淺析壓力容器制造中的變形控制

白金浩

摘要：在工業(yè)社會(huì)，壓力容器的應(yīng)用范圍較廣，主要用在工業(yè)、民用、軍工、科研等領(lǐng)域，由于壓力容器所處的環(huán)境較為復(fù)雜，基本上都處在高溫高壓環(huán)境內(nèi)，因此則很容易發(fā)生變形等現(xiàn)象，進(jìn)而造成較為嚴(yán)重的后果。對(duì)此，本文主要對(duì)壓力容器在制造過程中發(fā)生的變形控制問題提供具體解決措施，以期對(duì)今后的工作有所裨益。

關(guān)鍵詞：壓力容器;變形;控制策略

壓力容器廣泛存在于工業(yè)生產(chǎn)中，其質(zhì)量和性能的安全可靠性一直備受關(guān)注。由于受到人工測(cè)量的誤差因素，在進(jìn)行壓力容器的制造時(shí)，其主體部分與設(shè)計(jì)的圖紙存在一定誤差，這也是導(dǎo)致壓力容器在高溫環(huán)境下容易發(fā)生變形的主要因素，嚴(yán)重影響了壓力容器的使用，若不及時(shí)采取有效策略，則會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全造成很大影響，嚴(yán)重情況下會(huì)引發(fā)安全事故，這會(huì)給操作人員帶來生命威脅。因此，若要提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全，必須嚴(yán)格要求工藝技術(shù)的規(guī)范性和專業(yè)性，嚴(yán)格把控生產(chǎn)流程。

一、壓力容器焊接變形問題和控制對(duì)策

金屬焊接的過程會(huì)受高溫影響而出現(xiàn)母材變形等現(xiàn)象，進(jìn)而造成壓力容器在高溫焊接期間發(fā)生變形，變形后，母材的耐受性及耐腐蝕性與變形前相比其各受力情況變得較低，焊接工藝會(huì)對(duì)壓力容器的質(zhì)量造成很大影響，在焊接時(shí)，會(huì)對(duì)壓力容器的質(zhì)量及安全性均產(chǎn)生較多的不利條件，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)制造的效率及利益均造成一定影響。

因此在選擇相關(guān)焊接工藝應(yīng)尤其注重焊接的前后順序和方式，在制造期間，對(duì)可能發(fā)生的焊接問題進(jìn)行分析和探討，并采取相關(guān)解決或防護(hù)策略。若壓力容器的需求較大時(shí)，或是制造球形容器時(shí)，必須將整體組裝完整之后再進(jìn)行焊接，因此為了使焊接時(shí)所有力度都均勻應(yīng)采取對(duì)稱的方式進(jìn)行焊接。在壓力容器中，常發(fā)生多組焊接情況，因此需預(yù)留出收縮量，并根據(jù)母材的類型預(yù)留出合理的收縮量，只有這樣才在焊接結(jié)束后，其殼體才不會(huì)發(fā)生收縮變形現(xiàn)象。在壓力容器的焊接中，需采取防護(hù)或抑制變形的方式，并要求技術(shù)工的操作水平較為嫻熟，才可對(duì)發(fā)生變形問題合理控制，進(jìn)而改善焊接后高溫變形的情況。

二、壓力容器的內(nèi)應(yīng)力變形和控制對(duì)策

壓力容器因?yàn)槭峭ㄟ^重?zé)崽幚淼模趯?shí)際操作過程中會(huì)出現(xiàn)多種重力的影響，使壓力容器產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，在組裝的過程中，還會(huì)產(chǎn)生不可控制的強(qiáng)制壓力，制造完成壓力容器之后，因?yàn)榇嬖趦?nèi)應(yīng)力，就會(huì)產(chǎn)生各種不同程度的變形現(xiàn)象，裂紋也會(huì)隨之出現(xiàn)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的變形問題。壓力容器因?yàn)閮?nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生的變形問題，可以利用熱處理，將這個(gè)問題消除掉。在熱處理的過程中，需要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的操作規(guī)范，結(jié)合操作的流程來消除內(nèi)應(yīng)力。在這個(gè)過程中，需要嚴(yán)格控制熱處理爐溫度，熱處理爐的相關(guān)設(shè)計(jì)需要符合其規(guī)范，處理爐要得到均勻的受熱。通常壓力容器主要是利用熱處理方法——噴嘴式加熱法，其需要設(shè)置擋火裝置，這樣火焰就不會(huì)對(duì)容器造成傷害，從而發(fā)生新的形變。在熱處理的過程中，需要利用支架進(jìn)行有效的加固，使容器不能因?yàn)楦邷氐脑颍蛊浣饘傩阅馨l(fā)生變化，影響到壓力容器的穩(wěn)定性，導(dǎo)致出現(xiàn)安全事故。

三、壓力容器成型誤差變形和控制對(duì)策

若在焊接或制造壓力容器時(shí)，常會(huì)發(fā)生因操作失誤而出現(xiàn)誤差，因此在制造完成后與設(shè)計(jì)圖紙相比會(huì)存在些許偏差。容器部件出現(xiàn)偏差后，其整個(gè)壓力容器的尺寸會(huì)整體發(fā)生變化，在之后的安裝過程也會(huì)產(chǎn)生不利因素。若容器在高溫加熱后，極易發(fā)生脫模現(xiàn)象，進(jìn)而發(fā)生封頭發(fā)生收縮變形的現(xiàn)象，若改變尺寸后和原來的標(biāo)準(zhǔn)又不相符，進(jìn)而還會(huì)造成容器整體尺寸發(fā)生變化的情況發(fā)生。

