浅谈压力容器制造常见的变形问题与预控

杨菲

摘要：压力容器制作过程中引起的变形是常见的质量通病之一，本文针对五分公司压力容器制造过程中变形的具体问题，结合自己的焊接、质量检查以及容器制造的理论知识，对预防变形措施进行探讨。

关键词：压力容器；变形；预防措施

中图分类号：TH49文献标识码：A

压力容器制造工程中的变形指的是压力容器中整体尺寸或其某一部件的几何尺寸与图纸要求或标准规范不一致，且误差超出了图纸要求或标准规范的规定。根据变形产生的原因，压力容器变形可分为两类：一类是由于应力引发的变形，包括火焰切割变形、加工失稳变形、焊接变形等；一类是由于加工误差引发的变形，包括下料误差变形、成型误差变形和组装误差变形等。这两类变形，有的可通过矫形来纠正（但是难度较大并且成本较高），有的则无法改变。无法改变的造型会造成严重浪费，所以，对压力容器制造变形要引起高度重视，必须认真制订并切实遵守制造工艺，力求避免变形的产生，确保压力容器制造质量符合要求。

1加工误差变形及预防措施

1.1下料尺寸误差变形

由于下料尺寸不准，使成型后的部件形状超出标准规定。下料尺寸不准主要是由于计算或放样有误。

预防措施：提高下料人员的技术水平，认真校对下料的尺寸。

1.2筒节切割变形

大直径壳体短筒节下料(料较长且较窄)时，其端口的火焰切割加工边易发生变形。因切割高温冷却后，加工边产生收缩，直线边变为“弧线”边，筒节辊圆后，其端口就不在一个水平面上，误差较大时，满足不了组对和焊接的要求。

预防措施：推荐采用等离子切割，或者是采取对称顺序采用火焰切割方法避免产生变形。

1.3封头切割变形

成型封头火焰切割后，其端口周边会产生收缩，使封头口径变小。严重时，收缩后的封头口径满足不了尺寸要求。

预防措施：对整体成型的封头端口加工，则封头组装时口径要适当放大，以弥补切割后的收缩量。保留的推荐是：（机加工条件、成本条件允许的情况下）也可采取机械加工的方法避免产生变形。

1.4机加工件坯料变形

这种坯料多用于压力容器上的大型法兰。火焰切割后，由于钢板胀缩不均，致使坯料板面不平，严重时造成坯料面的加工量不够。

预防措施：对难以矫形的坯料板，可适当增大其加工余量。

1.5组装误差变形

压力容器壳体组装时由于错口或直线度误差等超标所产生的变形，为组装变形。

预防措施：

壳体组装应使用定位卡具，直径较大、厚度较薄的壳体，组装时筒节还要加支撑，严格限制壳体对接边的错口；

壳体卧式组装应在托辊上进行，并用直线检查其直线度；

分段预制的压力容器，安装时要设定位卡具，并检查其直线度。

1.6加工失稳变形

加工失稳变形往往是在已成型的封头或筒节上开大型孔(如容器的装卸孔)、由于开孔区及其附近稳定性减弱，造成壳体局部或部件的变形。

预防措施：尽量避免在单独筒节或单独封头上直接开大孔，可视情况将壳体组装成大段或整体后再开大孔；开大孔前将开孔区用紧贴壳体的筋板进行加强，组焊接管后壳体处于整体稳定状态时，再把加强板撤掉。

（这种变形在实际情况中是比较严重的，但限于成本，预防措施仅供理论参考。）

2焊接变形及预防措施

由于焊接是需要高能量熔化金属才能完成的作业，所以焊接变形是一种人人皆知的、顽固的变形形式，在不采取措施的情况下会造成恶劣的、难以弥补的变形。

焊接工艺是容器焊接的技术要求和操作规定，包括：

采用的焊接方法、焊接坡口、焊条种类及直径，焊接工艺参数、焊接顺序、焊道层数、焊前和焊后的处理、焊接环境要求以及防变形、反变形措施等。

预防措施：

（1）筒节较长且分多节组焊的压力容器，预先分析焊接将要产生的变形形态，根据实践经验或推算，在焊接件上向焊接变形相反的方向给以变形，焊接后这个预变形量得到抵消；

（2）对结构复杂的压力容器的组焊，要采取合理的组装顺序和焊接防变形措施，确保其制造中不变形；

（3）筒节下料时尺寸要适当放出焊接收缩量，以避免出现焊后壳体缩短现象；

（4）厚板焊接尽可能采用多层焊代替单层焊。

（5）反变形措施：根据实践经验或推算，预先在焊接件上向焊接变形相反的方向给以变形，焊接后这个预变形量刚好得到抵消，具体做法是：压力容器筒节的纵缝对接处两端头压弧时，在发生焊接变形方向的相反向留出反变形量；

焊接工艺必须经过工艺评定达到合格，而且在焊接操作过程中必须严格执行工艺要求。

（6）如果需焊接的结构件是对称结构，可以考虑对称焊接。

（7）采用刚性夹具固定法控制焊后变形。

3热处理变形的预防措施

热处理是将金属材料或结构件放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。热处理是一个升温，保温，降温的过程，如果热处理工艺控制不当，很可能会导致设备变形。以下是预防措施：

(1)热处理炉必须符合规范要求，炉内温度均匀准确，炉壁火焰喷嘴处应设挡火墙，严禁火焰直接接触或接近热处理件。

(2)长度较大的压力容器进炉后，要加临时支座支垫，所用数量视容器具体尺度而定。

(3)直径较大、厚度较薄的壳体，一般应进行内部加强。

(4)分段预制的压力容器，分段端口处应设加强支撑。

(5)对受高温易失去稳定的压力容器部件，也应根据具体情况进行加固加强。

(6)热处理件出炉冷却时降低冷却速度。

总之，在压力容器制作过程我们中要采取有效措施去预防控制各种变形，最大限度的减小变形量，精心生产出质量合格的产品。