分析壓力容器制造過(guò)程中變形問(wèn)題的控制對(duì)策

黃星泉

（珠海高新區(qū)九圓熱交換設(shè)備制造有限公司，珠海 519040）

人工手動(dòng)誤差經(jīng)常會(huì)使壓力容器制造過(guò)程中，主體部件與設(shè)計(jì)圖紙規(guī)范不符，從而導(dǎo)致壓力容器在制造過(guò)程中出現(xiàn)變形。雖然，壓力容器生產(chǎn)過(guò)程中變形情況十分常見，但是超出誤差范圍的變形，將會(huì)對(duì)壓力容器的質(zhì)量以及應(yīng)用造成不良影響。因此，要采取相應(yīng)的措施，對(duì)壓力容器的生產(chǎn)進(jìn)行控制，避免導(dǎo)致壓力容器的質(zhì)量問(wèn)題，甚至對(duì)人們的生命造成危害。

1 內(nèi)應(yīng)力引起的變形及控制措施

由于壓力容器在制造過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)多重?zé)崽幚砑庸げ僮鳎⑶以诮M裝過(guò)程中，要受到起重機(jī)吊裝力、壓力容器自身重力以及強(qiáng)制力的影響，因此，完成制造后，勢(shì)必會(huì)存在較大內(nèi)應(yīng)力。壓力容器在投入應(yīng)用后，受內(nèi)壓力作用的影響，會(huì)出現(xiàn)變形或裂紋，從而對(duì)其性能造成較為嚴(yán)重的影響[1]。因此，在壓力容器制造過(guò)程中，要采取合理的措施消除壓力容器中的內(nèi)力，避免變形的出現(xiàn)。

通過(guò)熱處理方式消除壓力容器本體制造過(guò)程中形成的內(nèi)應(yīng)力。在利用熱應(yīng)力處理方式對(duì)應(yīng)力進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取規(guī)范操作規(guī)則和手段。熱處理爐內(nèi)的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)當(dāng)同設(shè)計(jì)的具體要求相符，同時(shí)，在處理期間，要確保壓力容器受熱均勻。許多熱處理爐采用噴嘴式對(duì)熱容器進(jìn)行熱處理。通過(guò)合理的方式消除內(nèi)應(yīng)力時(shí)，為了確保作業(yè)的順利進(jìn)行，應(yīng)設(shè)置擋火裝置。該方式可以避免噴嘴火焰對(duì)熱容器本體直接加熱，從而避免了直接加熱導(dǎo)致的局部受熱過(guò)高及新的變形[2]。

除此之外，在利用熱處理方式對(duì)壓力容器中的內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行處理期間，由于壓力容器的部件或殼體處于較高溫度狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致金屬的穩(wěn)定性發(fā)生改變，因此，要利用一定的支架或加固措施進(jìn)行處理，確保壓力容器的穩(wěn)定性能夠達(dá)到相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變形的合理控制。

2 材料和成型方面引起的變形及控制措施

在準(zhǔn)備原材料時(shí)，如果操作不規(guī)范，可能會(huì)導(dǎo)致壓力容器在制造期間出現(xiàn)變形。例如，采用的零件尺寸不準(zhǔn)確、零件運(yùn)輸時(shí)沒(méi)有采取良好的防護(hù)措施、部件發(fā)生了嚴(yán)重的脫模現(xiàn)象等。由此可見，做好原材料準(zhǔn)備工作，是避免壓力容器制造過(guò)程中出現(xiàn)變形問(wèn)題的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。成型后的加工要嚴(yán)格的依據(jù)相應(yīng)的流程進(jìn)行操作，也就是要加強(qiáng)對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)的重視，只有這樣才能最大程度降低變形的發(fā)生幾率。針對(duì)壓力容器制造過(guò)程中，材料、成型等方面可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，采取的具體控制措施如下：

選用鋼材時(shí)要采取矯正措施，通常都是在下料前進(jìn)行，從而確保壓力容器中使用的各項(xiàng)零部件成型時(shí)的精度，為生產(chǎn)工作的持續(xù)進(jìn)行提供強(qiáng)有力的支持。

嚴(yán)格校驗(yàn)各個(gè)零部件設(shè)計(jì)的具體要求，保證零部件的性能、尺寸等各項(xiàng)內(nèi)容都與壓力容器的制造工藝相符，同時(shí)要安排專業(yè)技術(shù)人員完成相應(yīng)的檢查工作。

對(duì)樣板進(jìn)行細(xì)致、全面檢查，確保規(guī)格與相關(guān)參數(shù)相符。例如，需要熱加工操作和熱處理操作時(shí)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)熱脹冷縮造成影響的重視，避免壓力容器體積變形[3]。

