压力容器制造过程中变形问题的控制对策分析
来源:用户上传
作者:
摘 要：压力容器，换热器等特种设备，广泛应用与化工行业。由于操作环境较为复杂，压力容器在使用当中往往面临着高温压、高荷载、腐蚀性较强的不利状况，如何科学合理的解决压力容器的耐久变形问题一直是当前企业所面临的关注焦点。为此，在压力容器生产过程中就需要重点防范相关变形因素的发生，改善其安全稳定性能，只有从根源上保证压力容器变形措施，才能促使长周期运行，确保企业的社会经济效益。
关键词：压力容器 变形 优化措施
中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）02（c）-0039-02
根据相关研究数据表明，制造过程中压力容器的变形缺陷占到了生产总量的60%以上，倘若生产过程中，压力容器的变形难以得到有效解决，那么产生的变形对压力容器制造产品就会产生质量安全方面的问题，降低产品的可靠性能。为此，压力容器制造商在制造过程中需要对变形问题加强重视，对容器制造工艺技术不断严格优化，降低压力容易制造的变形率;除此之外，企业需要不断引进先进的制造手段，改善压力容器的生产性能，且需要严格依照现有的国际技术规准进行制造，以便满足市场准入规则。压力容器的变形预防措施具有极其重要的意义，不仅能促进制造厂、化工企业的生产效率，同样能够促进整个机械制造业的发展进步。
1 变形的原因
就目前市场实际而言，压力容器设备在制造过程中，影响变形的因素较多，如焊接工艺、大直径筒体的刚性欠缺、内应力、加工操作误差等。其中，常见的压力容器金属焊接过程中产生的过高温度极容易使金属构件发生一定的温度变形，继而导致压力容器的关键结构或者整体产生较大的变形。而一旦压力容器整体发生变形，就会导致一系列的物理化学性能发生变化，如材料耐腐蚀性能、荷载承压受力性能等，由此可见，材质焊接质量决定了压力容器的制造质量成本投入、生产效率等，科学合理的改善压力容器的焊接技术工艺水平具有极其重要的意义。对于不同类型（小直径、大直径）的压力容器制造，小直径压力容器制造过程中的焊接工作往往难以得到有效开展，这主要归因于容器直径过小，技术人员难以进入容器内部进行焊接，为此，为焊接母材，就只能进行单面焊接，单面焊接对于技术人员的技术标准要求较高，其不仅要在反面形成良好的焊缝，同样对于母材要全部熔透，但是即便在焊接面背面进行垫板的加固，由于其中的缝隙存在也难以达到有效的焊缝;与之相反的是，对于大直径压力容器而言，焊接工作的开展往往较为容易，但是同样存在一定的变形问题，这主要归因于大直径容器的直径远远超过了其厚度，导致压力容器刚性欠缺，继而引发如下两个方面的缺陷，即首先在制造过程中，对压力容器进行滚轮架自然放置，就会导致自重过大、刚性不足引发的椭圆形状偏差，造成焊接缺陷;其次是大直径压力容器在焊接过程中极容易产生刚性不足引发的抖动，造成电弧焊的不稳定，影响焊接效果。
除此之外，压力容器需要经过热处理进行一定的处理加工，在此过程中，压力容易需要承受自身的较大重力进行组装成型，其中，外界设备的吊装力、强制力等就会导致压力容器存在一定的内应力，而内应力的存在前期的压力容器内并不会产生较大的变形影响，而随着压力容器长周期的运行，内应力会导致压力容器的变形不断扩大继而产生破坏，为此，技术人员在压力容器制造过程中就必须减少内应力的产生，以此保证压力容器的安全稳定。
在制造工艺流程中，压力容器的大多数构件加工制作往往由于技术人员操作失误或者相关模具成型尺寸误差而造成构件的偏差。其中，构件的成型偏差极容易导致后续的容器制造产生较大的变形，如常见的封头制作成型过程中经受较高的温度而发生脱模现象，引起封头尺寸收缩变形，更有可能发生误差超过技术规准，即便后续的压力容器整体成型，也存在着运行隐患。
