壓力容器制造中常見問題及分析

翁圣峰

摘 要：壓力容器由于長期處于腐蝕、真空、高壓、高溫等惡劣環(huán)境條件下，所盛裝的介質(zhì)也通常為有害、劇毒、易爆、易燃物質(zhì)，因此，其必須遵循強制性的規(guī)范和標準，以此來保證壓力容器的安全性。現(xiàn)有壓力容器制造主要包括檢驗、計量理化、設(shè)計、焊接、機加工、材料、鉚接等部分，文章首先闡述了壓力容器的構(gòu)成和特點，其次，就壓力容器制造中常見問題進行了深入的探討，具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：壓力容器；制造；問題

引言

壓力容器是一種廣泛應(yīng)用在生活、生產(chǎn)中的設(shè)備，除了要嚴格按標準規(guī)范來設(shè)計外，還要重視其制造過程?，F(xiàn)有壓力容器制造主要包括檢驗、計量理化、設(shè)計、焊接、機加工、材料、鉚接等部分，這些部分相互制約、相互協(xié)調(diào)、相互聯(lián)系，共同構(gòu)成了壓力容器制造。

1 壓力容器的構(gòu)成和特點

1.1 產(chǎn)品參數(shù)和結(jié)構(gòu)多樣性

壓力容器產(chǎn)品適用于飲食、冶煉、石油、化工、制藥等行業(yè)，使用范圍廣，這樣一來就造成產(chǎn)品參數(shù)和結(jié)構(gòu)多樣性。

1.2 壓力容器涉及多學(xué)科、多行業(yè)

壓力容器制造技術(shù)涉及到眾多行業(yè)，如安全防護、無損檢測、冶金、腐蝕與防腐、機械加工等，這就需要多方面、多學(xué)科、多行業(yè)來協(xié)作完成制造過程。

1.3 壓力容器制造過程存在著許多相似的信息

在壓力容器制造過程中，存在著同事物處理過程相似性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似性、零部件幾何形狀相似性、工藝流程相似性等多種相似信息，合理利用這些相似信息，能夠大幅度提高制造企業(yè)的核心競爭力。

1.4 安全性要求較高

壓力容器由于長期處于腐蝕、真空、高壓、高溫等惡劣環(huán)境條件下，所盛裝的介質(zhì)也通常為有害、劇毒、易爆、易燃物質(zhì)，因此，其必須遵循強制性的規(guī)范和標準，以此來保證壓力容器的安全性。

1.5 設(shè)計具有較強的專業(yè)性

壓力容器產(chǎn)品不同于通用機械產(chǎn)品，在運用軟件技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計時，不僅要求人員掌握先進的計算機技術(shù)，更要具備化工設(shè)備的整體設(shè)計思想。

2 壓力容器制造中常見問題

2.1 應(yīng)力引起的變形

大直徑殼體短筒節(jié)下料用火焰切割冷卻后，通常會出現(xiàn)較為明顯的收縮現(xiàn)象于加工邊緣上，直線邊就變?yōu)椤盎【€”邊，引起的變形。如果變形誤差較大，那么就很難滿足焊接和組對的要求，為了避免出現(xiàn)這種變形，應(yīng)該采用機械加工或者切割等方法。

在組焊多焊道的大型部件、大型壓力容器、結(jié)構(gòu)復(fù)雜壓力容器時，應(yīng)該綜合考慮焊接后可能出現(xiàn)的變形形態(tài)、變形大小來制定出適合的焊接工藝流程。如：反變形措施、防變形措施、焊接工藝參數(shù)、焊接方法、焊接環(huán)境要求、焊條種類及直徑、焊前和焊后處理、焊接坡口、焊道層數(shù)、焊接順序等。

