壓力容器制造中的變形控制分析

顧麗雯

[摘 ? ?要 ]隨著工業化進程的不斷推進，壓力容器在企業生產過程中發揮的作用越來越大。壓力容器具有耐高壓、耐高溫的特性，推動了企業的生產運行，帶動了企業的經濟增長。但是壓力容器一旦出現變形，就會給企業的安全生產帶來極大威脅。闡述對壓力容器變形控制分析的意義、壓力容器制造中變形的原因以及控制策略，希望對我國壓力容器的生產工作提供一定的借鑒，從而提升壓力容器的質量，為企業發展保駕護航。

[關鍵詞]壓力容器;變形控制;分析

[中圖分類號]TH49 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）06–00–02

[Abstract]With the continuous advancement of the industrialization process， pressure vessels play an increasingly important role in the production process of enterprise industry. The pressure vessel has the characteristics of high pressure resistance and high temperature resistance， so it promotes the production and operation of the enterprise and drives the economic growth of the enterprise. However， once the pressure vessel is deformed， it will pose a great threat to the safety of the enterprise. It mainly explains the significance of pressure vessel deformation control analysis， the causes of deformation in pressure vessel manufacturing and control strategies， hoping to provide a certain reference value for the production of pressure vessels in my country， so as to improve the quality of pressure vessels and escort the development of enterprises .

[Keywords]pressure vessel; deformation control; analysis

壓力容器是一種密閉型的承壓設備，廣泛應用到化工、制藥等行業，所以對于壓力容器的要求非常高。壓力容器制造過程中，經常會因為材料選擇、焊接操作、人工操作等問題導致壓力容器變形，影響自身的安全性和穩定性。這些存在質量隱患的壓力容器一旦被應用到企業中，將會給企業的生產埋下安全隱患。所以相關生產部門應該重視壓力容器制作過程中出現的操作問題，不斷改進技術和工藝，保障壓力容器的安全生產。

1 對壓力容器變形控制分析的意義

1.1 提高壓力容器的生產效率

壓力容器工作的環境具有高壓、高溫的特點，甚至有時還具有強腐蝕性的特征，所以在生產過程中注重對壓力容器的變形控制分析顯得格外重要。壓力容器不同的變形情況對壓力容器造成的影響不同，但是在生產過程中如果不能及時發現壓力容器生產存在的問題，就會降低壓力容器的生產效率，而且也不能滿足企業對壓力容器的需求。因此，生產和工藝部門應該重視對壓力容器變形控制的分析，找出導致容器變形的原因并進行相應整改，提升壓力容器的生產效率。

1.2 促進企業的安全生產

近年來，壓力容器被廣泛地應用于各行各業，帶動了行業的經濟發展。壓力容器的生產單位如果注重壓力容器的變形控制，不僅能夠降低企業生產浪費的風險，而且能夠提高企業的安全性。當然對于壓力容器的變形控制，不是要求其在生產中不能產生一絲一毫的偏差，而是有一個相對的標準，在這個標準范圍內是可以保障企業安全生產的。一旦超過這個標準，就會給企業的安全生產造成影響，因此加強對壓力容器有效地變形控制分析，能夠促進企業的安全生產。要想真正解決壓力容器的變形問題，相關人員在生產過程中不僅要做好預防，而且還要能夠分析壓力容器產生變形的原因并提出解決的策略。

2 壓力容器出現變形的原因

2.1 材料選擇出現問題

材料選擇是保障壓力容器質量安全的首要環節，也是最重要的環節。壓力容器的材料如果在選擇的過程中出現巨大的問題，那么在之后的正常作業中會帶來非常大的影響，也不利于壓力容器的正常生產。因為壓力容器在很多企業的正常生長作業中具有十分重要的作用，而且其所發揮的功能具有多樣性的特點，對企業生產帶來非常大的幫助。而且壓力容器在生產過程中，能夠運用到的材料也是多種多樣，會根據相關不部門的設計內容以及材料專業工程師的要求來進行相關材料的選擇。但是在企業實際的生產過程中，部分企業過分追求自身經濟效益，一般都會大幅度降低壓力容器材料的投資成本，這樣不僅容易使壓力容器出現變形，而且不利于企業的安全生產。

2.2 焊接操作不當

壓力容器在進行生產的過程中，主要是通過一定的鋼板焊接工作而制作成的設備。因此，當壓力容易在經歷過高溫冷卻的過程后，經常會出現變形的情況，隨之而來的就是壓力容器所具有的質量問題，不能夠讓其在企業的安全生產中進行穩定運行。而且這種壓力容易因為自身材料的不同也會受到高溫的影響，這樣就會造成自身功能會出現一定程度的變化，最終導致壓力容器不能正常被應用到企業生產之中。在進行焊接的過程中，部分施工人員因為運條方式和角度不正確，或者是在壓力容器坡口兩層停留時間太長、太短而造成沿焊趾腳部位產生溝槽或凹陷。同時，在壓力容器焊接過程中，當填充的金屬不能及時填滿焊接熔池時，也容易使沿焊趾腳部位產生溝槽或凹陷。

2.3 內應力導致變形

壓力容器內應力指的是在進行投入使用的過程中因為一些物理方面的因素而對壓力容器造成一定的壓力，這種力被稱為內應力。壓力容器的體積相對比較大，單純依靠人力進行生產加工是完全不能實現生產的。所以，在壓力容器生產過程中經常會用起重機吊裝，因此，壓力容器在生產中不僅要承受起重機的吊裝力度，而且還要承受自身的重力，無形中增加了容器的內應力。比如鍋爐壓力容器焊接過程中，熔池在結晶過程低熔點的物質最后凝固，造成偏析。當焊接拉伸應力足夠大時，沿晶界開裂就會形成熱裂紋。壓力容器的內應力也會因為加熱處理而出現一定的變形，比如組裝焊接，也會因為時間和環境的變化而出現一定的內壓力，從而造成變形。相關生產企業應該重視壓力容器生產中產生的內應力，為了保障壓力容器的安全，防止其出現變形問題，必須消除壓力容器的內應力。

