淺談設(shè)備制造的特征

關(guān)佳瑩 李賀

摘 要：壓力容器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及國(guó)防等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而且制造實(shí)踐中對(duì)壓力容器的安全性要求較高，滿足各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范外，還應(yīng)該相應(yīng)的管理措施來控制整個(gè)制造過程以達(dá)到安全性的要求。針對(duì)其制造過程容易出現(xiàn)的問題，提出了具有一定指導(dǎo)意義的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：壓力容器；制造特征；問題；對(duì)策

1壓力容器的制造特征

1.1壓力容器的結(jié)構(gòu)多樣、種類繁雜壓力容器的使用范圍遍布工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防的各個(gè)領(lǐng)域，其使用領(lǐng)域或行業(yè)的不同決定了壓力容器的功用、類別的多變性，即使在同一領(lǐng)域使用的壓力容器也因工作環(huán)境和功能需求的差異，使得壓力容器的設(shè)計(jì)制造必須與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況為依據(jù)來實(shí)施，這就必然導(dǎo)致了其結(jié)構(gòu)、參數(shù)、品種的多樣性。比如以換熱壓力容器為例，雖然都是用來完成熱量交換的壓力容器，但因其內(nèi)部介質(zhì)、功用的不同分為管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器等等。

1.2安全性要求高。

壓力容器的使用環(huán)境一般都比較惡劣，大多數(shù)都處在高溫度、高壓力、強(qiáng)腐蝕的環(huán)境中，容器內(nèi)盛裝的介質(zhì)基本都是易腐蝕、易燃、易爆等物質(zhì)，所以在壓力容器的設(shè)計(jì)和制造中首先要保證其使用安全，同時(shí)各項(xiàng)參數(shù)都必須嚴(yán)格遵照強(qiáng)制性的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

1.3壓力容器的設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的專業(yè)性

壓力容器在什么行業(yè)使用就應(yīng)該具有滿足該行業(yè)特殊條件和需求的特征，因此壓力容器的設(shè)計(jì)人員除具備一般機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)外，還應(yīng)該在壓力容器使用的行業(yè)知識(shí)方面具備一定的專業(yè)能力，比如為化工行業(yè)設(shè)計(jì)的壓力容器就要具備化工設(shè)備的整體要求，并且要掌握該行業(yè)的相關(guān)安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以確保所設(shè)計(jì)壓力容器的安全性。

2壓力容器制造過程中的問題

2.1材料代用問題

壓力容器的材料代用問題主要有兩個(gè)方面，一是以優(yōu)代劣，即指在壓力容器的材料選擇中簡(jiǎn)單的用級(jí)別較高、性能較好的材料來代替級(jí)別較低、性能較差的材料，但要明確的一點(diǎn)是一般狀態(tài)下一種材料的性能優(yōu)良并不代表所有情況下都能表現(xiàn)出優(yōu)良的性能所以，在壓力容器材料選用上簡(jiǎn)單的以優(yōu)代劣對(duì)壓力容器的安全性能是無益的；二是以厚代薄。以厚代薄是在壓力容器的選材上簡(jiǎn)單的用同鋼號(hào)而規(guī)格較厚的材料代替較薄的材料，這種現(xiàn)象實(shí)際操作中更為常見。且危害性更大，因?yàn)橐院翊『笤跉んw受力的情況下其所受的平面應(yīng)力狀態(tài)會(huì)轉(zhuǎn)變成平面應(yīng)變狀態(tài)，對(duì)容器的受力狀況有百害而無一利。

2.2壓力容器制造過程中的變形問題

壓力容器制造過程中的變形形成原因大致有三個(gè)方面，一是下料尺寸誤差引起的變形，即在制造過程中某一構(gòu)件的下料不準(zhǔn)導(dǎo)致該部件不合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，使用后會(huì)影響壓力容器的整體性能二是模具形狀尺寸不合標(biāo)準(zhǔn)或操作不合規(guī)范，也會(huì)引起壓力容器的變形；三是壓力容器組裝過程中，存在過大的不直度誤差或者錯(cuò)口，而導(dǎo)致壓力容器不同程度的變形。壓力容器產(chǎn)生變形會(huì)使其嚴(yán)密性和可靠性降低，投入運(yùn)行后會(huì)影響到其安全性。

2.3壓力容器的焊接缺陷問題

焊接作業(yè)是壓力容器的制造過程中必須經(jīng)歷而且至關(guān)重要的一個(gè)工藝環(huán)節(jié)，壓力容器焊接質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響其使用功能的實(shí)現(xiàn)及安全性的要求，但是進(jìn)行壓力容器焊接施工的技術(shù)人員都知道，任何壓力容器的焊接作業(yè)不可能完美無缺，不存在缺陷是相對(duì)的，存在缺陷是絕對(duì)的，而焊接缺陷的表現(xiàn)形式又有多樣化和差異性的特點(diǎn)，本文在此簡(jiǎn)要的敘述集中重要的影響焊接質(zhì)量的缺陷。