3 焊接方面引起的變形及控制措施

依據(jù)焊接過(guò)程操作的具體情況可以發(fā)現(xiàn)，在焊接過(guò)程也中會(huì)形成大量的熱，從而導(dǎo)致焊接材料的溫度快速升高。因此，焊接期間鋼材出現(xiàn)的變形，也是制造壓力容器過(guò)程中必須重視的一項(xiàng)內(nèi)容。一般來(lái)說(shuō)，在制造壓力容器過(guò)程中，壓力容器中的每一個(gè)部件都有可能受到高溫的影響，從而出現(xiàn)不同程度的變形，從而導(dǎo)致這些部件的具體性能降低，并影響壓力容器的最終質(zhì)量。例如，壓力容器的耐腐性、抗堿性都會(huì)降低，同時(shí)也會(huì)影響焊接的精準(zhǔn)度，最終影響壓力容器的在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的安全性、可靠性。

針對(duì)上述的各種情況，在制造壓力容器過(guò)程中，針對(duì)焊接方面，應(yīng)當(dāng)采取下列措施進(jìn)行控制：

對(duì)焊接設(shè)計(jì)期間涉及到的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)內(nèi)容、技術(shù)、順序、環(huán)境等進(jìn)行全面分析，并且做好相應(yīng)的確定工作，從而降低各項(xiàng)因素造成的不良影響。

例如，在焊接大型壓力容器時(shí)，需要先對(duì)主體部分進(jìn)行組裝，再焊接其他部分；進(jìn)行對(duì)稱焊接操作時(shí)，要對(duì)壓力容器各部分的受力情況進(jìn)行準(zhǔn)確把握，確保焊接過(guò)程中受熱、受力均勻，減少變形情況的發(fā)生；進(jìn)行多種焊接操作組裝時(shí)，要依據(jù)實(shí)際情況預(yù)留收縮量，確保制造完成的壓力容器在整體收縮后，不會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的變形現(xiàn)象，從而避免對(duì)壓力容器的質(zhì)量造成不良影響。一般來(lái)說(shuō)，上述情況中提到的收縮量，是在對(duì)容器的技術(shù)、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)、方案等各項(xiàng)內(nèi)容明確后確定的[4]。因此，操作人員要具備較高的專業(yè)能力、以及豐富的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，焊接過(guò)程中，可以及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)焊接效果進(jìn)行判斷，從而避免壓力容器發(fā)生較大變形，避免對(duì)其性能和安全造成不良影響。

（2）對(duì)焊接操作正式開始前及完成后，所涉及到的各項(xiàng)材料進(jìn)行科學(xué)處理，檢查焊接作業(yè)過(guò)程中應(yīng)用的各項(xiàng)材料的性能，再次審核使用的各項(xiàng)材料的尺寸，最大程度降低由焊接操作引起的變形。

4 火焰切割引起的變形及控制措施

4.1 控制筒節(jié)

大直徑殼體中的短筒節(jié)下料期間，通過(guò)火焰切割對(duì)端口位置進(jìn)行加工處理，容易引起變形。切割高溫冷卻后，加工將會(huì)出現(xiàn)“熱脹冷縮”現(xiàn)象，從而出現(xiàn)“弧度”變。并且，筒節(jié)輥圓后，端口無(wú)法處于同一水平面，從而形成誤差，導(dǎo)致無(wú)法順利焊接。針對(duì)上面出現(xiàn)的各項(xiàng)問(wèn)題，可以通過(guò)對(duì)稱切割，或機(jī)械加工方法，避免變形情況的出現(xiàn)。

4.2 控制鋼板坯料

鋼板坯料被普遍應(yīng)用在壓力容器密封圈或大型法蘭中。在具體應(yīng)用期間，受膨脹作用影響，在通過(guò)火焰方式完成相應(yīng)的切割后，會(huì)造成鋼板包面不平整情況，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致坯料加工減少[5]。在壓力容器生產(chǎn)過(guò)程中，為了解決這種變形問(wèn)題，在對(duì)坯料板進(jìn)行切割后，應(yīng)當(dāng)通過(guò)矯形措施進(jìn)行處理。在該過(guò)程中，可以適當(dāng)增加拱余量，從而使坯料板的平整度達(dá)到相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)，使壓力容器的質(zhì)量得到提高。

4.3 控制封頭

對(duì)已經(jīng)成型的封頭周邊利用火焰切割后，會(huì)出現(xiàn)收縮變形，從而導(dǎo)致封頭口徑發(fā)生收縮。因此，在對(duì)瓣片式封頭端口處進(jìn)行加工時(shí)，應(yīng)當(dāng)直接通過(guò)機(jī)械加工法進(jìn)行加工，或適當(dāng)放大封頭組裝時(shí)的口徑，這都會(huì)對(duì)避免變形情況的出現(xiàn)起到關(guān)鍵性的控制作用。而對(duì)于加工整體成型的封頭端來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行成型模具設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮火焰切割后的具體收縮量。

5 結(jié)束語(yǔ)

壓力容器在生產(chǎn)過(guò)程中，為提升壓力容器質(zhì)量，使其應(yīng)用的安全效率得到提高，需要對(duì)可能導(dǎo)致壓力容器變形的各項(xiàng)因素進(jìn)行分析，并且采取相應(yīng)的處理措施，從而確保壓力容器在可控的情況下完成制造，確保最終制造的壓力容器符合相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)。