壓力容器殘余變形量的檢測解析

徐桂全 薛海龍（上海市嘉定區(qū)特種設備監(jiān)督檢驗所，上海201800）

0 引言

變形時壓力容器在生產過程中十分常見的一項問題，在生產壓力容器期間，如果沒有及時采取合理措施對變形問題進行控制，這將會導致壓力容器出現嚴重質量問題，情況嚴重時會使壓力容器成為廢品，這會造成較為嚴重的經濟損失。因此，必須提高對壓力容器變形問題研究的重視。

1 壓力容器

壓力容器是一種密閉容器，其能夠承受一定的壓力。壓力容器的用途十分廣泛，其在軍工、民用許多部門，及科學研究中都發(fā)揮著重要作用。壓力容器在石油化學與化學工業(yè)中應用的最為廣泛[1]。壓力容器在石油化與化工領域應用的主要作用就是傳質、傳熱、反應等各項工藝過程，但是，從壓力容器的生產情況來看，經常會出現變形問題，這會影響壓力容器性能，因此，要采取合理措施對壓力容器殘余變形量進行檢測，并且做好相應分析工作。

2 檢測壓力容器殘余變形量的方法

2.1 外測法

該方法在具體應用期間就是在鋼瓶外部對其耐壓試驗的容積變形情況進行測量，在具體試驗期間，要將鋼瓶放在密閉水套內，完成相應的測試，這種測試方法在實際應用期間的優(yōu)點就是能夠從量管中完成對鋼變形值的讀取，計算起來也十分容易[2]。該方法在具體應用期間也存在缺點，具體內容如下：

（1）采用外測法時，因為密封周邊長，因此，費工費時。在具體試驗期間，如果水套密封圈處存在滲漏現象，難以被發(fā)現，這會導致測量期間出現較大誤差。

（2）將鋼瓶放在水套內，在鋼瓶表面上會存在大量的氣泡，這些氣泡難以被排盡，因此，在測量剛平時容易存在誤差。

（3）外測法在具體應用期間會受到溫度變化影響，如果溫度升高過大，這會導致測量結果存在較大誤差，無法確保最終測量結果的準確性。

2.2 內測法

內測法就是通過對液化石油氣鋼瓶在試驗壓力下進入的具體水量進行測定，以及卸壓后瓶內排除的水量進行計算，進而計算鋼瓶的容器變形，以及殘容積變形情況。內測法在具體應用期間優(yōu)點就是各項裝置安置都簡單、效率高、操作簡單，容易發(fā)現鋼瓶在應用期間出現的漏水現象，但是，受鋼瓶內和管路中存在的各種的窩藏氣影響，如果不及時采取合理方式進行修正，從而會導致測量結果存在較大誤差[3]。

通過對外側法和內測法的實際應用情況來看，外側法在具體應用過程中會受許多外界因素影響，并且這些因素都難以推測，這會影響檢測結果。因此，為了更好的對鋼瓶容積殘余變形率進行檢測，在測定殘余變形率時最好采用內測法。

3 壓力容器出現的變形問題及相應的解決措施

3.1 控制備料誤差引起的變形問題

制造壓力容器會應用到大量的鋼材，鋼材在運輸、吊裝期間會內力影響，會導致鋼材在應用期間出現扭曲、彎曲變形等各項問題，這會對劃線切割造成不良影響，同時，也會導致各項零件的成型精度受到影響[4]。可見，在生產壓力容器時，進行鋼材下料時，要采取合理措施對鋼材變形進行糾正，若存在波浪、凹凸情況，這可能會導致大卷筒后筒直徑存在誤差，同時，也會影響環(huán)縫接口位置。針對這一現象，要通過對合理措施進行矯形，進而使各項設備零件精度能夠得到進一步增強，從而為后續(xù)各項生產作業(yè)的順利開展提供支持，提升壓力容器質量。

