壓力容器制造過程中變形問題的控制對策分析

王寧振

摘 ? 要：壓力容器，換熱器等特種設備，廣泛應用與化工行業(yè)。由于操作環(huán)境較為復雜，壓力容器在使用當中往往面臨著高溫壓、高荷載、腐蝕性較強的不利狀況，如何科學合理的解決壓力容器的耐久變形問題一直是當前企業(yè)所面臨的關注焦點。為此，在壓力容器生產(chǎn)過程中就需要重點防范相關變形因素的發(fā)生，改善其安全穩(wěn)定性能，只有從根源上保證壓力容器變形措施，才能促使長周期運行，確保企業(yè)的社會經(jīng)濟效益。

關鍵詞：壓力容器 ?變形 ?優(yōu)化措施

中圖分類號：TH49 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（c）-0039-02

根據(jù)相關研究數(shù)據(jù)表明，制造過程中壓力容器的變形缺陷占到了生產(chǎn)總量的60%以上，倘若生產(chǎn)過程中，壓力容器的變形難以得到有效解決，那么產(chǎn)生的變形對壓力容器制造產(chǎn)品就會產(chǎn)生質(zhì)量安全方面的問題，降低產(chǎn)品的可靠性能。為此，壓力容器制造商在制造過程中需要對變形問題加強重視，對容器制造工藝技術不斷嚴格優(yōu)化，降低壓力容易制造的變形率;除此之外，企業(yè)需要不斷引進先進的制造手段，改善壓力容器的生產(chǎn)性能，且需要嚴格依照現(xiàn)有的國際技術規(guī)準進行制造，以便滿足市場準入規(guī)則。壓力容器的變形預防措施具有極其重要的意義，不僅能促進制造廠、化工企業(yè)的生產(chǎn)效率，同樣能夠促進整個機械制造業(yè)的發(fā)展進步。

1 ?變形的原因

就目前市場實際而言，壓力容器設備在制造過程中，影響變形的因素較多，如焊接工藝、大直徑筒體的剛性欠缺、內(nèi)應力、加工操作誤差等。其中，常見的壓力容器金屬焊接過程中產(chǎn)生的過高溫度極容易使金屬構件發(fā)生一定的溫度變形，繼而導致壓力容器的關鍵結構或者整體產(chǎn)生較大的變形。而一旦壓力容器整體發(fā)生變形，就會導致一系列的物理化學性能發(fā)生變化，如材料耐腐蝕性能、荷載承壓受力性能等，由此可見，材質(zhì)焊接質(zhì)量決定了壓力容器的制造質(zhì)量成本投入、生產(chǎn)效率等，科學合理的改善壓力容器的焊接技術工藝水平具有極其重要的意義。對于不同類型（小直徑、大直徑）的壓力容器制造，小直徑壓力容器制造過程中的焊接工作往往難以得到有效開展，這主要歸因于容器直徑過小，技術人員難以進入容器內(nèi)部進行焊接，為此，為焊接母材，就只能進行單面焊接，單面焊接對于技術人員的技術標準要求較高，其不僅要在反面形成良好的焊縫，同樣對于母材要全部熔透，但是即便在焊接面背面進行墊板的加固，由于其中的縫隙存在也難以達到有效的焊縫;與之相反的是，對于大直徑壓力容器而言，焊接工作的開展往往較為容易，但是同樣存在一定的變形問題，這主要歸因于大直徑容器的直徑遠遠超過了其厚度，導致壓力容器剛性欠缺，繼而引發(fā)如下兩個方面的缺陷，即首先在制造過程中，對壓力容器進行滾輪架自然放置，就會導致自重過大、剛性不足引發(fā)的橢圓形狀偏差，造成焊接缺陷;其次是大直徑壓力容器在焊接過程中極容易產(chǎn)生剛性不足引發(fā)的抖動，造成電弧焊的不穩(wěn)定，影響焊接效果。

除此之外，壓力容器需要經(jīng)過熱處理進行一定的處理加工，在此過程中，壓力容易需要承受自身的較大重力進行組裝成型，其中，外界設備的吊裝力、強制力等就會導致壓力容器存在一定的內(nèi)應力，而內(nèi)應力的存在前期的壓力容器內(nèi)并不會產(chǎn)生較大的變形影響，而隨著壓力容器長周期的運行，內(nèi)應力會導致壓力容器的變形不斷擴大繼而產(chǎn)生破壞，為此，技術人員在壓力容器制造過程中就必須減少內(nèi)應力的產(chǎn)生，以此保證壓力容器的安全穩(wěn)定。

