壓力容器筒體卷制質量缺陷分析及對策

蘇文明

摘 要：針對筒體卷制質量缺陷的產生原因，從注重關鍵工序的檢查把控、制作筒體卷制靠模、合理制定筒體成型組對焊接工藝、注重員工實際操作技能提高等4個方面提出了應對措施，對提高壓力容器筒體制造質量具有一定參考借鑒作用。

關鍵詞：壓力容器；筒體；卷制質量；缺陷；對策

引言

焊制壓力容器由筒體、封頭、接管等構件經焊接接頭連接構成 [1]。新疆油田公司工程技術公司在油田過熱注汽鍋爐、水處理、儲油、儲水罐、洗井裝置等油田用特種設備制造過程中，筒體部件是主要關鍵部件。鋼制壓力容器筒體，除直接采用無縫鋼管外，其余都采用鋼板經卷班機或壓力機械進行彎卷加工、焊接而成[2]。筒體卷制是壓力容器制造的重要環節。筒體精度一般由兩個方面來保證，一個是筒體材料的下料精度，另外一個就是筒體制造過程中的工藝控制精度（包括卷制精度和焊接精度）[3]。新疆油田公司工程技術公司每年的壓力容器筒體卷制數量在200件左右，對于筒體制造質量控制，需要對筒體卷制圓度缺陷原因進行分析，采取相應的生產工藝，確保筒體一次卷制合格率以及筒體組對焊接效率。

1.筒體卷制缺陷原因分析

1.1.管理制度落實不到位

新疆油田工程技術公司壓力容器筒體制造工藝的主要工序流程遵循行業標準，分為領料、劃線、下料、加工坡口、拼焊、卷圈、組焊、切割產品焊接試板、校圓、無損檢測；制造執行標準有國家標準《鋼制壓力容器》（GB150—1998），有企業及公司標準《壓力容器制造質保手冊》，以確保制造質量。在制造過程中，工藝流程、規范標準的嚴格執行，滾板機等設備的性能很大程度上取決于管理機制、制度的落實程度。如焊口間隙控制，按照工藝要求，焊縫對口間隙應控制在1～2mm之間，間隙過小容易造成未焊透或間斷性根部未熔焊絲；間隙過大會使焊接操作困難，產生根部高低不平并伴隨未熔焊絲頭；由于焊接位置受限，焊工為了提高焊接速度，鉚對焊口時，往往對焊縫對口間隙控制不到位，間隙存在大小不一，影響了筒體制造質量。在焊接過程中，層間焊渣要求清理干凈，為趕進度，多層多道焊接時，存在層間藥渣未清理干凈；焊縫焊接完畢，焊接接頭表面藥渣、飛濺物未清理或未清理干凈，造成檢驗誤差。其他如未嚴格遵守焊接工藝參數、坡口邊緣不清潔、未帶焊條保溫桶等等均能夠對筒體制造質量帶來不利影響。

1.2.設備使用及維護保養

筒體制造過程中，相關設備如滾扳機、電焊機、吊車、氬氣專用檢測儀器，需要正確使用與及時維護保養，如氬弧焊時，需要通過專用儀器檢測確保氬氣純度不低于99.98%，否則會造成焊接接頭內部缺陷。滾扳機設備在使用過程中，需要確保滾板機輥軸壓力均勻，兩側間隙一致；否則會造成筒體喇叭口；電焊機運行使用時需要確保電壓、電流穩定，否則會造成焊接接頭內、外部缺陷。

1.3.組對焊接工藝

組對整形工具選用不合理，易造成接頭對口錯邊量超過允許誤差范圍，致筒體形變，造成返修或二次返修，影響筒體焊接質量和效率。

1.4.電焊條（焊劑）使用及管理

焊條（焊劑）使用及管理不到位，易造成焊材混用、焊條烘干溫度失當、焊條烘干后未及時存放保溫箱，影響筒體焊接質量。

1.5.人員技能水平

筒體制造過程中，焊接人員需要具備至少Ⅱ類材料焊接資格。焊接人員、滾扳機操作人員的技術熟練程度對筒體制造質量具有重要影響作用，如滾扳機操作人員對滾板機操作不熟練，對設備性能不熟，卷制時，筒體極易出現喇叭口問題。

