压力容器制造的质量控制探讨

陈月红

（江苏世能化工设备有限公司，江苏靖江 214500）

建立压力容器制造质量保证体系，就是实行由过去管结果变为管过程；从对产品质量把关为主，转入到以预防产生不合格产品的全面控制为主。当然，在质量保证体系运转的过程中，势必增加费用，引起成本的提高。但是，对影响压力容器制造质量的关键环节，必须严格控制，才能确保压力容器的制造质量。

1 图样审查

（1）设计总图上必须有压力容器设计单位的设计许可印章（复印章无效），确认资格有效。设计许可印章失效的设计图样和已加盖竣工图章的图样，不得用于制造压力容器。注意对于第Ⅲ类压力容器，应有压力容器设计单位技术负责人或者其授权人的批准签字。

（2）选用的材料是否符合工作介质的参数和性能要求。

（3）选用的制造与验收标准是否符合相应的最新版国家标准。

（4）压力容器类别划分是否正确，技术要求、制造条件是否正确。

（5）设计图样所选定的无损检测方法、检测比例和合格级别，是否符合有关规范标准规定。图样审查的严谨性，主要是审查在设计中对诸多参数的选择、试验、检验要求、制造技术条件的确定是否合理、周全。

产品图样审核后报监检审查确认。

2 焊接控制

2.1 焊接材料

（1）焊接材料的选择。压力容器各受压部件的制造工艺比较复杂，其运行条件也有很大的差别，因此在选择焊材时需要考虑各方面的因素。一般应根据母材的化学成分、力学性能和焊接性能，来选择焊接材料。

对于碳钢及低合金钢制压力容器，一般都按等强性原则来选用，即焊缝金属的强度不低于母材标准规定值的下限。但有些制造厂家在选用焊接材料时，为保证焊缝金属的强度不低于母材，而存在宁高勿低的倾向，从而造成焊缝金属强度大大高于母材，致使塑性降低。在选配低合金高强钢的焊接材料时，应特别注意这个问题。

对于低温容器，除了应保证强度不低于母材外，同时还应保证接头的低温韧性不低于壳体材料。

对于高温容器和有耐腐蚀性要求的容器，为保证焊缝具有与母材接近的高温性能和抗腐蚀性能，其选择的焊接材料的化学成分应与母材大致相同。

对于不等强度级别钢的焊接，原则上应选择低强度等级的焊接材料，在某些特殊的情况下，如点固焊或厚板的第一道焊缝往往要求强度高，可以选用高强度等级的焊接材料。

焊接材料的选择，还应综合考虑结构的工艺因素、刚度特点以及使用条件，焊接方法等。例如冷冲压冷卷，要求焊接接头有较高的塑性变形能力；热卷和热处理，则要求接头经高温热处理后仍能保证所要求的强度性能及韧性，因此，应选用合金成分较高的焊接材料。

对同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条，应根据焊件的结构形状和钢材的厚度加以选用。形状复杂，结构刚性大以及大厚度的焊件，由于焊接过程中产生较大的焊接应力，容易产生裂纹，因此必须选用抗裂性好的低氢焊条。反之，则可选用酸性焊条。

（2）焊接材料的验收。不同厂家生产的同一型号或牌号的焊条，其工艺性能有可能存在差异。因此，制造厂应根据多年的实践情况，选定相对固定的焊条生产厂家。其验收应根据《压力容器安全技术监察规程》的规定进行，首先焊接材料必须要具有正确齐全的出厂合格证及质量证明书，检查焊条包装及炉批号等焊条标志，必要时按相应标准进行抽样复验。验收合格后，及时编号办理入库手续。

（3）焊接材料的保管及领用。焊接材料入库后要按类别、型号、牌号及批号，分别在不同的位置存放。焊条库室内温度应不低于5℃，相对湿度应低于60%，货架距地面和墙壁间距应大于30 mm。焊条和焊剂在使用前，必须按规定温度和时间烘干并保温，其发放应根据焊接工艺规定的牌号、规格和定额进行，必须注意的是应在领料单上注明焊接材料的材检号并由检验员确认，部分制造厂在执行时，往往容易忽视这一点。焊条从烘糟中取出后，在空气中放置时，焊条药皮将吸收空气中的水分，时间越长，吸收的水分越多，而且，随着焊条强度等级的提高，焊条在大气中允许存放的时间越短。因此领用焊条时应使用保温筒且做到随用随领。

2.2 焊接工艺

（1）焊接工艺评定。压力容器的焊接工艺，是控制焊接接头质量的关键因素。焊接工艺的编制依据是4708—2000《焊接工艺评定》。换热管和管板的焊接接头的工艺评定，按GB151—1999《管壳式换热器》附录B进行。

部分制造厂在评定过程中，存在不少问题，主要表现如下：

1）返修焊缝无相应的工艺评定，特别是返修后需局部热处理的焊缝。

2）首次使用的国外钢材未进行焊接工艺评定。

3）对于接管类截面全焊透的型接头和角接接头，当无法检测内部缺陷，而制造单位又没有足够的能力确保焊透时，只制作型式试验件进行焊接工艺评定，而缺少相应的对接焊缝试件的工艺评定。

