关于压力容器制造中的变形控制分析

耿小鹏 曹政

西安航天动力试验技术研究所 陕西西安 710100

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。

1.2 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[1]。

2 解决压力容器变形的主要措施

2.1 加强焊接质量管理

在对焊件进行冲击试验时，需要考虑到焊件在完成焊接工艺焊接之后，焊件的焊道厚度≥6mm，从而确保符合补加因素的规定，并且符合冲击试验的规定的规格：长5mm、宽10mm、高55mm的样品符合冲击试验的规格。

严格检验选定制造制品的产品厚度和确定常用的焊接手法，当在考虑采用一种焊接方法时，需要满足相对应的焊缝金属厚度。

焊接工艺判定需要根据《承压设备焊接工艺评定》的规定，如果焊缝的厚度在20mm以内，焊接的金属厚度有效范围不能超过两倍T或者200mm，应为2t。在确定焊接金属厚度范围时，需要确定焊道的厚度。

对于TIG焊、双脉冲MIG焊两种新技术的应用来说，是对传统焊接技术进行的有效升级和创新，双TIG焊技术的主要应用原理是利用电源正负极的位置，合理安装TIG焊枪，利用电流的流动作用，形成并建立有效的应用电弧，完成相应的焊接操作。双TIG焊接技术的运用优势在于电弧集中能力更强，熔深相对较大，厚板焊接更加简便灵活，在焊接完成之后，不容易发生形变和裂缝等问题。由于此焊接技术的质量有保证，焊接效率高、污染小，所以，受到广泛青睐。双脉冲MIG焊，用0.5-50Hz的低频脉冲对单位脉冲的峰值和时间进行调制，使单位脉冲的强度在强和弱之间低频周期性切换，得到周期性变化的强弱脉冲群。其使用优势为保证焊接表面整体美观性，有效减少气孔的出现，对焊缝晶粒进行细化，可以有效降低裂纹发生率[2]。

2.2 加强人员培训

压力容器的生产质量除了材料和焊接工艺外，还有人的影响。一方面要强化对作业人员的专业技能培训，以提高专业技术人员的水平。另一方面是要落实好每个作业人员的执行力，比如采购人员要严格按照规定计划购买生产材料，不合格的材料不能采用，而焊接人员则要严格按照制定的焊接流程进行操作。

2.3 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。

2.4 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。

2.5 热处理检查

热处理是指采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。通过热处理可以松弛焊接残余应力；稳定结构的形状和尺寸，减少畸变；改善母材、焊接区的性能，提高焊缝金属的塑性；降低热影响区的硬度；提高断裂韧性；改善疲劳强度；改善蠕变特性；恢复或提高冷成形中降低的屈服强度；提高抗应力腐蚀的能力；进一步释放焊缝金属中的有害气体，特别是氢气，防止延迟裂纹的发生。压力容器制造中常采用的热处理有成形受压元件的恢复性能的热处理和焊后热处理。热处理的效果直接决定产品的性能。

热处理的检查是压力容器制造过程中非常重要的一项检查。热处理检查分热处理前检查、热处理过程中检查、热处理后检查。

热处理前检查主要包括：核实产品标识，确保即将热处理的实物、流转卡、热处理工艺一致；翻阅流转卡，核查热处理前的工序已执行完并合格，需特别注意无损探伤已经合格；核查NCR以及NCR的处置情况；核查是否存在临改，以及临改的执行情况；产品实物以及试样的摆放，应满足工艺文件的要求，特别注意热电偶的布置是否符合工艺文件的要求；仪器仪表的选用应满足产品的要求，检定合格且在有效期内[3]。

3 结语

压力容器具有广泛性、种类较多、对安全性及制造的专业性要求较高的特征，在生产制造的过程中容易产生并影响较大的便是压力容器变形问题，常见的导致压力容器变形的主要是材料的选择不当，焊机操作不当以及人工操作不当，因此为了在压力容器制造过程中减少变形现象的出现。