2.4 火焰切割誤差

火焰切割具有速度快、準確性高的特點，它主要通過冷熱交替實現對材料的切割，所以在壓力容器的生產過程中應用十分廣泛。但是在應用火焰進行切割時，經常會冷熱不均導致切割出現誤差，造成壓力容器變形，在一定程度上降低了壓力容器的質量安全，使企業的生產得不到保障。另外，如果材料內應力分布不均勻，在切割過程中隨著材料的去除，局部內應力會被釋放，重新分布，導致鋼板出現位移或者形變，引起切割尺寸超差。因為火焰切割而導致的變型，壓力容器的筒節端口會出現加工邊的收縮，從而將其直線邊變成弧線邊。當進行封頭的火焰切割時，會讓端口的周圍出現收縮的情況，這樣可以導致封頭的口徑變得更小，無法滿足設計尺寸的要求。一些鋼板坯料也會因為火焰切割而造成膨脹不均勻，進而導致出現板面不平的問題，甚至會出現加工量不足的問題，嚴重影響了壓力容器的質量。

3 壓力容器制造中的變形控制措施

3.1 合理選擇材料

精選材料是制造壓力容器的第一個環節，它關系著壓力容器的質量和安全。相關部門必須重視對材料的選擇和采購工作。

（1）企業在對材料進行采購之前，應該制定周密的計劃，根據壓力容器對不用材料的需求列出清晰的采購單和明確材料要求，采購嚴格按照采購單和材料技術要求進行采購。

（2）在收到原材料后，由專門指定的材料工程師核對材料質保書和指定的原材料檢驗員檢驗原材料，保證采購的材料符合標準和客戶規范要求后才能進行入庫。部分企業在生產壓力容器的過程中會應用不同國家的材料牌號或材料代用，在這種情況下應該由相關的材料工程師、設計工程師、工藝工程師共同對其進行分析和評估，確認其是否滿足壓力容器設備的要求，確保壓力容器的穩定性和安全性，防止不合格的材料產品進入生產環節。比如對不銹鋼壓力容器鋼板的選擇，為了有效控制變形，在選用鋼板時，單位應該選擇鋼板厚度大于4mm的不銹鋼鋼板，使用單位在向鋼廠訂貨時應該標注好壓力容器用鋼板，從而保證不銹鋼鋼板符合安全生產要求，進而提高壓力容器的質量。

3.2 加強操作人員的培訓工作

壓力容器操作人員的專業素質和專業能力與壓力容器的質量安全息息相關。所以，壓力容器生產部門應該加強操作人員的培訓工作。一方面，企業應該組織關于壓力容器安全生產的學習活動，讓操作人員知道為什么學習壓力容器的制作、學什么以及怎樣學，而且讓他們了解壓力容器具有應用范圍廣、操作復雜的特性，從而規范人員的操作流程。另外，壓力容器生產的生產人員應該認識到壓力容器安全生產的重要性，自覺學習相關的知識和內容，并且在生產過程中提高對自己的要求，規范自己的生產工作，保障生產的科學性。

3.3 規范焊接工藝

壓力容器的焊接是一項非常復雜且細致的工作，在進行焊接過程中每個步驟都應該清晰地規劃好，先干什么，再干什么都有明確的要求，所以這項工作不僅要求焊接人員具有耐心，而且還要具有一絲不茍的品格。因此，在工作過程中，相關人員應該嚴格按照焊接的順序和參數進行施工。比如，焊接預熱的范圍應該包括接頭中心兩側各3倍板厚，溫度測量點應該選擇位于焊縫兩層50mm處，焊接過程中要始終保持對預熱溫度的監控。如果在焊接過程中出現焊接不可控的變形問題，相關人員應該及時報告，請求生產部門的幫助和解決，防止焊接不精確給壓力容器產生影響。比如在對球形容器進行焊接時，操作人員應該對主體進行準確地組裝，然后采用科學的焊接方式對稱焊接，焊接時要保證球形壓力容器受力均勻，降低受力不均導致壓力容器變形的概率。

3.4 重視內應力問題

為了減少壓力容器的內應力，企業可以采用合理設計結構、合理選擇工藝以及消應力處理三種方式進行有效地控制。

（1）合理設計結構。在焊接結構中應該避免焊縫交叉和密集，盡量采用對接而避免搭接;在保證結構強度的前提下，盡量減少不必要的焊縫等。

（2）合理選擇工藝。澆筑鑄件時，企業應該選擇彈性模量和收縮系數小的材料，并且提高鑄型的預熱溫度可以減小鑄件各部分的溫差。

（3）消應力處理。為了減少內應力，企業可以采用振動法，就是以振動的形式給工件施加應力，當附加應力與殘余應力疊加后，達到或者超過材料的屈服極限時，工件發生微觀塑性變形，從而有效地降低內應力。

4 結束語

隨著社會的建設和發展，壓力容器成為企業發展不可或缺的重要設備，為企業創造了巨大的經濟效益。但是，壓力容器在生產過程中經常會出現變形的問題，為企業的安全生產埋下了安全隱患，所以相關生產部門應該重視壓力容器變形的原因，積極采取必要的措施，提高壓力容器的質量，促進企業的健康生產。

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