在切割壓力容器上的密封圈或者大型法蘭等坯料時，很容易會出現(xiàn)坯料板面不平的問題，這主要是由于鋼板脹縮不均所導(dǎo)致，甚至嚴重時還會影響到坯料面的加工量。因此，應(yīng)該及時進行平整矯形，特別是對于難以矯形的坯料板，更加應(yīng)該密切注意，多增大其加工余量。

在封頭開大孔或者加工成型筒節(jié)的過程中，稍不注意，就會出現(xiàn)失穩(wěn)變形的問題，對于此類情況，不能直接在單獨封頭或者單獨筒節(jié)上開大孔，應(yīng)該將殼體組裝成整體或者大段之后，再視其具體情況來開大孔。另外，熱處理爐在熱處理壓力容器時，務(wù)必要符合規(guī)范要求，熱處理件不能被火焰直接接近或接觸，應(yīng)該將擋火墻設(shè)置在爐壁火焰噴嘴處，熱處理爐爐內(nèi)溫度應(yīng)該保持在恒定狀態(tài)。對于厚度較薄、直徑較大的壓力容器殼體，應(yīng)該視其具體情況來進行加強、加固。

2.2 加強圈的制作

壓力容器的加強圈在《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中并沒有被列為主要受壓元件，因此，很多壓力容器制造廠家就不太重視加強圈的裝配和制作，只是將其視為非主要受壓元件看待。其實，加強圈能夠與殼體組合來對外壓進行抗擊，屬于一個較為重要的外壓容器部件。如果加強圈的慣性矩不夠或者出現(xiàn)失效現(xiàn)象，那么必然會導(dǎo)致壓力容器失效。由此可見，壓力容器制造廠家必須要高度重視加強圈的制造，要加以重點控制。如果加強圈出現(xiàn)裝配、規(guī)格尺寸、材質(zhì)等出現(xiàn)更改時，務(wù)必要與設(shè)計單位一起協(xié)商討論。

2.3 管子與管板脹焊結(jié)合時的施工順序

2.3.1 先焊后脹工序

焊前，應(yīng)該清洗干凈管板坡口，在焊接過程中，可以從正、反兩側(cè)排除管板與管子間隙處的空氣，這樣一來，無論是保證焊接接頭的質(zhì)量，還是避免焊縫出現(xiàn)氣孔，無疑都是有益的。同時，先焊后脹工序還會保證脹口脹后，不會出現(xiàn)殘余應(yīng)力松弛的問題。但是對于那些焊接性較差的管板接頭與管子，焊道在脹接過程很容易出現(xiàn)微裂紋，嚴重的情況還會脹裂焊道。針對這種情況，應(yīng)該采用深度脹，焊道處盡量避開脹接部位，這樣就能夠最大程度地避免焊道影響到脹接。據(jù)研究資料表明，與先焊后脹工藝相比，先脹后焊工藝所造成的管板和管子焊后的泄漏率要高出10倍，且成形美觀、有金屬光澤、外觀均勻。

2.3.2 先脹后焊工序

脹接時會在坡口處和管端留下大量的雜物，如鐵銹、油污等，盡管會在焊接之前對管板坡口進行清洗，但是由于管子伸出管板、管橋較窄等諸多原因，很難徹底清洗管板坡口，這樣一來，這些遺留雜物就會在焊接過程中出現(xiàn)較大的化學(xué)變化，會受熱而局部膨脹，，進而給管孔和管子的間隙形成壓力。先脹后焊工序由于堵死了脹后背面，只能從焊道一側(cè)排除帶壓氣體，很容易就會造成氣體便穿過焊道，特別是在收弧處體現(xiàn)地更加明顯，這樣就會造成焊縫表面氧化、焊縫未熔合、焊縫高低不平。另外，焊接時產(chǎn)生的高溫，會導(dǎo)致脹緊力減小甚至消失。因此，可以明顯看出，先脹后焊工序的效果明顯要劣于先焊后脹工序，應(yīng)該優(yōu)選先焊后脹工序，保證壓力容器制造質(zhì)量。

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