李富富(新疆蘭石重裝能源工程有限公司，新疆 哈密 839000)

1 加工設(shè)備

壓力容器的制造過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程，在其生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)壓力容器進(jìn)行切割、焊接等一系列工序，這些工序都需要在具有一定強(qiáng)度的加工設(shè)備上完成，因此，加工設(shè)備的選擇對(duì)壓力容器制造質(zhì)量具有重要影響。例如，切割機(jī)床的類型直接影響焊接應(yīng)力的釋放效果，如果切割機(jī)床屬于交流、直流和脈沖等多種類型，其控制效果就會(huì)有所差異。對(duì)于電加熱設(shè)備來(lái)說(shuō)，其不同的溫度控制能力對(duì)焊接質(zhì)量及焊接效率有較大影響。

為了保證壓力容器的焊接質(zhì)量和使用壽命，加工設(shè)備還應(yīng)具備一定的防腐和防銹性能。如，壓力容器焊接時(shí)易產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象，這一問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生在薄壁管焊接時(shí)，在高溫高壓作用下易出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象。另外，企業(yè)在選擇加工設(shè)備時(shí)還應(yīng)充分考慮到壓力容器的尺寸、重量、壓力等因素。

此外，在焊接完成后需要進(jìn)行熱處理，在完成這一工序的時(shí)候，需要使用到熱處理爐對(duì)焊接完成后的構(gòu)件進(jìn)行加熱處理。因此材料選擇與熱處理爐的選取，是影響熱處理質(zhì)量控制措施落實(shí)情況的關(guān)鍵因素。為此，材料選取時(shí)要根據(jù)原材料和產(chǎn)品性能要求，對(duì)加熱溫度及加熱方式等進(jìn)行合理選擇。如，對(duì)于不銹鋼等材料而言，若其性能要求較高且制造過(guò)程中極易產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象時(shí)，則可使用感應(yīng)加熱或火焰加熱方式進(jìn)行熱處理；如果焊接材料為不銹鋼等焊接材料時(shí)采用感應(yīng)加熱方式更為安全有效；當(dāng)加工設(shè)備所使用的保溫材料為不燃、阻燃、且能起到良好保溫效果時(shí)可選擇電加熱設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)；如果加工設(shè)備所使用的保溫材料為不燃、阻燃材料時(shí)則可選擇火焰加熱方式進(jìn)行生產(chǎn)。

2 焊接工藝

壓力容器在使用過(guò)程中需要承受較高的壓力，而在焊接時(shí)容易出現(xiàn)裂紋等質(zhì)量問(wèn)題，所以在生產(chǎn)過(guò)程中必須采用科學(xué)合理的焊接工藝。首先，應(yīng)提高焊接人員的專業(yè)水平，加強(qiáng)對(duì)焊接人員的培訓(xùn)，保證其能熟練掌握焊接技術(shù)，提高其焊接質(zhì)量。其次，要嚴(yán)格控制焊接材料質(zhì)量。由于壓力容器是用鋼材料制成的，生產(chǎn)時(shí)必須確保焊接材料質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

在制定焊接工藝時(shí)還應(yīng)充分考慮其材料、設(shè)計(jì)方案等因素，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。例如，在進(jìn)行異種鋼焊接時(shí)一定要確保焊縫質(zhì)量合格；設(shè)計(jì)方案中所用材料一定要符合壓力容器制造企業(yè)實(shí)際使用情況；設(shè)備材質(zhì)不匹配時(shí)就需要更換材質(zhì)；當(dāng)設(shè)計(jì)方案中使用非碳素結(jié)構(gòu)鋼時(shí)應(yīng)該在其基礎(chǔ)上增加抗腐蝕層，從而提高壓力容器的耐腐蝕性能；由于壓力容器制造企業(yè)所用材料為低碳鋼和低合金鋼時(shí)應(yīng)采用低氫焊條或其他低氫型焊條；當(dāng)設(shè)計(jì)方案中使用碳鋼、低合金鋼和不銹鋼材料時(shí)應(yīng)該采用藥芯焊絲和藥芯焊條。

2.1 鋼制壓力容器

鋼制壓力容器一般由筒體、封頭和殼體等幾個(gè)主要部分組成，這幾部分的材料是決定壓力容器整體質(zhì)量的關(guān)鍵。從其制造標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，GB1589-1—1986 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：壓力容器用鋼板應(yīng)經(jīng)軋制或拉伸并進(jìn)行射線或超聲波探傷。而從GB1589-2—1992 標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，其對(duì)鋼板厚度的要求不變，但是對(duì)鋼材種類有了具體的規(guī)定，其中對(duì)碳素鋼和低合金鋼規(guī)定不得小于17 mm，而對(duì)低合金高強(qiáng)度鋼則要求不得小于20 mm。另外，對(duì)于鋼板厚度的下限值也發(fā)生了變化。

