壓力容器制造中常見質(zhì)量問題分析

壓力容器在密封性能和安全性方面具有顯著優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于化工、航空航天等領(lǐng)域。結(jié)合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，近年來壓力容器的種類日漸豐富，但壓力容器制造問題仍較為常見，由此引發(fā)的質(zhì)量問題很可能威脅生產(chǎn)安全。為解決相關(guān)問題，本文圍繞壓力容器制造開展了具體的研究。1壓力容器制造中的一般質(zhì)量問題1.1綜合質(zhì)量和性不同于普通容器，壓力容器制造需應(yīng)用高安全性和高質(zhì)量材料，以保證其安全性和綜合質(zhì)量。但是，結(jié)合實際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分企業(yè)為獲得更高的經(jīng)濟效益，會選用質(zhì)量較差和較薄的材料制造壓力容器或擅自改變材料品種。這類行為嚴重影響壓力容器的制造質(zhì)量和使用性能，大幅增加了相關(guān)安全事故的發(fā)生幾率1.2制造變形的原因壓力容器制造過程很容易出現(xiàn)變形問題，影響壓力容器的使用性能，造成安全隱患。結(jié)合相關(guān)研究可以發(fā)現(xiàn)，壓力容器制作變形與其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、較多的部件焊縫存在直接關(guān)聯(lián)。在較為集中的應(yīng)力作用下，焊接后的壓力容器出現(xiàn)變形的幾率較大。此外，受壓元件的強力對接也可能引發(fā)制造變形問題1.3焊接過程難以嚴格控制壓力容器制造中焊接屬于必要工序。壓力容器的制造質(zhì)量直接受焊接技術(shù)水平的影響，如焊接過程中焊接人員未能嚴格遵循技術(shù)規(guī)范要求，或具體焊接過程存在電流大小控制不準確情況，導(dǎo)致焊接部位承受強度能力將出現(xiàn)顯著下降，同時出現(xiàn)較高的安全隱患。存在這類問題的焊接部位往往會很快在腐蝕性工作環(huán)境下出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，進而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生2壓力容器制造質(zhì)量的處理策略2.1嚴格控制金鋼壓力容器壁厚壓力容器的制造和使用對安全性要求較高，因此制造前必須做好相應(yīng)材料的質(zhì)量把關(guān)工作。這一工作需重點關(guān)注原材料化學(xué)成分和壓力容器壁厚設(shè)計合理性。結(jié)合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，部分企業(yè)在壓力容器制造中存在私自使用碳鋼替換低合金鋼的問題。碳鋼與低合金鋼幾乎具有相同的機械性能，但由于在抗腐蝕性和焊接性等方面存在不足，使用碳鋼制造的壓力容器很容易在高壓、高溫以及高腐蝕環(huán)境下出現(xiàn)損壞而引發(fā)安全問題。壓力容器壁厚設(shè)計不合理問題帶來的影響也較為深遠。部分企業(yè)存在私自增加壓力容器壁厚的情況，會導(dǎo)致制造成本增加和材料浪費，隨之增加焊接負擔。例如，波紋管和膨脹節(jié)采用較厚的材料制作，導(dǎo)致壓力容器存在與設(shè)計要求不符的剛性，同樣可能引發(fā)安全問題。為規(guī)避材料相關(guān)的壓力容器制造質(zhì)量問題，企業(yè)在原材料的進貨環(huán)節(jié)需要檢測材料的力學(xué)性能和化學(xué)性能，并保證原材料的選用完全遵循設(shè)計要求，有效規(guī)避原材料不合格引發(fā)的質(zhì)量問題。此外，需要開展精準計算與合理設(shè)計，以保證壓力容器的壁厚和強度滿足要求，并設(shè)法降低壓力容器質(zhì)量，從而降低制造、安裝以及焊接成本，提升企業(yè)的經(jīng)濟收益2.2熱加工過程相關(guān)設(shè)計壓力容器制造過程很容易出現(xiàn)變形問題。解決這類問題可從規(guī)范技術(shù)流程入手，如保證相關(guān)人員的具體操作嚴格遵循程序要求，同時實時監(jiān)督壓力容器制造過程中的各種情況。