淺析壓力容器制造的質量控制要點

張鑫

摘要：隨著科學技術的日新月異及工業體制的日益健全，壓力容器在工業制造過程中的控制標準與需求也得以同步提高，這就使得人們對壓力容器制造質量更加關注。因此，要想確保壓力容器制造質量能夠較高地滿足新的標準與要求，就需要加強對其制造過程中各個要點的管理控制。

關鍵詞：壓力容器;特種設備;制造;標準規范;質量要素;控制

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壓力容器工作在高溫、高壓和有毒介質環境，屬于特種設備，如果生產制造存在質量問題，容易引發危險事故。因此，在壓力容器的生產制造過程中，質量管理工作尤為重要。必須全面做好產品質量控制，滿足相關質量標準要求。

1 壓力容器的基本情況

壓力容器是現代工業生產和試驗研究過程中的重要機械，其具備較多方面的功能特征，比如說傳熱、傳質、儲運和分離等方面。通常情況下，壓力容器能夠接受0.1MPa及以上的承壓，而其實際應用的過程中，面臨著出現物理爆炸和化學爆炸，需要嚴格控制好壓力容器的質量。壓力容器是工業生產中的核心設備，壓力容器制造的實際質量，將會直接體現出制造單位本身的管理水平和社會總體工藝水平。充分重視到壓力容器的整個制造過程及運行工況，需要積極開展質量監管工作，針對具體的生產制造環節進行全面有效的控制，及時發現制造過程中存在著的問題，并采用科學有效的方式和手段加以應對，切實提升壓力容器的實際建設質量。

2 壓力容器在制造過程中的主要質量要素

2.1 材料控制

材料按照設計采購計劃進行，入廠材料按照《程序文件》要求進行檢驗，合格材料進行材料標記移植，材料責任人要對材料進行建檔。必要時，要按照規范要求進行材料復驗，復驗合格方可使用。材料下料前要先對材料標記進行移植，確保材料可以追蹤。

2.2 工藝控制

（1）筒體成型。a.筒體焊接接頭的對口錯邊量需要嚴格控制，這是焊接質量的根本保證。以Q345B厚度為16mm鋼板制作的筒體為例，其A類焊縫的對接錯邊量要求≤3mm;B類焊縫的對口錯邊量要求≤1/4δs，也就是≤4mm。b.筒體卷筒過程中，焊接接頭的環向、軸向所形成的的棱角度相當重要，也是卷筒工序的關鍵環節。需要有效控制卷筒過程中預留的壓頭尺寸，通過二次校圓進行調節，使得筒節的棱角度控制在標準范圍之內。檢查棱角度需要制作弦長=Di/6，且≥300mm的內弧樣板（或外弧樣板），棱角度 E≤（δs /10+2）mm且≤5mm，按照厚度δs =16mm鋼板計算，E≤3.6mm為合格。c.筒體組焊完成后的圓度控制（針對內壓容器）。容器組焊完成后，需要檢查筒體的圓度。通過檢驗筒體的內徑尺寸，計算最大內徑與最小內徑之差。對于碳素結構鋼而言，圓度（D max -D min）≤1%Di（筒節該斷面內徑），按照筒體內徑2000mm計算，圓度（D max -D min）≤20mm為合格。

（2）筒體組對。a.直線度控制。首先筒體組對直線度要符合圖紙要求，另外，筒體直線度的允許偏差應≤筒體長度（L）的 1‰;對于直立容器而言，其筒體直線度應≤（0.5L/1000）+15mm，按照筒節長度20米計算，直線度≤ 25mm 為合格。直線度的檢查應該從筒節斷面的水平與垂直平分線的中心四個位置進行測量，測量位置要離開縱向接頭焊縫中心線至少100mm的距離，確保測量數據的準確性和代表性。b.焊接接頭控制。筒體組裝時，不宜采用十字焊縫，這種焊縫方式在設計之初就應該予以避免;相鄰筒節之間的A類接頭應錯位，其在筒節外表面上的弧長長度應大于筒體母材厚度的3倍，并且≥100mm（如果母材厚度為 16mm，那相鄰筒節的縱縫在外圓弧上的距離應選擇≥100mm的最低要求）;所有的筒體中，單個筒節長度不得小于300mm。

2.3 焊接質量控制

（1）焊接工藝。壓力容器施焊之前，受壓元件焊縫、與受壓元件組焊的焊縫、熔入永久焊縫內的定位焊縫、受壓元件母材表面堆焊與補焊，以及這些焊縫的返修焊縫都應進行焊接工藝評定，只有經過評定合格的焊接工藝支持，才進行施焊。焊接工藝評定技術檔案需要妥善保管，直至該工藝評定失效為止，工藝評定試樣保存期限不少于5 年。

