压力容器制造常见问题与解决方法

张玉成

摘要：作为标准件的压力容器逐渐满足不了石油化工产业的实际需求，这一生产应用中的普遍现象加大了非标压力容器的市场需求，吸引了越来越多的压力容器制造厂家不在局限于旧有成型的标准产品的生产制造，逐渐把眼光投向了非标压力容器的市场领域。然而新的产业有其不同于旧往产业的特点，这种产品一般设计生产周期紧，容器制造单位如果不能很好的了解具体情况以及标准的掌握不够透彻，会致使在设计、制造、安装、使用过程中给容器留下了很多安全隐患。

关键词：压力容器制造；问题；解决方法

1 压力容器的制造要求分析

由于压力容器在生产生活中的重要性，所以就要能够对其制造过程中有着严格的要求，借此来保障其安全性，倘若没有对这一问题得到充分重视就会造成大规模的安全事故。所以在制造过程中就要能够保证压力容器的内部承受性有着足够的强度，并要能够对其安全工作状态得以保持。另外就是保证压力容器的密闭性能，防止容器内的毒气或者物质溢出，对压力容器的外力作用要能保证其外形不变，并要能够对其使用的寿命进行保证，在对其制造过程中要能够对每个环节进行充分的考虑。对压力容器的制造和安装以及检修等都要能够方便的进行，对其质量过程的控制得以有效加强。

2 压力容器制造常见问题分析

2.1 焊接过程及外观、几何尺寸的问题

（1）不锈钢母材出现严重磨痕、机械损伤。磨痕、机械损伤破坏了不锈钢表面氧化膜，导致不锈钢腐蚀、泄漏，其内壁接触介质工作面上的这类缺陷就更不容忽视；磨痕、机械损伤，必须用氧化铝或氧化铬作磨料的砂轮进行修磨，并用10倍放大镜进行检查，清除小麻点后抛光。

（2）焊缝凹陷。当焊缝开双面V形或双面U形的对称坡口时，在实际工作中往往先焊接筒体内侧坡口的焊缝，再清根焊接筒体外侧坡口的焊缝，由于两面不可能同时施焊，就容易产生焊缝内向凹进。内凹减小了焊缝的有效截面积，凹坑常带有裂纹和缩孔[4]；建议采用双面交替焊，易采用多层焊，收弧时让焊条在熔池内段时间停留，或环形摆动，填满弧坑。

（3）焊瘤严重。焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷，同时焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带来应力集中。内部焊瘤减小了内径，可能造成流动物堵塞。焊接时应正确选择焊接规范、正确掌握运条方法、靈活调整焊条角度、控制弧长、根部间隙不能过大，减少和避免焊瘤的产生。

2.2 水压试验的问题

当设备制造完备后，应该对其进行水压试验，这是设备制造的最后一个环节，也是最为重要的，其检验是否合格将直接影响到设备是否投入使用。在设备进行水压试验的过程中，应该同时对设备进行强度检验，对设备焊接的质量进行检验，尤其是焊缝是否存在应力集中现象。如果出现了这种情况，一旦设备承受一定的压力，就会在应力集中部位出现微裂纹，从而导致裂缝的扩展，降低了设备的使用寿命；对焊缝进行检验，可以保证在设计压力下，设备能正常使用，延长其使用寿命，提高防爆压力。

2.3 焊缝问题

压力容器制造过程中，很多部件是靠焊接连接的，焊缝的布置及焊接质量直接影响压力容器的质量，特别要注意焊缝缺陷进而产生应力集中现象。在焊接过程中，注意焊缝的布置，焊缝的交叉和重叠不可避免，因此，在操作之前需要对压力容器进行应力分析，可以用计算机软件进行辅助计算。

2.4 容器加工过程中的变形问题

一般来讲，无论是何种类型的压力容器，其本身的外观形状和内部构造都带有一定的相似性，特别是在容器罐体这一主体部分。因此，容器在加工过程中出现变形是十分普遍的一个问题，其主要是由使用模具不标准、在组装过程中受外力影响出现变形、尺寸不精准等原因引起的。如果在制作压力容器的过程中相关人员不重视下料这一问题，其生产出的成品就会出现超出标准尺寸要求等其他缺陷，从而对压力容器整体的受压均衡度产生影响。如果在制作过程中没有把握使用模具本身的规范性，就会导致容器出现局部变形。