2.3.1表面幾何缺陷

壓力容器焊接作業(yè)中最容易出現(xiàn)的宏觀化的幾何缺陷主要有兩種，一是錯(cuò)邊和角變形。即兩個(gè)工件在厚度方向上產(chǎn)生一定的錯(cuò)位或角變形，錯(cuò)邊和角變形會(huì)形成幾何應(yīng)力集中，甚至?xí)＜暗綁毫θ萜鞯氖褂冒踩欢呛缚p咬邊。是指沿著焊趾在母材部形成溝槽或凹陷，主要成因是由于電流過大、運(yùn)條太快、電弧拉的太長(zhǎng)，咬邊會(huì)使母材接頭的工作面積減小，從而在缺陷處形成應(yīng)力集中給容器造成安全隱患。

2.3.2焊縫內(nèi)的缺陷

壓力容器焊接作業(yè)時(shí)在焊縫內(nèi)部容易產(chǎn)生的缺陷主要有四種，一是夾渣。即焊后的熔渣殘留在焊縫中的情況；二是氣孔，是指焊接過程中熔池里的氣體未在金屬凝固前及時(shí)逸出，而殘留在焊縫中形成的空穴，氣孔是造成冷裂紋的重要因素。三是未焊透及未熔合，未焊透是指焊接時(shí)接頭根部未完全熔透而留下的部分，未熔合是一種常見的缺陷。四是焊接裂紋，焊接裂紋是一種非常嚴(yán)重的焊接缺陷，壓力容器使用過程中的大多數(shù)破壞都是源于裂紋。

不管是那種焊接缺陷的產(chǎn)生，都會(huì)一定程度上影響壓力容器的整體性能及質(zhì)量，在實(shí)施作業(yè)時(shí)應(yīng)盡量避免，但現(xiàn)實(shí)情況是不可能完全避免所有的缺陷發(fā)生，這也是制約壓力容器制造質(zhì)量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)很重要的因素和問題。

3應(yīng)對(duì)措施

3.1材料選擇措施

在壓力容器材料的選用上必須遵照國(guó)家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如果現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)由于各種原因確需材料代用時(shí)，應(yīng)該出具書面報(bào)告提出申請(qǐng)，由圖紙?jiān)O(shè)計(jì)師和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員重新計(jì)算和調(diào)整后，做出書面同意后才能實(shí)施對(duì)于以厚代薄問題也必須像材料代用一樣事先獲得設(shè)計(jì)人員的同意并出具設(shè)計(jì)變更證明材料，并且對(duì)變更部分做好變更記錄。而設(shè)計(jì)人員接到以厚代薄的變更申請(qǐng)書時(shí)，應(yīng)該對(duì)以厚代薄對(duì)壓力容器可能造成的影響做綜合考慮和對(duì)相應(yīng)結(jié)構(gòu)作必要的調(diào)整，從而最大限度的削弱因以厚代薄產(chǎn)生的不利影響。

3.2防范變形措施

對(duì)壓力容器加工過程中的變形問題應(yīng)該從三個(gè)方面入手進(jìn)行防范，一是要提高下料人員的技術(shù)水平，同時(shí)還要建立嚴(yán)格的下料尺寸核對(duì)機(jī)制；二是在容器成型時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按照工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)操作，嚴(yán)格控制檢查樣板的形狀，在模具的設(shè)計(jì)和制作上應(yīng)該在考慮加工件的理論形狀尺寸的同時(shí)充分考慮壓力容器加工成型中和成型后的變化情況，對(duì)于冷成型模具要充分考慮成型件的回彈性，熱成型模具要考慮成型件冷卻后的收縮性。三是在壓力容器殼體組裝時(shí)，要對(duì)其用定位卡具進(jìn)行定位，直徑大、厚度薄的殼體，筒節(jié)應(yīng)該增加支撐，以限制殼體對(duì)接邊的錯(cuò)口；臥式殼體組裝應(yīng)在托輥上進(jìn)行，且用經(jīng)緯儀來測(cè)量其不直度。

4結(jié)束語

壓力容器制造過程中有諸多問題需要我們注意，筆者在這里只是列舉了比較重要的幾點(diǎn)，比如還有設(shè)計(jì)、檢測(cè)、安裝、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，壓力容器作為一種高安全性要求的裝置，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都不容大意。因此，在壓力容器制造時(shí)不僅要明確其質(zhì)量目標(biāo)，還應(yīng)該采取必要的質(zhì)量管理措施，優(yōu)化設(shè)計(jì)、規(guī)范操作、嚴(yán)控質(zhì)量、注重檢驗(yàn)驗(yàn)收，只有把這些工作做到位了，才能確保壓力容器各個(gè)方面的性能達(dá)到要求；才能保證其運(yùn)行過程中安全穩(wěn)定；才能使壓力容器的制造工藝和技術(shù)不斷提升。

參考文獻(xiàn)

[1]韓春九，吳國(guó)強(qiáng).我國(guó)壓力容器制造的現(xiàn)狀特點(diǎn)和存在問題[J].裝備制造技術(shù)，2014，11.

[2]陳月紅.壓力容器制造中常見問題及分析[J]裝備制造技術(shù)，2012，7.