為了能有效控制壓力容器成型誤差問題，可采取相關(guān)措施來預(yù)防，進(jìn)而達(dá)到控制變形的效果。所以壓力容器制造的工藝技術(shù)要求高，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作，模具和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比后，才能有效地保證設(shè)計(jì)出的模具的質(zhì)量，從而提高因工藝調(diào)整引起的誤差現(xiàn)象。在制造容器時(shí)，需對(duì)模具的尺寸進(jìn)行有效控制，以容器母體的高溫性能為控制基礎(chǔ)，進(jìn)而改進(jìn)模具設(shè)計(jì)及施工標(biāo)準(zhǔn)。模具的設(shè)計(jì)需綜合全面考慮熱成型零件及體積的收縮量，進(jìn)而有效控制因壓力容器誤差問題而產(chǎn)生的變形。

四、容器原料切割技術(shù)導(dǎo)致變形和控制措施

在生產(chǎn)壓力容器時(shí)其鋼板材質(zhì)需結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格切割，在實(shí)際操作時(shí)還要充分利用天然氣或丙烷燃?xì)膺M(jìn)行高溫操作，對(duì)原材料進(jìn)行熱脹冷縮，讓其發(fā)生變形現(xiàn)象，由于筒節(jié)端口會(huì)發(fā)生變形，進(jìn)而配件無法安裝，筒節(jié)則會(huì)報(bào)廢。所以在切割鋼板材料時(shí)，切口要靠近板材受熱膨脹冷縮變形的地方。只有在高溫環(huán)境下才能進(jìn)行切割操作，因此極易給鋼板材料造成變形，若想避免此現(xiàn)象，則在切割時(shí)可離筒節(jié)端口稍遠(yuǎn)一點(diǎn)，并采取機(jī)器操作，進(jìn)而才能有效降低切割誤差。可采用數(shù)控切割機(jī)，不僅能精確地切割鋼板材料，還能有效避免因熱脹冷縮的溫度落差而產(chǎn)生的影響。

五、火焰切割的變形問題和控制對(duì)策

大直徑殼體在進(jìn)行短筒下料時(shí)，則可對(duì)端口位置進(jìn)行火焰切割操作，進(jìn)而造成殼體變形問題。若切割的溫度在逐漸降低時(shí)，在鋼板材料的位置會(huì)因熱脹冷縮而出現(xiàn)輕微的弧度。在完成筒節(jié)焊接后，端口與筒節(jié)不處于一個(gè)平面上，進(jìn)而發(fā)生誤差現(xiàn)象，導(dǎo)致焊接操作失敗。對(duì)此，可采用對(duì)稱的方式進(jìn)行機(jī)械加工，進(jìn)而可有效改善熱脹冷縮而帶來的誤差情況。壓力容器的密封圈和大型法蘭中應(yīng)采用鋼板坯料，受高低溫因素的影響，在火焰下完成切割會(huì)后，導(dǎo)致鋼板表面與筒節(jié)口無法處于同一個(gè)水平面，同時(shí)還會(huì)使坯料的加工量減少。為改善以上問題，可在完成坯料板的切割后進(jìn)行糾正操作，加大余量，保持坯料板平整。另外，對(duì)嚴(yán)格控制封頭，并已經(jīng)成型的封頭可在火焰切割后發(fā)生收縮變形現(xiàn)象，進(jìn)而封頭的口徑會(huì)縮小許多。在對(duì)瓣片式的端口進(jìn)行封頭時(shí)，可采取機(jī)械加工或?qū)⒎忸^組裝口徑放大的方式，這樣可有效改善封頭變形問題，對(duì)整體端口進(jìn)行封頭時(shí)，需綜合考慮火焰切割的收縮量。

六、備料誤差的變形問題和控制對(duì)策

壓力容器的制造離不開鋼材，但在運(yùn)輸或吊裝期間很容易因擠壓或其他原因而造成彎曲變形情況，加上火焰切割發(fā)生的變形、誤差問題，對(duì)零部件的精度成型問題造成一定影響。若壓力容器出現(xiàn)高低不平現(xiàn)象時(shí)，其卷筒后期的誤差則會(huì)越來越大。對(duì)此，需及時(shí)糾正變形或誤差問題，在真正下料前可有效糾正鋼材變形問題，使零部件在最大程度上得到有效提升，進(jìn)而完成壓力容器的操作。

結(jié)語：

綜上而言，在壓力容器的制造下，其導(dǎo)致變形的原因較多且較復(fù)雜。因此，經(jīng)過多次制造的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)壓力容器的變形問題可采取相關(guān)防控措施，進(jìn)而才能在制造壓力容器時(shí)避免發(fā)生高低溫變形情況，使每一個(gè)制造壓力容器的環(huán)節(jié)中都能進(jìn)行有效控制，使制造出來的不同形狀的壓力容器均得到合格檢測(cè)，讓用戶更加滿意，質(zhì)量過關(guān)，進(jìn)而才能使制造商及公司企業(yè)收獲更大的利潤，同時(shí)也為我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來更大效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮艇.關(guān)于壓力容器制造中的變形控制分析[J].石化技術(shù)，2020，27（10）：10-11.

[2]孫建軍.談壓力容器制造過程中的變形問題及控制措施[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020（21）：183-184.

[3]王寧振.壓力容器制造過程中變形問題的控制對(duì)策分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2020，17（06）：39-40.

[4]韓燕良.壓力容器制造過程中的變形控制措施研究[J].化工管理，2020（05）：145-146.

[5]柳溪，華柏生，朱章全.壓力容器制造中的變形控制探析[J].化學(xué)工程與裝備，2019（11）：152-153.

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