压力容器的制造工艺与质量控制措施探讨

颜林卫

摘 要：压力容器是工业生产中一种常见的承压设备，这些被设备广泛使用在高压、高温和低温等环境中，而且压力容器内的介质通常都具有易燃、易爆、有毒等特殊性质，所以压力容器的质量至关重要。一旦发生事故，将给人民的生命财产安全带来巨大威胁。当前，压力容器在制造过程中还存在一些问题，所以如何认识并解决这些问题对压力容器的质量控制至关重要。

关键词：压力容器；制造工艺；质量控制

引言

随着人们逐渐重视压力容器的制造质量，目前压力容器在制造方面的标准和生产流程都已经相当成熟。但是，部分制造商由于受到自身工艺的限制和质量管理工作较差的影响，导致压力容器制造在焊缝错边、容器制造变形和焊后热处理等工艺上还存在不足，这些不足需要引起我们的高度重视，并制定相应的措施来解决。

1 当前压力容器制造工艺存在的问题

1.1 焊缝错边产生

通常，在压力容器的筒节与筒节、筒体与封头之间的连接处容易产生焊缝错边的情况。产生焊缝错边的原因有很多，主要分为三个方面：一是对接处两者的直径存在偏差，导致整个对接处存在尺寸偏差；二是筒节在成形过程中预弯不够，导致筒节截面不圆形成局部焊缝错边；三是组装时由于组装人员专业技术水平较差、组装工具比较简陋导致焊缝错边的出现。

焊缝错边过大会增大连接处的应力状况，所以如果焊缝错边超过标准值后，筒节的应变将会超过屈服应变，当容器开始卸压时，拉应力下降，此时还存在残余应力，导致连接处产生压缩屈服变形。在这样不断加压和卸载的过程中，不断的拉伸和压缩，会导致容器受到破坏。

1.2 容器制造变形

压力容器涉及很多部件，任何部件出现变形问题，都会影响压力容器的质量，容器制造变形也是很多制造厂商特别容易出现的问题。导致变形的原因有很多，但是大致可以分为应力导致变形和加工误差变形这两种。

焊接、热处理或加工时操作不当都可能会导致压力容器应力变形，出现这些变形后，通过一定的方式进行处理，部分变形可以处理，但是还是有很多变形是无法处理的，压力容器制造的变形是衡量工人制造工艺水准的重要依据。关于应力变形是如何产生的，可以列举制造过程中的两个常见情况：一是对于直径大、高度小的筒节来说，下料时采用自动割刀会导致筒节边缘产生收缩，经过卷板机处理后其端口凹凸不平；二是容器上一般都会开孔，这种开孔也会导致加工失稳引起变形。

加工誤差变形问题主要出现在加工过程中。在压力容器的制造过程中，绝大多数工作都是下料、成型和组装，需要进行加工的地方不多，关键在于掌控下料的尺寸以及后续的组装。但是现实情况下，很多工人在进行操作时不符合规范要求，使用的模具也不够精准，对于卷板机等机械也存在操作不当的情况。

1.3 焊后热处理质量差

焊后热处理的作用是可以解决以下五个问题：一是在焊接过程中使用的材料或多或少都存在不均匀性，由于构件在化学成分上不均匀，所以焊接接头处的偏析和机械性能会有所不同，这些性能可以影响焊接接头的抗裂性；二是工艺存在局限性和不完善性，在试验室焊接还属于质量合格的构件，但在现场环境下会出现问题；三是避免焊接后出现接头淬硬，淬硬会导致接头质量不稳定，影响整体质量；四是焊接过程中不可避免会出现应力集中、过热组织等缺陷；五是焊接管理上出现问题，由于管理上的失误导致质量问题。这五个方面的问题对焊接质量影响都很大，焊后热处理能够较好地解决这些问题，但是实际情况下很多工厂在焊后热处理方面的工作质量较差。

