壓力容器制造過程中的變形控制要點

邱伏禮，盧海雁，唐麗(青島蘭石重型機械設備有限公司，山東 青島 266555)

0 引言

在生產制造壓力容器的過程中，變形問題是其中一個最為常見的問題，而這類問題會對整個壓力容器的正常使用產生最為直接的影響。生產制造壓力容器的企業就需要對壓力容器生產制造環節中的變形控制問題給予重視，并積極的探索預防和有效防范變形方式，從而有效地促進企業的健康持續發展。

1 壓力容器特征分析

就現如今的壓力容器應用實踐狀況來看，其特征可以總結為如下的幾點。

第一，在軍工民用工業等領域中得到了十分廣泛的應用。

第二，種類多元化特征。因為壓力容器可以在社會生活的各個行業中進行應用，各個行業對于壓力容器的使用要求也存在著一定的差異，整個壓力容器產品體系呈現出一種多元化的傾向。

第三，安全性要求較高的特征[1]。壓力容器長期處于高溫高壓或者是腐蝕性的工作環境下，同時使用壓力容器承載的液體以及氣體也對人體有一定程度的危害，如若在生產制造壓力容器的過程中，因為設計或者是制造環節中的缺陷而導致壓力容器無法在運行過程中適應高溫高壓的環境，就會容易引發液體或氣體泄漏甚至于爆炸事故，直接威脅到人民的生命財產安全。這也是當前壓力容器對于安全性要求較高的主要原因。

第四，壓力容器制造層面的專業性要求較高。壓力容器自身的工作環境較為特殊，也就決定了其制造具備較高的專業性要求，簡而言之，壓力容器的生產制造從設計環節開始就有著十分嚴格的要求，除了制造人員需要掌握設計壓力容器有關方面的知識之外，還需要深入的掌握在生產制造壓力容器中的各個要點。

2 制造壓力容器中控制其變形的意義

正是因為壓力容器在各個行業中得到了廣泛應用，并且自身的種類呈現出多元化特征，同時在安全性和生產制造過程中的專業性要求相對較高，這也從側面體現了壓力容器在社會生產生活中所具備的重要作用。而在生產制造壓力容器的過程中，對這些質量指標產生直接影響的重要因素就是變形，變形程度也會帶來對壓力容器質量影響程度的差異，如果在生產制造壓力容器的過程中沒有重視并采取有效的措施控制容器變形程度，不但會對整個壓力容器的生產工作效率產生負面影響，同時也會直接影響到壓力容器的最終生產質量，甚至于在使用環節中引發安全事故。但這也并非意味著在壓力容器的生產制造過程中不允許出現任何的誤差，實際上我國針對壓力容器的生產制造有一個明確的形變誤差允許范圍，一旦超出這個允許范圍，就意味著壓力容器自身的產品質量不符合相關標準。生產企業就需要進行二次的返工，這無疑是帶來了整個生產企業制造成本的大幅度增加。通過有效地分析壓力容器制造過程中出現變形的原因，并采取有效的措施，不但是確保壓力容器質量的重要途徑，同時也是生產制造企業自身市場競爭力提高的必然要求。

3 制造壓力容器中變形控制的要點分析

3.1 焊接變形控制

壓力容器一般情況下都是由鋼材等金屬材料制作而成的，而在焊接這些金屬材料的過程中，由于作業溫度條件相對較高，使得金屬材料可能容易出現變形現象，而在這種情況下生產出來的壓力容器無法維持正常的工作狀態[2]。同時，材料自身的受力性能和耐腐蝕性能也會在高溫環境下發生一定程度的負面變化，繼而導致最終的產品生產質量無法滿足之前的設計要求，這也為后續的壓力容器在生產環節中的應用埋下了重大的安全隱患。為了更為有效的控制壓力容器在材料焊接過程中出現的變形問題，相關的生產人員需要在嚴格遵循容器焊接工藝流程和參數的前提下，選擇合理的焊接技術，并根據焊接環境的差異選擇合適的處理措施，如果在進行金屬材料焊接的過程中出現了一些不可控制的焊接變形問題，則需要以形變問題的實際狀況分析作為基礎，制定出合理的解決方案。對于那些體積相對較大的壓力容器而言，可以優先進行焊接部件的組裝工作，借此在保障各部分受力維持均勻狀態的前提下，嚴格遵照焊接工作的流程順序進行焊接操作。此外，在進行金屬材料焊接工作的時候，需要根據所選材料的實際情況預留出適當的金屬收縮空間，以此來避免因為容器組件的收縮而出現的形變現象。

