壓力容器制造過程中的變形問題與控制

張英杰（撫順石化工程建設有限公司，遼寧 撫順 113008）

壓力容器制造過程中的變形問題與控制

張英杰（撫順石化工程建設有限公司，遼寧 撫順 113008）

作為一種承壓設備，壓力容器在石化工業、合成材料等各個領域得到了廣泛地應用。其能夠耐高溫、耐高壓，多在易燃易爆環境下工作，容易誘發安全事故的發生。壓力容器制造過程中會出現變形問題，若控制不當，將直接影響到產品質量。研究將著重對目前壓力容器制造過程中存在的問題進行深入分析，并提出相應的控制策略，為壓力容器安全制造提供參考。

壓力容器；制造；變形問題；控制策略

受工藝及操作問題等的影響，壓力容器在制作過程中容易出現變形，導致容器制造的最終結果與預先設計的尺寸不符，產生一定的誤差，進而影響到壓力容器的驗收與使用，若不能對壓力容器制作變形問題進行有效的控制，將會大大降低容器可靠性與安全性，帶來巨大的經濟損失，甚至威脅到使用者的生命安全，因此對壓力容器制造過程中的變形問題的控制策略研究有著重要的意義。

1 壓力容器焊接變形及控制策略

一般情況下，金屬焊接溫度較高，在高溫環境下，母材極易發生變形，進而引起壓力容器變形問題，導致壓力容器不能夠正常工作。其次，在高溫環境下，母材受力性能及耐腐蝕性均會發生一定程度的變化，導致壓力容器性能改變，難以滿足產品設計的相關要求，影響到壓力容器的安全性與質量[1]。針對這一問題，首先要從焊接工藝環節進行控制，結合壓力容器的焊接順序及相關參數選擇科學的焊接工藝，并根據不同焊接環境，對母材做出相應的處理；對于不可控焊接變形問題則要針對不同的焊接情況做出變形分析，制定相應的控制策略；對于體積較大的壓力容器，可以先對壓力容器進行焊接組裝，確保各部分受力均勻，嚴格按照焊接順序操作，在焊接過程中需要根據母材情況預留適當的收縮量，避免組件出現收縮問題，引起主體變形[2]。另外，在壓力容器焊接操作中，要結合以往實踐經驗，對容易發生變形位置進行針對性處理，降低壓力容器變形發生率。

2 壓力容器火焰切割變形及控制策略

容器制造多采用的是火焰切割方式，其速度快、切割準，主要是依賴于冷熱交替原理實現，在受熱過程中容易由于受熱不均產生內應力，進而發生變形。針對這種現象，首先可以對筒節進行控制，在切割直徑筒節材料時，可以采用對稱切割的方法避免由于熱脹冷縮發生變形。其次，要對封頭進行控制，明確火焰切割對切口產生的影響，充分考慮收縮量，確保設計的科學性與實用性[3]。另外要加強對機加工坯料的控制，在切割期間可以融入細化手段，采用人工材料，確保坯料的平滑與完整。

3 壓力容器內應力變形及控制策略

通常，壓力容器制造需要經過多重加熱操作，在組裝期間，壓力容器不僅需要承受起重機的吊裝力，而且要承受自身巨大重力及組裝強制力，其制造完成后存在內應力。壓力容器投入正常生產運行中，會逐漸產生裂紋、變形等，因此，必須注重對壓力容器內應力的消除，避免發生變形問題。可以對壓力容器進行熱處理，避免制作過程中產生內應力，需要注意的是熱處理爐內溫度需要與設計要求相符，確保壓力容器均勻受熱，采用噴嘴式加熱方式，進行熱處理，對擋火裝置進行相應的設置，避免火焰對加熱容器本體直接加熱。另外，可以通過加固措施及安裝支架等確保壓力容器穩定性。

4 壓力容器成型誤差變形及控制策略

部分壓力容器部件加工成型后，會由于操作不當、加工誤差等問題產生一定的成型誤差，進而造成零部件尺寸及結果不標準現象，產生變形。以加熱成型封頭脫模現象為例，當處于較高溫度環境下，容易發生脫模，進而引起封頭收縮變形，產品尺寸嚴重超標[4]。針對這一問題，首先可以對加工工藝標準進行明確說明，并在制造期間予以嚴格控制，全面檢查模具及樣板，避免出現形位誤差。在模具設計期間，要堅持相應的設計原則，對模具尺寸進行控制，在制造過程中注重熱脹冷縮等一系列變化對零部件的影響，與此同時充分考慮零部件冷卻后體積收縮量，若零部件冷成型，則要加強對工件成型回彈量的考慮。壓力容器制造期間容易出現磨損及熱脹冷縮，也許給予高度重視。

5 結語

作為生產中極為常見的問題，壓力容器變形問題若得不到有效的解決，直接影響壓力容器的使用安全性，因此，必須明確壓力容器制造變形的主要因素，結合以往實踐經驗，制定有效的控制策略，防止壓力容器變形，對每個制作環節進行有效的控制，確保壓力容器生產能夠高效、高質完成，提升產品安全性與產品質量。

[1]李云濤,王玉龍,李耀榮,等.二次開發技術在26mm厚壓力容器管接頭焊接模擬的應用[J].電焊機,2015,45(7):88-91.

[2]劉芳,軒福貞.基于ASME標準的高溫壓力容器高溫疲勞強度設計方法比較[J].壓力容器,2017,34(2):14-20.

[3]劉俊偉.淺析壓力容器制造中ASME、EN及GB沖擊試驗的異同點[J].化工設備與管道,2016,53(2):6-8.

[4]馬凱,蔡仁良,勵行根,等.反應堆壓力容器用C形密封環的變形特性研究[J].壓力容器,2016,24(1):74-79.

張英杰（1982-）男，籍貫：天津市寧河縣，助理工程師，本科學歷，研究方向：設備制造（機加工方向）。