3.2 控制火焰切割引起的變形問題

在生產壓力容器時，如果下料尺寸大小存在問題，部件成形后難以符合相應的標準。導致下料尺寸不合理的原因有放大樣失誤、計算失誤等，這一問題不僅受操作人員的綜合能力影響，此外，沒有及時對施工中的下料尺寸進行校對，也會引起火焰切割變形[5]。具體控制措施可以從以下幾個方面入手：

（1）控制筒節(jié)

進行大直徑殼體短筒節(jié)下料時，通過火焰切割對端口位置進行加工，容易發(fā)生變形；在采取火焰切割方式進行施工時，高溫冷卻后，加工邊會發(fā)生“熱脹

冷縮”情況，這都將會形成“弧度”邊；筒節(jié)輥圓后，端口無法處于同一平面，這將會引起誤差，在實際施工期間，無法順利完成相應的焊接或對組作業(yè)。針對這一現象，可以采取對稱切割或機械加工方法進行施工，能夠有效避免各種變形情況的發(fā)生。

（2）控制鋼板坯料

在壓力容器生產期間，大型法蘭或密封圈生產期間采用鋼板坯料，通過火焰方法切割后，受脹縮作用影響，這會導致鋼板表面出現凹凸不平現象，情況嚴重時，會減少坯料面加工量。針對這一情況，進行坯料板切割后，要采取合理措施進行矯正，若通過相應的處理方式，坯料板仍不平整，在施工期間，要適當加大加工作業(yè)的余量。

（3）控制封頭

采用火焰對成型的封頭進行切割，在進行切割時，周邊位置可能會發(fā)生收縮變形，這會導致封頭口徑縮小；針對整體已經成型的封頭端口來說，在機型成型摸具設計時，要對采用火焰切割法進行切割后的收縮量情況進行全面考慮，在加工瓣片式封頭端口時，要適當加大封頭組裝時的具體口徑，也可直接對利用機械，完成相應的加工作業(yè)，這種加工方式能夠有效減少變形現象的發(fā)生。

3.3 控制成型誤差引起的變形問題

完成壓力容器部件加工，當部件成型后，在實際施工期間，由于施工人員操作不合理或者摸具不標準，這都會導致部件發(fā)生嚴重變形，導致該項發(fā)生的主要原因就是由于熱成型的封頭出現脫模問題；若在溫度較高下脫模，這將會導致封頭發(fā)生嚴重收縮變形，情況嚴重時會出現嚴重超標現象[6]。對于壓力容器成型后出現的變形，在具體處理上可以采取下列措施：

（1）具體施工作操作必須嚴格依據相應的標準進行操作，在施工期間，對樣本板進行詳細檢查，對加工件的具體形狀進行合理控制，保證加工件的質量能夠滿足應用要求。

（2）進行各項摸具設計時，要在遵循工件加工理論基礎上，對壓力容器部件加工成型過程，以及加工成型后的具體變化情況進行全面考慮，針對冷成型摸具要對成型件的回彈量問題進行全面分析，針對熱成型摸具要對成型件在應用期間出現的收縮問題進行充分考慮，從而保證成型件的質量能夠滿足應用需求。

3.4 控制內應力引起的變形問題

制造壓力容器要進行反復性熱加工，在實際施工期間，會存在或變形風險，針對這一現象，要通過熱處理措施，從而實現對內應力的消除。具體出處理期間，要做好以下幾項內容：

（1）熱處理時，內部溫度要均勻。

（2）針對殼體厚度較薄、直徑偏大問題，要采用內部加強措施。

（3）高溫可能會導致部分壓力容器部件失穩(wěn)，因此，要采取合理加固措施進行處理。

4 結語

生存壓力容器時會面臨許多問題，而壓力容器變形是其中最重要的一項內容。壓力容器殘余變形量會對壓力容器質量造成直接影響，情況嚴重時會導致壓力容器失去應用價值，因此，必須采取合理措施，對壓力容器在生產中的變形問題進行控制，從而提高壓力容器質量，使其能夠滿足應用需求。