料、加工、組裝成型、測試到產(chǎn)品合格出廠的各個環(huán)節(jié)，自始至終堅持做到主要受壓元件材料的可靠性、可追溯性。

材料到貨后，按訂貨合同，首先核對材料經(jīng)銷商或生產(chǎn)廠提供的具有二維碼的產(chǎn)品質(zhì)量證明書(或有效復(fù)印件)；其次，依據(jù)質(zhì)量證明書核對材料本體上的噴碼(如：生產(chǎn)商LOGO、執(zhí)行標(biāo)準、牌號、規(guī)格、批號等信息)；第三，根據(jù)材料的各項指標(biāo)，與相對應(yīng)的材料標(biāo)準所規(guī)定的要求逐一核實是否符合，合格方可入庫。當(dāng)對材料有疑問時，還需進行必要的材料復(fù)驗，復(fù)驗包括物理性能、化學(xué)元素的分析；檢測規(guī)則為：同批次復(fù)驗不合格，擴大復(fù)驗比例(一般為原檢測比例的2倍)，若仍然檢測不合格，則本批次材料不得入庫，嚴禁用于受壓元件的制造。

2 工藝的控制

壓力容器的生產(chǎn)與制造，與其它機械設(shè)備的生產(chǎn)與制造有著明顯的區(qū)別。其中，最突出的特點之一就是壓力容器的品種多、批量少。所以，需要針對每一個不同的壓力容器編制不同的工藝文件。

首先，根據(jù)圖紙和對應(yīng)的標(biāo)準要求制定科學(xué)、嚴謹、正確、合理的制造工藝和工藝流程卡；其次，需經(jīng)質(zhì)保體系各級責(zé)任人員審批后方可實施；第三，在制造過程中，必須嚴格執(zhí)行已定的工藝。當(dāng)每道工序完成后，對于工藝流程卡規(guī)定的自檢點(E)、審核點(R)應(yīng)由生產(chǎn)操作者簽字確認，對于停止點(H)、見證點(W)必須要經(jīng)過生產(chǎn)操作者和質(zhì)量檢查人員共同簽字。所有在工藝流程卡上規(guī)定的檢驗點，也必須有相關(guān)的負責(zé)人進行簽字確認，并且要做到該流程卡隨著所生產(chǎn)的產(chǎn)品進入到下一個環(huán)節(jié)中。低中壓壓力容器在制造的過程中，需要注意以下幾個方面。

2.1 鉚裝

在壓力容器生產(chǎn)的過程中，不按照主焊縫布置圖進行焊接與生產(chǎn)，造成焊接后的壓力容器出現(xiàn)開焊的情況，使強度降低，有些不得不做補強處理。

2.2 鞍座墊板

在焊接的過程中，沒有開一個小于10 mm 的排氣孔墊板，壓力容器的角焊縫兩側(cè)存在不間斷焊的情況，并且采用了全封閉式焊接結(jié)構(gòu)；與A、B縫重合時，未將焊縫打磨與母材齊平或采用隔離間斷焊。

2.3 耐壓試驗

其一，環(huán)境溫度不符合壓力容器設(shè)備材質(zhì)所列標(biāo)準要求，在針對不同的壓力容器進行液壓試驗的過程中，有著不同的要求，例如，在針對Q345R、Q370R、07MnMoVR制容器進行液壓試驗的時候，其一般需要將液體的試驗溫度控制在5℃左右。其次，在針對相關(guān)容器進行液壓試驗的過程中，沒有對水質(zhì)進行嚴格的把控，比如，在試驗中所用的水一般需要控制其氯離子不超過25 mg/L，并且在試驗后需要將水漬清除干凈。最后，安全意識較為薄弱。在進行試壓過程中發(fā)現(xiàn)滲漏的情況，相關(guān)的工作人員沒有按照規(guī)定流程進行卸壓再進行補焊或者是螺栓的固定。

