分析压力容器制造过程中变形问题的控制对策

2018-02-16黄星泉

现代制造技术与装备 2018年6期

黄星泉

（珠海高新区九圆热交换设备制造有限公司，珠海 519040）

人工手动误差经常会使压力容器制造过程中，主体部件与设计图纸规范不符，从而导致压力容器在制造过程中出现变形。虽然，压力容器生产过程中变形情况十分常见，但是超出误差范围的变形，将会对压力容器的质量以及应用造成不良影响。因此，要采取相应的措施，对压力容器的生产进行控制，避免导致压力容器的质量问题，甚至对人们的生命造成危害。

1 内应力引起的变形及控制措施

由于压力容器在制造过程中，要经过多重热处理加工操作，并且在组装过程中，要受到起重机吊装力、压力容器自身重力以及强制力的影响，因此，完成制造后，势必会存在较大内应力。压力容器在投入应用后，受内压力作用的影响，会出现变形或裂纹，从而对其性能造成较为严重的影响[1]。因此，在压力容器制造过程中，要采取合理的措施消除压力容器中的内力，避免变形的出现。

通过热处理方式消除压力容器本体制造过程中形成的内应力。在利用热应力处理方式对应力进行处理时，应当采取规范操作规则和手段。热处理炉内的设计温度应当同设计的具体要求相符，同时，在处理期间，要确保压力容器受热均匀。许多热处理炉采用喷嘴式对热容器进行热处理。通过合理的方式消除内应力时，为了确保作业的顺利进行，应设置挡火装置。该方式可以避免喷嘴火焰对热容器本体直接加热，从而避免了直接加热导致的局部受热过高及新的变形[2]。

除此之外，在利用热处理方式对压力容器中的内应力进行处理期间，由于压力容器的部件或壳体处于较高温度状态，会导致金属的稳定性发生改变，因此，要利用一定的支架或加固措施进行处理，确保压力容器的稳定性能够达到相应的要求标准，实现对变形的合理控制。

2 材料和成型方面引起的变形及控制措施

在准备原材料时，如果操作不规范，可能会导致压力容器在制造期间出现变形。例如，采用的零件尺寸不准确、零件运输时没有采取良好的防护措施、部件发生了严重的脱模现象等。由此可见，做好原材料准备工作，是避免压力容器制造过程中出现变形问题的一项基础工作。成型后的加工要严格的依据相应的流程进行操作，也就是要加强对每一个环节的重视，只有这样才能最大程度降低变形的发生几率。针对压力容器制造过程中，材料、成型等方面可能出现的各种问题，采取的具体控制措施如下：

选用钢材时要采取矫正措施，通常都是在下料前进行，从而确保压力容器中使用的各项零部件成型时的精度，为生产工作的持续进行提供强有力的支持。

严格校验各个零部件设计的具体要求，保证零部件的性能、尺寸等各项内容都与压力容器的制造工艺相符，同时要安排专业技术人员完成相应的检查工作。

对样板进行细致、全面检查，确保规格与相关参数相符。例如，需要热加工操作和热处理操作时，应当加强对热胀冷缩造成影响的重视，避免压力容器体积变形[3]。

3 焊接方面引起的变形及控制措施

依据焊接过程操作的具体情况可以发现，在焊接过程也中会形成大量的热，从而导致焊接材料的温度快速升高。因此，焊接期间钢材出现的变形，也是制造压力容器过程中必须重视的一项内容。一般来说，在制造压力容器过程中，压力容器中的每一个部件都有可能受到高温的影响，从而出现不同程度的变形，从而导致这些部件的具体性能降低，并影响压力容器的最终质量。例如，压力容器的耐腐性、抗碱性都会降低，同时也会影响焊接的精准度，最终影响压力容器的在实际应用过程中的安全性、可靠性。

针对上述的各种情况，在制造压力容器过程中，针对焊接方面，应当采取下列措施进行控制：

对焊接设计期间涉及到的各项参数指标内容、技术、顺序、环境等进行全面分析，并且做好相应的确定工作，从而降低各项因素造成的不良影响。

例如，在焊接大型压力容器时，需要先对主体部分进行组装，再焊接其他部分；进行对称焊接操作时，要对压力容器各部分的受力情况进行准确把握，确保焊接过程中受热、受力均匀，减少变形情况的发生；进行多种焊接操作组装时，要依据实际情况预留收缩量，确保制造完成的压力容器在整体收缩后，不会出现较为严重的变形现象，从而避免对压力容器的质量造成不良影响。一般来说，上述情况中提到的收缩量，是在对容器的技术、特点、设计、方案等各项内容明确后确定的[4]。因此，操作人员要具备较高的专业能力、以及丰富的实践操作经验，焊接过程中，可以及时准确的对焊接效果进行判断，从而避免压力容器发生较大变形，避免对其性能和安全造成不良影响。

（2）对焊接操作正式开始前及完成后，所涉及到的各项材料进行科学处理，检查焊接作业过程中应用的各项材料的性能，再次审核使用的各项材料的尺寸，最大程度降低由焊接操作引起的变形。

4 火焰切割引起的变形及控制措施

4.1 控制筒节

大直径壳体中的短筒节下料期间，通过火焰切割对端口位置进行加工处理，容易引起变形。切割高温冷却后，加工将会出现“热胀冷缩”现象，从而出现“弧度”变。并且，筒节辊圆后，端口无法处于同一水平面，从而形成误差，导致无法顺利焊接。针对上面出现的各项问题，可以通过对称切割，或机械加工方法，避免变形情况的出现。

4.2 控制钢板坯料

钢板坯料被普遍应用在压力容器密封圈或大型法兰中。在具体应用期间，受膨胀作用影响，在通过火焰方式完成相应的切割后，会造成钢板包面不平整情况，同时也会导致坯料加工减少[5]。在压力容器生产过程中，为了解决这种变形问题，在对坯料板进行切割后，应当通过矫形措施进行处理。在该过程中，可以适当增加拱余量，从而使坯料板的平整度达到相应的要求标准，使压力容器的质量得到提高。

4.3 控制封头

对已经成型的封头周边利用火焰切割后，会出现收缩变形，从而导致封头口径发生收缩。因此，在对瓣片式封头端口处进行加工时，应当直接通过机械加工法进行加工，或适当放大封头组装时的口径，这都会对避免变形情况的出现起到关键性的控制作用。而对于加工整体成型的封头端来说，在进行成型模具设计时，要充分考虑火焰切割后的具体收缩量。