（2）組焊。a.焊前對焊道進行清理，焊道兩側至少20mm范圍內去除氧化皮、油污、熔渣及其它雜質;b.有坡口要求的焊縫，坡口表面不得有裂紋、分層、夾雜等缺陷。對于抗拉強度≥540MPa 的低合金鋼及Cr-Mo低合金鋼經熱切割后的坡口表面，坡口制備完成后應進行磁粉檢測;c.全熔透焊縫需要根據相關技術要求和工藝文件規定定位組件，保證組焊間隙，確保熔透效果;d.焊接材料應保持干燥，施焊環境需要滿足規范規定的風速、濕度、溫度等環境因素要求。當焊件溫度低于0℃時，應對焊件進行預熱處理。

（3）焊縫外觀控制。a.焊縫余高控制。壓力容器 A、B類焊縫，焊縫余高e1、e2要滿足標準GB150要求，焊縫高度不得低于母材高度。例如：筒體母材 Q235B采用單面坡口的筒體，需要滿足A類焊縫余高e1≤0%～15%δs;B類焊縫 e2≤1.5mm。b.焊縫咬邊。咬邊缺陷是危害焊縫質量的重要因素，所以標準中對咬邊的控制相對較嚴格。在日常產品質量檢驗中應當高度重視。對于 R m≥540MPa及Cr-Mo低合金鋼制造的容器及不銹鋼容器、低溫容器等標準要求的特殊容器，咬邊的缺陷是不允許存在的;對于其它容器，焊縫表面的咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊連續長度不得大于100mm，并且焊縫兩側咬邊長度總長不得超過該焊縫長度的 10%。c.焊縫其它外觀要求。焊縫表面應按照相關標準進行外觀檢查，不允許有表面裂紋、未焊透、未熔合、表面氣孔、弧坑、未填滿、夾渣等缺陷;焊縫與母材應圓滑過渡，角焊縫應凹形圓滑過渡，減小應力集中。必要時，需要配合表面無損檢測進行進一步檢查。

2.4 熱處理及無損檢測

壓力容器熱處理主要包括成形受壓原件的恢復性能熱處理、改善性能熱處理和焊后熱處理。a.受壓元件在經過冷成型或溫成形加工后，其變形會存在較大的殘余應力，在一定條件下，根據標準規范或設計要求，需要對部件進行恢復性能熱處理。如封頭成形前厚度大于16mm，封頭加工成型后需要根據規范要求進行熱處理。b.容器焊后及改善性能熱處理需要根據技術規范要求和材料性能，制定合理的工藝文件。c.產品焊接試板應與容器（或受壓元件）一起進行隨爐熱處理，以獲得與本體相同的力學性能試驗參數。

2.5 無損檢測

無損檢測方法主要包括射線、超聲、著色、磁粉等檢測方法。壓力容器的無損檢測在標準規范中都已明確敘述，作為質量控制的關鍵要素，為產品的質量控制提供了有效的數據記錄和依據。無損檢測人員需要依據相關規范標準、技術要求嚴格執行，以提供真實可靠的數據作為參考，更好地進行質量管控。無損檢測的檢測檔案需要完整保存，保存年限不得少于容器的設計使用年限，以備查閱。

2.6 耐壓試驗

容器的耐壓試驗是檢驗產品是否泄漏的關鍵工序。耐壓試驗和泄漏試驗需要采用兩件量程相同的、并經檢定合格的壓力表進行測量，壓力表建議放置于容器頂部和底部各一塊，確保壓力試驗數據的準確。壓力表的精度不得低于1.6級，表盤直徑不得小于100mm，壓力表的量程應為1.5～3倍的試驗壓力，最好選用2倍。對于特殊材料如Q345R，液壓試驗溫度不得低于5攝氏度，其它材料的試驗溫度要依據相關標準規范進行。

結束語：

壓力容器涉及到社會及人身安全，其質量控制意義重大，深度理解相關標準規范，才能更好地進行制造過程質量控制，有效預防質量事故的發生。

參考文獻

[1]壽比南，陳鋼等.《壓力容器》GB 150-2011[S].中國國家標準化管理委員會發布.

[2]焦憶雷.核電大鍛件制造質量影響因素分析與控制研究[D].東華大學，2015.

[3]韓夏蓓.壓力容器焊接質量管理[J].石油化工設備，2011，40（03）：61-64.

[4]王桂芳，崔亞莉，劉文娟.壓力容器制造質量保證體系的建立及實施[J].石油工業技術監督，2018，34（03）：23-26.

（作者單位：江蘇中圣壓力容器裝備制造有限公司）