2 如何做好压力容器制造的质量控制

2.1 做好焊接控制

做好焊接控制需要从多个方面来进行，根据焊接工作的特点和流程来看，我们应从焊接材料、焊接工艺、焊缝返修控制和现场监督这四方面来进行质量控制。

焊接材料的选择需要考虑到母材的特性，应尽量选择化学成分和力学性能相近的焊接材料。对于碳钢或合金钢来说，焊接材料的强度不得低于母材标准值的下限，但是如果强度过高，容器整体的塑形会变差；对于低温容器，焊接材料在低温韧性方面不得低于容器材料；对于形状复杂、厚度较大的压力容器，焊接过程中焊接应力较大，容易产生裂纹，这种情况可以选用低氢焊条，增强焊接处的抗裂性。另外，焊接材料在购买时需要有相应的出厂合格证，压力容器制造厂也要相应地做好抽检工作。同时，对于焊接材料的保管应做好分类存放，保证存放环境的湿度和温度。

焊接工艺主要是选择好合适的焊接方法，目前常用的焊接方法有气焊、焊条电弧焊、埋弧自动焊和气体保护焊这几种。不同的方法具有不同的特点和适用范围，焊接过程中应合理选用。另外，焊接后应该做好工艺评定工作，以此来衡量焊接质量的好坏。

焊缝返修控制是指在焊缝质量不合格的情况下，如何做好焊缝返修质量控制工作。如果焊缝需要返修，必须编制相应的返修计划和工艺，尽量不要出现重复返修的情况。返修过程中需要对返修现场的各项数据进行记录，做好资料备份。已进行过热处理的压力容器在返修后需要再次进行热处理。

焊接现场监督检查主要做好五点：一是检查焊接设备、电压表、电流表是否能正常使用；二是焊接的坡口形式和尺寸是否与设计图一致；三是对于需要预热的焊缝是否有较好的预热；四是焊接工艺参数是否满足相关规程；五是对焊缝层间温度进行检查。

2.2 做好外观和几何尺寸控制

外观和几何尺寸是影响压力容器质量的重要因素，如果处理得不好，会导致咬边、根部未焊透等情况，从而引起应力集中。此外，如果几何尺寸不直也会影响整个压力容器的制造工艺流程。关于如何做好外观和几何尺寸控制可以从两个方面来进行。

一是做好焊接接头表面质量控制，角焊缝的技术要求较高，也是经常出问题的地方，所以对于角焊缝需要进行抽查，检查其焊缝高度是否符合相应标准要求。另外，焊接接头属于受力薄弱处，所以对焊接接头需要进行重点检查，检查是否存在根部未焊透、表面气孔咬边等质量问题。

二是对母材表面和相应尺寸进行检查，查看母材表面是否存在机械损伤，构件在焊接时存在的尺寸偏差是否符合相应规定。

2.3 做好焊后热处理

焊后热处理主要是为了改善焊接接头的性能以及消除残余应力，目前我们在进行焊后热处理时主要针对焊接接头和整体结构这两部分。我们在判别哪些地方需要进行焊后热处理时一定要查看相关的规范，避免需要进行焊后热处理的没有进行焊后热处理。例如对于管箱的侧开孔大于圆筒内径的三分之一时需要进焊处理；另外对于热处理要求不同的压力容器，应分别制作焊接试板，通过对焊接试板来对容器整体有一个质量判断。热处理结束后，需要对焊接接头进行质量检测，判别其经过热处理后质量是否满足设计要求。

3 结束语

目前压力容器已经成为人们生产生活中常见的容器，由于使用环境以及介质性质的特殊性，所以压力容器的质量问题应该引起我们的重视。对于当前生产过程中存在的不足之处，首先应清晰地认识制造过程中存在的问题，然后根据自身的实际情况合理地采取相应的措施将这些问题的影响降低到最小，最终提高压力容器的质量，保证压力容器在使用过程中的安全。

参考文献

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