壓力容器制造及質量控制要點

康帥 宋飚

摘 要：壓力容器的生產和質量控制工作，涉及到較多方面的內容，需結合現代技術，切實保證制造質量。本文主要從壓力容器的基本情況入手，針對壓力容器制造工作總體情況進行分析，并提出了一些制造問題和應對策略，為提升壓力容器質量提供一定借鑒和參考。

關鍵詞：壓力容器；制造；質量控制

引言

隨著我國石油化工、冶金機械、鐵路等工業生產的蓬勃發展，工業發展成效越來越顯著，壓力容器的制造技術有著顯著提升；由于壓力容器使用的特殊性，決定其制造過程質量管理及跟蹤監督的必要性和嚴格性，加強在制壓力容器的質量控制勢在必行。

一、壓力容器簡介

壓力容器是指盛裝氣體或液體，能夠承載一定壓力的密閉設備。壓力容器分類方法較多，按功能分為：反應、換熱、分離、儲存；按安裝方式分為：立式和臥式；按使用位置分為：固定式和移動式；按照設計壓力分為：低壓容器（0.1≤P<1.6MPa）、中壓容器（1.6≤P<10MPa）、高壓容器（10≤P<100MPa）、超高壓容器（P≥100MPa）等。壓力容器屬于特種設備，加之其常服役于高溫、高壓、劇毒、強腐蝕性、易燃易爆等惡劣工況，在實際應用的過程中，有爆炸、泄漏的安全隱患，故需對壓力容器的制造過程嚴加控制。

二、壓力容器制造涉及的主要工序

壓力容器在制造過程中，主要有原材料復驗、刨邊、卷板、焊接、開孔劃線、無損檢測、熱處理、耐壓試驗、泄漏試驗、噴砂油漆、出廠前總檢等工序，作為停止點的有工藝審查、工藝評定、原材料入庫驗收、劃線開孔、最終熱處理、耐壓試驗、出廠前總檢等，在過程中能夠把握好以上主要工序的質量，基本上就可以生產出合格的壓力容器產品。

三、壓力容器各主要工序的質量控制要點

1、原材料入庫驗收

主要受壓元件的原材料，在使用之前要進行入庫前驗收，驗收合格的原材料方可入庫備用，對于有復驗要求的原材料，還要進行材料復驗，復驗合格的原材料才能使用。原材料入庫驗收主要包括材料外觀質量檢查，有無損傷、殘缺、出廠標記噴碼等是否完整，尺寸規格是否滿足標準要求，使用PMI光譜儀進行定性及半定量分析材質是否正確，主要合金元素種類及含量是否達標，然后對比質保書，核對實物與質保書的材質、牌號、爐批號、執行標準、規格等是否一致，同時檢查質保書化學成分、力學性能、供貨狀態、證書編號等是否符合要求，如果以上都沒有問題，接下來對材料進行標記移植，要求每一個移植號都具有唯一性，且要對應于一個爐批號，以便于材料追溯，標記完成后即可入庫備用。

2、原材料分割

目前對于原材料分割主要有氧乙炔焰切割、等離子切割、水刀切割等，其中氧乙炔焰切割主要用于碳鋼及低合金鋼，等離子弧能量集中、穿透力強，即可用于碳鋼、低合金鋼，又可用于不銹鋼及有色金屬的切割，水刀因其具有割口整齊、熱影響區小、材料浪費少等優點，通常用于切割較貴重的有色金屬，但需要注意的是，因其割口存在淬硬組織，焊接前需機械去除。

3、筒節卷制

筒節卷制時，對于不銹鋼及有色金屬用卷板機，應加隔離層，防止鐵離子污染，或設置專用卷板機，對于厚板卷制前，可先進爐預熱后再卷，以增加材料塑性，易于成型。

4、焊接

焊接是壓力容器制造中使用最多也是最為關鍵的技術，焊接質量的好壞，直接影響到設備的安全運行。在設備正式焊接之前要先擬定預焊件工藝規程，依據預焊件工藝規程，做焊接工藝評定，合格后出具焊接工藝評定報告，相關人員簽字后生效，依據工藝評定報告編制正式的焊接工藝規程，焊工依據焊接工藝規程施焊，并做好焊接記錄。

5、劃線開孔

開孔劃線作為停止點，是因為一旦開孔錯誤，整個筒節將面臨報廢的風險，增加了投入，延長了工期，所以劃線后，須認真檢查。主要檢查軸向尺寸，周向尺寸，開孔圓直徑，對于塔器等立式設備，一般各管口及內件、外部預焊件都會以下封頭與筒體的環縫為基準線，向上測量確定其軸向尺寸，而臥式容器一般以左封頭與筒體的環縫為基準線劃線。

