压力容器制造中的变形控制分析

顾丽雯

[摘    要 ]随着工业化进程的不断推进，压力容器在企业生产过程中发挥的作用越来越大。压力容器具有耐高压、耐高温的特性，推动了企业的生产运行，带动了企业的经济增长。但是压力容器一旦出现变形，就会给企业的安全生产带来极大威胁。阐述对压力容器变形控制分析的意义、压力容器制造中变形的原因以及控制策略，希望对我国压力容器的生产工作提供一定的借鉴，从而提升压力容器的质量，为企业发展保驾护航。

[关键词]压力容器;变形控制;分析

[中图分类号]TH49 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）06–00–02

[Abstract]With the continuous advancement of the industrialization process， pressure vessels play an increasingly important role in the production process of enterprise industry. The pressure vessel has the characteristics of high pressure resistance and high temperature resistance， so it promotes the production and operation of the enterprise and drives the economic growth of the enterprise. However， once the pressure vessel is deformed， it will pose a great threat to the safety of the enterprise. It mainly explains the significance of pressure vessel deformation control analysis， the causes of deformation in pressure vessel manufacturing and control strategies， hoping to provide a certain reference value for the production of pressure vessels in my country， so as to improve the quality of pressure vessels and escort the development of enterprises .

[Keywords]pressure vessel; deformation control; analysis

压力容器是一种密闭型的承压设备，广泛应用到化工、制藥等行业，所以对于压力容器的要求非常高。压力容器制造过程中，经常会因为材料选择、焊接操作、人工操作等问题导致压力容器变形，影响自身的安全性和稳定性。这些存在质量隐患的压力容器一旦被应用到企业中，将会给企业的生产埋下安全隐患。所以相关生产部门应该重视压力容器制作过程中出现的操作问题，不断改进技术和工艺，保障压力容器的安全生产。

1 对压力容器变形控制分析的意义

1.1 提高压力容器的生产效率

压力容器工作的环境具有高压、高温的特点，甚至有时还具有强腐蚀性的特征，所以在生产过程中注重对压力容器的变形控制分析显得格外重要。压力容器不同的变形情况对压力容器造成的影响不同，但是在生产过程中如果不能及时发现压力容器生产存在的问题，就会降低压力容器的生产效率，而且也不能满足企业对压力容器的需求。因此，生产和工艺部门应该重视对压力容器变形控制的分析，找出导致容器变形的原因并进行相应整改，提升压力容器的生产效率。

1.2 促进企业的安全生产

近年来，压力容器被广泛地应用于各行各业，带动了行业的经济发展。压力容器的生产单位如果注重压力容器的变形控制，不仅能够降低企业生产浪费的风险，而且能够提高企业的安全性。当然对于压力容器的变形控制，不是要求其在生产中不能产生一丝一毫的偏差，而是有一个相对的标准，在这个标准范围内是可以保障企业安全生产的。一旦超过这个标准，就会给企业的安全生产造成影响，因此加强对压力容器有效地变形控制分析，能够促进企业的安全生产。要想真正解决压力容器的变形问题，相关人员在生产过程中不仅要做好预防，而且还要能够分析压力容器产生变形的原因并提出解决的策略。

2 压力容器出现变形的原因

2.1 材料选择出现问题

材料选择是保障压力容器质量安全的首要环节，也是最重要的环节。压力容器的材料如果在选择的过程中出现巨大的问题，那么在之后的正常作业中会带来非常大的影响，也不利于压力容器的正常生产。因为压力容器在很多企业的正常生长作业中具有十分重要的作用，而且其所发挥的功能具有多样性的特点，对企业生产带来非常大的帮助。而且压力容器在生产过程中，能够运用到的材料也是多种多样，会根据相关不部门的设计内容以及材料专业工程师的要求来进行相关材料的选择。但是在企业实际的生产过程中，部分企业过分追求自身经济效益，一般都会大幅度降低压力容器材料的投资成本，这样不仅容易使压力容器出现变形，而且不利于企业的安全生产。

2.2 焊接操作不当

压力容器在进行生产的过程中，主要是通过一定的钢板焊接工作而制作成的设备。因此，当压力容易在经历过高温冷却的过程后，经常会出现变形的情况，随之而来的就是压力容器所具有的质量问题，不能够让其在企业的安全生产中进行稳定运行。而且这种压力容易因为自身材料的不同也会受到高温的影响，这样就会造成自身功能会出现一定程度的变化，最终导致压力容器不能正常被应用到企业生产之中。在进行焊接的过程中，部分施工人员因为运条方式和角度不正确，或者是在压力容器坡口两层停留时间太长、太短而造成沿焊趾脚部位产生沟槽或凹陷。同时，在压力容器焊接过程中，当填充的金属不能及时填满焊接熔池时，也容易使沿焊趾脚部位产生沟槽或凹陷。

2.3 内应力导致变形

压力容器内应力指的是在进行投入使用的过程中因为一些物理方面的因素而对压力容器造成一定的压力，这种力被称为内应力。压力容器的体积相对比较大，单纯依靠人力进行生产加工是完全不能实现生产的。所以，在压力容器生产过程中经常会用起重机吊装，因此，压力容器在生产中不仅要承受起重机的吊装力度，而且还要承受自身的重力，无形中增加了容器的内应力。比如锅炉压力容器焊接过程中，熔池在结晶过程低熔点的物质最后凝固，造成偏析。当焊接拉伸应力足够大时，沿晶界开裂就会形成热裂纹。压力容器的内应力也会因为加热处理而出现一定的变形，比如组装焊接，也会因为时间和环境的变化而出现一定的内压力，从而造成变形。相关生产企业应该重视压力容器生产中产生的内应力，为了保障压力容器的安全，防止其出现变形问题，必须消除压力容器的内应力。

