壓力容器制造常見問題與解決方法

張玉成

摘要：作為標準件的壓力容器逐漸滿足不了石油化工產業的實際需求，這一生產應用中的普遍現象加大了非標壓力容器的市場需求，吸引了越來越多的壓力容器制造廠家不在局限于舊有成型的標準產品的生產制造，逐漸把眼光投向了非標壓力容器的市場領域。然而新的產業有其不同于舊往產業的特點，這種產品一般設計生產周期緊，容器制造單位如果不能很好的了解具體情況以及標準的掌握不夠透徹，會致使在設計、制造、安裝、使用過程中給容器留下了很多安全隱患。

關鍵詞：壓力容器制造；問題；解決方法

1 壓力容器的制造要求分析

由于壓力容器在生產生活中的重要性，所以就要能夠對其制造過程中有著嚴格的要求，借此來保障其安全性，倘若沒有對這一問題得到充分重視就會造成大規模的安全事故。所以在制造過程中就要能夠保證壓力容器的內部承受性有著足夠的強度，并要能夠對其安全工作狀態得以保持。另外就是保證壓力容器的密閉性能，防止容器內的毒氣或者物質溢出，對壓力容器的外力作用要能保證其外形不變，并要能夠對其使用的壽命進行保證，在對其制造過程中要能夠對每個環節進行充分的考慮。對壓力容器的制造和安裝以及檢修等都要能夠方便的進行，對其質量過程的控制得以有效加強。

2 壓力容器制造常見問題分析

2.1 焊接過程及外觀、幾何尺寸的問題

（1）不銹鋼母材出現嚴重磨痕、機械損傷。磨痕、機械損傷破壞了不銹鋼表面氧化膜，導致不銹鋼腐蝕、泄漏，其內壁接觸介質工作面上的這類缺陷就更不容忽視；磨痕、機械損傷，必須用氧化鋁或氧化鉻作磨料的砂輪進行修磨，并用10倍放大鏡進行檢查，清除小麻點后拋光。

（2）焊縫凹陷。當焊縫開雙面V形或雙面U形的對稱坡口時，在實際工作中往往先焊接筒體內側坡口的焊縫，再清根焊接筒體外側坡口的焊縫，由于兩面不可能同時施焊，就容易產生焊縫內向凹進。內凹減小了焊縫的有效截面積，凹坑常帶有裂紋和縮孔[4]；建議采用雙面交替焊，易采用多層焊，收弧時讓焊條在熔池內段時間停留，或環形擺動，填滿弧坑。

（3）焊瘤嚴重。焊瘤常伴有未熔合、夾渣缺陷，同時焊瘤改變了焊縫的實際尺寸，會帶來應力集中。內部焊瘤減小了內徑，可能造成流動物堵塞。焊接時應正確選擇焊接規范、正確掌握運條方法、靈活調整焊條角度、控制弧長、根部間隙不能過大，減少和避免焊瘤的產生。

2.2 水壓試驗的問題

當設備制造完備后，應該對其進行水壓試驗，這是設備制造的最后一個環節，也是最為重要的，其檢驗是否合格將直接影響到設備是否投入使用。在設備進行水壓試驗的過程中，應該同時對設備進行強度檢驗，對設備焊接的質量進行檢驗，尤其是焊縫是否存在應力集中現象。如果出現了這種情況，一旦設備承受一定的壓力，就會在應力集中部位出現微裂紋，從而導致裂縫的擴展，降低了設備的使用壽命；對焊縫進行檢驗，可以保證在設計壓力下，設備能正常使用，延長其使用壽命，提高防爆壓力。

2.3 焊縫問題

壓力容器制造過程中，很多部件是靠焊接連接的，焊縫的布置及焊接質量直接影響壓力容器的質量，特別要注意焊縫缺陷進而產生應力集中現象。在焊接過程中，注意焊縫的布置，焊縫的交叉和重疊不可避免，因此，在操作之前需要對壓力容器進行應力分析，可以用計算機軟件進行輔助計算。

2.4 容器加工過程中的變形問題

一般來講，無論是何種類型的壓力容器，其本身的外觀形狀和內部構造都帶有一定的相似性，特別是在容器罐體這一主體部分。因此，容器在加工過程中出現變形是十分普遍的一個問題，其主要是由使用模具不標準、在組裝過程中受外力影響出現變形、尺寸不精準等原因引起的。如果在制作壓力容器的過程中相關人員不重視下料這一問題，其生產出的成品就會出現超出標準尺寸要求等其他缺陷，從而對壓力容器整體的受壓均衡度產生影響。如果在制作過程中沒有把握使用模具本身的規范性，就會導致容器出現局部變形。