4）焊接接头的坡口角度根部间隙小于型式试验件，未重新评定焊接工艺。

5）改变焊后热处理类别，但未重新评定焊接工艺。

（2）焊接工艺参数的选择。压力容器制造中常用的焊接方法有：气焊、焊条电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊及钨极氩弧焊等。不同的方法，有不同的特点，应用范围也不相同。气焊，一般用于安装时的管道特别是薄壁管道的焊接；埋弧自动焊和气体保护焊，主要用来焊接主体焊缝；钨极氩弧焊，则大都用于单面焊双面成型的打底焊及管道焊接；焊条电弧焊，应用则最为广泛，几乎所有结构都可采用。

焊接线能量综合体现了焊接规范参数对接头性能的影响，对于低合金高强钢、低温钢和不锈钢，都要求采用小线能量焊接。对于易淬火钢，采用小线能量焊接，由于冷却速度快，易产生冷裂纹，因此常采用焊前预热、控制层间温度和焊后缓冷等工艺措施，防止产生冷裂纹。此外，还应指出，仅仅对线能量数值控制还不够，即使相同数值的线能量，其中焊接电流、电压、速度三者之间数值，可能有很大差别，当这些规范之间配合不合理，还是不能得到良好的焊缝性能。例如在焊接电流很大电压较低的情况下，得到深而窄的焊缝，而适当减小电流，提高电压，则能得到良好的焊缝成型，这两者焊缝性能是不同的。因此应在规范合理的原则下，选择合适的线能量。还有一点不容忽视的是，异种钢焊接时，应严格控制熔合比，如钢与不锈钢焊接，选用奥氏体不锈钢焊条，由于熔化的母材对焊缝金属中铬、镍合金元素有稀释作用，使熔合区产生硬脆的马氏体带，焊接接头在一侧的熔合区处易产生裂纹，所以要严格控制碳钢一侧的熔合比。

2.3 焊缝返修控制

（1）焊缝返修必须编制返修工艺，经焊接责任人审核后依据返修工艺进行返修，对焊接接头的同一部位的返修次数超过2次以上的返修，需经单位技术总负责人批准。

（2）返修的现场记录应详细，至少包括坡口型式、尺寸、返修长度、焊接工艺参数（焊接电流、电弧电压、焊接速度、预热温度、层间温度、后热温度和保温时间，焊材牌号及规格，焊接温度等）和施焊者及钢印等。

（3）要求焊后热处理的压力容器，应在热处理前焊接返修；如在热处理后进行返修，返修后应再作热处理。

（4）有抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢制压力容器，返修部位仍需保证原有的抗晶间腐蚀性能。

（5）压力试验后需返修的返修部位，必须按原质量要求经无损检测合格，由于焊接接头或接管泄漏而进行返修的，或返修深度大于1/2壁厚的压力容器，还需重新进行压力试验。

（6）监检应检查审批手续，必要时应审核缺陷产生的原因分析和返修工艺，对返修过程中的现场记录、检验报告等进行检查，确认符合要求后，在相关手续上确认。

2.4 焊接现场监督检查

现场抽查焊工钢印，施焊焊工资格是否符合规定，是否按照焊接工艺卡施焊。检查焊接工艺执行情况，主要有：

（1）焊接设备、电流表、电压表的完好使用；

（2）坡口形式、尺寸是否符合设计图样和有关技术条件；

（3）焊接材料的烘干情况和干燥设备是否符合技术文件的要求；

（4）对焊前需预热的焊缝，预热设备和预热温度记录是否符合有关规定；

（5）检查焊接工艺参数是否与焊接工艺规程一致。

（6）检查产品焊接试板的加工、焊接位置、施焊工艺参数和试板数量是否符合《容规》及焊接工艺规程的规定。

（7）对要求控制层间温度的焊缝，应检查层间温度。

3 外观和几何尺寸的控制

压力容器产品的外观质量和几何尺寸至关重要。外观质量中的咬边和根部未焊透等，都是引起应力集中的重要缺陷；几何尺寸的不直度，往往影响化工工艺流程及增加设备的附加应力，因此必须加强对外观和几何尺寸的控制。

3.1 焊接接头表面质量

（1）抽查角焊缝焊角尺寸。角焊缝的焊角高度，应符合技术标准和设计图样要求，外观应平缓过度（符合《容规》第76条第5款）。对平封头与圆筒连续的角焊缝，多层圆筒上接管的角焊缝，管板与筒体连接的角焊缝、主体法兰角焊缝，人孔接管角焊缝和直径＞Ф250 mm的接管角焊缝等必须检查。

（2）对所有焊接接头应重点检查有无裂纹、根部未焊透、表面气孔咬边等。焊接接头表面质量及焊缝的咬边应符合《容规》第76条要求。

3.2 母材表面、组对和几何尺寸质量

（1）母材表面质量。检查母材表面不得有机械损伤、工卡具焊接。

（2）组对质量和几何尺寸质量。检查焊缝棱角度、对口错边量、筒体直线度、椭圆度、封头形状偏差、焊缝布置、管口方位、容器总长等，记录实际尺寸。对球形容器的球片，主要抽查成型尺寸，应符合相应的技术标准和图样要求。