1.6.環境場地

環境溫度、濕度、場地存在凸、凹陷對受壓元件的筒體制造質量均有一定影響，比如，場地不平，筒體局部受壓，易造成變形等。

2. 筒體卷制質量控制的幾個關鍵

2.1.管理制度落實，注重關鍵工序的檢查把控

筒體制造過程中，首先需要嚴格按GB150壓力容器標準進行制造、檢驗和驗收；其次需制定筒體制造工藝，壓力容器制造質保手冊等具體操作規程，提高筒體制造質量的可操作性；同時，制定質量獎懲制度，增加員工的質量控制積極性；對于下料、加工坡口、拼焊、卷圈、組焊等關鍵工序，設立專職檢查管理人員，作好施工作業前后及作業過程中的檢查把控工作，確保每道工序的高質高效完成，提高一次合格率。如設立專職人員，專人專職逐個檢查坡口達標情況；對于焊接接頭對口錯邊量、焊接接頭環向棱角，設專職檢驗員用專用量具逐個檢驗；針對焊材混用，建立焊材管理規定，設專人管理焊材。酸、堿性焊條、焊絲分開放置并有標示，同時建立了焊材烘干、發放、回收臺帳；對超過烘干次數的焊條做回收處理。指定焊接技術員每周抽查庫管員。

2.2.制作筒體卷制靠模，提高筒體圓度（精確度）

提高筒體的制造精度是實現設備設計要求、提高設備的工藝實現能力的保證[3]。筒體一次卷制合格率高低直接影響壓力容器的制造進度，在筒體制作的時候，誤差必須控制在一定范圍內，以滿足組對錯邊量的要求，通過多年的實踐經驗，針對滾板機兩側間隙不均易出現筒體喇叭口，影響筒體一次卷制合格率問題，設計出配套專用組裝胎具，不僅提高了筒體的組對速度，對有效控制筒體圓度、減少焊接接頭的錯邊量起到重要保障作用。

滾板機缺陷，滾扳機兩側間隙不均的解決辦法，制作靠模，每卷制一次，均用靠模比對，從而，消除滾扳機缺陷給筒體卷制帶來的質量問題。

2.3.合理制定筒體成型組對焊接工藝，確保組對效率，減輕焊接強度

在制定焊接工藝時，需要遵循在滿足工藝要求的前提下，降低生產成本和制造難度，減輕勞動強度、提高勞動效率的要求[3]。根據我公司情況，在筒體制造過程中，一般壁厚在10mm以上的，直接使用大型三滾卷板機進行卷制；壁厚在10mm以下的則根據實際情況，用油壓機或者三滾卷板機壓頭，然后卷制成型。在焊接工藝方面，直徑1500mm以上的用氣體保護焊打底，埋弧自動焊蓋面；1500mm以下的根據實際情況，靈活使用氣體保護焊、手工焊進行制造。

筒體組對焊接過程中，兩筒體的錯邊造成了焊接困難，并且也易造成焊接質量而返工，為保證焊接質量和效率，就必須在筒體組對焊接時的對筒體圓度進行整形，提高筒體整形效率，就能增加焊接效率，減少焊接返片率。在制造實踐過程中，針對組對焊接的錯邊整形問題，研制設計了專用制作專用胎具，在筒體卷制、組對過程中，方便操作，減少噪音，控制焊縫接頭對口錯邊量。

2.4.建立員工培訓機制，注重員工實際操作技能提高

建立員工培訓機制，對操作人員制定理論和實踐的培訓學習，安排具有豐富實踐經驗的優秀員工現場幫、傳、帶，注重員工實際操作技能提高，定期開展對操作人員技能進行實踐考核的技能達標工作。

3.結語

筒體制造質量是壓力容器質量的重要保障，筆者根據多年的壓力容器制造實踐經驗，分析了筒體制造缺陷的產生原因，提出了管理制度落實，注重關鍵工序的檢查把控；制作筒體卷制靠模，提高筒體圓度（精確度）；合理制定筒體成型組對焊接工藝，確保組對效率，減輕焊接強度；建立員工培訓機制，注重員工實際操作技能提高等4點筒體卷制質量控制的關鍵，對提高壓力容器筒體制造質量具有一定參考和借鑒作用。

參考文獻：

[1]郭徽，李濤.石油化工設備.焊制壓力容器筒體的準確下料. 2010年2月 第39卷第2期

[2]姜根發.湘潭大學自然科學學報.鋼制壓力容器筒體卷制時的應力與應變. 1996年3月第18 卷第l期

[3]趙茂根，鄭云海.焊制壓力容器筒體的制作.杭氧科技，2012（2）.