压力容器制造中的变形问题处理策略

陈梁　廖建明

摘 要：压力容器是一种承压储存设备，在石油、化工、医药行业应用相当广泛。由于压力容器使用工况的特殊性，其通常是处在高温、高压、易腐蚀的状态中，因此压力容器的可靠性必须要有实质性的质量保障。鉴于压力容器在工业领域的重要性和工作环境的特殊性，压力容器的制造就显得更加重要。变形问题是压力容器制造中经常出现的问题之一，压力容器在制造过程中的变形不仅会阻碍制造业的技术、质量指标，也影响了压力容器在实际工作中的安全可靠性。文章以压力容器制造业的制作流程和压力容器的理论知识为切入点，分析讨论了压力容器制造过程中容器变形的因素和处理策略。

关键词：压力；容器制造；变形问题

压力容器的质量安全可靠是容器自身价值和运用的基础。如果由于制造技术误差等客观人为因素的影响使压力容器在调试或工作中出现容器变形问题，其所造成的后果将是不可估量的，压力容器在极端高温高压、易腐蚀条件下出现变形的质量问题将直接性的危机社会经济和人身财产安全。压力制造业必须提高对压力容器的技术指标和质量检视，从根本上提高制造人员的技术素养和专业理论，在生产上规范制作工艺流程、严格控制质量把关，尽可能降低甚至杜绝压力容器本身变形问题的安全隐患，进一步提高压力容器工作使用中的安全可靠性。

1 材料准备阶段的变形问题及控制策略

造成压力容器变形的根本原因之一是原材料准备阶段的不规范，具体表现在原材料运输的影响、原材料零件的尺寸误差、原材料的切割不合理和部件脱膜现象。虽然原材料的准备阶段并没有十分专业化的技术硬性要求，但是材料的小问题却会对以后的生产流程产生很大的质量影响。所谓“千里之堤，溃于蚁穴”，压力容器制造业必须重视制造中每个环节上可能发生的各种问题，才能真正意义上保障压力容器的安全可靠。

压力容器制造的第一步是原材料的选择和处理加工，要提高压力容器的安全可靠性就必须从根本上对制造工艺的流程进行严格的质量控制把关。压力容器的生产原材料主要是钢材，在进行原材料加工处理之前必须对原材料进行规格检验，避免原材料在运输和装卸过程中受到外力的影响而产生变形、弯曲、断裂等问题。通过检查对不合格的材料进行矫形措施或者直接摒弃从而提高原料的准备性及设备零件的精确性。

下料时零件的尺寸误差将影响整个生产工艺流程。误差是生产环节不可避免的问题，所以对于这些无法改变材料的进一步检验和矫形是保证误差品和生产环节相对独立的主要手段，不能因为原材料尺寸的误差造成制造零件的不标准化生产。误差出现的主要原因包括原材料运输影响、计算分析失误、放样失误等外界因素。

在切割过程中操作人员的操作不规范和技术不到位会使原材料加工处理过程中出现尺寸偏差，而且由于材料切割时的高温影响容易发生原材料变形，出现“弧度”边。对于切割对象和切割技术方面的考虑可以运用多种切割技术进行原材料分类处理。对于大直径的材料可以采用简节控制方式，即采取对称切割和机械加工的处理方式能有效的防止由“热胀冷缩”原理导致的一系列问题。钢板切割坯料的控制普遍应用在压力容器密封圈的生产加工中，钢板切割后由于高温火焰的物理作用会导致钢板表面的极不规整，及时进行钢板矫形处理是钢板切割变形问题的重要解决方案。

原材料处理的另一种方式是零件脱膜处理，如封头的脱模，脱膜处理的重点是封头的控制。成型的封头在火焰切割后其周边位置容易发生“冷收缩”现象，造成封头口径缩小变形。因此在设计成型模具方案上应该考虑到封头的收缩量，适当的放大封头组装设计的口径对避免封头脱模变形问题具有一定的参考性。在封头端口对瓣片式加工处理过程时应该直接采取机械加工的方法，尽量避免封头的变形量。

