试析压力容器制造过程中变形问题的控制办法

陈锦虹

（广州日立冷机有限公司，广东 广州 510935）

压力容器制造过程中的变形问题在实际生产中较为常见，这些变形问题如果不能得到合理的处理，将会影响压力容器的使用质量，影响容器制造企业的信誉。此外，超出误差允许范围的容器变形必将导致企业返工，浪费不必要的物力和人力，从而导致企业的制造成本增加，产品竞争力下降。因此，压力容器制造企业不仅要高度重视容器变形的问题，还要探索有效的办法来预防制造过程中的容器变形。

1 压力容器制造过程中的变形分类

容器制造企业在压力容器制造过程中会遇到各种变形的问题，若综合考虑，则可以分为两大类。第一类是因应力而导致的变形，其中就有火焰切割变形、加工失稳变形和焊接变形以及热处理变形等；第二类则是由于人为误差造成的变形，其中就有如下料误差变形、成型误差变形、组装误差变形等。

2 压力容器制造变形的原因及控制办法

2.1 应力变形及其控制

2.1.1 火焰切割变形。在当前的压力容器制造过程中，下料环节的切割普遍还是以火焰切割为主，火焰切割有其自身的优点，如速度快，切割较为准确等。但由于切割的原理是根据冷热交替而达到目的的，材料难免会因受热不均匀导致切割中产生内应力，从而产生变形。控制办法：切割变形的控制，主要可从三个方面进行控制。第一，是筒节的控制。在大直径筒节的材料切割中，钢材切割时温度较高，切割结束后受到热胀冷缩的原理的影响，材料易发生变形。在筒节切割中通过机械加工或者采用对称切割的方法，能在一定程度上降低变形率。第二，是封头的控制。经过火焰切割后的成型封头，切口周围受到外部环境的影响易发生收缩变形。这时在设计成型模具时需要考虑使火焰切割带来的收缩量包括在其中。第三，是机加工坯料的控制。在压力容器制造过程中，机加工坯料一般是针对钢板，钢板在火焰切割后容易因收缩不均导致坯料表面不平。因此在坯料切割后要进行平整处理，并可考虑适当增大加工余量来使坯料变得更平整。

2.1.2 加工失稳变形。加工失稳变形是指在成型后的容器在进行切割时而产生的变形。控制办法：加工失稳变形是在加工的过程中，由于开孔及附近的强度的稳定性弱而导致变形，因此要尽量避免在单独筒节或单独封头上直接开大孔。即使是要开大孔，之前要用紧贴的加强材料将其四周固定，直至切割结束方可取走。

2.1.3 焊接变形。在容器制造过程中的效率和成本很大程度上取决于焊接中变形问题的得当处理，因此对焊接中出现的变形问题需要格外注意。控制办法：焊接容器中容器的形体、焊接的部位直接关乎变形与否。对于多焊道的大型压力容器，应先组装成整体再进行焊接；对于焊接的大型部件，应在焊接处用固定的卡具将其固定以免变形；对于较长的焊接容器，应在焊接前对每节进行精准测量，以有效弥补焊接后壳体缩短的现象的发生；对于结构复杂的压力容器，应要根据实际情况采取合理的焊接组装顺序，预防焊接过程中出现超出误差允许范围的变形。

2.1.4 热处理变形。在压力容器制造过程的切割、焊接等环节都对容器材料进行了热加工，这难免会在材料内部产生很大的应力。为了防止裂纹的产生，必要时需对容器进行热处理来消除应力，但热处理如果操作不当就会造成容器变形。控制办法：在热处理中，需要注意以下几个方面的问题。第一，热处理炉必须符合规范要求，且炉内的温度要均匀合适，压力容器要避免直接与炉内的火焰近距离接触。第二，对于长度较大的压力容器，要根据实际长度加适量的临时支架。第三，对于分段预制的容器，分段端口处应加强支撑。

2.2 加工误差变形及其控制

2.2.1 下料误差变形。在下料中的变形，主要是下料尺寸不准，使得成型后的压力容器尺寸超出了标准规定。控制办法：下料尺寸的不准，主要是由于计算或放大样有误。因此一方面要不断提高下料人员的技术水平，对其进行专项的培训，规范他们的操作程序；另一方面，要安排专门人员对下料尺寸进行精准的检验，必要时可采用计算机检测技术进行测量以减少人为的误差。

2.2.2 成型误差变形。压力容器的各个部件在成型后由于摩擦或其他的不规范操作容易导致变形，主要原因是热成型模具发生脱模现象。控制办法：应对这种脱模现象，首先要强调操作人员在操作中要严格按照工艺程序及设计图纸要求对加工件进行加工处理；其次，在模具的设计过程中，应充分考虑制造过程中可能会出现的各种导致容器变形的诱因，并对这些诱因提供预防空间进行妥善处理，如考虑压力容器在制造过程中的磨损、热胀冷缩等问题。

2.2.3 组装误差变形。组装是压力容器制造中的最后一道工序，它可以说是起着一锤定音的作用。对于在最后一道组装工序产生的超出误差允许范围的容器变形，因其并非不可避免的，故往往会让人感到惋惜。控制办法：组装误差导致变形的主要原因在于组装人员本身。因此对于压力容器制造企业，首先要持续强调组装人员务必重视容器的组装严谨度，同时可结合奖惩措施进行改善；其次，企业要聘请有实力有资质的组装人员，不仅要求懂组装、能组装，而且要组装得好，使组装能符合压力容器制造、检验及验收的要求。

结语

经上述分析，可以了解到在压力容器制造过程中可能会导致容器变形的因素有很多。压力容器制造企业应要善于不断总结制造经验，制定有效的容器变形控制办法，严格防范容器制造过程中可能发生的关键性变形，确保压力容器制造过程的每个环节都在可控制情况下进行，从而制造出质优价廉、让用户满意的压力容器产品。

[1]杭璎鹏.浅谈压力容器制造过程中的材料质量控制[J].中国石油和化工标准与质量，2013（04）.

[2]耿彬.解析压力容器制造过程中变形的控制[J].中国石油和化工标准与质量，2013（05）.