2 预防和控制措施
上述主要介绍分析了压力容器制造过程中存在的变形影响因素，这里对相关变形预防控制优化措施进行探讨，以便生产制造单位能够提升技术应用水平，保证压力容器运行的安全稳定。
2.1 消除内应力
对于压力容器制造過程中产生的内应力而言，如何对其进行有效预防是减小后续变形的关键。目前制造企业主要采取对压力容器结构进行热处理工艺，热处理能有效实现对容器内部热应力的消除，此时，技术人员需要注意控制热处理操作温度在一定范围内，以此维持容器的受热均匀性。热处理技术采取的主要设备是喷嘴式热处理炉，其中，喷嘴高温直接加热容易导致压力容器的局部位置发生温度过高，为此，技术人员需要在热处理前进行防护设施的设置，减少局部热集中。同样，为防止压力容器中的金属结构发生高温下理化性质的变化，就需要采取一定数量的支架加固手段，并且内部加强措施需要应用在大直径、小厚度的压力容器制作中。
2.2 焊接防变形措施
压容设备，合理的焊接方法可有效减小焊接变形：
（1）减小焊接量，在保证焊缝焊透的前提下，可通过改变坡口大小和坡口形状等方式减小焊接变形，如缩小坡口角度、改双V型坡口或U型坡口、单面坡口改双面坡口等。（2）焊接顺序的改良，可使焊缝受力均匀，减少焊接变形，如采用对称焊、间断焊、退焊等。（3）改变坡口方向，使焊接变形向对设备制造有利的方向进行，如接管与壳体角焊缝，壳体可开内坡口，焊接过程中可避有效减小接管焊接下塌。（4）通过减小热输入量（小电流、小电压、快速焊接等），有效散热、快速降温冷却等方法减小焊接变形。（5）采用合适的焊接防变形工装，控制焊接变形。（6）提前预留焊接收缩余量，或二次加工余量，焊后加工等。
2.3 刚性不足的应对措施
通过合理计算保证容器承压件和承载件的刚性，零件加工过程中（半成品件）的防变形措施可按如下进行，薄壁大直径筒体提前组装支撑圈、加强圈或支撑工装，薄壁大直径筒体立式存放或组装等，薄壁大直径设备水压试验下方垫实等，热处理前设备（筒体）支撑工装。
2.4 原材料误差或制造误差导致的变形问题和措施
压力容器制造所需的主要原材料，在吊装、运输、存放等过程中，易受外压、内应力等作用，从而导致原材料发生形变，影响设备制造。因此，材料即使入厂检验合格，长期存放后正式下料之前，应再次确认原材料的关键尺寸，提前纠正，避免因原材料形变而降低零件的加工精度，保证制造顺利进行。如何减少压容制造过程中的不必要错误，保证生产顺利进行？首先要应选用合适的测量方法。不同零件，根据不同用途、不同的加工方案，选取合适的检测方法。检验人员如把握不准，应与相关设计和工艺人员沟通确认，确保零件能够按设计和工艺要求进行加工制造。不同零件应根据设备实际所需进行加工，加工之前准确把握关键尺寸，加工过程中，严格执行尺寸公差的要求。
3 结语
总而言之，压力容器制造过程中的变形控制对于其产品生产性能质量等都有着十分明显的影响，制造过程中的压力容器变形影响因素较多，技术人员需要对不同类别的诱发因素进行针对性预防措施应用，从根本上减少变形问题的发生，最终实现压力容器长周期稳定安全生产进度性较高的产品，促进化工企业的发展。
参考文献
[1] 刘立鑫.浅析如何控制压力容器制造过程中的变形问题[J].科学技术创新，2015（16）.
[2] 李永欣.压力容器制造过程中常见的变形问题及控制对策[J].现代制造技术与装备，2016（5）：122-123.
[3] 刘明，苏莹.压力容器制造质量控制研究[J].科技风（3）：224.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15240787.htm