設(shè)計時考慮壓力容器生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的各類誤差，如考慮冷模具的熱脹和熱模具的冷縮，從而規(guī)避變形引發(fā)的計算誤差。熱加工程序在壓力容器制造中較為常見，其中巨大強制力會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而增加壓力容器裂縫和變形幾率。具體的壓力容器制造需要設(shè)法消除內(nèi)應(yīng)力，同時需嚴格控制處理階段的溫度。為隔絕火焰溫度，優(yōu)化熱處理，可在爐壁火焰噴嘴位置設(shè)置擋火墻。外殼厚度不足的壓力容器，其內(nèi)部厚度需適當強化，以保證內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。2.3焊接預(yù)熱的必要性焊接工序?qū)儆趬毫θ萜髦圃斓年P(guān)鍵環(huán)節(jié)。作為最常見的制造工序，焊接工序?qū)|(zhì)量的影響極為深遠。焊接操作需要得到合格焊接工藝和高資質(zhì)焊工的支持。相應(yīng)焊接工藝設(shè)備和材料也直接影響焊接質(zhì)量。焊接前預(yù)熱對壓力容器焊接質(zhì)量有決定性作用。焊接預(yù)熱能夠降低焊接后的冷卻速度，且能夠有效減緩淬硬傾向，預(yù)防焊接裂紋。在焊接件預(yù)熱溫度較低時進行焊接，能夠提高焊接工作效率，但會增加焊接裂紋出現(xiàn)的幾率。這種情況下焊接人員需刨除焊縫重新焊接，不僅浪費時間和材料，還影響了整體的生產(chǎn)進度。因此，必須保證焊工認識到焊接預(yù)熱的重要性，輔以適當?shù)呐嘤?xùn)和技術(shù)交底，積極引進新型焊接工藝和設(shè)備，同時嚴格檢查焊接質(zhì)量，從而為提高壓力容器制造質(zhì)量提供支持。壓力容器焊接質(zhì)量檢查中，需及時發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患。此外，要做好良焊縫返修工作，以壓縮制造成本，同時保證制造質(zhì)量3實例分析3.1研究對象的確定為提升研究的實踐價值，本文以某企業(yè)生產(chǎn)的異形冷卻器作為研究對象。該異形冷卻器由不銹鋼板殼體（δ6mm）和6組不銹鋼管束組成，采用的不銹鋼材料均為S30408，其電阻率、密度、抗拉強度、延伸率分別為0.73Ω·mm3.2冷卻器安裝順序圖1為案例異形冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖?；谠O(shè)計結(jié)構(gòu)要求，相較于傳統(tǒng)碳鋼換熱器，案例異形冷卻器無需優(yōu)先開展客體組焊和管束安裝，而是按照先局部后整體、先零件后部件、先加固再施焊的順序，由里到外、先下后上開展小坡口小電流的異形冷卻器制造。這一壓力容器制造具備較高的特殊性和借鑒價值。3.3方型法蘭加工在異形冷卻器的殼體制造環(huán)節(jié)，需先加工天圓地方零件。天圓地方展開料尺寸需結(jié)合設(shè)計圖紙開展模擬計算。為得到尺寸方便組裝的圓形口部，需要留出高度余量在圓形口部處，具體為10～20mm。同時，設(shè)計拼接焊縫2道于零部件兩側(cè)，且在加工焊接零件完成后需要去除口部余量。在加工方型法蘭的過程中，方型法蘭存在28mm的厚度。相較于碳鋼，不銹鋼存在大出40%的線膨脹系數(shù)，受到溫度升高的影響，存在不斷提升的線膨脹系數(shù)值。此外，不銹鋼存在碳鋼1/3的導(dǎo)熱率和5倍于碳鋼的電阻率，使得焊接過程中的不銹鋼很容易出現(xiàn)變形問題。因此，方型法蘭加工基于設(shè)計圖紙要求采用如圖2所示的設(shè)計。基于圖2設(shè)計的結(jié)構(gòu)及坡口，利用帶90°拐角結(jié)構(gòu)的下料短邊，開展不留間隙的對接部位處理，可有效規(guī)避焊接變形過大問題。在具體焊接過程中，采用E308-16規(guī)格的焊條，基于12～15cm·min需基于設(shè)計圖紙要求嚴格開展管束的組裝、焊接以及檢驗，特別關(guān)注存在5°夾角的下集箱和上集箱。通過制圖軟件模擬換熱管長度、上下集箱開孔尺寸及方位。逐件配換熱管管長應(yīng)基于定位后實測尺寸開展，通過去除端頭余量、制管頭相貫線，保證筒體內(nèi)換熱管伸出2mm長度。沿中心線將上、下集箱割開，上、下集箱管頭與換熱管焊接合格后，將上、下集箱半管組焊為整管并開展針對性的無損檢測。打壓合格后的單獨管束，方可開展總裝。具體開始前需要酸洗，鈍化處理各零部件組件內(nèi)表面。具體組裝過程需按照由里至外、由下至上的順序開展。4壓力質(zhì)量控制路