2.4 試驗壓力值的確定

針對壓力容器進行壓力值確定的過程中，需要考慮到其設(shè)計溫度是大于等于200℃，或者是大于等于150℃。如果是在此條件下，應(yīng)該重視對Pr= 1.25[σ]/[σ]t公式的應(yīng)用。如果在進行相關(guān)試驗的過程中，不按照上述要求進行試驗，其壓力值可能會達不到GB/T 150—2011的規(guī)定要求[2]；在進行直立容器臥置試驗的過程中，試驗壓力應(yīng)計入立置試驗時的液柱靜壓力；在進行夾套容器壓力試驗測試的過程中，需要注意的是核較內(nèi)筒的壓力值，確保整個試驗過程中能夠有一個合理的穩(wěn)定需求。但是需要注意的是，一旦內(nèi)筒壓力值沒有達到穩(wěn)定要求，則需要嚴格控制夾套和內(nèi)筒的壓力差，確保不超過所設(shè)計的壓力差值。

3 焊接的控制

焊接的控制之關(guān)鍵，在于焊接工藝評定。需要注意的是，在進行相關(guān)焊接操作的過程中，均需要按照NB/T 47014—2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定標(biāo)準》、NB/T 47015—2011《壓力容器焊接規(guī)程標(biāo)準》、NB/T 47016—2011《承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗》標(biāo)準進行評定[3-5]。

(1)首先，需要對焊接工藝進行評定。在進行焊接操作的過程中，需要嚴格按照焊接工藝評定標(biāo)準進行相關(guān)評定，并根據(jù)評定結(jié)果制作焊接工藝卡。在對焊接工藝進行評定的過程中，還需要針對焊接環(huán)境進行相關(guān)的評定，例如溫度、風(fēng)速、濕度等。在針對返修工藝的評定中，需要對超過返修次數(shù)的焊縫制定專門的焊接工藝措施，并派專門的技術(shù)人員對焊接質(zhì)量進行審核。另外，在進行壓力容器生產(chǎn)的過程中，廠家的技術(shù)人員與檢驗人員還需要根據(jù)相關(guān)評定標(biāo)準對壓力容器進行驗收，確保壓力容器的可靠性。

(2)焊接控制的另一個重點，是需要對壓力容器產(chǎn)品焊接試板以及相關(guān)的設(shè)備進行把控與驗收。在針對焊接試板的質(zhì)量把控中需要對焊接現(xiàn)場的焊接記錄進行有效的把控，現(xiàn)場的焊接記錄能夠在一定程度上反映出焊接現(xiàn)場的實際狀況。例如，焊接現(xiàn)場焊接記錄中能夠傳遞出焊接過程中的溫度、風(fēng)速、濕度、焊材等諸多內(nèi)容。并且，在當(dāng)下相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展的趨勢下，焊接現(xiàn)場的焊接記錄在一定程度上還能夠反映出焊接工藝的相關(guān)參數(shù)，例如電流、電壓和焊接速度等。在對壓力容器產(chǎn)品焊接試板的驗收過程中，首先需要確保其符合設(shè)計要求，同時還需要滿足與之相對應(yīng)的標(biāo)準要求。在進行相關(guān)工作落實的過程中，還需對焊接現(xiàn)場的工藝紀律進行嚴格的控制，需要由專業(yè)性較強的人員來實施焊接，并且在焊接后還需要留下證明自己身份的印記，以確保達到后期的質(zhì)量溯源目的。

(3)焊縫的返修。焊縫的返修與正常的實施焊接有一定的區(qū)別，在返修的過程中會呈現(xiàn)出明顯的反復(fù)加熱及冷卻的過程。因此，在相關(guān)的規(guī)定中明確指出，焊縫的同一個位置其返修的次數(shù)不能超過2次，如果需要進行2次以上的返修焊接，則需要通知相關(guān)的技術(shù)負責(zé)人員，上報返修次數(shù)并獲得批準后才能夠進行返修焊接。返修方案的設(shè)計，其一定要根據(jù)相關(guān)的規(guī)定進行，確保其在實際操作過程中的可靠性。返修是對已經(jīng)焊接好的設(shè)備進行重新焊接，不僅會增加生產(chǎn)成本，在一定程度上還會提高壓力容器的使用風(fēng)險，是每個企業(yè)都不希望發(fā)生的。

4 外觀質(zhì)量和幾何尺寸的控制

壓力容器在實際生產(chǎn)的過程中，其外觀質(zhì)量與幾何尺寸往往被設(shè)計者及相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)忽視掉，在這樣的情況下，也會增加質(zhì)量事故的發(fā)生概率。在外觀質(zhì)量的監(jiān)控中，咬邊和根部沒有焊接透徹或者是引起嚴重的應(yīng)力集中缺陷等，都會提高壓力容器的潛在使用風(fēng)險，因此在進行相關(guān)生產(chǎn)的過程中要及時發(fā)現(xiàn)，及時消除缺陷。