不僅如此，在GB1589-1—1986 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：壓力容器用鋼板厚度下限值為17～20 mm，而GB1589-2—1992 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：鋼板厚度下限值為13～17 mm。從以上兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，壓力容器用鋼材的厚度下限值是有所變化的。因此，壓力容器制造企業(yè)在采購(gòu)壓力容器用鋼板時(shí)一定要選擇正規(guī)的生產(chǎn)廠家，并且對(duì)其材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，只有這樣才能保證壓力容器的整體質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 焊接壓力容器

焊接壓力容器需要按照相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制作，具體如下：(1)GB 150—1998 《焊接壓力容器》是我國(guó)最新的壓力容器制造標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)焊接的材料、焊材以及焊縫等進(jìn)行了明確規(guī)定，對(duì)于壓力容器生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)具有很好的指導(dǎo)作用。(2) GB 150—1998 《焊接壓力容器》中規(guī)定：進(jìn)行異種鋼焊接時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用低氫焊條；當(dāng)?shù)蜌浜笚l不能滿足焊接要求時(shí)，可選用藥芯焊絲或藥芯焊條；當(dāng)?shù)蜌浜笚l和藥芯焊絲不能滿足焊接要求時(shí)，可采用藥芯焊絲或藥芯焊條焊，但不能用電弧焊等非電焊方式進(jìn)行焊接。當(dāng)采用電弧焊和氣焊等非電焊方式時(shí)，應(yīng)選用氣體保護(hù)焊或埋弧焊。(3) GB 150—1998 《焊接壓力容器》中規(guī)定：在同一異種鋼結(jié)構(gòu)上進(jìn)行異種材料的焊接時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用低氫型的焊條，但不得使用高氫型焊條；在進(jìn)行碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼組合結(jié)構(gòu)的焊接時(shí)，應(yīng)使用低氫型電焊條，但不得使用坡口型的電焊和氬弧焊。當(dāng)焊接不同材料組合結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選用相應(yīng)的焊接工藝[1]。(4) GB 150—1998 《焊接壓力容器》中規(guī)定：采用電焊工藝時(shí)必須進(jìn)行磁粉探傷檢查，以確保其質(zhì)量合格。

2.3 鋼制管接頭

在制作鋼制管接頭的時(shí)候，必須遵循HG/T 3449—2012 《鋼制管接頭的設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)規(guī)程》中的工藝標(biāo)準(zhǔn)，這是目前我國(guó)最為詳細(xì)的鋼制管接頭的設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)規(guī)范，主要針對(duì)焊接材料、焊接方法和焊縫形式等方面進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)中還提出了鋼制管接頭的設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)和驗(yàn)收準(zhǔn)則，并將其作為鋼制管接頭設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，可有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低焊接風(fēng)險(xiǎn)。此外，該標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)鋼制管接頭的檢驗(yàn)內(nèi)容、方法、檢驗(yàn)過(guò)程等進(jìn)行了明確規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了鋼制管接頭的檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)要求，并對(duì)各檢驗(yàn)項(xiàng)目所使用的檢驗(yàn)設(shè)備提出了明確要求。在此基礎(chǔ)上，該標(biāo)準(zhǔn)還給出了鋼制管接頭的質(zhì)量評(píng)定方法，以及鋼制管接頭的驗(yàn)收規(guī)則，并規(guī)定了鋼制管接頭在使用前應(yīng)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)和焊縫外觀檢查。當(dāng)壓力容器制造企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)鋼制管接頭進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按照該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的驗(yàn)收規(guī)則對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收。

2.4 壓力容器用焊接材料

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制壓力容器制造過(guò)程中的焊接材料質(zhì)量，確保其符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。具體需要從以下兩個(gè)方面入手：一方面，應(yīng)確保焊接材料具有較高的耐腐蝕性和抗熱裂性能。另外，還應(yīng)確保其機(jī)械性能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。在制定焊接材料質(zhì)量控制方案時(shí)，應(yīng)將不同厚度的焊接材料、不同材質(zhì)的焊接材料等內(nèi)容列入其中，并根據(jù)不同材質(zhì)類型制定相應(yīng)的控制方案，從而提高焊接材料質(zhì)量。另一方面，應(yīng)嚴(yán)格控制壓力容器制造過(guò)程中使用的焊條和焊絲質(zhì)量。在對(duì)焊條進(jìn)行選擇時(shí)，必須選擇與母材化學(xué)成分一致或接近的焊條和焊絲；當(dāng)需要進(jìn)行異種鋼焊接時(shí)，應(yīng)按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的焊接工藝；在對(duì)焊接材料進(jìn)行烘干時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行烘干；當(dāng)需要對(duì)不同直徑和厚度的焊接材料進(jìn)行選擇時(shí)，必須要根據(jù)實(shí)際情況選用合適尺寸和厚度的焊接材料[2]。

