压力容器制造过程中变形问题的控制措施分析

[摘 要]作为一种特殊装备，压力容器广泛应用于化工、石油等工业领域。由于其工作环境的特殊性，压力容器在高温、高压以及腐蚀的作用下，其结构很容易发生变形，这种变形问题直接关系着生产安全，甚至会造成生命财产损失。因此要高度重视压力容器的变形问题。提高压力容器的可靠性和安全性，必须控制压力容器在制造过程中的变形。本文根据目前影响压力容器变形的主要因素以及压力容器常见变形问题，提出几点控制措施。

[关键词]压力容器；容器制造；控制措施

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0165-01

前言

压力容器在研制过程中由于人为操作或某些加工工艺的因素造成主体结构或某些部件与设计图纸不符，超出正常使用范围，在产品验收过程中带来不必要麻烦。目前，在实际制造压力容器的过程中常出现变形问题，若不采取相应措施予以控制，会直接降低产品的使用价值以及产品的可靠性和安全性，进而影响企业的经济效益，甚至严重者将会造成生命、财产损失。因此压力容器生产企业必须高度重视生产流程以及相应的工艺要求，在实际生产过程中，要强化操作员的技术水平，严格控制生产工艺，最大限度降低容器的变形率。同时，控制容器的变形率更有助于提高压力容器的可靠性和安全性，为企业创造更高的经济效益。

1 压力容器常见问题

1.1 封头变形

封头变形主要表现在压力容器的结构或实际某一部件与设计图纸尺寸之间存在较大的误差，目前，引起封头变形的原因主要体现在以下几点：组装引起的变形，应变力引起的变形以及实际制作过程中造成的变形，这些变形原因都是因为制造工艺不规范造成的。封头变形在实际生产过程中是可以进行矫正的，只是工艺流程较为复杂。但有些变形是不能进行二次矫正，只能成为劣品，从而加大了企业生产成本，降低了其经济效益，造成巨大的资源浪费。

1.2 应力腐蚀引起的裂纹

在制造压力容器的过程中，因为对母材进行焊接产生的温差梯度较大，因此会造成不同材质之间不均匀的塑形应变，但在进行冷却、矫正过程中容易产生峰值应力，从而引起焊接处出现裂缝，这种应力腐蚀引起的裂缝不仅会影响产品的正常使用，甚至会造成泄漏，其存在巨大的安全隐患。据数据资料显示，应力腐蚀引起的事故占社会总事故的35%左右，可见其危害之大。

1.3 氢脆现象

氢脆现象主要是指在实际生产过程中，金属体质内吸进了氢原子，从而引起容器壁出现腐蚀，导致其机械性能降低，材料的可塑性变差。氢脆现象会直接引起容器出现裂缝或延迟性破坏，缩短容器的使用寿命。

1.4 材质的选用

在生产压力容器的过程中，要最大限度的选用优质材料，因为劣质材料在制造过程中会降低容器的可靠性和强度，甚至在某些情况下会引起材质性质发生变化，因此在选择材质时不能仅仅依靠常温时的测量数据进行选材，必须经过实际验证才能进行批量选购，同时应注意高性能材质在不同环境下的性能变化。另外，在选材时避免以厚代薄，防止在容器的连接处出现结构性能变化。容器壳体的受力变化也是造成容器出现裂缝的主要原因。

1.5 焊接缝的布置

焊接压力容器时应注意焊接缝方向的选择，一般情况下，纵向焊接缝较横向焊接缝对容器焊接更牢固，另外，当材质较薄时，焊接缝的方向会直接影响容器的强度，同时避免在同一处重复焊接。

2 控制压力容器变形的主要策略

2.1 对容器成型误差的变形控制

要高度重视在实际生产过程中造成的容器尺寸误差较大的问题，并采取影响的控制措施，主要表现在：严格控制加工工艺并规范操作流程，经常检查模具和样板模具尺寸，并及时替换已不能使用的模具，合理控制模具的形位误差，对容器的成型具有非常重要的作用。另外，在设计模具时，必须考虑在实际生产过程中因为热胀冷缩造成的尺寸出现差异，从而造成产品质量不合格。

2.2 内应力造成容器变形的控制措施

压力容器在制造工艺中，会经过多重热处理，但在进行组装时因吊车的吊装力以及容器自身的重力造成容器必然存在内应力。内应力的存在会使容器在使用过程中出现裂纹或变形，因此必须采取相应的控制措施以消除这种内应力。一般情况下，消除容器内应力的主要方法是进行热处理。但在实际操作过程中要注意操作流程以及操作规范，确保温度在设计标准内，同时保证容器受热均匀。目前，主要使用的热处理方式是喷嘴式处理，但在实际操作过程中要设置挡火装置，防止容器受热不均匀造成容器二次变形。另外，在进行热处理过程中，因金属材质在高温条件下其性能容易发生变化，因此必须采取一定的加固措施，以确保容器的稳定。

2.3 焊接造成容器变形的控制措施

金属容器在进行高温焊接时其结构容易发生变形，甚至会影响容器的耐腐蚀性和受力性能。因此焊接工艺在某种程度上直接关系着容器的安全性能和容器的质量，另外，其也会影响产品的生产效率。在进行焊接时必须要注意焊接的先后顺序，保证焊接环境、焊接方法、焊接工艺以及焊接技术参数满足设计标准。针对焊接过程中造成的容器变形问题，对其控制主要表现在以下几方面：首先，焊接圆球形压力容器时必须注意容器的组装顺序，即组装完主体之后再进行焊接，同时要保证在焊接过程中容器受热均匀，以及对称的焊接方法。其次，在进行多组焊接组焊时必须为压力容器留有相应的收缩量，但不同的金属材质收缩量不同，因此在实际焊接过程中要分析、计算选用材质的收缩量。最后，在进行焊接时，焊接人员应结合焊接经验，从最易产生变形的部位进行反方向焊接，从而实现认为抵消焊接过程中造成的焊接变形。

2.4 火焰切割造成容器变形的控制措施

若由于计算失误造成下料尺寸出现误差，那么制造出的压力容器也不会合格。因此必须及时对下料尺寸进行验证。具体控制措施主要包括：首先，简节控制。即在进行火焰切割时采用对称切割或机械加工，从而控制容器变形。其次，控制钢板坯料。若钢板坯料不平整，在下料前要及时对其进行矫正，或增大加工余量。最后，控制封头。在火焰切割成型封头时由于高温作业容易造成其周边位置发生变形，缩小封头口径，但对于加工整体封头端口而言，要在设计模具时考虑其收缩量，从而将损失降至最低。

3 总结

在制造压力容器的过程中，要充分保证容器的可靠性和安全性，必须重视影响容器变形主要因素，只有采取相应的控制措施，才能帮助企业实现经济效益最大化。另外，在生产过程中，确保产品处于受控状态，保证操作人员在实际操作过程中技术水平满足设计要求，并严格控制生产工艺中可能会造成容器变形的各种因素，从而提高容器的安全性和可靠性。压力容器在实际生产过程中，影响容器结构的因素很多，本文主要从压力容器的内应力、成型以及焊接对压力容器变形造成的影响进行分析。

参考文献

[1] 陈月红.压力容器制造的质量控制探讨[J].装备制造技术，2010，3：051.

[2] 杨洲，李明君，王蕾.浅析压力容器应力腐蚀及其控制措施[J].天然气与石油，2009，27（2）：51-53.

[3] 刘松涛.大型特种材料压力容器制造相关技术分析[J].现代商贸工业，2011，11：156.