压力容器外观和几何尺寸自检合格后，报监检确认。

4 无损检测的控制

一般来说，压力容器生产过程中，无损检测工作量大约占整个产品生产过程工作总量的15%～16%。压力容器从原材料入厂、零部件加工直至产品组装完工，都涉及到无损检测的工作。

4.1 无损检测的要求

无损检测工作的好坏，直接影响着出厂产品的质量。无损检测涉及到检测方法、评定标准、检测比例、合格级别的确定。这是一项十分重要的工作，既需了解产品的设计和使用条件，也要了解产品生产工艺条件和采用无损检测方法的可靠性。

（1）过高的要求，会造成生产过程中的大量返修；

（2）过低的要求，可能导致遗留的缺陷在使用过程中诱发事故隐患。

4.2 无损检测应注意的问题

无损检测应注意的问题，用举例说明的方式，来进行详细阐述：

（1）以开孔中心为圆心、以1.15倍开孔直径为半径的圆中，所包容的焊缝，应进行100%无损检测；

（2）凡被补强圈、支座、垫板、内件等所覆盖的焊缝，以及先拼焊、后成形的封头上的所有拼接焊缝，应100%无损检测；

（3）管板、法兰拼接焊缝，膨胀节的对接焊缝，应100%无损检测；

（4）作气压试验的压力容器，A、B类对接接头，必须100%无损检测；

（5）公称直径＞Ф250 mm接管的A、B类对接接头，应100%无损检测；无损检测工作，必须由取得相应资格的人员承担。此项工作，必须严格执行初评和复审的强制性制度，确保底片和评片质量，记录和报告完整、准确，并收存于产品质量档案中。

5 耐压试验的控制

耐压试验是压力容器产品制造完工后，在一定温度和压力载荷下对其进行强度和密封性检验，确保产品安全可靠运行的重要手段。

5.1 产品耐压试验的准备工作

产品组装合格后，准备产品耐压试验前，应根据图纸及工艺文件的相关技术要求，编制压力试验工艺，发放到耐压试验操作人员及检验人员。

（1）应对产品的外观质量进行复查。主要复查内容：标记情况；焊接接头的外观质量和焊缝布置；形状；管口方位；尺寸偏差；容器内表面；必须探伤的部位。

（2）容器产品的质量检测资料核查。主要核查内容：材料牌号规格是否与图纸相符；下料检验，加工检验数据齐全；焊接记录，外观检查报告；无损检测报告；热处理报告；产品试板报告（含材料热处理试板）；焊工、无损检测人员资格；不合格处理资料；换热器胀管记录、报告；返修资料；补强圈试压；主要受压元件工序过程卡等。

5.2 耐压试验的实施

通过产品质量复查和制造质量检测资料审查后，报送监检部门申请耐压试验，由监检部门确认该台压力容器产品符合要求后，在相关文件上同意试压，并监检确认。同时核查试验装置和准备工作及试验的安全措施。

耐压试验时，耐压试验压力、试验程序按容器图样规定和相关规范、标准的要求执行，监检部门现场监督试验，确认试验结果。检验时不得进行与试验无关的工作，无关人员不得在试验现场停留。

6 结束语

目前压力容器在工业生产、科学研究和人民生活中得到广泛的应用，其作为一种特种的承压设备，使用的工况介质比较复杂，具有易燃、易爆，有毒等特点。在一定温度、压力及腐蚀介质的综合作用下，容易导致设备失效及损坏，造成事故。因此，我们运用一定的方法和手段，来确保压力容器的制造质量，保障设备安全顺利运行。

[1]张茂华，赵 敏，辛忠仁，辛忠智.关于压力容器质量保证体系各质量控制系统和责任人员之间工作接口控制和协调措施的讨论[J].中国化工装备，2009，(1)：32-35

[2]李爱华，陈 明，李玉福.压力容器环缝自动焊技术的研究与完善[J].金属加工(热加工)，2009，(8)：29-32.

[3]田宝存.浅析压力容器在铝电解浓相供料系统中的应用[J].金属世界，2009，(5)：32-34.

[4]洪志明.浅析压力容器应力腐蚀及其控制措施[J].内蒙古科技与经济，2009，(6)：112-113.

[5]张广琳，姜德林.压力容器应力腐蚀及其控制措施探析[J].民营科技，2009，(4)：2-4.

[6]许艺文.高压灭菌器安全管理探讨[J].科协论坛(下半月)，2009，(04)：79-80.

[7]周洲红，王 莉.浅议多层压力空器的研究进展[J].黑龙江科技信息，2009，(17)：22-24.

[8]唐志忠，黄兴军.浅析压力容器的防腐管理[J].无锡商业职业技术学院学报，2009，(3)：91-93.

[9]张卫强，焦 强，崔 锋.压力容器爆炸伤害事故后果分析及评价[J].科技信息，2009，(15)：493-494.