压力容器筒体卷制质量缺陷分析及对策

苏文明

摘 要：针对筒体卷制质量缺陷的产生原因，从注重关键工序的检查把控、制作筒体卷制靠模、合理制定筒体成型组对焊接工艺、注重员工实际操作技能提高等4个方面提出了应对措施，对提高压力容器筒体制造质量具有一定参考借鉴作用。

关键词：压力容器；筒体；卷制质量；缺陷；对策

引言

焊制压力容器由筒体、封头、接管等构件经焊接接头连接构成 [1]。新疆油田公司工程技术公司在油田过热注汽锅炉、水处理、储油、储水罐、洗井装置等油田用特种设备制造过程中，筒体部件是主要关键部件。钢制压力容器筒体，除直接采用无缝钢管外，其余都采用钢板经卷班机或压力机械进行弯卷加工、焊接而成[2]。筒体卷制是压力容器制造的重要环节。筒体精度一般由两个方面来保证，一个是筒体材料的下料精度，另外一个就是筒体制造过程中的工艺控制精度（包括卷制精度和焊接精度）[3]。新疆油田公司工程技术公司每年的压力容器筒体卷制数量在200件左右，对于筒体制造质量控制，需要对筒体卷制圆度缺陷原因进行分析，采取相应的生产工艺，确保筒体一次卷制合格率以及筒体组对焊接效率。

1.筒体卷制缺陷原因分析

1.1.管理制度落实不到位

新疆油田工程技术公司压力容器筒体制造工艺的主要工序流程遵循行业标准，分为领料、划线、下料、加工坡口、拼焊、卷圈、组焊、切割产品焊接试板、校圆、无损检测；制造执行标准有国家标准《钢制压力容器》（GB150—1998），有企业及公司标准《压力容器制造质保手册》，以确保制造质量。在制造过程中，工艺流程、规范标准的严格执行，滚板机等设备的性能很大程度上取决于管理机制、制度的落实程度。如焊口间隙控制，按照工艺要求，焊缝对口间隙应控制在1～2mm之间，间隙过小容易造成未焊透或间断性根部未熔焊丝；间隙过大会使焊接操作困难，产生根部高低不平并伴随未熔焊丝头；由于焊接位置受限，焊工为了提高焊接速度，铆对焊口时，往往对焊缝对口间隙控制不到位，间隙存在大小不一，影响了筒体制造质量。在焊接过程中，层间焊渣要求清理干净，为赶进度，多层多道焊接时，存在层间药渣未清理干净；焊缝焊接完毕，焊接接头表面药渣、飞溅物未清理或未清理干净，造成检验误差。其他如未严格遵守焊接工艺参数、坡口边缘不清洁、未带焊条保温桶等等均能够对筒体制造质量带来不利影响。

1.2.设备使用及维护保养

筒体制造过程中，相关设备如滚扳机、电焊机、吊车、氩气专用检测仪器，需要正确使用与及时维护保养，如氩弧焊时，需要通过专用仪器检测确保氩气纯度不低于99.98%，否则会造成焊接接头内部缺陷。滚扳机设备在使用过程中，需要确保滚板机辊轴压力均匀，两侧间隙一致；否则会造成筒体喇叭口；电焊机运行使用时需要确保电压、电流稳定，否则会造成焊接接头内、外部缺陷。

1.3.组对焊接工艺

组对整形工具选用不合理，易造成接头对口错边量超过允许误差范围，致筒体形变，造成返修或二次返修，影响筒体焊接质量和效率。

1.4.电焊条（焊剂）使用及管理

焊条（焊剂）使用及管理不到位，易造成焊材混用、焊条烘干温度失当、焊条烘干后未及时存放保温箱，影响筒体焊接质量。

1.5.人员技能水平

筒体制造过程中，焊接人员需要具备至少Ⅱ类材料焊接资格。焊接人员、滚扳机操作人员的技术熟练程度对筒体制造质量具有重要影响作用，如滚扳机操作人员对滚板机操作不熟练，对设备性能不熟，卷制时，筒体极易出现喇叭口问题。