3 熱處理工藝

熱處理工藝主要包括加熱方式、保溫時(shí)間、冷卻方式及冷卻速度四個(gè)方面，其中加熱方式主要包括電阻爐、箱式電阻爐和油浴爐；保溫時(shí)間主要包括空冷、正火或回火；冷卻方式主要包括緩慢降溫、快速降溫和等溫降溫三種。熱處理過(guò)程中要根據(jù)不同的材料和設(shè)備，制定不同的熱處理方案，并在控制好溫度范圍的前提下保證熱處理質(zhì)量。除此之外，需要注意熱處理過(guò)程中所用到的加熱設(shè)備是否具備較高的精度，并且保證熱處理設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境、溫度與設(shè)定溫度相符合。所有用于熱處理的設(shè)備必須定期進(jìn)行維修和保養(yǎng)，以防止加熱溫度出現(xiàn)過(guò)高或過(guò)低的情況。

3.1 加熱

加熱是壓力容器制造中的重要環(huán)節(jié)，只有保證加熱質(zhì)量，才能保證壓力容器的質(zhì)量。加熱方式主要分為電阻爐、箱式電阻爐和油浴爐三種。其中，箱式電阻爐具有加熱速度快、精度高的特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是電耗較大，在高溫時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體和污染物，如：一氧化碳、二氧化碳及二氧化硫等。因此在壓力容器制造過(guò)程中必須合理選擇加熱設(shè)備。箱式電阻爐由于在同一水平面上布置多個(gè)電極，并且電極之間有空隙，因此具有加熱速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)；而油浴爐中所用的加熱劑為惰性氣體，具有升溫速度較慢、精度高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，因此在壓力容器制造中優(yōu)先選用油浴爐加熱。

在壓力容器制造過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)不同的材料和設(shè)備選擇不同的加熱方式。對(duì)于低碳鋼材料，可以采用電阻爐加熱的方式，并合理控制加熱溫度；而對(duì)于奧氏體不銹鋼材料則可采用箱式電阻爐或油浴爐加熱。對(duì)于碳鋼材料和低合金鋼材料，可以采用箱式電阻爐或油浴爐進(jìn)行加熱。對(duì)于碳鋼材料和低合金鋼材料來(lái)說(shuō)，由于其導(dǎo)熱系數(shù)較低，在采用電阻爐進(jìn)行加熱時(shí)容易造成能量損失過(guò)大的情況。因此在對(duì)這些材料進(jìn)行熱處理時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用箱式電阻爐或油浴爐進(jìn)行加熱。此外還應(yīng)注意在碳鋼材料和低合金鋼材料的熱處理過(guò)程中需確保其受熱均勻，避免局部區(qū)域出現(xiàn)過(guò)熱的情況。

3.2 保溫和冷卻

保溫和冷卻是熱處理工藝中的重要環(huán)節(jié)，在一定程度上影響著熱處理的效果。為了避免熱處理時(shí)出現(xiàn)溫度不均勻、產(chǎn)生裂紋等質(zhì)量問(wèn)題，必須對(duì)保溫和冷卻環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制。通常情況下，壓力容器制造過(guò)程中所使用的保溫和冷卻方式有：緩慢降溫、快速降溫和等溫降溫三種。(1)緩慢降溫是指在壓力容器制造過(guò)程中，將加熱后的工件在爐內(nèi)進(jìn)行空冷，或者將加熱后的工件在爐外進(jìn)行保溫冷卻的方法。緩慢降溫工藝要求保溫時(shí)間較長(zhǎng)，且所采用的設(shè)備必須具有良好的散熱性能，需要注意的是在進(jìn)行保溫前需要先將工件表面的水和油清除干凈，并將工件表面和空氣間形成小對(duì)流，以確保保溫效果。(2)快速降溫是指將工件緩慢升溫到高于空氣溫度或低于油的溫度，并在冷卻過(guò)程中始終保持液態(tài)介質(zhì)與加熱端面接觸。快速降溫工藝要求保溫時(shí)間較短，且所采用的設(shè)備必須具有良好散熱性能，同時(shí)需要注意溫度不宜過(guò)低或者過(guò)高。