3.2 成型誤差變形控制

在生產制造完成壓力容器的各個組成部件之后，還需要進一步控制壓力容器在成型過程中產生的誤差而變形。在這個過程中需要嚴格遵循壓力容器制造工藝方面的要求實施成型制作，借此來避免因為操作失誤或者是模具不合理而帶來的變形問題。因為壓力容器在高溫下進行脫模，很容易造成封頭處的收縮變形，甚至于會出現壓力容器尺寸超出標準的現象。除此之外，如果模具自身設計存在缺陷，則會直接導致零部件質量不符合有關標準。由此不難看出，成型誤差變形控制的一個關鍵點就是確保模具設計的科學性和合理性。在解決壓力容器成型誤差所引發的變形問題的過程中，工作人員需要在全面遵循生產制造工藝和有關標準的要求下完成成型工作，并且在成型之前針對生產模具進行全面的檢查和優化，以此來從源頭上有效的控制形變產生的誤差因素。而在模具設計的環節中，則需要在全面考量零部件的熱脹問題、加工切割環節中出現的形變問題的基礎上做出合理科學的設計，從而有效的避免因為模具自身產生誤差而引發的變形問題。

3.3 材料變形的控制

目前，鋼材是壓力容器制造過程中廣泛應用的材料，鋼材在運輸和吊裝的過程中，很容易因為外力因素的影響，而出現彎曲變形的情況，這會對后來的劃線切割精準性產生一定程度的影響。除此之外，在進行壓力容器生產制造之前，需要將變形的鋼材進行糾正，從而為壓力容器制造的各個零部件精準性提供可靠的保障。一般而言，零件尺寸出現偏差主要是技術人員在計算過程中出現的失誤，或者是在這個過程中沒有按照操作規范執行所造成的[3]。在切割直徑相對較大的鋼材的時候，在切割高溫逐漸冷卻的過程中，很容易使得鋼材因為熱脹冷縮的影響而出現弧度，并繼而帶來一定程度的誤差，最終會影響到后續的各個加工環節。而對殼體直徑的短筒節下料來說，需要在端口位置給予重點的關注，并且在火焰切割加工的過程中，鋼材的切割邊緣也很容易出現變形問題。為了有效的解決這些變形問題，可以選擇機械加工或者是對稱切割法。除此之外，在設計成型模具的過程中，需要針對材料的收縮量做出全面的考慮，以便更好的控制鋼材的變形程度。

3.4 切割變形控制

生產制造壓力容器的工作中，切割下料的這一個環節主要還是以火焰切割方式為主[4]。雖然這種方式切割速度和精準性上有著較大的優勢，但由于該方式是使用冷熱交替而達到相應的切割目的，金屬材料在切割環境中會因為受熱不均勻而產生相應的變形問題。為了有效的控制這一環節中出現的變形問題，可以在切割大直徑筒節金屬材料的過程中，使用機械加工的方式有效地降低變形率。除此之外，還需要針對機加工坯料進行有效的控制，這里所指的機加工坯料一般是針對鋼板，鋼板在經過火焰切割處理之后，會因為受熱不均勻而出現收縮不均現象，從而導致鋼板表面出現不平整的問題，這也就意味著在切割坯料工作完成之后需要進行平整處理。

4 有效控制壓力容器制造中變形的保障措施

4.1 對加工制造人員的強化培訓

用于壓力容器自身使用的環境較為特殊，在這種情況下，其生產制作工作需要由專業人員來進行，這也就體現了加工人員對于壓力容器加工質量的重要作用。為了更加有效的控制壓力容器生產過程中的變形問題，相關企業需要進一步強化對于加工人員的技能培訓工作力度，從而在有效提高其專業理論知識和實踐操作水平的前提下，能夠靈活的應對以及處理各類壓力容器制造過程中的突發問題。除此之外，還需要針對壓力容器的生產制造以現行的相關標準作為基礎，制定合理的規范標準，可以在培訓的階段中進行全面的傳授，從而保障壓力容器生產制造人員可以在熟練掌握有關標準規范要求的前提下，做到全過程的分析和控制變形問題[5]。

4.2 各個影響因素的深入了解分析

想要更加有效地在壓力容器生產制造過程中對其變形問題做出有效的控制，需要針對各個影響因素的數據信息進行全面的收集，以生產制造經驗作為基礎，結合當下的壓力容器生產制造實際狀況，對不同因素帶來的變形干擾做出合理的劃分，并制定出帶有針對性的預防方案，從而在有效控制各類變形問題干擾因素的前提下，降低壓力容器生產制造過程中變形發生的概率。比如在生產制造壓力容器的過程中需要進行多次的熱加工處理，而在進入到壓力容器的組裝工作階段后，吊裝力和壓力容器本身所受到的重力會在較為強大的強制力影響下產生相應的內應力，如果無法有效地處理和抵消掉這一內應力，則會因為環境的差異而導致不同程度的損壞[6]。在這種情況下，在壓力容器生產制造之前，就需要針對內應力有可能產生的諸多因素做出全面的分析，并將其可能會帶來的破壞結果做出合理的預測，并以此為基礎制定出相應的預防和解決措施，從而有效地降低壓力容器生產制造過程中的變形問題發生概率。

5 結語

壓力容器在諸多行業中有著廣泛的應用，但壓力容器在生產制造的過程中，對安全性要求相對較高。由于生產制造過程中，往往會出現火焰切割變形、材料變形等諸多問題。在這種情況下，相關企業需要在強化加工人員技術培訓力度的基礎上，通過有效的分析各類變形問題影響因素制定出臺有針對性的預防和解決方案，以此來有效的降低壓力容器生產制造環節中變形問題出現的概率。