锅炉及压力容器常用材料及制造缺陷分析

摘要：锅炉及压力容器是工业生产中经常使用的器件，在对锅炉及压力容器进行制造时，不仅要遵循严格的设计要求，更重要的是排除制造过程中锅炉及压力容器的缺陷影响。常见的缺陷主要体现在锅炉及容器的计划环节、制作过程中以及安装方面，本文针对锅炉及压力容器的制造过程进行研究，探讨一下制造过程中常见的缺陷以及缺陷处理的有效措施。

关键词：锅炉;压力容器;常见缺陷;处理

我国各行各业，锅炉及压力容器的使用非常普遍。随着锅炉及压力容器的使用越来越频繁，不同样式、不同规模的锅炉及压力容器逐渐问世。锅炉及压力容器在制造过程中的缺陷也随之而来，缺陷的存在直接关系着锅炉及压力容器在使用上的效果，因此需对制造过程中的缺陷进行处理，一方面提高锅炉及压力容器的制造效率，另一方面提高压力容器的使用效益。

一、锅炉及压力容器简介

锅炉及压力容器制造的过程中，涉及到多种规范性的标准，而且制造过程中对标准需要严格遵循。制造过程中，受到多方条件影响，例如：真空、高温、低温、循环压力、腐蚀介质等，作为工业生产常用的储存、反应、换热容器及产热设备，锅炉及压力容器广泛应用于石油化工、生物制药、供暖供热等领域，锅炉及压力容器在使用上常接触不稳定的物质，实际工作条件复杂，因此安全因素是锅炉及压力容器制造过程中必须考虑的内容。因此，必须对制造过程中可能出现的缺陷进行控制，采取有效的措施处理，保障锅炉及压力容器的标准性及安全性。

二、锅炉及压力容器制造缺陷

锅炉及压力容器的缺陷是贯穿在整体制造过程中的，主要是围绕锅炉及压力容器的使用材料、焊接工艺、以及加工过程产生的，对此进行以下分析：

锅炉及压力容器制造过程中的常见缺陷及质量控制对策

1. 材料使用的问题及质量控制对策

在锅炉及压力容器制造过程中，受到采购困难或者对现有材料进行充分利用等因素的限制，材料代用问题在锅炉及压力容器制造过程中时有发生，这给锅炉及压力容器的安全性能埋下了极大的隐患。

锅炉及压力容器制造过程中材料使用问题，主要可以归纳为如下几个方面：选材考虑不周，过分强调材料某性能的优越性而导致其它性能的不合格;材料入库检验制度不完善，致使材质与所需不符，最终使用不符合标准的材料而导致压力容器质量不合格;没有落实材料订货的技术要求，在订购材料时没有将设计文件的技术质量要求向供货商进行说明;选择和使用的焊接材料不符规范，导致焊缝性能难以满足使用需求。

笔者认为，压力容器制造过程中材料的质量控制应从如下几个方面着手：

1. 制造单位要在熟悉国家标准及图样设计要求的基础上，严格控制材料的采购流程，通过对材料进行复验或对供货单位进行考察、评审及追踪等办法，切实确保使用的锅炉及压力容器材料符合相关标准。

2. 用于制造受压元件的材料在切割或加工前要进行标记移植，经检验员确认后方可进行切割或加工，以防止材料的误用或错用。

3. 制造单位在使用压力容器材料时不能随便的“以优代劣”，比如主要受压元件发生这方面的材料代用时，制造单位必须取得原设计单位同意修改的书面证明文件，在改动部位作详细记录并进行相应的焊接工艺评定。

4. 合格的材料应该存放在仓库或指定区域，并且保留识别标记，在存放过程中防止材料的损伤、丢失和变质。在发放材料时，发放人员要检查材料发放手续是否齐全，并对材料规格、识别标记、尺寸和数量等进行核对。

2.焊接的问题及质量控制对策

根据《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》，可以将金属熔化焊焊缝缺陷分为如下几大类：（1）裂纹缺陷，它是在焊接应力及其他致脆因素的共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遇到破坏而形成新界面所产生的的焊缝;