3 如何規避壓力容器制造過程中的問題

3.1 材料的質量控制

①制造單位必須在熟悉國家標準以及圖樣設計要求的基礎上加強材料及零件的采購監控力度，通過對材料進行復驗或對供貨單位進行考察、評審、追蹤等方法，確保所使用的壓力容器材料符合相應標準。②制造單位的材料責任人對材料的質量必須進行嚴格把關。材料進廠時，有必要核查材料的質量證明書，確認材料的制造標準不低于設計文件、國家標準以及相關標準規范的規定。若質量證明書為原件，則檢查其制造標準是否符合設計技術要求，化學成分、力學性能、制造工藝是否符合要求。若材料為批量購進，還需核查質量證明書批號是否唯一，同一批號的化學成分、力學性能是否一致。若經銷商提供的質量證明書為復印件，有必要索取其原件進行校對。另外必須確保材料上的有效標志必須與質量證明書完全一致，否則不得使用。材料入庫時需進行標識，保證其可追溯性。③用于制造受壓元件的材料在切割或加工前應進行標記移植，經檢驗員確認后方允許進行切割或加工，以防錯用、誤用材料，同時保證材料的可追溯性。④材料代用時需取得原設計單位的同意，同時需經過企業有關部門的批準。⑤材料的入庫、發放、回收設專人管理。

3.2 焊縫質量的控制措施

在焊接之前一定要進行周密的計劃，對于一些較好的材料，在尺寸的選擇以及拼版的方案上都要進行仔細的設計，從而在一定程度上避免重疊焊縫的出現，避免十字焊縫的出現。在壓力容器上焊接的臨時吊耳以及拉筋的墊板等，必須要使用與壓力容器焊接性能相似的材料，同時焊接的工藝也要相適應，最后在臨時吊耳以及墊板割除后的焊縫處還要進行打磨，保證平滑無痕。

3.3 防止變形

需要認真制定并嚴格遵守制造工藝，保證壓力容器在生產的各個階段都是處于受控狀態，并確保其能夠滿足法規和相關標準，嚴格進行管理，力求避免變形的產生，確保壓力容器的質量符合圖樣和標準。采取對稱切割，在切割之后要進行平整矯形，避免火焰切割變形。為了避免加工失穩變形，可以將殼體組裝成整體，等殼體處于整體穩定的時候，再把加強板撤掉。按照相關的焊接工藝規定，來確保焊接檢驗達到合格標準，能夠最大程度地避免焊接變形。

3.4 防治壓力容器產生裂縫

針對熱裂紋首先應該限制鋼材和焊材的低熔點雜質，如S、P含量，其次是控制焊接規范，適當提高焊縫成形系數，焊縫成形系數太小，易形成中心線偏析，易產生熱裂紋，再次是調整焊縫化學成分，避免低熔點共晶物，縮小結晶溫度范圍，改善焊縫組織，細化焊縫晶粒，最后是提高塑性，減少焊接拉應力。而防治冷裂紋（主要是延遲裂紋）的措施包括選用堿性焊條，減少焊縫金屬中氫含量、提高焊縫金屬塑性，減少氫來源棗焊材要烘干，接頭要清潔，避免產生淬硬組織棗焊前預熱、焊后緩冷，降低焊接應力棗采用合理的工藝規范，焊后熱處理等，焊后立即進行消氫處理，即加熱到250℃，保溫2～6左右，使焊縫金屬中的擴散氫逸出金屬表面。

4 結語

壓力容器是內部或外部承受氣體或液體壓力、并對安全性有較高要求的密封容器，在外界壓力（包括溫度、易燃易爆物質、有毒物質等）下，對容器內物質進行加工的設備。貯運容器、反應容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器，已廣泛應用與各行各業。隨著需求量的增加，廠家開始大批量的進行規模化生產，制造工藝越來越先進，但是其中面臨的問題仍然存在，一旦出現事故，將危及安全，故必須把握好壓力容器制造過程中的每一個細節。

參考文獻

[1]高建明.試論不銹鋼壓力容器制造和安裝過程中常見的問題及解決途徑[J].化學工程與裝備，2013，06：132-134.

[2]劉亞明.壓力容器制造過程中變形問題的控制對策探究[J].科技創業家，2013，13：217.

（作者單位：撫順石化工程建設有限公司第二分公司）