2.4 火焰切割误差

火焰切割具有速度快、准确性高的特点，它主要通过冷热交替实现对材料的切割，所以在压力容器的生产过程中应用十分广泛。但是在应用火焰进行切割时，经常会冷热不均导致切割出现误差，造成压力容器变形，在一定程度上降低了压力容器的质量安全，使企业的生产得不到保障。另外，如果材料内应力分布不均匀，在切割过程中随着材料的去除，局部内应力会被释放，重新分布，导致钢板出现位移或者形变，引起切割尺寸超差。因为火焰切割而导致的变型，压力容器的筒节端口会出现加工边的收缩，从而将其直线边变成弧线边。当进行封头的火焰切割时，会让端口的周围出现收缩的情况，这样可以导致封头的口径变得更小，无法满足设计尺寸的要求。一些钢板坯料也会因为火焰切割而造成膨胀不均匀，进而导致出现板面不平的问题，甚至会出现加工量不足的问题，严重影响了压力容器的质量。

3 压力容器制造中的变形控制措施

3.1 合理选择材料

精选材料是制造压力容器的第一个环节，它关系着压力容器的质量和安全。相关部门必须重视对材料的选择和采购工作。

（1）企业在对材料进行采购之前，应该制定周密的计划，根据压力容器对不用材料的需求列出清晰的采购单和明确材料要求，采购严格按照采购单和材料技术要求进行采购。

（2）在收到原材料后，由专门指定的材料工程师核对材料质保书和指定的原材料检验员检验原材料，保证采购的材料符合标准和客户规范要求后才能进行入库。部分企业在生产压力容器的过程中会应用不同国家的材料牌号或材料代用，在这种情况下应该由相关的材料工程师、设计工程师、工艺工程师共同对其进行分析和评估，确认其是否满足压力容器设备的要求，确保压力容器的稳定性和安全性，防止不合格的材料产品进入生产环节。比如对不锈钢压力容器钢板的选择，为了有效控制变形，在选用钢板时，单位应该选择钢板厚度大于4mm的不锈钢钢板，使用单位在向钢厂订货时应该标注好压力容器用钢板，从而保证不锈钢钢板符合安全生产要求，进而提高压力容器的质量。

3.2 加强操作人员的培训工作

压力容器操作人员的专业素质和专业能力与压力容器的质量安全息息相关。所以，压力容器生产部门应该加强操作人员的培训工作。一方面，企业应该组织关于压力容器安全生产的学习活动，让操作人员知道为什么学习压力容器的制作、学什么以及怎样学，而且让他们了解压力容器具有应用范围广、操作复杂的特性，从而规范人员的操作流程。另外，压力容器生产的生产人员应该认识到压力容器安全生产的重要性，自觉学习相关的知识和内容，并且在生产过程中提高对自己的要求，规范自己的生产工作，保障生产的科学性。

3.3 规范焊接工艺

压力容器的焊接是一项非常复杂且细致的工作，在进行焊接过程中每个步骤都应该清晰地规划好，先干什么，再干什么都有明确的要求，所以这项工作不仅要求焊接人员具有耐心，而且还要具有一丝不苟的品格。因此，在工作过程中，相关人员应该严格按照焊接的顺序和参数进行施工。比如，焊接预热的范围应该包括接头中心两侧各3倍板厚，温度测量点应该选择位于焊缝两层50mm处，焊接过程中要始终保持对预热温度的监控。如果在焊接过程中出现焊接不可控的变形问题，相关人员应该及时报告，请求生产部门的帮助和解决，防止焊接不精确给压力容器产生影响。比如在对球形容器进行焊接时，操作人员应该对主体进行准确地组装，然后采用科学的焊接方式对称焊接，焊接时要保证球形压力容器受力均匀，降低受力不均导致压力容器变形的概率。

3.4 重视内应力问题

为了减少压力容器的内应力，企业可以采用合理设计结构、合理选择工艺以及消应力处理三种方式进行有效地控制。

（1）合理设计结构。在焊接结构中应该避免焊缝交叉和密集，尽量采用对接而避免搭接;在保证结构强度的前提下，尽量减少不必要的焊缝等。

（2）合理选择工艺。浇筑铸件时，企业应该选择弹性模量和收缩系数小的材料，并且提高铸型的预热温度可以减小铸件各部分的温差。

（3）消应力处理。为了减少内应力，企业可以采用振动法，就是以振动的形式给工件施加应力，当附加应力与残余应力叠加后，达到或者超过材料的屈服极限时，工件发生微观塑性变形，从而有效地降低内应力。

4 结束语

随着社会的建设和发展，压力容器成为企業发展不可或缺的重要设备，为企业创造了巨大的经济效益。但是，压力容器在生产过程中经常会出现变形的问题，为企业的安全生产埋下了安全隐患，所以相关生产部门应该重视压力容器变形的原因，积极采取必要的措施，提高压力容器的质量，促进企业的健康生产。

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