（2）孔穴缺陷，它是焊接过程中熔池金属中的气体在金属中冷却以前未能来得及逸出而残留下来在焊缝金属内部或表面所形成的空穴;

（3）固体夹渣、焊剂、溶剂夹渣、氧化夹渣、金属夹渣、焊接熔渣残留于焊缝中的现象;

（4）未焊透和未熔合，焊接时接头根部未完全熔透，焊缝深度未达到设计要求，焊道与母材之间或焊道与焊道之间未能完全熔化在一起的部分;

（5）形状缺陷，它是由于坡口角度不当、装配间隙不均匀、焊接电流或焊接速度不合适、运调角度和操作不当等原因所引起;

（6）电弧擦伤、飞溅、表面撕裂、打磨过量、定位焊缺陷等，焊接时在坡口外母材上引弧或打弧产生的表面局部损伤。

为了确保焊接质量，制造单位要认真做好以下方面的工作：

1. 焊接人员要持证上岗，严格按照焊接工艺进行操作。焊接人员必须取得相应的特种设备作业人员焊接资格后，方能在有效期内担任相应合格项目范围内的焊接工作，焊接时要严格按照焊接工艺守则和焊接工艺卡的规定来执行。

2. 焊接设备的质量控制。所有与焊接有关的设备必须由专人管理，设备上的电流表、电压表按照规定检定并附上合格标签，确保在有效期内进行使用。

3. 焊缝返修。根据《压力容器安全技术监察规程》的规定，同一部位即焊位的填充金属重叠返修次数不宜超过2次，焊接接头无损检测出现超标缺陷时，应当分析缺陷产生的原因，制定相应的返修或者补焊方案。返修操作要严格按照返修工艺规定执行，返修后，应按照原检验要求重新检验检测。

4. 火焰切割变形和内应力变形的问题及质量控制对策

（1）火焰切割引起的变形问题及质量控制对策。锅炉及压力容器制造的下料环节主要是火焰切割下料，但切割整个过程都是冷热循环进行的，一旦工件受热不均，因切割产生的内应力就会引发变形。针对火焰切割引起的变形问题，笔者认为可以采取如下质量控制对策：

对直径较大壳体的短筒节火焰切割时，可以采用机械冷加工和对称切割法;钢板坯料火焰切割过程中，可以对切割后的板料进行矫形纠正，如果还是不平整，可以适当增加切割量;整体成型封头的端口加工，其模具设计要注意切割后的收缩量问题;瓣片式組合封头端口加工，要适当放大口径，避免因收缩量而引发变形;

（2）内应力变形的问题及质量控制对策。

在锅炉及压力容器的加工过程中，很多工序都要求采用热加工，压力容器在组装时也会产生很大的强制力。在强制力达到一定程度时会形成内应力，在运行时就容易发生变形和裂缝风险。

针对内应力的变形问题，笔者认为可以采取如下质量控制对策：

（1）在进行热处理时必须做规范，处理在温度均衡时进行，在炉壁火焰的喷嘴位置设计挡火墙，将火焰与热处理相隔开;

（2）如果外壳的直径增大，厚度不足时，要对内部进行加强;

（3）压力容器部件容易在高温状态下失去稳定性，要根据实际的加工情况采取相应的处理措施。

2. 小结

锅炉及压力容器属于特种设备范围，其制造过程必须采取严格的质量控制措施，否则将会影响到其使用寿命和使用安全。锅炉及压力容器制造过程中的每个环节都很重要，笔者只是针对其制造过程中的常见缺陷进行了分析，还有一些质量缺陷有待于日后的进一步总结归纳。

参考文献

[1]《固定式压力容器安全技术监察规程》.

[2]《锅炉安全技术监察规程》.

作者简介

杨月（1987年1月——），女，汉，籍贯：重庆江津市，本科，助理工程师，研究方向：工程技术。