4 焊縫檢驗(yàn)

焊縫檢驗(yàn)是壓力容器制造過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，企業(yè)在生產(chǎn)制造過(guò)程中必須做好焊縫檢驗(yàn)工作，保證壓力容器的整體質(zhì)量。焊縫檢驗(yàn)工作主要包括外觀檢查和無(wú)損檢測(cè)兩方面。(1)外觀檢查。壓力容器制造企業(yè)在進(jìn)行焊縫檢驗(yàn)工作時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)范要求對(duì)焊縫進(jìn)行檢查，保證焊縫的幾何尺寸、表面缺陷以及打磨等方面符合要求，避免因檢查不到位導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。焊縫表面有裂紋、氣孔、夾渣以及弧坑裂紋等缺陷時(shí)，不得直接進(jìn)行焊接，必須通過(guò)打磨等方式消除缺陷后，再開展焊接工作[3]。此外，壓力容器制造企業(yè)在進(jìn)行外觀檢查時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)范要求操作。例如：在使用超聲波檢測(cè)壓力容器焊縫質(zhì)量時(shí)，需要將超聲波探頭與焊件表面保持一定的距離，避免對(duì)超聲檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響。(2)無(wú)損檢測(cè)。無(wú)損檢測(cè)是壓力容器制造過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)之一，直接影響著壓力容器的整體質(zhì)量。在壓力容器制造過(guò)程中，為了提高壓力容器制造的安全性和可靠性，需要對(duì)壓力容器的焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。在進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，工作人員必須按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行操作，確保各項(xiàng)工作符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。此外，為提高壓力容器制造的安全性和可靠性，企業(yè)還應(yīng)該通過(guò)開展焊縫探傷質(zhì)量管理活動(dòng)來(lái)提高員工質(zhì)量意識(shí)和責(zé)任意識(shí)[4]。

5 成型檢測(cè)

壓力容器的成型質(zhì)量影響著產(chǎn)品的整體質(zhì)量，因此必須加強(qiáng)成型檢測(cè)，具體來(lái)說(shuō)，可以從以下三個(gè)方面著手：(1)壓力容器生產(chǎn)前必須進(jìn)行成型檢測(cè)，首先需要根據(jù)容器的幾何尺寸設(shè)計(jì)出合理的模具，其次按照模具要求制備模具零件。在制備完成后，需要對(duì)其尺寸進(jìn)行測(cè)量和檢驗(yàn)，確保尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。檢測(cè)時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注容器形狀和尺寸以及制造質(zhì)量、連接情況等內(nèi)容，檢測(cè)結(jié)果要記錄在壓力容器制造記錄表中。(2)通過(guò)對(duì)壓力容器進(jìn)行外觀檢查可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力容器存在的缺陷，并采取措施加以改進(jìn)；如果發(fā)現(xiàn)有明顯的缺陷，則需要先對(duì)其進(jìn)行返修處理后再進(jìn)行檢驗(yàn)；如果發(fā)現(xiàn)有較大缺陷時(shí)則需要進(jìn)行報(bào)廢處理。(3) 在焊接前需重點(diǎn)關(guān)注焊前預(yù)熱溫度、焊后熱處理溫度、施焊時(shí)間等內(nèi)容；在焊接過(guò)程中需重點(diǎn)關(guān)注坡口形式、坡口尺寸、焊縫區(qū)位置、填充材料厚度等內(nèi)容；在焊接結(jié)束后需要對(duì)焊后熱處理進(jìn)行檢驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)存在較大缺陷需要及時(shí)更換焊條或焊絲。

若壓力容器中存在腐蝕嚴(yán)重的部位，則需及時(shí)更換腐蝕嚴(yán)重的零部件或采取其他補(bǔ)救措施。若壓力容器中存在較嚴(yán)重的腐蝕缺陷，則需要進(jìn)行報(bào)廢處理，以確保壓力容器安全有效使用[5]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，只有嚴(yán)格控制好壓力容器制造過(guò)程中的各項(xiàng)影響因素才能有效保證產(chǎn)品的質(zhì)量。在壓力容器制造過(guò)程中，企業(yè)要加強(qiáng)管理、完善質(zhì)量控制體系、提升人員素質(zhì)、優(yōu)化生產(chǎn)流程并建立完善的獎(jiǎng)懲機(jī)制等手段來(lái)保證壓力容器制造質(zhì)量。