试论压力容器制造过程的质量管控策略

试论压力容器制造过程的质量管控策略

朱明龙

(浙江省特种设备检验研究院浙江省杭州市310020)

摘要：由于压力容器长期处于高温高压的环境中且盛放和存储的物质具有易燃、易爆、易腐蚀的特性，所以对压力容器的密封性以及耐腐蚀性有较高的要求。为了保证压力容器的安全性，需要加强生产制造工艺控制，采取有效措施保证制造质量，确保各项指标都符合规定的标准，避免安全问题的发生，为促进工业经济的可持续发展创造有利条件。

关键词：压力容器；制造过程；质量管控

1压力容器概述

压力容器是一种能够盛装液体或气体的特殊设备，它可以承受一定的压力，在包括石油化工在内的现代化工业生产领域中占据着重要地位，对促进工业现代化发展具有重要意义。现实中，压力容器的工作表压一般都大于0.1MPa，而且其工作环境通常也比较恶劣，所以对压力容器的制造质量和性能有着较高的要求。与普通容器不同，压力容器在工作时需要承压，如果其承受的压力超过容器所能承受到的最大压力，那么就会造成压力容器损坏，轻则使其内部盛装的液体或气体发生泄露，重则就有可能酿成爆炸事故，由此而造成的经济和人员损失可能将十分严重。

2压力容器制造工艺

2.1全性要求

因为压力容器长期处于高温高压、易腐蚀和真空等环境中，并且一般都盛放易燃、易爆和有害物质，所以对压力容器的安全性有较高的要求。在生产制造过程中，必须严格按照规范标准操作，这也是压力容器制造的强制性准则，以保证产品的制造质量。

2.2压力容器原材料选择

原材料选择是压力容器制造的首要环节，也是保证制造质量的重要因素。所以要对原材料的化学属性进行分析，确保各项成分含量符合生产要求。对于性能不达标的原材料一律不得投入使用，针对不同的材料选择适宜的使用方式。目前世界各国一般都会使用Mn-Mo-Ni型低合金高强度钢来作为压力容器制造的原材料，因其具有较好的冲击韧性，可保证压力容器的制造质量。

2.3部件的锻造

在压力容器的部件制造中，除了封头部件使用板焊结构外，其余基本为锻焊结构。在制造大型锻件时，会先将钢锭进炉加热，期间要控制好炉温。在锻造过程中，会根据部件的形状特点，使用锻压机，热冲孔，芯棒等设备进行成形处理。在进行热加工的过程中，为了避免裂纹，一般会采用退火或者正火加回火来处理，再对锻件进行粗机械加工，保证锻件的机械性能。对于压力容器的筒体，一般会采用板焊结构。

2.4制造封头

压力容器的封头一般会使用板材冲压工艺，对热成形的厚钢板，还应该进行热处理，按照规定要求，保证封头的机械性能。近些年来，有些国家也使用锻件制造封头，采用模锻工艺，既可以使用比较厚的坯料板，也可使用较薄的坯料板，通过阴阳模将锻件坯料锻造成形。

2.5压力容器的组装

在压力容器各部件制造完成后，就需要将各部件进行组装。压力容器最好在制造厂内进行组装，可以对组装过程中表面残留的少量加工余量进行热处理，以保证组装质量。先在各个部件内部的表面堆焊不锈钢或者镍基合金等耐腐蚀材料，然后进行筒体和筒体、筒体和筒体法兰、筒体和底封头等部件的对接，全部对接完成后，使用热处理进行应力消除，再对压力容器的堆芯仪表、控制棒驱动接管，最后对压力容器的抗腐蚀密封面进行精加工处理。如果受到压力容器运行环境的限制，可以到安装现场装配制造半组合件，因为压力容器组装对各个部分的精确度有较高的要求，所以必须保证大部分组装都在制造厂内进行。如果将压力容器组装成两部分组合件再运输到安装现场，那仅需一条焊接环缝并进行局部热处理就可完成组装，可最大程度的避免法兰密封不严的问题。在安装现场组装时，要严格控制焊缝的误差范围，避免变形等现象的出现。在组装完成后，要对整个压力容器的各个部位进行检查，确保组装质量。

