陳梁　廖建明

摘 要：壓力容器是一種承壓儲存設(shè)備，在石油、化工、醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用相當(dāng)廣泛。由于壓力容器使用工況的特殊性，其通常是處在高溫、高壓、易腐蝕的狀態(tài)中，因此壓力容器的可靠性必須要有實質(zhì)性的質(zhì)量保障。鑒于壓力容器在工業(yè)領(lǐng)域的重要性和工作環(huán)境的特殊性，壓力容器的制造就顯得更加重要。變形問題是壓力容器制造中經(jīng)常出現(xiàn)的問題之一，壓力容器在制造過程中的變形不僅會阻礙制造業(yè)的技術(shù)、質(zhì)量指標(biāo)，也影響了壓力容器在實際工作中的安全可靠性。文章以壓力容器制造業(yè)的制作流程和壓力容器的理論知識為切入點，分析討論了壓力容器制造過程中容器變形的因素和處理策略。

關(guān)鍵詞：壓力；容器制造；變形問題

壓力容器的質(zhì)量安全可靠是容器自身價值和運用的基礎(chǔ)。如果由于制造技術(shù)誤差等客觀人為因素的影響使壓力容器在調(diào)試或工作中出現(xiàn)容器變形問題，其所造成的后果將是不可估量的，壓力容器在極端高溫高壓、易腐蝕條件下出現(xiàn)變形的質(zhì)量問題將直接性的危機(jī)社會經(jīng)濟(jì)和人身財產(chǎn)安全。壓力制造業(yè)必須提高對壓力容器的技術(shù)指標(biāo)和質(zhì)量檢視，從根本上提高制造人員的技術(shù)素養(yǎng)和專業(yè)理論，在生產(chǎn)上規(guī)范制作工藝流程、嚴(yán)格控制質(zhì)量把關(guān)，盡可能降低甚至杜絕壓力容器本身變形問題的安全隱患，進(jìn)一步提高壓力容器工作使用中的安全可靠性。

1 材料準(zhǔn)備階段的變形問題及控制策略

造成壓力容器變形的根本原因之一是原材料準(zhǔn)備階段的不規(guī)范，具體表現(xiàn)在原材料運輸?shù)挠绊?、原材料零件的尺寸誤差、原材料的切割不合理和部件脫膜現(xiàn)象。雖然原材料的準(zhǔn)備階段并沒有十分專業(yè)化的技術(shù)硬性要求，但是材料的小問題卻會對以后的生產(chǎn)流程產(chǎn)生很大的質(zhì)量影響。所謂“千里之堤，潰于蟻穴”，壓力容器制造業(yè)必須重視制造中每個環(huán)節(jié)上可能發(fā)生的各種問題，才能真正意義上保障壓力容器的安全可靠。

壓力容器制造的第一步是原材料的選擇和處理加工，要提高壓力容器的安全可靠性就必須從根本上對制造工藝的流程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制把關(guān)。壓力容器的生產(chǎn)原材料主要是鋼材，在進(jìn)行原材料加工處理之前必須對原材料進(jìn)行規(guī)格檢驗，避免原材料在運輸和裝卸過程中受到外力的影響而產(chǎn)生變形、彎曲、斷裂等問題。通過檢查對不合格的材料進(jìn)行矯形措施或者直接摒棄從而提高原料的準(zhǔn)備性及設(shè)備零件的精確性。

下料時零件的尺寸誤差將影響整個生產(chǎn)工藝流程。誤差是生產(chǎn)環(huán)節(jié)不可避免的問題，所以對于這些無法改變材料的進(jìn)一步檢驗和矯形是保證誤差品和生產(chǎn)環(huán)節(jié)相對獨立的主要手段，不能因為原材料尺寸的誤差造成制造零件的不標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。誤差出現(xiàn)的主要原因包括原材料運輸影響、計算分析失誤、放樣失誤等外界因素。

在切割過程中操作人員的操作不規(guī)范和技術(shù)不到位會使原材料加工處理過程中出現(xiàn)尺寸偏差，而且由于材料切割時的高溫影響容易發(fā)生原材料變形，出現(xiàn)“弧度”邊。對于切割對象和切割技術(shù)方面的考慮可以運用多種切割技術(shù)進(jìn)行原材料分類處理。對于大直徑的材料可以采用簡節(jié)控制方式，即采取對稱切割和機(jī)械加工的處理方式能有效的防止由“熱脹冷縮”原理導(dǎo)致的一系列問題。鋼板切割坯料的控制普遍應(yīng)用在壓力容器密封圈的生產(chǎn)加工中，鋼板切割后由于高溫火焰的物理作用會導(dǎo)致鋼板表面的極不規(guī)整，及時進(jìn)行鋼板矯形處理是鋼板切割變形問題的重要解決方案。

原材料處理的另一種方式是零件脫膜處理，如封頭的脫模，脫膜處理的重點是封頭的控制。成型的封頭在火焰切割后其周邊位置容易發(fā)生“冷收縮”現(xiàn)象，造成封頭口徑縮小變形。因此在設(shè)計成型模具方案上應(yīng)該考慮到封頭的收縮量，適當(dāng)?shù)姆糯蠓忸^組裝設(shè)計的口徑對避免封頭脫模變形問題具有一定的參考性。在封頭端口對瓣片式加工處理過程時應(yīng)該直接采取機(jī)械加工的方法，盡量避免封頭的變形量。