1.6.环境场地

环境温度、湿度、场地存在凸、凹陷对受压元件的筒体制造质量均有一定影响，比如，场地不平，筒体局部受压，易造成变形等。

2. 筒体卷制质量控制的几个关键

2.1.管理制度落实，注重关键工序的检查把控

筒体制造过程中，首先需要严格按GB150压力容器标准进行制造、检验和验收；其次需制定筒体制造工艺，压力容器制造质保手册等具体操作规程，提高筒体制造质量的可操作性；同时，制定质量奖惩制度，增加员工的质量控制积极性；对于下料、加工坡口、拼焊、卷圈、组焊等关键工序，设立专职检查管理人员，作好施工作业前后及作业过程中的检查把控工作，确保每道工序的高质高效完成，提高一次合格率。如设立专职人员，专人专职逐个检查坡口达标情况；对于焊接接头对口错边量、焊接接头环向棱角，设专职检验员用专用量具逐个检验；针对焊材混用，建立焊材管理规定，设专人管理焊材。酸、碱性焊条、焊丝分开放置并有标示，同时建立了焊材烘干、发放、回收台帐；对超过烘干次数的焊条做回收处理。指定焊接技术员每周抽查库管员。

2.2.制作筒体卷制靠模，提高筒体圆度（精确度）

提高筒体的制造精度是实现设备设计要求、提高设备的工艺实现能力的保证[3]。筒体一次卷制合格率高低直接影响压力容器的制造进度，在筒体制作的时候，误差必须控制在一定范围内，以满足组对错边量的要求，通过多年的实践经验，针对滚板机两侧间隙不均易出现筒体喇叭口，影响筒体一次卷制合格率问题，设计出配套专用组装胎具，不仅提高了筒体的组对速度，对有效控制筒体圆度、减少焊接接头的错边量起到重要保障作用。

滚板机缺陷，滚扳机两侧间隙不均的解决办法，制作靠模，每卷制一次，均用靠模比对，从而，消除滚扳机缺陷给筒体卷制带来的质量问题。

2.3.合理制定筒体成型组对焊接工艺，确保组对效率，减轻焊接强度

在制定焊接工艺时，需要遵循在满足工艺要求的前提下，降低生产成本和制造难度，减轻劳动强度、提高劳动效率的要求[3]。根据我公司情况，在筒体制造过程中，一般壁厚在10mm以上的，直接使用大型三滚卷板机进行卷制；壁厚在10mm以下的则根据实际情况，用油压机或者三滚卷板机压头，然后卷制成型。在焊接工艺方面，直径1500mm以上的用气体保护焊打底，埋弧自动焊盖面；1500mm以下的根据实际情况，灵活使用气体保护焊、手工焊进行制造。

筒体组对焊接过程中，两筒体的错边造成了焊接困难，并且也易造成焊接质量而返工，为保证焊接质量和效率，就必须在筒体组对焊接时的对筒体圆度进行整形，提高筒体整形效率，就能增加焊接效率，减少焊接返片率。在制造实践过程中，针对组对焊接的错边整形问题，研制设计了专用制作专用胎具，在筒体卷制、组对过程中，方便操作，减少噪音，控制焊缝接头对口错边量。

2.4.建立员工培训机制，注重员工实际操作技能提高

建立员工培训机制，对操作人员制定理论和实践的培训学习，安排具有丰富实践经验的优秀员工现场帮、传、带，注重员工实际操作技能提高，定期开展对操作人员技能进行实践考核的技能达标工作。

3.结语

筒体制造质量是压力容器质量的重要保障，笔者根据多年的压力容器制造实践经验，分析了筒体制造缺陷的产生原因，提出了管理制度落实，注重关键工序的检查把控；制作筒体卷制靠模，提高筒体圆度（精确度）；合理制定筒体成型组对焊接工艺，确保组对效率，减轻焊接强度；建立员工培训机制，注重员工实际操作技能提高等4点筒体卷制质量控制的关键，对提高压力容器筒体制造质量具有一定参考和借鉴作用。

参考文献：

[1]郭徽，李涛.石油化工设备.焊制压力容器筒体的准确下料. 2010年2月 第39卷第2期

[2]姜根发.湘潭大学自然科学学报.钢制压力容器筒体卷制时的应力与应变. 1996年3月第18 卷第l期

[3]赵茂根，郑云海.焊制压力容器筒体的制作.杭氧科技，2012（2）.