3 如何规避压力容器制造过程中的问题

3.1 材料的质量控制

①制造单位必须在熟悉国家标准以及图样设计要求的基础上加强材料及零件的采购监控力度，通过对材料进行复验或对供货单位进行考察、评审、追踪等方法，确保所使用的压力容器材料符合相应标准。②制造单位的材料责任人对材料的质量必须进行严格把关。材料进厂时，有必要核查材料的质量证明书，确认材料的制造标准不低于设计文件、国家标准以及相关标准规范的规定。若质量证明书为原件，则检查其制造标准是否符合设计技术要求，化学成分、力学性能、制造工艺是否符合要求。若材料为批量购进，还需核查质量证明书批号是否唯一，同一批号的化学成分、力学性能是否一致。若经销商提供的质量证明书为复印件，有必要索取其原件进行校对。另外必须确保材料上的有效标志必须与质量证明书完全一致，否则不得使用。材料入库时需进行标识，保证其可追溯性。③用于制造受压元件的材料在切割或加工前应进行标记移植，经检验员确认后方允许进行切割或加工，以防错用、误用材料，同时保证材料的可追溯性。④材料代用时需取得原设计单位的同意，同时需经过企业有关部门的批准。⑤材料的入库、发放、回收设专人管理。

3.2 焊缝质量的控制措施

在焊接之前一定要进行周密的计划，对于一些较好的材料，在尺寸的选择以及拼版的方案上都要进行仔细的设计，从而在一定程度上避免重叠焊缝的出现，避免十字焊缝的出现。在压力容器上焊接的临时吊耳以及拉筋的垫板等，必须要使用与压力容器焊接性能相似的材料，同时焊接的工艺也要相适应，最后在临时吊耳以及垫板割除后的焊缝处还要进行打磨，保证平滑无痕。

3.3 防止变形

需要认真制定并严格遵守制造工艺，保证压力容器在生产的各个阶段都是处于受控状态，并确保其能够满足法规和相关标准，严格进行管理，力求避免变形的产生，确保压力容器的质量符合图样和标准。采取对称切割，在切割之后要进行平整矫形，避免火焰切割变形。为了避免加工失稳变形，可以将壳体组装成整体，等壳体处于整体稳定的时候，再把加强板撤掉。按照相关的焊接工艺规定，来确保焊接检验达到合格标准，能够最大程度地避免焊接变形。

3.4 防治压力容器产生裂缝

针对热裂纹首先应该限制钢材和焊材的低熔点杂质，如S、P含量，其次是控制焊接规范，适当提高焊缝成形系数，焊缝成形系数太小，易形成中心线偏析，易产生热裂纹，再次是调整焊缝化学成分，避免低熔点共晶物，缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，最后是提高塑性，减少焊接拉应力。而防治冷裂纹（主要是延迟裂纹）的措施包括选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性，减少氢来源枣焊材要烘干，接头要清洁，避免产生淬硬组织枣焊前预热、焊后缓冷，降低焊接应力枣采用合理的工艺规范，焊后热处理等，焊后立即进行消氢处理，即加热到250℃，保温2～6左右，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。

4 结语

压力容器是内部或外部承受气体或液体压力、并对安全性有较高要求的密封容器，在外界压力（包括温度、易燃易爆物质、有毒物质等）下，对容器内物质进行加工的设备。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器，已广泛应用与各行各业。随着需求量的增加，厂家开始大批量的进行规模化生产，制造工艺越来越先进，但是其中面临的问题仍然存在，一旦出现事故，将危及安全，故必须把握好压力容器制造过程中的每一个细节。

参考文献

[1]高建明.试论不锈钢压力容器制造和安装过程中常见的问题及解决途径[J].化学工程与装备，2013，06：132-134.

[2]刘亚明.压力容器制造过程中变形问题的控制对策探究[J].科技创业家，2013，13：217.

（作者单位：抚顺石化工程建设有限公司第二分公司）