2 容器焊接中的變形問題及控制策略

焊接過程很大程度上決定著壓力容器的質(zhì)量性能。金屬焊接過程是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的高溫過程，對母材和成品的變形影響十分巨大，必須科學(xué)規(guī)劃操作工藝和技術(shù)水平。在進(jìn)行壓力容器焊接工藝時要充分考慮焊接的數(shù)據(jù)指標(biāo)、先后順序、技術(shù)方法和環(huán)境影響等諸多因素。對于大型壓力容器的焊接操作應(yīng)該先將主體組裝起來，然后進(jìn)行部位焊接工藝。在對稱焊接中要時刻保持容器各部位受力均勻和熱能效應(yīng)。當(dāng)存在多種焊接組合焊的情況下，應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑诤附咏M合部位預(yù)留相應(yīng)的收縮量，避免焊接后的整體容器再出現(xiàn)收縮變形的問題，收縮量應(yīng)該根據(jù)方案設(shè)計、技術(shù)經(jīng)驗和容器特點來綜合分析。這就要求操作人員必須具有高超的專業(yè)技術(shù)能力、管理經(jīng)驗以及危機(jī)預(yù)判的能力。利用經(jīng)驗分析對有可能發(fā)生形變的部位進(jìn)行適度的反方向變形處理是對容器壓力制作的較高要求。最后要對焊接前后的母材和焊材進(jìn)行處理，由于母材在焊接過程中受到高溫影響比較嚴(yán)重，因此必須監(jiān)測材料的精確性，避免發(fā)生形變。

3 壓力容器內(nèi)應(yīng)力的變形問題及控制策略

內(nèi)應(yīng)力是壓力容器在具體實踐使用和工作環(huán)境中變形問題的主要誘發(fā)因素。壓力容器在制作完成投入使用的時候內(nèi)部具有相應(yīng)的物理力學(xué)因素，稱之為壓力容器內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力會隨著壓力容器的運行時間和環(huán)境影響而發(fā)生變化，從而導(dǎo)致壓力容器自身出現(xiàn)裂紋或者發(fā)生形變。因此，壓力容器制作企業(yè)必須通過相應(yīng)的科學(xué)技術(shù)手段適度的降低、消除壓力容器的內(nèi)應(yīng)力問題。內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生是由于容器制造過程中多重?zé)崽幚淼臒崮苄?yīng)、組裝焊接中的密閉性和起重機(jī)吊裝力的作用等，復(fù)雜的制作工藝、嚴(yán)格的壓力要求是壓力容器自身內(nèi)應(yīng)力的存在主要原因。對壓力容器進(jìn)行熱處理是消除制作過程中內(nèi)應(yīng)力的有效措施，壓力容器的熱處理相當(dāng)于容器設(shè)備本身的一個實踐調(diào)試，熱處理多采用的是能夠使壓力容器受熱均勻、避免局部受熱形變的整體式加熱處理方式。運用熱處理進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力應(yīng)該對容器本體進(jìn)行擋火裝置和加固措施，本體的擋火裝置是為了更大可能的保持容器本體的熱均勻性，同時容器的受熱會引起金屬容器的不穩(wěn)定性，所以對壓力容器進(jìn)行加固措施是十分必要的。

4 壓力容器成型誤差的變形問題及控制策略

在壓力容器對質(zhì)量安全可靠性的嚴(yán)格要求下，選材、技術(shù)、操作、加工等各方面均有效的得到控制，但是誤差是一種不確定因素難以避免，往往壓力容器的不達(dá)標(biāo)正是因為容器制造過程中各部位零件的誤差超標(biāo)、尺寸不合適等原因。當(dāng)誤差零件投入運行使用后會影響整個容器壓力的設(shè)備水平，慢慢的從質(zhì)變演化為形變從而影響壓力容器的安全可靠性。要盡可能避免誤差對容器本身制造的影響首先要加強(qiáng)人為控制，通過技術(shù)經(jīng)驗和理論分析設(shè)計相應(yīng)的容器制造方案，這是一場人與誤差的“比賽”。其次要不斷強(qiáng)化技術(shù)工藝制度，嚴(yán)格清除壓力容器制造中的不恰當(dāng)方式和不規(guī)范操作。在整個制作流程上宏觀把握制作順序和操作方法，微觀上調(diào)節(jié)外界環(huán)境和人為因素的影響水平。時刻檢驗分析有可能存在、出現(xiàn)的各種問題，及時擬定修正措施，確保制作流程安全順利，進(jìn)一步保證壓力容器的安全可靠性。

5 結(jié)束語

綜合文章論述，想要保證壓力容器質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的安全可靠性，解決壓力容器在具體實踐運行和制造調(diào)試變形問題，就必須綜合考慮制造流程各方面的問題并行之有效的制定解決措施。同時對潛在性的危機(jī)問題進(jìn)行預(yù)判分析，降低壓力容器的變形率，更大限度的加強(qiáng)壓力容器的安全性能。

參考文獻(xiàn)

[1]陳雪琴.壓力容器制造過程中變形問題的控制對策分析[J].科技展望，2015，3：159.

[2]姜靜，張贊.壓力容器制造中的問題及對策探討[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011，22：304.

[3]王健.壓力容器制造的特征、常見問題及對策[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，08：64，66.

作者簡介：陳梁（1984，4-），男，漢族，浙江省寧波市，工程師，本科，研究方向：壓力容器/化工裝備。

廖建明（1980，9-），男，漢族，江西省新建縣，工程師，本科，研究方向：壓力容器/深冷設(shè)備。