压力容器制造质量控制与监督检验措施分析

压力容器制造质量控制与监督检验措施分析

赵萌

江苏省特种设备安全监督检验研究院徐州分院

  江苏徐州 221000

摘要：压力容器的使用环境决定了对制造质量的严格要求，再加上其本身的制造工艺也比较复杂，所以就应当针对其制造过程及时采取良好的措施进行控制，把握制造中的具体工艺技巧，以提升最终的容器生产质量。

关键词：压力容器；制造工艺；质量控制

引言：

压力容器是一种制作要求十分严格且工艺繁杂的精密性仪器，被广泛应用在生活、科研和工业等领域。由于其在使用过程中会受到压力和温度的限制，导致承压性被改变，从而引起设备损坏，带来安全隐患和经济损失。所以在实际制造过程中，应当对其工艺加以控制，同时落实质量控制工作，使其能完全达到相关规范的具体要求，尽可能提升制造质量。

一、制造工艺

（一）材料选择

这是制造的关键环节，更是确保质量的基本前提。具体应该先着重分析其化学属性，保证相关成分含量完全和生产要求相符合，无次品出现。另外，不同材料的使用方式也应该有所差异。

（二）部件锻造

除封头应使用板焊，其他都是锻焊。实际在制造大型的锻件时，需要先把钢锭在炉中进行加热，整个过程必须将温度控制好。锻造时，往往以形状特点为准应用锻压机等设备处理。为减少裂纹，还需要应用退火或者正火与回火的方式进行全面处理，然后再试试粗机械加工，确保其机械性能[1]。筒体往往使用板焊。

（三）封头制造

封头部分通常应用板材冲压工艺，如果是热成形厚钢板，还需要开展热处理，并以规定为准体现出封头的机械性。有些也会应用锻件制作封头，在模锻工艺的作用下，不但可以应用厚度较大的胚料板，还能应用比较薄的。

（四）组装

制造结束后应对所有部件加以组装。一般在制造厂当中开展，确保能直接对表面残留的加工余量实施热处理。具体需要在部件当中的表面堆焊不锈钢等具有耐腐蚀性质的材料，然后再对各部件加以对接，完成后通过热处理消除应力，精加工抗腐蚀密封面。倘若运行环境有所限制，还可以直接在安装现场装配半组合件，这是由于该装置本身对于精密度有很高要求，必须保证绝大多数组装都是在制造厂当中开展的。在现场进行组装时，需对焊缝误差范围加以控制，防止产生过大变形，之后还需全面检查各个部位，从整体上强化安装质量。

二、质量控制

（一）材料控制

该装置本身的使用范围十分广泛，使用环境也都比较复杂与恶劣，基本都处在易燃易爆、低温、高压等环境下，所以其材料类型十分多样。为避免产生事故，必须从材料着手加以把控。应该把握好材料质量，从采买、运输、检验等环节着手，制定科学的材料采购计划，选择靠谱的供应商，实现材料的可追踪，严格执行按需采购、按制作工艺采购的原则，在保证材料质量符合设计要求的前提下，实行比价采购的方法，货比三家，择优分期采购，在保证采购材料质量的基础上尽可能减少采购成本。而在材料运输到现场后，必须做好对材料质量的检查，材料质量符合标准方能入库留待使用。制造厂区现场组建实验室，压力容器制造企业和材料厂商共同到场，对材料质量进行检验，合格方能入库使用。对于入场后的材料还应加强保管，以库房制度为准对其编号，并制定出入库档案。所有材料的摆放必须保证合理，分区保管，以便随时进行领取，对于容易被锈蚀的，还需使用专门的防锈措施。

（二）工艺控制

一方面是在筒体成型方面。焊接接头对口错边量必须实现有效控制，卷筒的时候，接头环向、轴向形成的棱角度十分关键，应重点对预留的压头尺寸进行控制，在二次校准下实施有效调节，使其角度得到充分控制。

另一方面是在筒体组对方面。展开直线度控制，即必须满足图纸要求，偏差最大不能超过筒体长度的千分之一。实际检查时需要直接从筒节断面水平和垂直平分线的中心四个部位着手，具体位置不能超过纵向接头焊缝中心线的1[2]。此外，要对焊接接头加强控制。组装的时候，不能应用十字焊缝，且单个筒节长度必须超过。

（三）热处理

对于性能改善热处理与焊后热处理来说，必须依照具体技术规范要求和材料本身的性能要求制定出最为合理化的工艺文件。受压元件在冷成型或者温成型后，因为受到变形的影响导致其中产生比较大的残余应力，在一定条件下必须对其实施恢复性能热处理。在整个热处理过程中，必须制定出合理的工艺，使所有参数都保持基本的准确性；同时还应该落实流程控制，始终保持材料本身的完整性，减少变形问题产生[3]。

（四）焊接控制

具体的焊接工艺中要求，在焊接之前，应当对具体的工艺加以评定，符合文件要求之后再进行施焊，其中涉及的档案必须加强保管。组焊之前需先彻底清除焊道，将其周围范围内的油污、熔渣等完全清理干净。如果是有坡口要求的焊缝，通常坡口表面绝不能产生分层、裂纹等。如果是全熔透类的，必须完全依照技术要求和工艺规范定位组件，以保证熔透效果。对于外观而言，一是要加强焊缝余高控制；二是要对焊缝咬边进行控制，一般其咬边深度必须在之内，连续长度必须小于[4]。

