壓力容器在制造過程中易產生的變形及預防措施

謝瑞忠 唐曉華 胡寒陽 林慶飛

摘要：壓力容器制備過程中，受到各種因素影響很容易出現變形，降低容器質量。即使這種產品可以投放到市場中，使用這種設備時也容易發生安全事故。這種背景下，工人在制備壓力容器過程中需要加強對壓力容器變形問題的管控，通過對壓力容器變形原因進行深入分析，制定科學有效的預防性措施，確保壓力容器質量符合標準。

關鍵詞：壓力容器;變形;預防措施

壓力容器出現變形的原因較為復雜，從整體上看主要有兩類原因可能會造成壓力容器發生變形問題。第一種原因是由于應力變化造成壓力容器變形，主要包括熱處理變形以及焊接變形等。第二種原因是由于加工精度不足而出現的變形問題，主要包括組裝誤差以及下料誤差等。壓力容器一旦發生變形問題，很難對其進行有效糾正，很多情況下由于發生變形而直接導致壓力容器報廢，為了避免出現此類問題，施工人員需要嚴格按照壓力容器制備工藝要求開展工作，并針對容易引發變形問題的各種因素制定預防性措施。

一、壓力容器制備流程

壓力容器制備工作由大量獨立施工環節所組成，從整體上看包括準備環節、放樣環節、切割環節彎曲沖壓環節、組裝環節、焊接環節以及矯形環節等。為了確保壓力容器質量符合標準，工人需要對每一道工序進行嚴格管控，并對半成品件的質量進行詳細查驗，確保壓力容器制備工作能夠順利進行[1]。

二、壓力容器變形原因

①制作壓力容器時，工人需要對鋼板以及筒節進行切割處理，如果在切割過程中沒有對切割精度進行嚴格把控，很容易導致變形問題。例如采用火焰切割法時若火焰與端口距離過近，在切割火焰高溫作用下，端口邊緣就會出現收縮現象，進而在組裝過程中出現變形。②開展組裝作業過程中，工人需要使用焊接技術，對不同的加工零件進行連接，而焊接過程中會產生大量熱量，在巨大熱量的作用下容易讓鋼板材料發生變形，影響壓力容器質量[2]。③進入到加工階段之后，如果零件自身尺寸存在缺陷或者模具各項參數符合和標準，也容易引發變形問題。由于壓力容器體積大，需要采用吊裝設備進行組裝，在吊裝力與零件自重作用下，壓力容器內部會出現較大應力，該應力作用于壓力容器中的某一點，很容易造成變形。

三、壓力設備變形預防措施

（一）加工變形預防

針對加工過程中壓力容器可能出現的變形問題，工人需要依照施工標準開展加工工作，注重對于樣板性能的檢測，通過這種方式確保加工零件的尺寸以及外形符合安裝標準。在設計模具過程中，要嚴格依照加工件尺寸以及形狀進行設計工作，特別是對于加工件成型前后形狀的變化，要給予足夠重視，實際開展加工工作過程中可以依據加工件變形情況靈活設置回彈量，避免出現變形問題。此外，不允許在單獨封頭上進行大開孔作業，避免出現加工件變形問題。組裝壓力容器外殼過程中，需要使用卡具對外殼位置進行固定，同時對于錯口的精度要進行嚴格管控，盡量選擇臥式組裝模式，確保殼部件組裝的穩定性。同時工人還要使用經緯儀測量組裝部位的直度，確保其直度符合標準（如圖1所示）。

（二）焊接變形預防

想要妥善解決由于焊接作業而出現的壓力容器變形問題，工人在正式開展焊接作業之前，需要對壓力容器的類型、焊接部位坡口、直徑等參數進行詳細分析[3]。依據實際情況制定科學合理的焊接方案，確保焊接作業不會對端口形狀產生影響（如圖2所示）。實際開展焊接作業過程中，相關工作人員還要依據焊接工作量以及實際焊接條件，預估可能出現的焊接變形問題，并針對此類問題制定有效的預防措施。若焊接容器存在多條焊道，需要先對加工件進行組裝再開展焊接活動。需要特別注意的是，對于壓力容器中瓜瓣式封頭這種大型零件，需要在焊接施工現場布置固定卡具，防止大型零件在焊接過程中發生位移，確保焊接作業能夠順利進行。針對一些結構復雜的壓力容器，需要對其可能產生的焊接變形進行預估，并通過人為的方式在焊接變形反方向，對焊接處進行變形處理，借助這種方式對可能出現的焊接變形進行抵消。

（三）切割變形預防

除了焊接變形與施工變形之外，切割環節也很容易發生變形問題。為了妥善處理切割變形問題，相關施工人員需要對下料尺寸進行嚴格管控，確保鋼管以及筒節的各項參數均符合加工標準。尤其對于筒節零件而言，通常其后端口會留有較大誤差，因此工人在處理筒節零件后端時需要采用切割的方式，降低后端后尺寸誤差，預防該部位發生變形問題[4]。此外，由于胚料在被切割后胚料表面容易發生形狀變化，因此工人在對胚料進行切割后，還要對其表面進行矯形，確保配料表面平整度符合加工標準。

四、結束語

壓力容器在正常運行過程中，其內部會積攢大量壓力，一旦其出現變形問題，會讓壓力容器的部分區域承受超過設計標準的壓力，很容易造成壓力容器損毀，不僅影響其正常運轉，還會造成嚴重的安全威脅。且壓力容器變形問題一旦出現，很難對其進行有效的矯正，大多數情況下都要更換新的壓力容器，造成運行成本上升，想要解決這一問題，就要在壓力容器制備階段對可能造成變形的原因進行全面了解，并針對不同的原因制定具有針對性的預防方案，確保壓力容器在制備過程中不會出現變形，為壓力容器穩定運行保駕護航。

參考文獻：

[1]沈衛東，施磊.奧氏體不銹鋼低溫壓力容器應變強化變形量影響因素研究及工藝控制[J].石油和化工設備，2021，24（03）：54-56.

[2]黃倩影.承壓筒體組件在制造過程中的防變形裝置的應用與介紹[J].中國設備工程，2020（17）：88-89.

[3]徐昊，周彬，李萍，孫建，劉慶軍.壓力容器設計制造中的典型問題及對策分析——以S公司為例[J].大眾標準化，2020（02）：116-117.

[4]李晗.壓力容器管板焊接變形控制方法略談[J].石化技術，2018，25（06）：254.

嘉興嘉誠動能設備有限公司 浙江嘉善 314112