在制造工藝流程中，壓力容器的大多數(shù)構件加工制作往往由于技術人員操作失誤或者相關模具成型尺寸誤差而造成構件的偏差。其中，構件的成型偏差極容易導致后續(xù)的容器制造產(chǎn)生較大的變形，如常見的封頭制作成型過程中經(jīng)受較高的溫度而發(fā)生脫模現(xiàn)象，引起封頭尺寸收縮變形，更有可能發(fā)生誤差超過技術規(guī)準，即便后續(xù)的壓力容器整體成型，也存在著運行隱患。

2 ?預防和控制措施

上述主要介紹分析了壓力容器制造過程中存在的變形影響因素，這里對相關變形預防控制優(yōu)化措施進行探討，以便生產(chǎn)制造單位能夠提升技術應用水平，保證壓力容器運行的安全穩(wěn)定。

2.1 消除內(nèi)應力

對于壓力容器制造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力而言，如何對其進行有效預防是減小后續(xù)變形的關鍵。目前制造企業(yè)主要采取對壓力容器結構進行熱處理工藝，熱處理能有效實現(xiàn)對容器內(nèi)部熱應力的消除，此時，技術人員需要注意控制熱處理操作溫度在一定范圍內(nèi)，以此維持容器的受熱均勻性。熱處理技術采取的主要設備是噴嘴式熱處理爐，其中，噴嘴高溫直接加熱容易導致壓力容器的局部位置發(fā)生溫度過高，為此，技術人員需要在熱處理前進行防護設施的設置，減少局部熱集中。同樣，為防止壓力容器中的金屬結構發(fā)生高溫下理化性質(zhì)的變化，就需要采取一定數(shù)量的支架加固手段，并且內(nèi)部加強措施需要應用在大直徑、小厚度的壓力容器制作中。

2.2 焊接防變形措施

壓容設備，合理的焊接方法可有效減小焊接變形：

（1）減小焊接量，在保證焊縫焊透的前提下，可通過改變坡口大小和坡口形狀等方式減小焊接變形，如縮小坡口角度、改雙V型坡口或U型坡口、單面坡口改雙面坡口等。（2）焊接順序的改良，可使焊縫受力均勻，減少焊接變形，如采用對稱焊、間斷焊、退焊等。（3）改變坡口方向，使焊接變形向對設備制造有利的方向進行，如接管與殼體角焊縫，殼體可開內(nèi)坡口，焊接過程中可避有效減小接管焊接下塌。（4）通過減小熱輸入量（小電流、小電壓、快速焊接等），有效散熱、快速降溫冷卻等方法減小焊接變形。（5）采用合適的焊接防變形工裝，控制焊接變形。（6）提前預留焊接收縮余量，或二次加工余量，焊后加工等。

2.3 剛性不足的應對措施

通過合理計算保證容器承壓件和承載件的剛性，零件加工過程中（半成品件）的防變形措施可按如下進行，薄壁大直徑筒體提前組裝支撐圈、加強圈或支撐工裝，薄壁大直徑筒體立式存放或組裝等，薄壁大直徑設備水壓試驗下方墊實等，熱處理前設備（筒體）支撐工裝。

2.4 原材料誤差或制造誤差導致的變形問題和措施

壓力容器制造所需的主要原材料，在吊裝、運輸、存放等過程中，易受外壓、內(nèi)應力等作用，從而導致原材料發(fā)生形變，影響設備制造。因此，材料即使入廠檢驗合格，長期存放后正式下料之前，應再次確認原材料的關鍵尺寸，提前糾正，避免因原材料形變而降低零件的加工精度，保證制造順利進行。如何減少壓容制造過程中的不必要錯誤，保證生產(chǎn)順利進行？首先要應選用合適的測量方法。不同零件，根據(jù)不同用途、不同的加工方案，選取合適的檢測方法。檢驗人員如把握不準，應與相關設計和工藝人員溝通確認，確保零件能夠按設計和工藝要求進行加工制造。不同零件應根據(jù)設備實際所需進行加工，加工之前準確把握關鍵尺寸，加工過程中，嚴格執(zhí)行尺寸公差的要求。

3 ?結語

總而言之，壓力容器制造過程中的變形控制對于其產(chǎn)品生產(chǎn)性能質(zhì)量等都有著十分明顯的影響，制造過程中的壓力容器變形影響因素較多，技術人員需要對不同類別的誘發(fā)因素進行針對性預防措施應用，從根本上減少變形問題的發(fā)生，最終實現(xiàn)壓力容器長周期穩(wěn)定安全生產(chǎn)進度性較高的產(chǎn)品，促進化工企業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

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