淺談壓力容器制造常見的變形問題與預控

楊菲

摘要：壓力容器制作過程中引起的變形是常見的質量通病之一，本文針對五分公司壓力容器制造過程中變形的具體問題，結合自己的焊接、質量檢查以及容器制造的理論知識，對預防變形措施進行探討。

關鍵詞：壓力容器；變形；預防措施

中圖分類號：TH49文獻標識碼：A

壓力容器制造工程中的變形指的是壓力容器中整體尺寸或其某一部件的幾何尺寸與圖紙要求或標準規范不一致，且誤差超出了圖紙要求或標準規范的規定。根據變形產生的原因，壓力容器變形可分為兩類：一類是由于應力引發的變形，包括火焰切割變形、加工失穩變形、焊接變形等；一類是由于加工誤差引發的變形，包括下料誤差變形、成型誤差變形和組裝誤差變形等。這兩類變形，有的可通過矯形來糾正（但是難度較大并且成本較高），有的則無法改變。無法改變的造型會造成嚴重浪費，所以，對壓力容器制造變形要引起高度重視，必須認真制訂并切實遵守制造工藝，力求避免變形的產生，確保壓力容器制造質量符合要求。

1加工誤差變形及預防措施

1.1下料尺寸誤差變形

由于下料尺寸不準，使成型后的部件形狀超出標準規定。下料尺寸不準主要是由于計算或放樣有誤。

預防措施：提高下料人員的技術水平，認真校對下料的尺寸。

1.2筒節切割變形

大直徑殼體短筒節下料(料較長且較窄)時，其端口的火焰切割加工邊易發生變形。因切割高溫冷卻后，加工邊產生收縮，直線邊變為“弧線”邊，筒節輥圓后，其端口就不在一個水平面上，誤差較大時，滿足不了組對和焊接的要求。

預防措施：推薦采用等離子切割，或者是采取對稱順序采用火焰切割方法避免產生變形。

1.3封頭切割變形

成型封頭火焰切割后，其端口周邊會產生收縮，使封頭口徑變小。嚴重時，收縮后的封頭口徑滿足不了尺寸要求。

預防措施：對整體成型的封頭端口加工，則封頭組裝時口徑要適當放大，以彌補切割后的收縮量。保留的推薦是：（機加工條件、成本條件允許的情況下）也可采取機械加工的方法避免產生變形。

1.4機加工件坯料變形

這種坯料多用于壓力容器上的大型法蘭。火焰切割后，由于鋼板脹縮不均，致使坯料板面不平，嚴重時造成坯料面的加工量不夠。

預防措施：對難以矯形的坯料板，可適當增大其加工余量。

1.5組裝誤差變形

壓力容器殼體組裝時由于錯口或直線度誤差等超標所產生的變形，為組裝變形。

預防措施：

殼體組裝應使用定位卡具，直徑較大、厚度較薄的殼體，組裝時筒節還要加支撐，嚴格限制殼體對接邊的錯口；

殼體臥式組裝應在托輥上進行，并用直線檢查其直線度；

分段預制的壓力容器，安裝時要設定位卡具，并檢查其直線度。

1.6加工失穩變形

加工失穩變形往往是在已成型的封頭或筒節上開大型孔(如容器的裝卸孔)、由于開孔區及其附近穩定性減弱，造成殼體局部或部件的變形。

預防措施：盡量避免在單獨筒節或單獨封頭上直接開大孔，可視情況將殼體組裝成大段或整體后再開大孔；開大孔前將開孔區用緊貼殼體的筋板進行加強，組焊接管后殼體處于整體穩定狀態時，再把加強板撤掉。

（這種變形在實際情況中是比較嚴重的，但限于成本，預防措施僅供理論參考。）

2焊接變形及預防措施

由于焊接是需要高能量熔化金屬才能完成的作業，所以焊接變形是一種人人皆知的、頑固的變形形式，在不采取措施的情況下會造成惡劣的、難以彌補的變形。

焊接工藝是容器焊接的技術要求和操作規定，包括：

采用的焊接方法、焊接坡口、焊條種類及直徑，焊接工藝參數、焊接順序、焊道層數、焊前和焊后的處理、焊接環境要求以及防變形、反變形措施等。

預防措施：

（1）筒節較長且分多節組焊的壓力容器，預先分析焊接將要產生的變形形態，根據實踐經驗或推算，在焊接件上向焊接變形相反的方向給以變形，焊接后這個預變形量得到抵消；

（2）對結構復雜的壓力容器的組焊，要采取合理的組裝順序和焊接防變形措施，確保其制造中不變形；

（3）筒節下料時尺寸要適當放出焊接收縮量，以避免出現焊后殼體縮短現象；

（4）厚板焊接盡可能采用多層焊代替單層焊。

（5）反變形措施：根據實踐經驗或推算，預先在焊接件上向焊接變形相反的方向給以變形，焊接后這個預變形量剛好得到抵消，具體做法是：壓力容器筒節的縱縫對接處兩端頭壓弧時，在發生焊接變形方向的相反向留出反變形量；

焊接工藝必須經過工藝評定達到合格，而且在焊接操作過程中必須嚴格執行工藝要求。

（6）如果需焊接的結構件是對稱結構，可以考慮對稱焊接。

（7）采用剛性夾具固定法控制焊后變形。

3熱處理變形的預防措施

熱處理是將金屬材料或結構件放在一定的介質內加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內部的金相組織結構,來控制其性能的一種金屬熱加工工藝。熱處理是一個升溫，保溫，降溫的過程，如果熱處理工藝控制不當，很可能會導致設備變形。以下是預防措施：

(1)熱處理爐必須符合規范要求，爐內溫度均勻準確，爐壁火焰噴嘴處應設擋火墻，嚴禁火焰直接接觸或接近熱處理件。

(2)長度較大的壓力容器進爐后，要加臨時支座支墊，所用數量視容器具體尺度而定。

(3)直徑較大、厚度較薄的殼體，一般應進行內部加強。

(4)分段預制的壓力容器，分段端口處應設加強支撐。

(5)對受高溫易失去穩定的壓力容器部件，也應根據具體情況進行加固加強。

(6)熱處理件出爐冷卻時降低冷卻速度。

總之，在壓力容器制作過程我們中要采取有效措施去預防控制各種變形，最大限度的減小變形量，精心生產出質量合格的產品。