3制造过程的质量管控

3.1材料的管控

在压力容器的制造过程中，首先要进行的就是对材料进行控制，必须根据压力容器的设计和使用要求，选择合适的材料，保证工作压力在材料的许用应力范围之内。此外，在材料进厂前，要对材料的质量和性能进行控制。原材料的可靠性和质量可追踪性对压力容器的制造质量管控意义重大。对于材质文件不全的材料要拒绝使用，对于有疑问的材料更是应该进行复验，确保材料质量满足相应要求后再用于实际制造中。

3.2制造工艺的管控

和其他的机械产品不同，压力容器的生产是典型的“多品种、单台套”，而为了对压力容器的制造过程进行有效指导，应该针对每一台套的压力容器都编制专门的工艺。待工艺确定后，要确保整个生产过程都必须严格遵守工艺规程。每一道工序结束后，工序操作员和质量检验员都应在工艺流程卡上进行签字，并随同产品一并进入到下道工序。这一过程需要特别注意以下几点：第一，铆装时按照容器的主焊缝布置图来组装筒节对接焊缝的位置，消除焊缝上的开孔；第二，垫板与容器的角焊缝两侧要采用间断焊；第三，在进行耐压试验时，必须具备高度的安全意识，一旦发现渗漏，就必须按照规定先卸压后再补焊或紧固螺栓；最后，合理确定试验压力值。

3.3焊接的管控

对于压力容器的制造质量控制来说，焊接是其中的重中之重。无论是受压元件间的焊缝还是受压元件与不受压元件间的焊缝，甚至是受压元件表面上的堆焊和补焊，都必须按照相关的焊接作业标准进行评定。焊接管控的首要工作就是对焊接工艺进行评定，这是压力容器制造厂商制定焊接工艺的依据，也是编制焊接工艺前极其重要的准备工作之一。其次，进行焊接试板，满足质量要求的焊接试板结果不仅要符合设计要求，而且还应满足相关的标准规定；最后，焊接现场的施焊记录也是焊接管控的一个重要因素，要确保记录可以真实地反映现场的施焊状况。

3.4无损检测的管控

现实中，在压力容器的生产制造中，无损检测的工作量会占到15%左右，这是一个相当高的比例。从材料进厂、零部件的制造到最终的产品组装环节，都涉及到无损检测的工作。无损检测一方面要了解压力容器的设计和使用条件，同时还要掌握制造工艺和检测方法的可靠性。过高的检测标准会造成大量不必要的返修，而标准过低又可能导致潜在缺陷被遗漏，进而引发安全事故。所以无损检测尤其是检测标准的制定需要交由经验丰富的人员进行，并且严格执行初评和复审制度，最终形成的检测报告要收入容器产品的质量档案中。

3.5水压试验控制要点

水压试验的检查内容主要包括：①试压管道、压力表、阀门的配置情况；②试压工艺卡的规范性；③开孔补强圈的气密性检查是否合格；④试压环境和介质温度是否满足要求；⑤试压过程是否符合工艺要求。应确保升压、保压时间的合理性，由专门的检测人员对试压过程进行确认，并出具试验报告。必须确保各个试验和检查过程的规范性。

结束语

近年来，我国的工业技术水平不断提升，使得压力容器的制造技术也不断取得进步，这有力地促进了压力容器在石油化工、航空航天以及科研等领域的应用。但同时我们也要清醒地认识到，压力容器作为一种危险性较高的器物，其对制造质量的要求也非常严格。为了避免在使用中发生安全事故，我国有必要对其制造过程加强质量管控。

参考文献:

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