壓力容器制造中的變形控制探討

楊昆

摘要：壓力容器是指能夠在密閉空間內(nèi)承受壓力的容器，壓力容器的應用范圍較廣，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)境較為復雜，基本上都處在高溫環(huán)境內(nèi)，因此則很容易發(fā)生變形等現(xiàn)象，進而造成較為嚴重的后果。對此，本文主要對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。

關(guān)鍵詞：壓力容器;變形;控制策略

受人工測量的誤差因素，在進行壓力容器的制造時，其主體部分與設(shè)計的圖紙存在一定誤差，這也是導致壓力容器在高溫環(huán)境下容易發(fā)生變形的主要因素，嚴重影響了壓力容器的使用，若不及時采取有效策略，則會對產(chǎn)品的質(zhì)量和安全造成很大影響，嚴重情況下會給財產(chǎn)造成很大損失，同時也會影響經(jīng)濟的發(fā)展。因此，若要提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全，必須嚴格要求工藝技術(shù)的規(guī)范性和專業(yè)性，嚴格把控生產(chǎn)流程[1]。

一、壓力容器焊接變形問題和控制對策

金屬焊接的過程會受高溫影響而出現(xiàn)母材變形等現(xiàn)象，進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，焊接工藝會對壓力容器的質(zhì)量造成很大影響，在焊接時，會對壓力容器的質(zhì)量及安全性均產(chǎn)生較多的不利條件，進而對生產(chǎn)制造的效率及利益均造成一定影響。

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

二、壓力容器的內(nèi)應力變形和控制對策

壓力容器因為是通過重熱處理的，在實際操作過程中會出現(xiàn)多種重力的影響，使壓力容器產(chǎn)生內(nèi)應力，在組裝的過程中，還會產(chǎn)生不可控制的強制壓力，制造完成壓力容器之后，因為存在內(nèi)應力，就會產(chǎn)生各種不同程度的變形現(xiàn)象，裂紋也會隨之出現(xiàn)，產(chǎn)生對應的變形問題[2]。壓力容器因為內(nèi)應力而產(chǎn)生的變形問題，可以利用熱處理，將這個問題消除掉。在熱處理的過程中，需要嚴格遵守相應的操作規(guī)范，結(jié)合操作的流程來消除內(nèi)應力。在這個過程中，需要嚴格控制熱處理爐溫度，熱處理爐的相關(guān)設(shè)計需要符合其規(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，這樣火焰就不會對容器造成傷害，從而發(fā)生新的形變。在熱處理的過程中，需要利用支架進行有效的加固，使容器不能因為高溫的原因，使其金屬性能發(fā)生變化，影響到壓力容器的穩(wěn)定性，導致出現(xiàn)安全事故。

三、壓力容器成型誤差變形和控制對策

若在焊接或制造壓力容器時，常會發(fā)生因操作失誤而出現(xiàn)誤差，因此在制造完成后與設(shè)計圖紙相比會存在些許偏差。容器部件出現(xiàn)偏差后，其整個壓力容器的尺寸會整體發(fā)生變化，在之后的安裝過程也會產(chǎn)生不利因素。若容器在高溫加熱后，極易發(fā)生脫?，F(xiàn)象，進而發(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準又不相符，進而還會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)措施來預防，進而達到控制變形的效果。所以壓力容器制造的工藝技術(shù)要求高，嚴格按照標準操作，模具和設(shè)計標準對比后，才能有效地保證設(shè)計出的模具的質(zhì)量，從而提高因工藝調(diào)整引起的誤差現(xiàn)象[5]。在制造容器時，需對模具的尺寸進行有效控制，以容器母體的高溫性能為控制基礎(chǔ)，進而改進模具設(shè)計及施工標準。模具的設(shè)計需綜合全面考慮熱成型零件及體積的收縮量，進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)導致變形和控制措施

在生產(chǎn)壓力容器時其鋼板材質(zhì)需結(jié)合設(shè)計標準進行嚴格切割，在實際操作時還要充分利用天然氣或丙烷燃氣進行高溫操作，對原材料進行熱脹冷縮，讓其發(fā)生變形現(xiàn)象，由于筒節(jié)端口會發(fā)生變形，進而配件無法安裝，筒節(jié)則會報廢。所以在切割鋼板材料時，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，則在切割時可離筒節(jié)端口稍遠一點，并采取機器操作，進而才能有效降低切割誤差。可采用數(shù)控切割機，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策

大直徑殼體在進行短筒下料時，則可對端口位置進行火焰切割操作，進而造成殼體變形問題。若切割的溫度在逐漸降低時，在鋼板材料的位置會因熱脹冷縮而出現(xiàn)輕微的弧度。在完成筒節(jié)焊接后，端口與筒節(jié)不處于一個平面上，進而發(fā)生誤差現(xiàn)象，導致焊接操作失敗。對此，可采用對稱的方式進行機械加工，進而可有效改善熱脹冷縮而帶來的誤差情況[4]。壓力容器的密封圈和大型法蘭中應采用鋼板坯料，受高低溫因素的影響，在火焰下完成切割會后，導致鋼板表面與筒節(jié)口無法處于同一個水平面，同時還會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行糾正操作，加大余量，保持坯料板平整。另外，對嚴格控制封頭，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，進而封頭的口徑會縮小許多。在對瓣片式的端口進行封頭時，可采取機械加工或?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，對整體端口進行封頭時，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策

壓力容器的制造離不開鋼材，但在運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，其卷筒后期的誤差則會越來越大[5]。對此，需及時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，其導致變形的原因較多且較復雜。因此，經(jīng)過多次制造的經(jīng)驗，對壓力容器的變形問題可采取相關(guān)防控措施，進而才能在制造壓力容器時避免發(fā)生高低溫變形情況，使每一個制造壓力容器的環(huán)節(jié)中都能進行有效控制，使制造出來的不同形狀的壓力容器均得到合格檢測，讓用戶更加滿意，質(zhì)量過關(guān)，進而才能使制造商及公司企業(yè)收獲更大的利潤，同時也為我國經(jīng)濟的發(fā)展帶來更大效益。

參考文獻：

[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策分析[J].科技創(chuàng)新導報，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].化學工程與裝備，2019（11）：152-153.