6、無損檢測

常用的無損檢測方法有射線檢測（RT）、超聲波檢測（UT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）。其工作原理及應用特點如下：

射線檢測（RT） 射線檢測的工作原理是射線穿透焊縫金屬時，由于其內部缺陷的存在導致組織不均勻，對射線的吸收程度不同，透過焊縫后的剩余強度也不同，對底片的感光程度就不同，因缺陷多數屬于不連續組織，且密度小于熔敷金屬，故射線衰減小，透過缺陷后的剩余射線強度就高，膠片感光就更黑，由于鎢的密度比一般金屬大，對射線的吸收能力強，所以夾鎢的影像成白亮塊狀。射線檢測通常用來檢查焊縫內部缺陷，對氣孔、夾雜、夾鎢等體積型缺陷較為敏感，檢出率高，可確定缺陷的種類、形狀、大小，能夠永久保存，但是無法確定缺陷的深度。

超聲波檢測（UT） 超聲波檢測是利用探頭將高頻脈沖電訊號轉換成脈沖超聲波傳入工件，當超聲波遇到焊縫中的缺陷時就會反射，探頭接受反射波并將其轉換成電訊號，經放大后在熒光屏上顯示出波形，依據波形的位置和高低來確定缺陷的位置和大小。超聲波檢測同射線檢測一樣，也是用來檢查焊縫內部缺陷的方法，還可用于板材、復合板、鍛件等原材料的檢查，對裂紋、未熔合、未焊透等面積型缺陷尤為敏感，檢出率高，能夠確定缺陷的深度和大小，難以確定缺陷的種類，對操作人員的技術水平和經驗有較高要求。

磁粉檢測（MT） 磁粉檢測的原理是鐵磁性材料在被外磁場感性下被磁化，如果內部沒有缺陷，導磁率和磁力線都是均勻的，如果有缺陷，磁力線將會彎曲，如果缺陷位于表面或近表面，磁力線將會穿透工件泄漏到大氣中，形成漏磁場，漏磁場會吸引懸浮在工件表面的磁粉，在缺陷處形成固定形狀，從而可判斷出缺陷的位置和形狀，磁粉檢測常用來檢查表面或近表面缺陷，且僅適用于鐵磁性材料。

滲透檢測（PT） 滲透檢測是在工件表面噴涂滲透劑，通過滲透劑的毛細作用，進入到缺陷內部，然后再通過顯像劑的虹吸作用將缺陷內部的滲透劑吸附到顯像劑上來，在顯像劑上會將放大的缺陷形狀呈現出來，從而可確定缺陷的位置、形狀和大小，滲透檢測只能檢出表面開口缺陷。

7、熱處理（PWHT）

熱處理的作用是消氫、消應力、改善接頭組織。熱處理前應編制熱處理工藝，確定保溫時間、保溫溫度、升降溫速率、冷卻方式、熱電偶數量、布偶位置、支撐件位置等，熱后應對焊縫、熱影響區、母材進行硬度測量，以反映熱處理的效果。

8、耐壓試驗

耐壓試驗時，應采用兩塊在計量有效期內的壓力表，表盤直徑不小于100mm，量程是1.5～3倍的試驗壓力，精度等級不低于1.6級，試驗時位于設備的頂部最高位置，試驗壓力保壓時間不少于30min，無泄漏則降至設計壓力保壓足夠長時間，檢查無泄漏、無可見變形、無異常聲響為合格，

9、噴砂油漆

對于碳鋼、低合金鋼制壓力容器，出廠之前應對設備外表面進行噴砂和油漆，油漆后要檢查有無漏噴、龜裂、橘皮、掛流等缺陷，測量干膜厚度，面漆還要用比色卡核對顏色。

10、出廠前總檢

設備出廠前應進行總檢，包括管口方位和標高、內件及外部預焊件的形式數量方位及標高、法蘭密封面質量、設備外觀質量、安裝尺寸檢查、總體尺寸檢查等，確保設備完好出廠。

結語

經濟在高速發展，各行各業將越來越頻繁地使用壓力容器，為保證其使用的安全性，必須加強質量控制，從在制壓力容器的制造工藝、材料、焊接、熱處理與無損檢測等主要方面確保其質量。并且為繼續提高在制壓力容器的質量控制水平，生產單位應持續增加科研投入，強化人才培養，更新壓力容器制造科技，嚴格把關每一個質量控制環節，切實有效地保證在制壓力容器的質量。

（作者單位：南京三方化工設備監理有限公司）