谈压力容器制造过程中的变形问题及控制措施

孙建军

（鹤壁市鑫大化工机械有限公司，河南 鹤壁458000）

压力容器是指盛装气体或液体并承载一定压力的密闭设备，压力容器作为工业制造中重要的特种设备，需要承担高温、高压荷载，且内部介质特殊，使用环境比较复杂，因此在压力容器制造过程中需要能够保证不会因出现的变形而影响设备整体质量，下面将对于压力容器在生产制造过程中经常出现的变形问题进行论述并提出控制措施，从而提高设备质量。

1 压力容器变形问题解决的主要意义

1.1 生产意义

压力容器是生产制造业中的核心机械设备，在运行的过程中会承载比较大的压力，如果设备的自身质量无法承受外部的作用力则会出现一定的安全事故。从实际应用的效果来看，容器在发生变形之后内部往往会因为受力分布不均的现象导致出现安全隐患。事故的发生不仅会影响到日常的工业生产，同时对于设备的操作人员也会造成比较大的生命威胁，因此控制压力容器变形问题对于工业制造的正常运行都是具有比较重要的意义[1]。

1.2 经济意义

在传统的工业制造领域中，实现经济效益增长主要是通过增加产出以及降低能耗两个途径来实现，其中压力容器作为非常重要的设备，一旦在局部出现了过大的变形，就会影响到生产安全而必须要被更换下去，这就造成了成本的重复投入。因此应控制压力容器的变形问题，强化实际利用效果，能够帮助生产企业控制投入成本，提高企业经济效益。

2 造成变形问题的主要原因

2.1 焊接变形

压力容器因为体积较大，结构复杂，因此在制造的过程中必须要通过焊接手段来将各个零部件进行组对连接，但是从很多的生产过程中可以发现目前主要存在如下几个方面的问题。首先，一些企业对焊接过程缺乏科学性，由于不同的承压设备对于焊接技术的要求也不同，因此需要能够结合实际情况进行选择，但是很多焊接技术工人未选择具有针对性的焊接方法。其次，焊接温度对焊接效果影响很大，温度控制不均会导致焊接材料表面出现不均匀，从而出现施焊工件变形的情况。最后，因焊接工艺繁多，很多焊接人员为了能够方便起见，常常根据自己的意愿更换焊接顺序导致工件变形，以上所论述的三个问题都会导致焊接过程中变形问题的产生[2]。

2.2 应力变形

压力容器在制作的过程中需要经历多道加工程序，其中包括压力容器筒体的组对工作，有些压力容器由于外形高度尺寸较大，在组对的过程中会受到自身重力，支座支撑力以及吊机的吊装力影响，在众多外部因素的共同作用之下，压力容器内部会出现相应的内部应力，这种力会存在于设备材料内部，当外界环境发生变化或者承载力过大的时候，内部应力得不到释放会导致设备出现变形。

2.3 热切割变形

在制作压力容器过程中经常会用到热切割，当使用热切割的方法来切割一些板材时（尤其是长条形板材），由于在切割过程中工件的切割的一侧因受热膨胀而变长，另外一侧未切割而产生拉力，使板材产生侧弯变形和翘曲变形，给后续的制造工序造成困难。

2.4 加工及备料误差变形

加工过程也一种导致变形的因素，例如封头在压制后会出现封头外形曲率与标准封头的外形曲率不符，和设计图纸标准尺寸之间存在较大的出入，造成今后的设备使用过程中封头处的压力和设计时发生变化，从而影响设备的安全性能，而造成加工误差变形的原因大致为工人在放置胚料位置不正确和封头模具不标准等所致。备料误差导致的变形主要是钢板，钢材是制造压力容器的主要原材料，在运输、吊装、存放过程中，经常受到各种内外力的作用而发生弯曲、扭曲等变形问题，不仅会影响划线切割，也不利于零件的成型精度。

3 解决压力容器变形的主要措施

3.1 焊接变形控制

焊接过程不规范是导致压力容器出现变形的主要原因，为了能够避免这种情况的发生可以从以下几个方面制定相应的解决措施：第一，安排技术精湛的焊接人员按照规范的焊接工艺进行焊接工作，在焊接过程中能够结合所焊工件选择最科学的施焊方法，根据工件的材质选择相应的焊条或焊丝，根据工件的厚度选择合适的焊接坡口、焊接方法、焊道层数及电焊机参数等等，将施焊过程中存在变形机率降低到最小。第二，在工作过程中严格控制焊接温度的参数指标，焊接温度越高，工件间的焊接接合越好，但是焊后变形也越大，因此，在保证焊接焊合率的前提下，要尽可能降低焊接温度，才能控制焊接热过程中的热膨胀/收缩量，从而抑制此类变形的产生。第三，焊接过程中应该选择合理的焊接顺序，压力容器的焊接量比较大，因此需要对于各个部分的焊接实施科学规划，防止在焊接过程中出现大的变形[3]。

3.2 应力变形控制

压力容器会经过多道的制作工艺处理，在进行组装或者吊运过程中会因为重力等因素的影响产生相应的内应力，如果没有处理得当，将会在运行期间出现隐患，一般情况下消除内部应力最有效的方法就是做好热处理工作，并在实际操作的过程中遵循规定的规章制度，保证热处理温度在标准范围之内，且炉内受热应均匀，压力容器放入热处理炉内，需根据设备大小合理设置安放支座，防止热处理过程中产生二次变形。

3.3 热切割变形控制

如何降低热切割钢板的变形已经越来越受到各个领域技术人员的重视。热切割后的工件产生的变形，会为工件后续矫正带来很大难度，变形严重时甚至影响使用，为解决热切割产生的变形，可以采取在切割条形板材时通过留取若干间断点，使被切割工件与母板连在一起，以牵制冷缩和上翘现象，待工件冷却后再将间断点断开；也可以使用专用夹板将被切割工件固定后切割，待工件冷却时再将夹板松开。以上方法均可达到控制工件在热切割过程中产生变形的作用。

3.4 加工及备料误差控制

为解决加工及备料误差变形，对加工作业人员进行培训，按照规定作业，相关人员应该对于生产过程中出现标准尺寸误差过大的问题进行高度重视，并且采取专门针对性的解决措施，例如在加工的过程中严格控制工艺流程，并且检测模具的大小尺寸，对于设备老旧，不符合生产规范的模具应该进行及时更换，控制好模具的尺寸及形状误差，另外模具在设计的过程中应该考虑在施工过程中会出现的各种热胀冷缩情况，需要提前预留好一定的伸缩空间，这些及早预防的措施对于容器的成型效果具有很大的作用。在下料之前，应采取措施纠正钢材的变形问题，如果存在钢板不平整、波浪形等现象，可能会增大卷制后筒节直径的误差，对环缝对接口位置的错边量产生影响。针对这一问题，应采取矫形措施，可更好地增强设备精度，保障后续工作顺利进行。

结束语

综上所述，对压力容器制作过程中出现的变形问题进行简要分析并做出相应的控制措施，并希望能够通过本文的论述帮助企业从以上这些方面做好改进工作，为企业提高生产效率并提升设备质量，增强设备在使用过程中的安全性和可靠性。