壓力容器制造的質量控制探討

楊立東

（中國石油技術開發有限公司，北京 100028）

1 壓力容器的概念

壓力容器是指承載一定壓力的密閉設備，其具有在不同環境中不同程度的承壓功能，主要是用來盛裝一些氣體、液體或者氣液混合物，與其他常壓容器有較大差異的特殊設備。壓力容器的用途極為廣泛，它在工業、民用、軍工以及科學研究的許多領域都具有重要的地位和作用，其中以在化學工業與石油化學工業中應用最多。壓力容器在化工與石油化工領城，主要用于傳熱、傳質、反應等工藝過程，以及貯存、運輸等物流過程。由此可以看出，壓力容器對我國工業現代化發展尤為重要。此外，壓力容器在工作過程中表壓數值都大于0.1MPa，一般情況下，工作環境也較為惡劣，內部運行介質一般也具有腐蝕性，因此，要在制造過程中進行嚴格的質量控制。

2 壓力容器使用特點

壓力容器使用技術指標主要有操作壓力和操作溫度，這兩項指標都是在工藝設計階段根據工藝包情況設定，進而在考慮安全系數的情況下確定設計壓力和設計溫度。如果在使用過程中，實際壓力或溫度超過操作壓力或操作溫度，壓力容器就存在很大的安全風險，如果超過了設計壓力或設計溫度，就極易出現泄漏、火災和爆炸事故。因此，壓力容器在運行的過程中，必須對壓力和溫度進行嚴格的控制，以此保證容器的正常運行。此外，壓力容器運行還受到內部介質和外部環境的影響，因此需要根據不同的介質和使用環境選用壓力容器的制造材料，并對壓力容器承受載荷特點進行有效的分析，以此對容器使用安全進行有效的探究。

3 壓力容器制造的質量控制分析

3.1 保證制造材料質量

壓力容器作為一種承壓設備，在制造過程中需要選擇韌性、強度比較高的材料。首先，應當根據壓力容器使用要求來選擇材料，并在安全性的基礎上進行有效的設計計算，使材料的選擇滿足工藝要求。應按照相關標準、規范以及基礎設計規定對材料進行嚴格的選用，以此保證材料能夠滿足使用要求。制造過程中還需要對加工材料進行驗收，確保質量。若在制造期間需要進行材料之間的代用，需要經過原設計單位批準，同時將代用情況歸集到竣工文件存檔。

3.2 制造工藝的有效控制

壓力容器類型不同，工作環境也有較大的差異，不同類型壓力容器的制造有與之結構特點相適應的制造工藝卡或作業指導書，作為制造過程中指導生產的工藝文件，以此可有效地提高制造的效率和提高產品質量、降低生產過程中的成本投入。在進行壓力容器制造過程中，工作人員要全面了解制造工藝流程，同時還要對制造過程關鍵質量控制點全面掌握，只有這樣才能保證壓力容器制造質量。除此之外，國家層面規定了壓力容器制造的許可制度和制造過程可追蹤制度，從源頭保證了質量基礎，也能夠有效地落實質量責任，促進質量的提高。

3.3 尺寸及外觀質量的有效控制

壓力容器在制造過程中，尺寸與外觀質量非常重要。外形尺寸特別是內件和管口的位置尺寸直接影響到使用中的生產效率和安裝定位。壓力容器使用中需要通過管道等手段將大量的動靜設備進行連通，若尺寸出現超出允許的偏差，會直接影響系統連通，同時會影響到容器的使用強度，致使使用期間實際表壓壓強與設計數值有一定的差異。偏差超過標準設計值，既影響安裝又影響使用，這就需要在制造過程中保證尺寸符合設計要求。在壓力容器制造過程中，外觀質量主要包含焊縫的成型、焊接咬邊、母材表面的機械損傷等方面，這些外觀質量都會對焊接強度、局部應力集中等產生影響，因此需要通過焊接過程或后期處理保證焊縫成型均勻，避免局部凸起或凹坑，避免焊接咬邊。對于鋼板原始表面的損傷或在制造過程中產生的鋼板母材損傷，視缺陷深度可以采用打磨或補焊的方式進行修磨，從而使鋼板母材表面平滑，避免應力集中造成壓力容器運行過程中出現裂紋。

