压力容器焊接过程中变形的控制对策

2018-10-15张闯张秀岩侯勇

中国设备工程 2018年18期

张闯,张秀岩,侯勇

（1.辽宁陆海石油装备研究院有限公司；2.渤海装备辽河重工有限公司，辽宁盘锦 124010）

一般来说，承载压力P≥0.1MPa的容器称为压力容器,被广泛用于工业生产过程中，实现反应、传质、传热以及分离、储运等功能，有物理与化学爆炸的风险，质量要求高。在压力容器制造过程中，受人员技能、焊接设备、工艺设计等因素的影响，造成与设计差异较大，造成返修、返工，甚至报废。利用“戴明环”动态管理，对焊接过程进行管理，对消除焊接变形有一定的影响。

PDCA循环是由戴明挖掘并总结休哈特博士的经验，研究出适用于企业综合管理的全面质量管理，也适用于生产过程的局部细微管理，因此被称为 “戴明环”。其具有大环套小环、小环保大环、局部推动整体、整体引领局部的管理特性，引领质量管理的持续改进。

1 压力容器变形问题的分析

人——生产者，是生产要素过程中稳定性最差的因素，对压力容器焊接变形有着不可推卸的责任。人员的主观能动性、技能水平、责任心、情绪等因素，都是影响产品质量的原因。机——生产过程中的设备、工装模具、检验工器具，是影响生产精度及质量的主要因素之一。焊接是热加工的一种，在热加工过程中，会产生金属变形，将直接影响到后期整体结构的变形。料——原材料及后道工序的半成品，是生产压力容器的先决生产资料。因原材料的生产厂家不同，批次不同，工艺不同，而使原材料存在质量差异。对同一种原料而言，针对大直径、中厚板，在进行切割钢材时，存在受热胀冷缩的影响，经自然冷却后，往往与预期尺寸不一致。法——规范、标准、作业文件等，是生产要素中关键的因素之一，是生产过程中有法可依、有法必依的基本条件。在制订操作规范、焊接作业指导书时，工艺人员对设备性能掌握得不到位，造成焊接规范无法执行到位，而发生压力容器的焊接变形的问题。环——环境，生产所处的环境。压力容器焊接的干湿度、气压、风等因素构成了工作环境。冬季焊接与夏季焊接的热胀冷缩速率不一致；高压与低压天气对复合多层高压设备的焊接质量也有一定的影响；干湿度会影响焊条的基本性能，从而影响焊接质量。

2 应对策略

针对人机料法环引起压力容器焊接变形的原因进行PDCA循环分析改进。（1）计划阶段（Plan）。分析出现变形的主要原因，制订改善焊接质量、消除变形的措施，提出计划。（2）实施阶段（Do）。根据措施计划，严格贯彻工艺标准来执行，完成焊接工作。（3）检查阶段（Check）。检查焊接质量是否到达预期，并关注是否存在新问题。（4）处理阶段（Action）。针对检查结果进行总结、处理，消除不良的变形。

2.1 人

招聘有经验丰富的焊接工人，培养企业内焊接人员；对焊接工人进行技能及全面质量管理的培训。加强质量意识，劳动纪律的培训，贯彻工艺文件执行纪律。应记录施工过程中的电流、电压、温度、时间、无损检测等数据，核实确认后，收集归档，作为可追溯文件。

2.2 机

购置相应的原材料、半成品、成品的检验设备，设计开发创新型工装模具。进行智力投入，从工艺技术手段，增加适当的工装模具，来消减甚至消除因机械设备而造成的焊接变形。

2.3 原材料

建立健全原材料的检验手段，使不符合生产要求的原材料被拒绝在生产环节外。在符合设计要求且成本允许的前提下，选择机械强度符合设计需求、塑性、韧性、稳定性优良的原材料；选择具有良好的热加工性、焊接性能，且有腐蚀性介质、耐蚀性、抗氢性；选择在高温下具有良好的热稳定性，且低温下有良好的韧性。

2.4 法

法作为生产工序中的工程语言，具有可追塑性。在生产过程中，应实施全面质量控制，贯彻工艺文件，执行工艺纪律，监督检查工艺纪律，对工艺技术文件进行定期及不定期的改进与考核。在某种程度上，焊接工艺是决定压力容器质量的关键因素。工艺文件应符合图纸、标准法规，具备正确性、统一性、完整性、可操作；定期对工艺技术文件的使用情况进行检查，及时对工艺文件进行修订完善。