浅析压力容器制造的质量控制要点

张鑫

摘要：随着科学技术的日新月异及工业体制的日益健全，压力容器在工业制造过程中的控制标准与需求也得以同步提高，这就使得人们对压力容器制造质量更加关注。因此，要想确保压力容器制造质量能够较高地满足新的标准与要求，就需要加强对其制造过程中各个要点的管理控制。

关键词：压力容器;特种设备;制造;标准规范;质量要素;控制

中图分类号：TH49              文献标识码：A

压力容器工作在高温、高压和有毒介质环境，属于特种设备，如果生产制造存在质量问题，容易引发危险事故。因此，在压力容器的生产制造过程中，质量管理工作尤为重要。必须全面做好产品质量控制，满足相关质量标准要求。

1 压力容器的基本情况

压力容器是现代工业生产和试验研究过程中的重要机械，其具备较多方面的功能特征，比如说传热、传质、储运和分离等方面。通常情况下，压力容器能够接受0.1MPa及以上的承压，而其实际应用的过程中，面临着出现物理爆炸和化学爆炸，需要严格控制好压力容器的质量。压力容器是工业生产中的核心设备，压力容器制造的实际质量，将会直接体现出制造单位本身的管理水平和社会总体工艺水平。充分重视到压力容器的整个制造过程及运行工况，需要积极开展质量监管工作，针对具体的生产制造环节进行全面有效的控制，及时发现制造过程中存在着的问题，并采用科学有效的方式和手段加以应对，切实提升压力容器的实际建设质量。

2 压力容器在制造过程中的主要质量要素

2.1 材料控制

材料按照设计采购计划进行，入厂材料按照《程序文件》要求进行检验，合格材料进行材料标记移植，材料责任人要对材料进行建档。必要时，要按照规范要求进行材料复验，复验合格方可使用。材料下料前要先对材料标记进行移植，确保材料可以追踪。

2.2 工艺控制

（1）筒体成型。a.筒体焊接接头的对口错边量需要严格控制，这是焊接质量的根本保证。以Q345B厚度为16mm钢板制作的筒体为例，其A类焊缝的对接错边量要求≤3mm;B类焊缝的对口错边量要求≤1/4δs，也就是≤4mm。b.筒体卷筒过程中，焊接接头的环向、轴向所形成的的棱角度相当重要，也是卷筒工序的关键环节。需要有效控制卷筒過程中预留的压头尺寸，通过二次校圆进行调节，使得筒节的棱角度控制在标准范围之内。检查棱角度需要制作弦长=Di/6，且≥300mm的内弧样板（或外弧样板），棱角度 E≤（δs /10+2）mm且≤5mm，按照厚度δs =16mm钢板计算，E≤3.6mm为合格。c.筒体组焊完成后的圆度控制（针对内压容器）。容器组焊完成后，需要检查筒体的圆度。通过检验筒体的内径尺寸，计算最大内径与最小内径之差。对于碳素结构钢而言，圆度（D max -D min）≤1%Di（筒节该断面内径），按照筒体内径2000mm计算，圆度（D max -D min）≤20mm为合格。

（2）筒体组对。a.直线度控制。首先筒体组对直线度要符合图纸要求，另外，筒体直线度的允许偏差应≤筒体长度（L）的 1‰;对于直立容器而言，其筒体直线度应≤（0.5L/1000）+15mm，按照筒节长度20米计算，直线度≤ 25mm 为合格。直线度的检查应该从筒节断面的水平与垂直平分线的中心四个位置进行测量，测量位置要离开纵向接头焊缝中心线至少100mm的距离，确保测量数据的准确性和代表性。b.焊接接头控制。筒体组装时，不宜采用十字焊缝，这种焊缝方式在设计之初就应该予以避免;相邻筒节之间的A类接头应错位，其在筒节外表面上的弧长长度应大于筒体母材厚度的3倍，并且≥100mm（如果母材厚度为 16mm，那相邻筒节的纵缝在外圆弧上的距离应选择≥100mm的最低要求）;所有的筒体中，单个筒节长度不得小于300mm。