2 容器焊接中的变形问题及控制策略

焊接过程很大程度上决定着压力容器的质量性能。金屬焊接过程是生产环节的高温过程，对母材和成品的变形影响十分巨大，必须科学规划操作工艺和技术水平。在进行压力容器焊接工艺时要充分考虑焊接的数据指标、先后顺序、技术方法和环境影响等诸多因素。对于大型压力容器的焊接操作应该先将主体组装起来，然后进行部位焊接工艺。在对称焊接中要时刻保持容器各部位受力均匀和热能效应。当存在多种焊接组合焊的情况下，应该适当的在焊接组合部位预留相应的收缩量，避免焊接后的整体容器再出现收缩变形的问题，收缩量应该根据方案设计、技术经验和容器特点来综合分析。这就要求操作人员必须具有高超的专业技术能力、管理经验以及危机预判的能力。利用经验分析对有可能发生形变的部位进行适度的反方向变形处理是对容器压力制作的较高要求。最后要对焊接前后的母材和焊材进行处理，由于母材在焊接过程中受到高温影响比较严重，因此必须监测材料的精确性，避免发生形变。

3 压力容器内应力的变形问题及控制策略

内应力是压力容器在具体实践使用和工作环境中变形问题的主要诱发因素。压力容器在制作完成投入使用的时候内部具有相应的物理力学因素，称之为压力容器内应力。内应力会随着压力容器的运行时间和环境影响而发生变化，从而导致压力容器自身出现裂纹或者发生形变。因此，压力容器制作企业必须通过相应的科学技术手段适度的降低、消除压力容器的内应力问题。内应力的产生是由于容器制造过程中多重热处理的热能效应、组装焊接中的密闭性和起重机吊装力的作用等，复杂的制作工艺、严格的压力要求是压力容器自身内应力的存在主要原因。对压力容器进行热处理是消除制作过程中内应力的有效措施，压力容器的热处理相当于容器设备本身的一个实践调试，热处理多采用的是能够使压力容器受热均匀、避免局部受热形变的整体式加热处理方式。运用热处理进行消除内应力应该对容器本体进行挡火装置和加固措施，本体的挡火装置是为了更大可能的保持容器本体的热均匀性，同时容器的受热会引起金属容器的不稳定性，所以对压力容器进行加固措施是十分必要的。

4 压力容器成型误差的变形问题及控制策略

在压力容器对质量安全可靠性的严格要求下，选材、技术、操作、加工等各方面均有效的得到控制，但是误差是一种不确定因素难以避免，往往压力容器的不达标正是因为容器制造过程中各部位零件的误差超标、尺寸不合适等原因。当误差零件投入运行使用后会影响整个容器压力的设备水平，慢慢的从质变演化为形变从而影响压力容器的安全可靠性。要尽可能避免误差对容器本身制造的影响首先要加强人为控制，通过技术经验和理论分析设计相应的容器制造方案，这是一场人与误差的“比赛”。其次要不断强化技术工艺制度，严格清除压力容器制造中的不恰当方式和不规范操作。在整个制作流程上宏观把握制作顺序和操作方法，微观上调节外界环境和人为因素的影响水平。时刻检验分析有可能存在、出现的各种问题，及时拟定修正措施，确保制作流程安全顺利，进一步保证压力容器的安全可靠性。

5 结束语

综合文章论述，想要保证压力容器质量标准的安全可靠性，解决压力容器在具体实践运行和制造调试变形问题，就必须综合考虑制造流程各方面的问题并行之有效的制定解决措施。同时对潜在性的危机问题进行预判分析，降低压力容器的变形率，更大限度的加强压力容器的安全性能。

参考文献

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[3]王健.压力容器制造的特征、常见问题及对策[J].中国石油和化工标准与质量，2012，08：64，66.

作者简介：陈梁（1984，4-），男，汉族，浙江省宁波市，工程师，本科，研究方向：压力容器/化工装备。

廖建明（1980，9-），男，汉族，江西省新建县，工程师，本科，研究方向：压力容器/深冷设备。