（五）常见问题控制

在压力容器制造过程中，最常出现的四大类问题是1.变形问题；2.焊缝问题；3.应力腐蚀问题；4.氢脆问题。必须对着四大类问题加以控制才行，及时纠正。

1.变形问题：变形问题是由于下料尺寸误差、模具形状和组装过程中的误差引起的。为避免变形问题，在下料时应科学计算下料尺寸，严格计算所需的材料，组好管理；并且优化模具设计，充分考虑压力容器成型过程中和成型后的变化；组装过程用卡具精准定位，防止变形；避免火焰切割变形，需要及时进行矫正与调整；避免失稳变形，则可以用紧贴壳体的筋板加强开孔区；热处理时，上文提到，受到变形的影响导致其中产生比较大的残余应力，在一定条件下必须对其实施恢复性能热处理。

2.焊缝问题：焊接工艺不当导致焊缝质量不足，参考上一点分析，在焊前精准计算应力，焊中精准作业，操作人员应持证上岗，应具备良好水平，焊后需做好有必要对钢结构焊缝及时进行检测，了解其焊接质量。

3.应力腐蚀问题：同时受到应力和腐蚀，而导致压力容器性能变化，达不到标准。需要对结构进行处理、热处理、防腐处理等，尽最大可能减少应力或腐蚀的影响。

4.氢脆问题：氢脆，是导致零件疲劳破裂的重要因素之一，溶于钢中的氢聚合为了氢分子，而造成压力容器性能严重退化，后续使用可能发生脆断、脆裂等。可在钢中添加铬、钛、钒等金属元素，还可以添加缓蚀剂，电镀、吹沙除锈等来减少氢脆问题。

（六）检测工艺

1.基础检测：宏观和微观上的区别，就是宏观用肉眼和放大镜去观察、去发现问题，测量外层厚度，检查磨损状况，对尺寸的偏差、构件的非线性、结构焊接等进行测量；而微观检验则是用先进技术对裂纹的性质、断裂路径等进行细致检验。如今先进技术发展，提倡无损检测技术，包含了超声、射线、着色渗透、磁粉等，这是质量控制的一项关键要素，能给质量控制带来最为有效的依据和记录。检测者具体应该遵循基本规范和要求展开，同时其档案也必须进行完整保存。例如超声波检测，就是利用超声波深入结构内部深处，根据超声波传播和反射的特性，来判断检测对象的属性的一种技术，超声波具有非常好的方向性，遇到密度不同的物体，即有反射、折射和吸收等现象产生，以此为依据，收集超声波仪器上显示的回波距离、强弱、多少、反射和尖锐规律等特点，来判断压力容器的功能属性。

2.耐压检测：具体需要使用专门的压力表，并安装在试验容器的顶部，其精度还需超过级，表盘直径大于，量程在倍试验压力。气压选择干燥洁净空气，氮气或者其他不易燃和无毒的气体；液压选择水、氯离子含量0.005%、其他无毒液体，可燃液体时闪电不得低于50℃，液体温度不得低于5℃，高于相应材料的脆性转变温度。无论是液压还是气压，其试验展开都要按照规范标准，紧固部件完全配置齐全，保证过程的安全性。不能出现带压紧固或修补泄漏位置的现象。符合要求的容器应该是无泄漏、无变形和无异常响动的。泄漏试验在耐压检测完成之后开展，，重点是对气密性、氨气泄漏等进行检测，重点部位是焊接接头以及连接位置，如果容器比较小，则可以直接放入水中进行详细检查。

3.气密性检测：耐压检测是为了检测压力容器的耐压强度，气密性检测则是为了检验压力容器的严密性，两者目的不同，进行气密性检测要求精度非常高。气密性检测通常利用工装夹具把压力容器产品密封住，使用稳定、干燥、无油的空气源，通过气密性检测仪进入到压力容器的内部或者模具的内部。通过直接压力的下降或者或通过与标准件的压力差来检测是否有泄漏。

三、结束语

由于压力容器一直处在比较恶劣的使用环境当中，盛放的物质也具有易燃易爆易腐蚀等特性，因此对耐腐蚀性和密封性都具有较高要求。为使其能够始终保持安全性，必须加大对生产制造工艺的控制，通过良好的质量控制措施，减少问题产生。

参考文献：

[1]徐坤山,仇性启,魏仁超,等.压力容器原始制造缺陷危害性分析[J].机械设计与制造,2015,No.297(11):21-25.

[2]洪强.压力容器的制造工艺与质量控制措施分析[J].现代化工(新加坡),2019,001(002):P.67-69.

[3]孟祥立,王倩,刘维.钢制压力容器焊接质量控制[J].中国造船,2016(A01):299-304.

[4]张驰宇.压力容器制造监检过程中的常见问题与处理措施[J].化工机械,2018,045(004):461-463.