2.3 焊接质量控制

（1）焊接工艺。压力容器施焊之前，受压元件焊缝、与受压元件组焊的焊缝、熔入永久焊缝内的定位焊缝、受压元件母材表面堆焊与补焊，以及这些焊缝的返修焊缝都应进行焊接工艺评定，只有经过评定合格的焊接工艺支持，才进行施焊。焊接工艺评定技术档案需要妥善保管，直至该工艺评定失效为止，工艺评定试样保存期限不少于5 年。

（2）组焊。a.焊前对焊道进行清理，焊道两侧至少20mm范围内去除氧化皮、油污、熔渣及其它杂质;b.有坡口要求的焊缝，坡口表面不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷。对于抗拉强度≥540MPa 的低合金钢及Cr-Mo低合金钢经热切割后的坡口表面，坡口制备完成后应进行磁粉检测;c.全熔透焊缝需要根据相关技术要求和工艺文件规定定位组件，保证组焊间隙，确保熔透效果;d.焊接材料应保持干燥，施焊环境需要满足规范规定的风速、湿度、温度等环境因素要求。当焊件温度低于0℃时，应对焊件进行预热处理。

（3）焊缝外观控制。a.焊缝余高控制。压力容器 A、B类焊缝，焊缝余高e1、e2要满足标准GB150要求，焊缝高度不得低于母材高度。例如：筒体母材 Q235B采用单面坡口的筒体，需要满足A类焊缝余高e1≤0%～15%δs;B类焊缝 e2≤1.5mm。b.焊缝咬边。咬边缺陷是危害焊缝质量的重要因素，所以标准中对咬边的控制相对较严格。在日常产品质量检验中应当高度重视。对于 R m≥540MPa及Cr-Mo低合金钢制造的容器及不锈钢容器、低温容器等标准要求的特殊容器，咬边的缺陷是不允许存在的;对于其它容器，焊缝表面的咬边深度不得大于0.5mm，咬边连续长度不得大于100mm，并且焊缝两侧咬边长度总长不得超过该焊缝长度的 10%。c.焊缝其它外观要求。焊缝表面应按照相关标准进行外观检查，不允许有表面裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、弧坑、未填满、夹渣等缺陷;焊缝与母材应圆滑过渡，角焊缝应凹形圆滑过渡，减小应力集中。必要时，需要配合表面无损检测进行进一步检查。

2.4 热处理及无损检测

压力容器热处理主要包括成形受压原件的恢复性能热处理、改善性能热处理和焊后热处理。a.受压元件在经过冷成型或温成形加工后，其变形会存在较大的残余应力，在一定条件下，根据标准规范或设计要求，需要对部件进行恢复性能热处理。如封头成形前厚度大于16mm，封头加工成型后需要根据规范要求进行热处理。b.容器焊后及改善性能热处理需要根据技术规范要求和材料性能，制定合理的工艺文件。c.产品焊接试板应与容器（或受压元件）一起进行随炉热处理，以获得与本体相同的力学性能试验參数。

2.5 无损检测

无损检测方法主要包括射线、超声、着色、磁粉等检测方法。压力容器的无损检测在标准规范中都已明确叙述，作为质量控制的关键要素，为产品的质量控制提供了有效的数据记录和依据。无损检测人员需要依据相关规范标准、技术要求严格执行，以提供真实可靠的数据作为参考，更好地进行质量管控。无损检测的检测档案需要完整保存，保存年限不得少于容器的设计使用年限，以备查阅。

2.6 耐压试验

容器的耐压试验是检验产品是否泄漏的关键工序。耐压试验和泄漏试验需要采用两件量程相同的、并经检定合格的压力表进行测量，压力表建议放置于容器顶部和底部各一块，确保压力试验数据的准确。压力表的精度不得低于1.6级，表盘直径不得小于100mm，压力表的量程应为1.5～3倍的试验压力，最好选用2倍。对于特殊材料如Q345R，液压试验温度不得低于5摄氏度，其它材料的试验温度要依据相关标准规范进行。

结束语：

压力容器涉及到社会及人身安全，其质量控制意义重大，深度理解相关标准规范，才能更好地进行制造过程质量控制，有效预防质量事故的发生。

参考文献

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[4]王桂芳，崔亚莉，刘文娟.压力容器制造质量保证体系的建立及实施[J].石油工业技术监督，2018，34（03）：23-26.

（作者单位：江苏中圣压力容器装备制造有限公司）