試析壓力容器制造過程中變形問題的控制辦法

陳錦虹

（廣州日立冷機有限公司，廣東 廣州 510935）

壓力容器制造過程中的變形問題在實際生產中較為常見，這些變形問題如果不能得到合理的處理，將會影響壓力容器的使用質量，影響容器制造企業的信譽。此外，超出誤差允許范圍的容器變形必將導致企業返工，浪費不必要的物力和人力，從而導致企業的制造成本增加，產品競爭力下降。因此，壓力容器制造企業不僅要高度重視容器變形的問題，還要探索有效的辦法來預防制造過程中的容器變形。

1 壓力容器制造過程中的變形分類

容器制造企業在壓力容器制造過程中會遇到各種變形的問題，若綜合考慮，則可以分為兩大類。第一類是因應力而導致的變形，其中就有火焰切割變形、加工失穩變形和焊接變形以及熱處理變形等；第二類則是由于人為誤差造成的變形，其中就有如下料誤差變形、成型誤差變形、組裝誤差變形等。

2 壓力容器制造變形的原因及控制辦法

2.1 應力變形及其控制

2.1.1 火焰切割變形。在當前的壓力容器制造過程中，下料環節的切割普遍還是以火焰切割為主，火焰切割有其自身的優點，如速度快，切割較為準確等。但由于切割的原理是根據冷熱交替而達到目的的，材料難免會因受熱不均勻導致切割中產生內應力，從而產生變形。控制辦法：切割變形的控制，主要可從三個方面進行控制。第一，是筒節的控制。在大直徑筒節的材料切割中，鋼材切割時溫度較高，切割結束后受到熱脹冷縮的原理的影響，材料易發生變形。在筒節切割中通過機械加工或者采用對稱切割的方法，能在一定程度上降低變形率。第二，是封頭的控制。經過火焰切割后的成型封頭，切口周圍受到外部環境的影響易發生收縮變形。這時在設計成型模具時需要考慮使火焰切割帶來的收縮量包括在其中。第三，是機加工坯料的控制。在壓力容器制造過程中，機加工坯料一般是針對鋼板，鋼板在火焰切割后容易因收縮不均導致坯料表面不平。因此在坯料切割后要進行平整處理，并可考慮適當增大加工余量來使坯料變得更平整。

2.1.2 加工失穩變形。加工失穩變形是指在成型后的容器在進行切割時而產生的變形。控制辦法：加工失穩變形是在加工的過程中，由于開孔及附近的強度的穩定性弱而導致變形，因此要盡量避免在單獨筒節或單獨封頭上直接開大孔。即使是要開大孔，之前要用緊貼的加強材料將其四周固定，直至切割結束方可取走。

2.1.3 焊接變形。在容器制造過程中的效率和成本很大程度上取決于焊接中變形問題的得當處理，因此對焊接中出現的變形問題需要格外注意。控制辦法：焊接容器中容器的形體、焊接的部位直接關乎變形與否。對于多焊道的大型壓力容器，應先組裝成整體再進行焊接；對于焊接的大型部件，應在焊接處用固定的卡具將其固定以免變形；對于較長的焊接容器，應在焊接前對每節進行精準測量，以有效彌補焊接后殼體縮短的現象的發生；對于結構復雜的壓力容器，應要根據實際情況采取合理的焊接組裝順序，預防焊接過程中出現超出誤差允許范圍的變形。

2.1.4 熱處理變形。在壓力容器制造過程的切割、焊接等環節都對容器材料進行了熱加工，這難免會在材料內部產生很大的應力。為了防止裂紋的產生，必要時需對容器進行熱處理來消除應力，但熱處理如果操作不當就會造成容器變形。控制辦法：在熱處理中，需要注意以下幾個方面的問題。第一，熱處理爐必須符合規范要求，且爐內的溫度要均勻合適，壓力容器要避免直接與爐內的火焰近距離接觸。第二，對于長度較大的壓力容器，要根據實際長度加適量的臨時支架。第三，對于分段預制的容器，分段端口處應加強支撐。

2.2 加工誤差變形及其控制

2.2.1 下料誤差變形。在下料中的變形，主要是下料尺寸不準，使得成型后的壓力容器尺寸超出了標準規定。控制辦法：下料尺寸的不準，主要是由于計算或放大樣有誤。因此一方面要不斷提高下料人員的技術水平，對其進行專項的培訓，規范他們的操作程序；另一方面，要安排專門人員對下料尺寸進行精準的檢驗，必要時可采用計算機檢測技術進行測量以減少人為的誤差。

2.2.2 成型誤差變形。壓力容器的各個部件在成型后由于摩擦或其他的不規范操作容易導致變形，主要原因是熱成型模具發生脫模現象。控制辦法：應對這種脫模現象，首先要強調操作人員在操作中要嚴格按照工藝程序及設計圖紙要求對加工件進行加工處理；其次，在模具的設計過程中，應充分考慮制造過程中可能會出現的各種導致容器變形的誘因，并對這些誘因提供預防空間進行妥善處理，如考慮壓力容器在制造過程中的磨損、熱脹冷縮等問題。

2.2.3 組裝誤差變形。組裝是壓力容器制造中的最后一道工序，它可以說是起著一錘定音的作用。對于在最后一道組裝工序產生的超出誤差允許范圍的容器變形，因其并非不可避免的，故往往會讓人感到惋惜。控制辦法：組裝誤差導致變形的主要原因在于組裝人員本身。因此對于壓力容器制造企業，首先要持續強調組裝人員務必重視容器的組裝嚴謹度，同時可結合獎懲措施進行改善；其次，企業要聘請有實力有資質的組裝人員，不僅要求懂組裝、能組裝，而且要組裝得好，使組裝能符合壓力容器制造、檢驗及驗收的要求。

結語

經上述分析，可以了解到在壓力容器制造過程中可能會導致容器變形的因素有很多。壓力容器制造企業應要善于不斷總結制造經驗，制定有效的容器變形控制辦法，嚴格防范容器制造過程中可能發生的關鍵性變形，確保壓力容器制造過程的每個環節都在可控制情況下進行，從而制造出質優價廉、讓用戶滿意的壓力容器產品。

[1]杭瓔鵬.淺談壓力容器制造過程中的材料質量控制[J].中國石油和化工標準與質量，2013（04）.

[2]耿彬.解析壓力容器制造過程中變形的控制[J].中國石油和化工標準與質量，2013（05）.