3.4 焊接質量的有效控制

壓力容器是通過焊接的方法將特殊形狀的鋼板和配件焊接在一起，在制造期間，焊接工作不僅影響著制造的精度，更重要的是影響壓力容器的質量。焊接過程控制不當極易出現焊接變形和焊接缺陷，嚴重時可能引起焊縫裂紋，甚至造成壓力容器的報廢。此外，即使焊接過程嚴格按照焊接工藝規程操作，依然會因為焊接自身原因造成應力集中等問題，這種現象對于中厚板壓力容器更加嚴重，這種應力集中會降低壓力容器運行過程中的穩定性，增加安全隱患的發生。因此在對壓力容器焊接時，焊接操作人員除應嚴格把控焊接熱輸入、焊接順序等，對于中厚板或特殊介質的壓力容器，還應該采用焊后整體熱處理的方式對鋼板成型和焊接中產生的應力集中進行應力釋放。通過焊接質量控制和焊后熱處理，進一步提高壓力容器的制造質量。

3.5 重視設計環節

設計是壓力容器制造過程中最為重要的環節，其中設計的科學性是保證設計質量的重要因素，直接影響壓力容器后續的制造和使用。需要設計人員對壓力容器的使用環境、工作介質、操作狀況等有清晰的掌握，同時也需要對制造環節的工藝流程、裝備能力等進行足夠的了解，在此基礎上對強度計算等環節進行有效控制，以此對設計情況實施綜合性分析，制定出一套完整、科學的設計方案。除此之外，設計人員還要進行成本優化，在保證設計質量的同時避免造成質量過剩和質量浪費。

4 壓力容器制造質量的監督檢驗措施

4.1 尺寸與外觀查驗

在對壓力容器制造質量進行監督檢驗時，首先需要對壓力容器尺寸與外觀進行檢驗，這也是提高容器制造質量的需要，若在制造過程中外觀存在問題，比如尺寸偏差超標、焊接成型不良等，會對整個制造質量造成較大的不利影響。為此，壓力容器制造企業需要建立并有效運行自身的質量保證體系，需要對此環節進行有效的監督檢驗工作，對容器尺寸與外觀進行仔細的檢查，應保證焊接接頭成型良好、母材表面質量符合規范標準，這就需要在整個制造過程中精心操作，規范每一道工序，有效實施自檢、專檢、終檢，確保壓力容器制造過程的規范性。

4.2 無損檢驗控制

無損檢驗是對壓力容器的焊接接頭進行非破壞性檢驗，以此判斷焊接質量是否已經符合標準，進而判斷出壓力容器的本質質量是否已經滿足要求。壓力容器無損檢驗一般包含射線檢驗(RT)、超聲波檢驗（UT）、磁粉檢驗（MT）、滲透檢驗（PT），近年逐步推廣了缺陷檢出率更高的衍射時差法超聲波檢驗（TOFD），這些檢驗方法可以有效地檢出焊縫的表面缺陷和內部缺陷。無損檢驗作為壓力容器焊接質量的判斷依據，需要由專業人員進行操作和評判，這些人員需要按照相關規范進行考試并取得資格證書后方可從事無損檢驗工作。同時為保證無損檢測的操作效率，在進行無損檢測之前需要對焊縫的表面質量進行目測檢驗，目測合格后由質量檢驗員安排進行無損檢驗。

4.3 耐壓試驗

耐壓試驗是壓力容器制造中非常重要的環節，試驗需要在尺寸及外觀、監督檢驗、無損檢驗都合格的基礎上開展。壓力試驗是對壓力容器設計和制造質量的強度檢驗，分為液壓試驗、氣壓試驗以及氣液混合試驗。通常采用的是液壓試驗，就是利用干凈的水作為試驗介質，通過壓力泵將水打入容器中形成內壓，直到內壓達到設計規定的試驗壓力，并保持壓力至少半小時，之后再降壓到設計壓力，再保持半小時，在此期間要對母材、焊縫、管口等部位進行檢查，查看是否有泄漏出現，當沒有出現滲漏、異響等可確認試驗成功。液壓試驗的壓力是在設計壓力的1.25倍的前提下，綜合考慮試驗溫度以及設計溫度的修正系數得到壓力值。在進行試驗之前，需要編制壓力試驗規程并對工人進行技術交底，防止因操作失誤帶來嚴重后果。

5 結語

對壓力容器進行有效的質量控制，不但能夠提高壓力容器的本質質量，而且能夠保證在投入使用后的安全生產。在對壓力容器質量控制的過程中涉及大量的工序質量控制，這對壓力容器的整體質量有著十分關鍵的作用，這就需要采用有效的方法對各工序進行針對性的控制。另外，還需要重視設計環節，確保設計文件符合要求，在此基礎上控制好各個工序的制造質量，就可以實現壓力容器制造的質量控制。