压力容器制造过程中的变形问题与控制

张英杰（抚顺石化工程建设有限公司，辽宁 抚顺 113008）

压力容器制造过程中的变形问题与控制

张英杰（抚顺石化工程建设有限公司，辽宁 抚顺 113008）

作为一种承压设备，压力容器在石化工业、合成材料等各个领域得到了广泛地应用。其能够耐高温、耐高压，多在易燃易爆环境下工作，容易诱发安全事故的发生。压力容器制造过程中会出现变形问题，若控制不当，将直接影响到产品质量。研究将着重对目前压力容器制造过程中存在的问题进行深入分析，并提出相应的控制策略，为压力容器安全制造提供参考。

压力容器；制造；变形问题；控制策略

受工艺及操作问题等的影响，压力容器在制作过程中容易出现变形，导致容器制造的最终结果与预先设计的尺寸不符，产生一定的误差，进而影响到压力容器的验收与使用，若不能对压力容器制作变形问题进行有效的控制，将会大大降低容器可靠性与安全性，带来巨大的经济损失，甚至威胁到使用者的生命安全，因此对压力容器制造过程中的变形问题的控制策略研究有着重要的意义。

1 压力容器焊接变形及控制策略

一般情况下，金属焊接温度较高，在高温环境下，母材极易发生变形，进而引起压力容器变形问题，导致压力容器不能够正常工作。其次，在高温环境下，母材受力性能及耐腐蚀性均会发生一定程度的变化，导致压力容器性能改变，难以满足产品设计的相关要求，影响到压力容器的安全性与质量[1]。针对这一问题，首先要从焊接工艺环节进行控制，结合压力容器的焊接顺序及相关参数选择科学的焊接工艺，并根据不同焊接环境，对母材做出相应的处理；对于不可控焊接变形问题则要针对不同的焊接情况做出变形分析，制定相应的控制策略；对于体积较大的压力容器，可以先对压力容器进行焊接组装，确保各部分受力均匀，严格按照焊接顺序操作，在焊接过程中需要根据母材情况预留适当的收缩量，避免组件出现收缩问题，引起主体变形[2]。另外，在压力容器焊接操作中，要结合以往实践经验，对容易发生变形位置进行针对性处理，降低压力容器变形发生率。

2 压力容器火焰切割变形及控制策略

容器制造多采用的是火焰切割方式，其速度快、切割准，主要是依赖于冷热交替原理实现，在受热过程中容易由于受热不均产生内应力，进而发生变形。针对这种现象，首先可以对筒节进行控制，在切割直径筒节材料时，可以采用对称切割的方法避免由于热胀冷缩发生变形。其次，要对封头进行控制，明确火焰切割对切口产生的影响，充分考虑收缩量，确保设计的科学性与实用性[3]。另外要加强对机加工坯料的控制，在切割期间可以融入细化手段，采用人工材料，确保坯料的平滑与完整。

3 压力容器内应力变形及控制策略

通常，压力容器制造需要经过多重加热操作，在组装期间，压力容器不仅需要承受起重机的吊装力，而且要承受自身巨大重力及组装强制力，其制造完成后存在内应力。压力容器投入正常生产运行中，会逐渐产生裂纹、变形等，因此，必须注重对压力容器内应力的消除，避免发生变形问题。可以对压力容器进行热处理，避免制作过程中产生内应力，需要注意的是热处理炉内温度需要与设计要求相符，确保压力容器均匀受热，采用喷嘴式加热方式，进行热处理，对挡火装置进行相应的设置，避免火焰对加热容器本体直接加热。另外，可以通过加固措施及安装支架等确保压力容器稳定性。

4 压力容器成型误差变形及控制策略

部分压力容器部件加工成型后，会由于操作不当、加工误差等问题产生一定的成型误差，进而造成零部件尺寸及结果不标准现象，产生变形。以加热成型封头脱模现象为例，当处于较高温度环境下，容易发生脱模，进而引起封头收缩变形，产品尺寸严重超标[4]。针对这一问题，首先可以对加工工艺标准进行明确说明，并在制造期间予以严格控制，全面检查模具及样板，避免出现形位误差。在模具设计期间，要坚持相应的设计原则，对模具尺寸进行控制，在制造过程中注重热胀冷缩等一系列变化对零部件的影响，与此同时充分考虑零部件冷却后体积收缩量，若零部件冷成型，则要加强对工件成型回弹量的考虑。压力容器制造期间容易出现磨损及热胀冷缩，也许给予高度重视。

5 结语

作为生产中极为常见的问题，压力容器变形问题若得不到有效的解决，直接影响压力容器的使用安全性，因此，必须明确压力容器制造变形的主要因素，结合以往实践经验，制定有效的控制策略，防止压力容器变形，对每个制作环节进行有效的控制，确保压力容器生产能够高效、高质完成，提升产品安全性与产品质量。

[1]李云涛,王玉龙,李耀荣,等.二次开发技术在26mm厚压力容器管接头焊接模拟的应用[J].电焊机,2015,45(7):88-91.

[2]刘芳,轩福贞.基于ASME标准的高温压力容器高温疲劳强度设计方法比较[J].压力容器,2017,34(2):14-20.

[3]刘俊伟.浅析压力容器制造中ASME、EN及GB冲击试验的异同点[J].化工设备与管道,2016,53(2):6-8.

[4]马凯,蔡仁良,励行根,等.反应堆压力容器用C形密封环的变形特性研究[J].压力容器,2016,24(1):74-79.

张英杰（1982-）男，籍贯：天津市宁河县，助理工程师，本科学历，研究方向：设备制造（机加工方向）。