壓力容器制造中的變形與控制分析

李松明

青島裕安石化裝備有限公司

壓力容器制造中的變形與控制分析

李松明

青島裕安石化裝備有限公司

壓力容器的應(yīng)用，在許多行業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)當(dāng)中都顯得必不可少，而且其使用工況具有一定的特殊性，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、要求較高，需要耐腐蝕、耐高壓、耐高溫，如果壓力容器在制造過程當(dāng)中發(fā)生了變形，其這些方面的性能就會(huì)大幅度下降，達(dá)不到生產(chǎn)使用所需的標(biāo)準(zhǔn)、要求，影響正常生產(chǎn)，甚至可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故發(fā)生。為此，我們必須要加強(qiáng)相關(guān)的研究、探討與實(shí)踐，有效的控制好壓力容器制造中的變形，從而保障生產(chǎn)。本文基于作者自身的實(shí)際工作與學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，首先對(duì)壓力容器在制造中可能發(fā)生的幾種類型的變形進(jìn)行了分析，然后主要對(duì)如何控制其變形提出了部分探討性建議，以期能為壓力容器的制造實(shí)踐提供參考。

壓力容器制造；變形；控制

壓力容器在石油、化工、軍工等領(lǐng)域的生產(chǎn)當(dāng)中，都屬于是不可或缺的重要設(shè)備，影響著生產(chǎn)的效率、質(zhì)量和安全，為此我們必須要嚴(yán)格控制、預(yù)防壓力容器在制造中發(fā)生變形，確保其各方面的性能都能夠達(dá)到生產(chǎn)使用的標(biāo)準(zhǔn)、要求，這樣才能為生產(chǎn)提供可靠保障。

一、壓力容器在制造中可能發(fā)生的變形

從實(shí)際的制造經(jīng)驗(yàn)來看，壓力容器在制造中主要可能會(huì)因應(yīng)力影響和加工誤差而發(fā)生變形，其具體情況如下。

（一）應(yīng)力影響而發(fā)生的變形

在制造中，壓力容器因應(yīng)力影響而發(fā)生的變形，分?jǐn)?shù)種類型，包括火焰切割變形、加工失穩(wěn)變形、焊接變形、熱處理變形。

火焰切割變形的發(fā)生，是因?yàn)楫?dāng)前壓力容器制造在下料的過程中，以火焰切割技術(shù)為主，其切割速度快、精準(zhǔn)度較高，不過切割時(shí)的材料受熱可能不均勻，這就會(huì)導(dǎo)致材料本身產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而引發(fā)變形，這樣的材料被應(yīng)用到壓力容器的制造中后，便會(huì)最終導(dǎo)致壓力容器的變形[1]。

加工失穩(wěn)變形主要指的是，成型后的容器在進(jìn)行切割時(shí)而產(chǎn)生的變形，因?yàn)榍懈钸^程當(dāng)中，其同樣可能產(chǎn)生應(yīng)力，引起變形。

焊接變形也較為容易理解，在焊接過程當(dāng)中，材料的表面會(huì)承受較高的溫度，但并不均勻，而且冷、熱不同步，此時(shí)應(yīng)力的產(chǎn)生便會(huì)引起變形。

熱處理變形，熱處理本身便是為了消除應(yīng)力，但是在實(shí)際的操作過程當(dāng)中，如果方法和控制不當(dāng)?shù)脑挘瑒t可能會(huì)導(dǎo)致更大的應(yīng)力產(chǎn)生，引起更大幅度的變形。

（二）誤差導(dǎo)致的變形

客觀來講，壓力容器雖然在結(jié)構(gòu)上算不上非常精密，但是對(duì)尺寸、大小、形狀等也具有嚴(yán)格的要求，如果控制不到位，就可能會(huì)因?yàn)橄铝?、成型、組裝存在誤差，而導(dǎo)致壓力容器變形。

下料誤差變形，指的是在下料過程當(dāng)中，由于尺寸不準(zhǔn)，存在誤差，而最終導(dǎo)致的壓力容器變形。

成型誤差變形，即各個(gè)部件在制造成型的過程當(dāng)中，由于摩擦或是其他錯(cuò)誤的操作達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，使壓力容器發(fā)生變形。

組裝誤差變形，即使是下料、成型制造都符合設(shè)計(jì)要求，但是如果在組裝的過程當(dāng)中，誤差超出了設(shè)計(jì)所允許的范圍，就同樣會(huì)使壓力容器發(fā)生變形。

二、壓力容器制造中的變形控制

（一）應(yīng)力變形的控制

對(duì)于火焰切割變形的控制，首先是要選擇好筒節(jié)，不要一味的求效率而選擇大直徑筒節(jié)，否則就會(huì)產(chǎn)生更大的應(yīng)力，引起變形，小直徑筒節(jié)則可以有效的消除和降低應(yīng)力的產(chǎn)生，對(duì)變形起到控制效果。另外，在切割過程當(dāng)中，通過機(jī)械加工或者采用對(duì)稱切割的方法，也能夠有效的預(yù)防和減小變形；其次是要處理好封頭，在對(duì)材料進(jìn)行火焰切割之后，封頭由于環(huán)境、溫度等因素影響，極易發(fā)生收縮變形，所以在設(shè)計(jì)和切割的過程當(dāng)中都要考慮到這一點(diǎn)，處理好封頭，控制好收縮變形量；最后是適當(dāng)增大加工余量，這可以給制造留出更多的空間和余地，從而預(yù)防變形。