在外觀質(zhì)量問題中，電弧打傷、機械劃傷等也是其主要的構(gòu)成要素之一，如果在生產(chǎn)的過程中出現(xiàn)此類情況，一定要及時進行消除處理，確保壓力容器在使用的過程中不會因外觀質(zhì)量問題出現(xiàn)安全事故。

5 無損檢測的控制

無損檢測在壓力容器生產(chǎn)的過程中也是十分重要的組成部分，其能夠占到整個生產(chǎn)過程的16%左右。壓力容器在進行無損檢查的過程中 ，需要從原材料進場開始，零件加工、產(chǎn)品組裝完成等，都在無損檢查的范疇內(nèi)。

(1)無損檢測中，其工作開展的好壞，在一定程度上會直接影響到壓力容器的出廠質(zhì)量。無損檢測的過程中，其涉及到的方法、標(biāo)準等都是其工作中的重要組成部分。要求不宜過高，過高的話會大幅度增加返修的頻率；但要求也不宜過低，如果要求過低的話，會造成壓力容器生產(chǎn)的過程中存在一定的瑕疵，增加安全事故的發(fā)生率。

(2)在無損檢測中應(yīng)該注意的問題，用具體舉例的方式進行研究。

①在實際生產(chǎn)中，如果檢測質(zhì)量符合GB/T 150.3—2011中的相關(guān)要求，則不需要進行補強接管。

②如果進行過補強圈、支座、墊板的焊接，需要進行全面的無損檢測。

③管板、法蘭拼接焊縫，在進行無損檢測的過程中應(yīng)該進行全面檢測。

④做氣壓測試的壓力容器，其A和B兩個對接頭均需要進行全面無損檢測。

⑤公稱直徑大于250 mm接管，其A和B 兩個對接頭均需要進行全面無損檢測。

進行無損檢測的工作人員必須具備一定的資格，并能夠承擔(dān)檢測后的相關(guān)結(jié)果。在檢測后，需要將檢測的相關(guān)記錄整理到檔案中。

6 焊后熱處理的控制

焊接后的熱處理控制中，需要嚴格按照相關(guān)的工藝進行，確保在處理的過程中能夠根據(jù)不同的變量展開有效的把控。壓力容器的焊接后熱處理控制一般包括兩個部分：一是焊接后的熱處理，二是改善力學(xué)性能熱處理。焊接后熱處理的目的。

①對焊接應(yīng)力進行消除和降低。

②減少焊接結(jié)構(gòu)裂紋產(chǎn)生的概率。

③對焊接接頭的塑性和韌性進行改善。

④對冷作和時效造成的機械能損失進行恢復(fù)。

因此，以下情況也需要進行焊接后熱處理。

①法蘭環(huán)的對接接頭是用板材或型材制造的情況下，需要進行焊接后熱處理。

②當(dāng)法蘭斷面的厚度超過76 mm的時候，并且是以碳素鋼或低金鋼制作的情況下，其應(yīng)該進行焊接后熱處理。

③除了不銹鋼材料以外，拼接焊的管板應(yīng)通過熱處理消除應(yīng)力。

7 耐壓試驗的控制

耐壓試驗主要是針對制造完成的壓力容器的強度及密封性進行測試，確保壓力容器在后期的使用中不會出現(xiàn)嚴重的質(zhì)量問題。

8 出廠文件的控制

出廠文件的主要作用是為了證明壓力容器的合格性，并針對壓力容器在使用中的注意事項進行備注與說明。為了確保出廠文件的控制嚴謹性，其必須要通過具備相應(yīng)資格的人員對各個環(huán)節(jié)進行科學(xué)的審核。

9 結(jié)語

在壓力容器設(shè)計與生產(chǎn)的過程中，需要對相關(guān)的環(huán)節(jié)進行嚴格的把控，確保壓力容器的生產(chǎn)環(huán)節(jié)有著較高的科學(xué)性與嚴謹性，實現(xiàn)壓力容器的高質(zhì)量生產(chǎn)，進而促進我國油脂加工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。