加工失穩(wěn)變形是在加工的過程中，由于開孔及附近的強(qiáng)度的穩(wěn)定性弱而導(dǎo)致變形，因此要盡量避免在單獨(dú)筒節(jié)或單獨(dú)封頭上直接開大孔。即使是要開大孔，之前要用緊貼的加強(qiáng)材料將其四周固定，直至切割結(jié)束方可取走。

焊接容器中容器的形體、焊接的部位直接關(guān)乎變形與否。對(duì)于多焊道的大型壓力容器，應(yīng)先組裝成整體再進(jìn)行焊接。對(duì)于焊接的大型部件，應(yīng)在焊接處用固定的卡具將其固定以免變形。對(duì)于較長(zhǎng)的焊接容器，應(yīng)在焊接前對(duì)每節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，以有效彌補(bǔ)焊接后殼體縮短的現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓力容器，應(yīng)要根據(jù)實(shí)際情況采取合理的焊接組裝順序，預(yù)防焊接過程中出現(xiàn)超出誤差允許范圍的變形[2]。

對(duì)于熱處理變形的控制，首先應(yīng)確保熱處理爐必須符合規(guī)范要求，且爐內(nèi)的溫度要均勻合適，壓力容器要避免直接與爐內(nèi)的火焰近距離接觸；其次是對(duì)于長(zhǎng)度較大的壓力容器，要根據(jù)實(shí)際長(zhǎng)度加適量的臨時(shí)支架；第三，對(duì)于分段預(yù)制的容器，分段端口處應(yīng)加強(qiáng)支撐。

（二）誤差變形的控制

下料誤差變形，多是因?yàn)槌叽绮粶?zhǔn)確而引起的，其根本原因可能是放大樣有誤、計(jì)算有誤或操作有誤，為了對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行有效的控制，必須要在放大樣和計(jì)算過程當(dāng)中，進(jìn)行反復(fù)多次的核對(duì)，確保其準(zhǔn)確性，同時(shí)要對(duì)操作人員進(jìn)行技術(shù)方面的培訓(xùn)，規(guī)范他們的操作，從而防止誤差和變形的產(chǎn)生。

成型誤差變形控制，首先是要強(qiáng)調(diào)操作人員在操作中要嚴(yán)格按照工藝程序，及設(shè)計(jì)圖紙要求對(duì)加工件進(jìn)行加工處理；其次，在模具的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮制造過程中可能會(huì)出現(xiàn)的各種導(dǎo)致容器變形的誘因，并對(duì)這些誘因提供預(yù)防空間進(jìn)行妥善處理，如考慮壓力容器在制造過程中的磨損、熱脹冷縮等問題[3]。

壓力容器制造中，組裝誤差變形的發(fā)生，最主要的原因是因?yàn)榻M裝工作存在問題，組裝人員不能按照規(guī)定的技術(shù)、工藝、規(guī)程等進(jìn)行操作，所以為了避免其發(fā)生，就重點(diǎn)需要對(duì)組裝工作人員進(jìn)行教育培訓(xùn)，一方面要提高他們對(duì)組裝工作的重要性認(rèn)識(shí)，讓他們知道如果壓力容器存在變形的情況，將可能帶來哪些危害；另一方面要對(duì)他們進(jìn)行專業(yè)業(yè)務(wù)能力培訓(xùn)，使他們能夠規(guī)范操作，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)以及相關(guān)的技術(shù)、工藝、規(guī)程要求進(jìn)行組織，避免誤差，預(yù)防變形。

三、結(jié)語

在壓力容器的制造過程當(dāng)中，能否有效的控制、預(yù)防其變形，決定著壓力容器的綜合性能，是確保其能夠達(dá)到生產(chǎn)使用所需標(biāo)準(zhǔn)、要求的關(guān)鍵，對(duì)生產(chǎn)使用具有非常大的影響，因此我們必須要引起高度的重視，加強(qiáng)相關(guān)的研究、探討與實(shí)踐，在實(shí)際的制造過程當(dāng)中采取正確措施，有效控制、預(yù)防變形的發(fā)生。

[1]張金龍.研究怎樣控制壓力容器制造過程中的變形問題[J].山東工業(yè)技術(shù),2017,02：28-29.

[2]戚坤.關(guān)于壓力容器制造中焊縫錯(cuò)邊的工藝質(zhì)量控制探討[J].石化技術(shù),2016,05：241-242.

[3]陶磊潔.壓力容器制造過程中的變形問題與預(yù)防措施研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015,21：132-133.